برآورد میزان فرسایش آبی و خاک تلف شده از یک خندق در سطح حوضه ی آتش بیگ

نویسندگان

1 استاد ژئومورفولوژی دانشگاه تبریز،

2 دانشیار ژئومورفولوژی دانشگاه تبریز.

چکیده

حساسیت دامنه­ها نسبت به فرسایش آبکندی در محدوده­های مختلف جغرافیایی و شرایط اقلیمی حاکم، بسیار متفاوت است. در دامنه­های کوهستان­های نیمه­خشک، تلف شدن خاک در اثر انواع فرسایش، به ویژه فرسایش آبکندی در اثر رواناب­های جاری در سطوح شیب­دار، از جدی­ترین مسائل ژئومورفولوژیکی، هیدرولوژیکی، انسانی و از عمده­ترین معضلات زمین­های تحت کشت در بخش­های مرتفع حوضه­ها در دهه­های اخیر محسوب می­شود. در زیرحوضه­ی آتش­بیگ (در موقعیت جغرافیایی  '­00 °37 ° تا '20 °37 عرض شـمالی و '45 °46 تا '15 °47 طول شرقی قرار گرفـته است) آبکندها- به عنوان یکی از اشکال مهم حاصل از فرسایش تسریع شـده در شیب­های نسبتاً تنـد در دامنه­های متشکل از سازندهای مستعد به فرسایش تشکیل و با توجه به تراکم آبکندهای تشکیل شده، می­توانند مواد  دامنه­ای را در زمان کوتاهی به پای دامنه­ها منتقل سازند. در این مقاله سعی شده است با استفاده از روش­های کمّی و به کارگیری روابط تجربی (E,Tr,Dg,...) فرسایش و میزان خاک تلف شده از یک خندق مجزا برآورد شده است. در ابتدا با استفاده از ضریب هیدروترمال (HTK) استعداد منطقه برای ایجاد خندق­ها بررسی و سپس با استفاده از روابط متناسب، ویژگی­های رواناب­ها از نظر زمان جابجایی به صورت کمی بررسی شد و میزان رسوب حاصل از یک خندق مجزا برآورد گردید (Dg). نـتایج حاصل این بررسی­ها حاکی از این است که شـدت فرسایش آبـکندی در بخش­های مختلف حوضه­ی آتش­بیگ متفاوت است. در قسمت­های میانی حوضه شدت فرسایش بیشتر از سایر بخش­های حوضه مشاهده می­شود. نتایج حاصل از به کارگیری HTK نشان می­دهد که در حدود پنج ماه از سطح حوضه­ی مورد مطالعه از نظر پارامترهای اقلیمی برای ایجاد آبکندهای عمیق مساعد می­باشد. با توجه به نتایج حاصل از به کارگیری رابطه­ی آستانه­ی فرسایش در حوضه­ی آتش­بیگ، می­توان گفت که میزان فرسایش در بیشتر بخش­های حوضه از خط آستانه­ بسیار بیشتر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of Water Erosion and Soil Lose from Single Gully on Atashbeig Catcment Surface

نویسندگان [English]

  • Maryam Bayati Khatibi 1
  • Fariba Karami 2
چکیده [English]

Maryam Bayati Khatibi[1]*
Fariba Karami[2]
Abstract
slope susceptibility is very vary to water erosion in geographical regions and climatic conditions .In recent  time, losses of soils by gully erosion is serious work on geomorphological, hydrological and man aspect. Delivery of losses slope is treated farmer lands. gullies -as one main erosion form- is made on steep slopes and on susceptible surface material to erosion in Atashbeig Catchment (located at 37° 00' to 37° 20' E and from 46° 45' to 47° 15' N). Runoff is delivered materials to foot slopes at short time. In this paper is analysis rate erosion and rate of soil lose at single of gully by  use of quantitative methods. In first step ,is investigated condition of region for gully form by use of Hydrotermal index(HTK). Then is studied runoff property taking into movement time and rate of sediment that is delivery  to river by single gully(Dg) .The results of these studies show that is vary of erosion rate at throughout of Atashbeig catcment.Erosion is very intensive in middle part of this catchment .HTK show that is favorabel land of stady area at 5 month for gully erosion. Also the results suggessted that rate erosion is high in all part of area .



[1]- Professor in  Gegraphic Research Group; University of Tabriz; (Corresponding author), Email:m5khatibi@yahoo.com


[2]- Associte Professor in  Gegraphic Research Group; University of Tabriz.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Erosion
  • Gully erosion
  • Soil lose
  • Atashbeig catchment

مقدمه

حساسیت دامنه­ها نسبت به فرسایش آبکندی در محدوده­های مختلف جغرافیایی و شرایط اقلیمی حاکم، بسیار متفاوت است. در دامنه­های کوهستان­های نیمه­خشک، تلف شدن خاک در اثر انواع فرسایش، به ویژه فرسایش آبکندی در اثر رواناب­های جاری در سطوح شیب­دار، از جدی­ترین مسائل ژئومورفولوژیکی، هیدرولوژیکی، انسانی و از عمده­ترین معضلات زمین­های تحت کشت در بخش­های مرتفع حوضه­ها در دهه­های اخیر محسوب می­شود که مسائل اقتصادی و اجتماعی بسیاری نیز در پی دارد (عثمان صالح[1]، 2011 ، وانگ[2]، 2010: 121، چاپلوت و همکاران[3]، 2005: 451). در محدوده­های شیب­دار، در اثر وقوع  آشفتگی­های سطحی، فرآیند برهنگی زمین[4] با تمرکز آب­های جاری در گودی­ها و افزایش نیروی فرسایشی آب و ایجاد شیارها (با عمقی از چند سانتی­متر تا 30 سانتی­متر) شروع می­شود و با ایجاد خندق­ها (با عمق بیشتر از 1 متر) و در نهایت تشکیل راوین­ها (باچندین مترعمق) ادامه می یابد که نتیجه آن، تلف شدن مقدار متنابهی از خاک­های قابل کشت در حوضه­ها و انباشتگی آنها در پای دامنه­ها و در نهایت تخلیه مواد حاصل (رسوبات) از تخریب به آب­های جاری است.

آبکندها- به عـنوان یکی از اشکال مهم حاصل از فرسایش تـسریع شـده در شیب­های نسبتاً تـند در دامنه­های متشکل از سازندهای مستعد به فرسایش تشکیل و با توجه به تراکم آبکندهای تشکیل شده، می­توانند مواد دامنه­ای را در زمان کوتاهی به پای دامنه­­ها منتقل سازند (بیاتی خطیبی، 1384). آبکندهای عمیق شده نیز به عنوان خطرناک­ترین نوع فرسایش خاک هستند که متأثر از تأثیر برخی عوامل از قبیل، تغییرات کاربری اراضی، تغییرات اقلیم و انجام عملیات غیراصولی کشت، آتش­سوزی­ها و چرای مفرط در بخش­های مختلف دامنه­ها تشکیل و توسعه می­یابند و با انتقال خاک حاصل خیزکشت و زرع و انجام سایر فعالیت­ها در بخش­های پرشیب حوضه­ها را غیرممکن می­سازند. این اشکال ژئومورفولوژیکی، با گسترش خود از بخش سر و فروریزی مواد از کناره­ها، مواد دامنه­ای و در واقع تنها خاک قابل کشت کوهستان­ها را  وارد دره­ها می­سازند و به این ترتیب، انبوهی از خاک­های دامنه­ای را بسوی آب­های جاری سرازیر می­کنند (وایت فورد و همکاران[5]، 2010: 24، یادو و همکاران[6]، 2003: 45). با افزایش تعداد آبکندها در بالای دامنه­ها و افزایش عمق آنها در پایین، دامنه­ها شدیداً آشفته می­شوند و رسوبات قابل ملاحظه­ای را در اختیار آب­های جاری قرار می­دهند. در سطوح دامنه­ها هرچه تعداد آبکندها زیاد و عمق آنها بیشترباشد، در واقع نشان­دهنده­ی استعداد دامنه­ها به فرسایش و همچنین حاکی از وقوع تغییرات عمده محیطی در کوهستان­ها است (گابت وبوکتو[7]، 2008: 302 وکاسالی[8]، 2006: 128).

خندق­ها حجم قابل ملاحظه­ای از خاک دامنه­ها را به آب­ها تخلیه می­کنند (بیاتی خطیبی، 1385).  متأسفانه در ایران این اشکال ژئومورفولوژیکی به صورت کمی کمتر مطالعه شده­اند و در محدوده­ی مورد مطالعه­ اصلاً مورد بررسی قرار نگرفته­اند. در این مقاله با عنایت به نقش خندق­ها در فرسایش دامنه­های منطقه سعی شده است با استفاده از روابط معتبر حجم فرسایش مورد محاسبه قرار گیرد و خاک تلف شده برآورد شود.

- موقعیت جغرافیایی حوضه­ی آتش­بیگ

حوضه­ی زهکشی آتش بیگ یکی از زیر حوضه­های دامنه­های شرقی سهند هست که در موقعیت جغرافیایی '00 °37 °  تا '20 °37  عرض شمالی  و '45  °46  تا  '15  °47 طول شرقی قرارگرفته است (شکل 1). این زیرحوضه از زیرحوضه­های مهم قرنقوچای است که سرچشمه آن از ارتفاعات اطراف به ویژه از کوه خاله­اوشاغ  می­باشد. آب­های حوضه­ی آتش­بیگ توسط دو رودخانه زهکشی می­شود. این دو رودخانه در نزدیکی روستای آتش­بیگ به هم متصل می­شود و رود آتش­بیگ را تشکیل می­دهند.

 

شکل(1)موقعیت جغرافیایی حوضه­ی آتش­بیگ

سازندهای سطحی زیرحوضه آتش­بیگ به تبعیت از لیتولوژی بسیار متنوع است. ولکانوسدیمانترها از تشکیلات مهم حوضه­ی آتش­بیگ محسوب می­شود. این سری متشکل از لایه­های توف، سینریت، آبرفت­های دانه درشت، لایه­های شنی­، ماسه­ای، قلوه سنگی و رسی است که در طی بازدیدهای میدانی در بیشتر قسمت­ها شناسایی شده­اند. بخش اعظم ارتفاعات با توف­ها و خاکسترهای آتشفشانی پوشانیده شده است در بخش مرکزی آن سنگ­های آذرین که اغلب قلل مرکزی آن را تشکیل داده­اند برونزد نموده­اند. آهک­ها، گسترش نسبتاً ملاحظه­ای در بخش­های غربی و جنوب غربی در شمال شرقی یافته­اند. بخش وسیعی از حوضه توسط طبقات کنگلومرایی ضخیم لایه­ای پوشیده شده است. واحد کنگلومرای ضخیم دارای سیمانی سست و حاوی قلوه سنگ­های داسیتی در اندازه­های مختلف و غالباً درشت بافت همراه با قطعات زاویه­دار از جنس گدازه و توف با خمیره سیلتی -رسی می­باشد. در حوضه­ی مورد مطالعه، نهشته­های نسبتاً ضخیم لایه­ای از آهک­های تراورتن به­چشم می­خورند (شکل2) که بر روی خاکسترهای ولکانیکی و طبقات کنگلومرایی پلیوسن قرارگرفته­اند. این نهشته­ها که حاصل فعالیت چشمه­های آهک­ساز می­باشند با توجه به وضعیت لایه­بندی و ترتیب استقرار آن به کواترنر نسبت داده می­شوند (شکل­های 2 تا 4) .

 

شکل (2) مارن­ و مواد آذرآواری در حوضه­ی آتش­بیگ

 

شکل (3) توف­ها و آبرفت­ها در حوضه­ی آتش­بیگ

 

شکل (4) ماسه سنگ­ و آهک­های حوضه­ی آتش­بیگ

مواد و روش­ها

در این مقاله، ابتدا نقشه­های توپوگرافی­، زمین­شناسی­، خاک­، لیتولوژی­، پوشش گیاهی­، نمونه­های خاک و کلیه­ی داده­ی مورد نیاز مانند دبی، رسوب، بارش... و نحوه کاربری زمین، تهیه و محاسبات مربوط به سنجش و ارزیابی پارامترهاصورت گرفت و برای تهیه­ی داده­های مورد نیاز برای انجام محاسبات، اندازه­گیری­هایی از ابعاد مختلف آبکندهای سطحی در طی بازدیدهای میدانی انجام شد. در نهایت با استفاده از مدل­های فرسایش و مدل ویکور به عنوان قاعده­ی تصمیم­گیری چندمعیاری فرسایش دامنه­ای توسط رواناب­ها در حوضه­ی مورد نظر پهنه­بندی شد. در پهنه­بندی از تکنیک GIS و نرم­افزارهای مربوطه بهره­گیری شد و نقشه­های مختلف حاصل از محاسبات تهیه گردید.

فرسایش آبکندی با توسل به معادلات و روابط مختلف مورد بررسی قرار می­گیرد و میزان رسوبات حاصل از آنها برآورد می گردد در این مقاله سعی شد ابتدا فرسایش آبکندی در محدوده­ی مورد مطالعه به تفکیک مورد مطالعه و بررسی قرار گیرد و در نهایت با بکارگیری مدل مربوطه، در بخش­های مختلف محدوده­ی مورد مطالعه، بخش­های تحت فرسایش خندقی مشخص و حساسیت منطقه نسبت به آن طبقه­بندی گردد. برای بررسی و تفکیک سهم عوامل مختلف در فرسایش سطوح شیب دارد، ابتدا حوضه به زیرحوضه­های متعدد تقسیم شد و محاسبات به تفکیک در این زیرحوضه­ها صورت گرفت. در این مقاله ابتدا برای بررسی استعداد منطقه برای زایش خندق­ها، از شاخص آستانه­ی اقلیمی استفاده شده است .     

1- تعیین آستانه­های اقلیمی برای شروع فرسایش خندقی

قبل از هر اقدامی لازم است استعداد مناطق در رابطه با پارامترهای اقلیمی نسبت به فرسایش خطی مورد بررسی قرار گیرد. در این مقاله هم استعداد منطقه با استفاده از ضریب هیدروترمال (زاخار[9]، 1979) مورد بررسی قرار گرفته است (رابطه­ی 1) .

رابطه­ی (1)    HTK=ΣR/Σt.10

در رابطه­ی (1): ΣR=متوسط بارش  ،Σt =جمع دمای بالای 10 درجه

2- برآورد زمان جابجایی در زیرحوضه­های محدوده­ی مورد بررسی

زمان جابجایی از طریق یک حوضه به صورت جریان صفحه­ای و یا جریان متمرکز کم عمق به کانال­ها آبی با استفاده از روابط متعددی قابل محاسبه است. زمان جابجایی جریانات در محدوده­ی مورد مطالعه از طریق زیر (تیمار و همکاران[10]، 2008: 258) محاسبه شده است (رابطه­ی 2):

رابطه­ی (2)    Tr=[0.42(nl)0.8/p2)0.5(s)0.4]

در رابطه­­ی (2): Tr=زمان جابجایی (ساعت)،p2=متوسط دوسالانه بارندگی 24 ساعت =84/3اینچ، s=شیب (به درصد)

3-تعیین مقدار فرسایش از یک خندق (Dg) در رابطه با ویژگی سطوح جمع­آوری آب

علت اصلی فرسایش آبکندی بر روی دامنه­ها و تشکیل شیارها تمرکز جریانات سطحی در یک مسیر واحد است. بنابراین لازم است ابتدا هیدرولیک شیاری[11] با استفاده از مدل­های مربوطه مورد محاسبه قرار گیرد. سطوح بالادست خندق­ها با توجه به ویژگی­هایی که دارند (اغلب از نظر وسعت) می­توانند تعیین ­کننده­ی میزان فرسایش در پایین دست دامنه­ها و اغلب در قالب فرسایش خندقی ارائه دهند. یکی از معادله­هایی که می­توان با توسل به آن میزان فرسایش از یک خندق را برآورد نمود رابطه­ی Dg است (کازایی[12]، 2006: 123).

رابطه­ی (3)      Dg=14.3 × 10 -4 Ag 1.5

در رابطه­ی (3): Dg=میزان فرسایش (m3 /year ) ،Ag = مساحت حوضه­ی تخلیهکننده­ی آب به خندق (m2)

4- برآورد میزان فرسایش در رابطه با شیب

فرسایش در سطوح شیب­ها با توجه به وجود انرژی کافی در دامنه­ها در شدت بالا صورت می­گیرد خندق­ها و شیارها از جمله اشکال فرسایشی در سطوح شیب­دار هستند که حجم قابل ملاحظه­ای از مواد دامنه­ای را به پایین انتقال می­دهند. رابطه­ای که بتواند با دخیل دادن شیب میزان فرسایش دامنه­ای را برآورد کند می­تواند در بررسی خندق­ها بسیار مهم باشد. فرسایش خندقی در زمین­های کشت شده نسبت به زمین­های برهنه بسیار سریع­تر است و با استفاده از فرمول زیر (زامولی و همکاران[13]، 2009: 32) فرسایش خاک را می­توان  در روی شیب محاسبه نمود (رابطه­ی 4):

رابطه­­ی (4)   E=√L/100(0.76+0.53S+0.076S2)

در رابطه­ی (4): E =فرسایش به تن ،S=شیب دامنه به درصد،L=طول دامنه به متر

5-تعیین آستانه­های فرسایش خندقی در سطح حوضه در رابطه با شیب سطحی

شیب و مساحت سطوح جمع­آوری آب دو پارامتری هستند که تأثیر زیادی بر شروع و تشدید فرسایش خندقی دارند. روابط متعددی برای برآورد نقش این دو عامل ارائه شده است که در این تحقیق از رابطه­ی (5) بهره­گیری شده است (وراشترتان و همکاران[14]، 2007: 445) .

رابطه­ی (5)         R=sAs0.4(6/10000)0.4 > 0.025

رابطه­ی (5): R=آستانه فرسایش ،As=مساحت بالا دست به متر مربع، s=شیب به درصد

6- تعیین طرفیت حمل رواناب­ها در سطوح تحت فرسایش خندقی با استفاده از اندکس ظرفیت حمل

در بررسی فرسایش خندقی و شیاری کسب اطلاع در مورد ظرفیت حمل رواناب­ها به منظور تعیین توان فرسایشی آنها بسیار مهم است. به لحاظ این اهمیت با استفاده از رابطه­ی زیر میزان ظرفیت حمل رواناب­ها هم در سطح حوضه و هم در محدوده­ی خندق­های بزرگ محاسبه شده است (رابطه­ی 6) .

رابطه­ی (6)     Ʈ=(As/22.13)0.6(sinß/0.00896)1.3

در رابطه­ی (6): Ʈ= ظرفیت حمل رواناب ها ،As=مساحت حوضه­ی جمع­آوری  آب، sinß =شیب سطح

7-تعیین قدرت رواناب­ها برای فرسایش خندقی وشیاری (SPI)[15]

شیب دامنه­ها و مساحت حوضه­ی بالادست آبکندها از عوامل تعیین ­کننده­ی توان فرسایشی رواناب­های سطحی است. در این تحقیق نیز با استفاده از رابطه­ی متشکل از این دو پارامتر توان فرسایشی رواناب­ها در سطح حوضه­ی آتش­بیگ برآورد شده است.

رابطه­ی (7)         SPI=ln(As tanß)

در رابطه­ی As =مساحت حوضه بالادست (به مترمربع)، β=شیب محلی، SPI =اندکس رطوبی یا اندکس توپوگرافی برای شروع خندق باید:

As× SΩ= باید بیشتر از 18 باشدیا In(As/ tanβ)CTI= بیشتر از 8/6 باشد تا فرسایش خندقی شروع شود.

بحث و نتایج

در فرسایش دامنه­ها، به ویژه تشکیل آبکندهای عمیق و انتقال خاک دامنه­ها به بسترهای رودخانه­ها، عوامل و پارامترهای بسیاری دخیل هستند. در بین این عوامل، شیب، رواناب­ها، مساحت حوضه­های بالادست و پارامترهای اقلیمی نقش اولیه و اساسی در کندوکاری دامنه­ها ایفا می­کنند. در این مقاله سعی شده است به برخی از آنها که نقش و سهم آنها در تشکیل و توسعه­ی خندق­ها مورد بررسی قرار گرفته، اشاره گردد.

1- تعیین آستانه­های اقلیمی برای شروع فرسایش خندقی

یکی از پارامترهای دخیل در مساعد نمودن سطوح شیب­دار برای ایجاد آیکندهای عمیق، اقلیم و عوامل اقلیمی مانند بارش و دما است. به همین دلیل برای تعیین استعداد مناطق برای ایجاد آبکندها به این پارامترها استناد می­شود و عدد حاصل از رابطه­ی HTK می­تواند نشان دهد که در کدام ماه­های سال سطح زمین شانس ایجاد آبکندها را دارا است. در این مطالعه نیز با استفاده از دما و بارش ایستگاه سهند به عنوان نزدیک­ترین ایستگاه به حوضه­ی مورد مطالعه استفاده شده است (جدول 1).

بررسی اطلاعات مندرج در جدول (1) و شکل (6) نشان می­دهد که در حدود پنج ماه از سطح حوضه­ی مورد مطالعه از نظر پارامترهای اقلیمی برای ایجاد آبکندهای عمیق مساعد می­باشد.

جدول (1)میزان HTK در ایستگاه سهند

پارامتر/ماه

آوریل

می

ژوئن

ژوئیه

آگوست

سپتامبر

اکتبر

نوامبر

R∑

2/49

3/34

8/5

1/8

3/1

5/2

6/12

5/20

t∑

4/71

2/160

2/215

7/246

7/254

12/0

8/148

9/10

HTK

89/6

14/2

269/0

328/0

051/0

12/0

85/0

8/18

 

شکل (5) میزان HTK در ایستگاه سهند

2-تعیین آستانه­های فرسایش خندقی در سطح حوضه­ در رابطه با شیب سطحی

شیب و مساحت سطوح جمع­آوری آب تأثیر زیادی بر شروع و تشدید فرسایش خندقی دارند. روابط متعددی برای برآورد نقش این دو عامل ارایه شده است که در این مقاله از رابطه­ی مربوطه (R) بهره­گیری شده است. بررسی نتایج حاصل از برآورد با روابط مربوطه نشان می­دهد که مقدار حاصل از آستانه  025/0 بیشتر است. این بدین معنی است که مقادیر حاصل از محاسبه نشان­دهنده­ی این است که رواناب­های حاصل از زیرحوضه­های بالادست آبکندها در شیب­های حوضه­ها از توان کافی برخوردار هستند. با توجه به نمودار ترسیمی از کلیه­ی زیرحوضه­های تقسیمی نشان می­دهد که مقدار R در قسمت­های مختلف حوضه­ متفاوت است که این امر از تفاوت در نقش عوامل دخیل در تشکیل و توسعه­ی خندق­های محدوده­ی مورد بررسی است (شکل6).

با توجه به نقشه حاصل از ترسیم آستانه­ی فرسایش در حوضه­ی آتش­بیگ (شکل7) می­توان مشاهده نمود که میزان فرسایش در بیشتر بخش­های حوضه از خط آستانه بسیار بیشتر است.

 

شکل(6) آستانه­های فرسایش در زیرحوضه­های آتش­بیگ

3- برآورد زمان جابجایی رواناب­ها در زیرحوضه­های محدوده­ی مورد بررسی 

زمان جابجایی رواناب­ها به عنوان مسئول کندوکاری سطوح زمین از طریق یک حوضه به صورت جریان صفحه­ای و یا جریان متمرکز کم عمق به کانال­ها آبی با استفاده از روابط متعددی قابل محاسبه است. رابطه­ی Tr که نقش ترکیبی بارش و شیب را در جابجایی رواناب­ها و به طور غیرمستقیم نقش آنها را در کندوکاری دامنه­ها نشان می­دهد در این تحقیق مد نظر قرار گرفته و با استفاده از داده­های بارش و شیب در سطوح مختلف حوضه­ی زمان جابجایی رواناب­ها برآورد شده است (شکل8). زمانی جابجایی تابع عوامل مختلف به ویژه شیب و بارش است. نتایج رابطه بکار گرفته شده که زمان جابجایی را در حوضه­ی آتش­بیگ برآورد کرده، نشان می­دهد که زمان جابجایی رواناب­ها در بخش­های مختلف حوضه­ی مورد مطالعه بسیار متفاوت است. اطلاعات و نتایج حاصل حاکی از این است که در بخش میانی حوضه­ی این زمان طولانی است (شکل 8 و 9) .

 

شکل (7) میزان آستانه فرسایش در سطح حوضه­ی آبریز آتش­بیگ

اطلاعات نمایش داده شده در نقشه نشان می­دهد (شکل10) که در طرف چپ رودخانه­های اصلی، در سطح شیب­ها زمان رسیدن رواناب­ها به بخش پایین دامنه­ها در زمان کوتاه­تری صورت می­گیرد. از نظر فرسایش، می­توان چنین تفسیر کرد که در این محدوده­ها دامنه­ها باید بیشتر در معرض فرسایش قرار گیرند به دلیل اینکه رواناب­ها در زمان کوتاهی با رسیدن به رواناب­های دیگر متمرکز شده و در نتیجه از قدرت کندوکاری بیشتری برخوردار هستند.

4- برآورد میزان فرسایش از یک خندق (Dg) در رابطه با مساحت سطوح جمع­آوری آب

قسمت بالای خندق­ها با دیواره­ی تندی به قسمت­های بالای دامنه وصل می­گردند و توسعه­ی خندق­ها از این قسمت صورت می­گیرد. با توجه به این که شیب این قسمت­ها بالاست، رواناب­ها به صورت تندآب­ها از این قسمت­ها جاری می­گردند. به همین سبب رواناب­ها از توان بالایی برای سایش برخوردارند (شکل 12). سطوح بالادست خندق­ها با توجه به وسعت حوضه­ی بالادست سرخندق­ها، تعیین­کننده­ی میزان فرسایش در پایین دست دامنه­ها هستند و اغلب این نوع فرسایش در قالب فرسایش خندقی ارائه دهند. یکی از معادله­هایی که می­توان با توسل به آن میزان فرسایش از یک خندق را برآورد نمود رابطه­ی Dg است (کازایی، 2009).

 

شکل (8) زمان جابجایی رواناب­ها در زیر حوضه­های آتش­بیگ (محور افقی مربوط به شماره زیرحوضه­ها است)

 

شکل (9) رابطه­ی زمان جابجایی رواناب­ها با شیب و طول آبراهه­ها در زیرحوضه­های آتش­بیگ (محور افقی مربوط به شماره­ی زیرحوضه­ها است)

 

 

شکل (10) زمان جابجای رواناب­ها در سطح حوضه­ی آتش­بیگ

بررسی نتایج حاصل از رابطه­ی بکار گرفته شده نشان می­دهد که میزان فرسایش حاصل از یک خندق در رابطه­ی مستقیم با مساحت حوضه­های بالادست خندق­ها است. به عبارت دیگر در هر قسمتی از حوضه که مساحت زیرحوضه­ها افزایش یافته است، میزان فرسایش حاصل از خندق­ها در زیرحوضه­های بالادست حوضه آتش­بیگ افزایش می­یابد و در بخش­هایی از حوضه بویژه در بخش­های میانی از میزان آن کاسته می­شود (شکل13و12).

 

شکل (11) آبکندهای عمیق با دیواره­ها تند در زیرحوضه­ی آتش­بیگ

 

شکل (12) میزان فرسایش از یک خندق در زیرحوضه­های آتش­بیگ (محور افقی مربوط به شماره­ی زیرحوضه­ها است)

 

شکل (13) میزان فرسایش از یک خندق در سطح حوضه­ی ­آتش­بیگ

 

5- برآورد میزان فرسایش در رابطه با شیب و طول دامنه

فرسایش در سطوح شیب­ها با توجه به وجود انرژی کافی در دامنه­ها در شدت بالا صورت می­گیرد خندق­ها و شیارها از جمله اشکال فرسایشی در سطوح شیب­دار هستند که حجم قابل ملاحظه­ای از مواد دامنه­ای را به پایین انتقال می­دهند. رابطه­ای که بتواند با دخیل دادن شیب و طول دامنه­ی میزان فرسایش دامنه­ای را برآورد کند می تواند در بررسی خندق­ها بسیار مهم باشد. بررسی شیب سطوح در بخش­های مختلف حوضه (جدول و شکل) نشان می­دهد که مقدار شیب در قسمت­های مختلف بسیار متفاوت است. شیب­های منتهی به آبراهه اصلی و ارتفاعات انتهایی حوضه از شیب قابل ملاحظه­ای برخوردارند.

جدول (2) درصد مساحت کلاس­های شیب

0-2

2-5

5-8

8-12

12-20

20-30

30-60

بالاتر از 60

دامنه شیب به درصد

6.18

20.57

21.26

18.49

20.53

7.85

4.82

0.30

درصدمساحت کلاس های شیب

با عنایت به تأثیر عامل مهم شیب در نیرو بخشی به عوامل فرسایش دیگر، در این تحقیق سعی شده است از روابطی استفاده شود که در برآورد فرسایش از عامل شیب بهره­گیری شده باشد. فرسایش در زمین­های کشت شده نسبت به زمین­های برهنه بسیار سریع­تر است.

 

شکل (14) میزان فرسایش در شیب­های مختلف زیرحوضه­های آتش­بیگ (محور افقی مربوط به شماره زیرحوضه­ها است)

بررسی اشکال حاصل از برآورد فرسایش با استفاده از رابطه­ی مربوطه نشان می­دهد (شکل­های 15و14) در بخش­های خروجی حوضه و همچنین در قسمت­های انتهایی حوضه میزان فرسایش بالا است. در قسمت میانی از شدت فرسایش کاسته می­شود (شکل­های 15و14).

 

شکل (15) میزان فرسایش در سطح حوضه­ی آتش­بیگ در رابطه با شیب

6-تعیین طرفیت حمل رواناب­ها در سطوح تحت فرسایش خندقی

در بررسی فرسایش خندقی و شیاری کسب اطلاع در مورد ظرفیت حمل رواناب­ها به منظور تعیین توان فرسایشی آنها بسیار مهم است. به لحاظ این اهمیت با استفاده از رابطه­ی زیر میزان ظرفیت حمل رواناب­ها هم در سطح حوضه و هم در محدوده­ی خندق­های بزرگ محاسبه شده است.

بررسـی نتایج حاصل از بـرآورد ظرفیت حمل رسوبات حاصل از فرسایش ناشـی جریان رواناب­ها نشان می­دهد که (شکل 16) مقدار حاصل از برآوردها در بخش­های نزدیک به پایاب حوضه نسبت به بخش­های دیگر زیاد است (شکل­های 17و17). اما در بخش­های دیگر به ویژه در بخش­های میانی نیز میزان آن قابل ملاحظه است (شکل 17).

 

شکل (16) ظرفیت حمل رواناب­ها در زیرحوضه­های آتش­بیگ (محور افقی مربوط به شماره­ی زیرحوضه­ها است)

 

شکل (17) طرفیت حمل رواناب­ها در سطح حوضه­ی آتش­بیگ

7- برآورد توان سایشی رواناب­ها در حوضه­ی آتش­بیگ

شیب دامنه­ها و مساحت حوضه­ی بالادست آبکدها از عوامل تعیین ­کننده­ی توان فرسایشی رواناب­های سطحی است. در این تحقیق نیز با استفاده از رابطه­ی متشکل از این دو پارامتر توان فرسایشی رواناب­ها در سطح حوضه­ی آتش­بیگ برآورد شده است. یکی دیگر از روابطی که آستانه­ی فرسایش را نشان می­دهد، رابطه­ی SPI است. در این تحقیق برآوردهایی که با استفاده از این رابطه صورت گرفته نشان می­دهد که در بخش­هایی از حوضه مقدار حاصل از آستانه (یعنی 6) بیشتر است (شکل 19و 18).

 

شکل (18) توان فرسایشی رواناب­ها در زیرحوضه­های آتش­بیگ (محور افقی مربوط به شماره­ی زیرحوضه­ها است)

 

شکل (19) آستانه­های توان فرسایشی رواناب­ها در سطح زیرحوضه­ی آتش­بیگ

 

نتیجه­گیری

میزان فرسایش در سطوح شیب­دار با عوامل زیادی در رابطه است. این عوامل می­توانند در بخش­های مختلف در رابـطه با عوامل دیگر با شدت وضعف بـر روی میزان فرسایش تأثیر بـگذارند. اصولاً هدف مطالعه در محیط­های حساس به فرسایش شناسایی نقش و تأثیر چنین عواملی است. تا براساس یافته­ها، اقدامات حفاطتی با در نظر گرفتن واقعیت­های محلی صورت گیرد.    

در محدوده­های نیمه­خشک، فرسایش در سطوح شیب­ها با توجه به وجود انرژی کافی در دامنه­ها در شدت بالا صورت می­گیرد خندق­ها و شیارها از جمله اشکال فرسایشی در سطوح شیب­دار هستند که حجم قابل ملاحظه­ای از مواد دامنه­ای را به پایین انتقال می­دهند. روابطی که بتواند با دخیل دادن شیب و طول دامنه میزان فرسایش دامنه­ای را برآورد کند می­تواند در بررسی خندق­ها بسیار مهم باشد. با توجه به چنین اهمیتی، در این مقاله مورد بررسی قرار گرفت .نتایج این بررسی در بخش­های مختلف حوضه نشان می­دهد که مقدار شیب در قسمت­های مختلف بسیار متفاوت است. شیب­های منتهی به آبراهه اصلی و ارتفاعات انتهایی حوضه از شیب قابل ملاحظه­ای برخوردارند.

در بررسی فرسایش خندقی و شیاری کسب اطلاع در مورد ظرفیت حمل رواناب­ها به منظور تعیین توان فرسایشی آنها بسیار مهم است. به لحاظ این اهمیت، ظرفیت حمل رواناب­ها در حوضه­ی مورد مطالعه برآورد گردید. نتایج حاصل از این برآورد نشان می­دهد که در رابطه با دیگر عوامل، ظرفیت حمل رسوبات حاصل از فرسایش نـاشی جریان رواناب­ها در مـحدوده­های مـختلف بسیار متفاوت است. ظرفیت حـمل رواناب­ها در بخش­های نزدیک به پایاب حوضه نسبت به بخش­های دیگر زیاد است، اما در بخش­های دیگر به ­ویژه در بخش­های میانی نیز میزان آن قابل ملاحظه است.

بررسی­ها همچنین حاکی از این است که میزان فرسایش حاصل از یک خندق در رابطه­ی مستقیم با مساحت حوضه­های بالادست خندق­ها است. به عبارت دیگر در هر قسمتی از حوضه که مساحت زیرحوضه­ها افزایش یافته است، میزان فرسایش حاصل از خندق­ها در زیرحوضه­های بالادست حوضه­ی آتش­بیگ افزایش می­یابد و در بخش­هایی از حوضه به ویژه در بخش­های میانی از میزان آن کاسته می­شود.

در مدیریت حوضه­هایی که رودخانه­های مهمی در آن جاری است، بررسی وضعیت رسوب­زایی زیرحوضه­هایی مربوط به شاخاب­های تغذیه­کننده­ی این رودخانه­ها، از اهمیت زیادی برخوردار است. مطالعه­ی آبکندها، علل تشکیل و مـحدوده­ی پراکنش آنـها از دیدگاه مدیـریت و حفاظت آبخیزها از بایدها محسوب مـی­شود. بدون چنین مطالعه­ای کاهش رسوب رودخانه­ها، حفظ سطح دامنه­ها و جلوگیری از تلف شدن خاک­ها غیرممکن به نظر می­رسد.



[1]- Osman Saleh

[2]- Wang

[3]- Chaploat et a.,

[4]- Land degradation

[5]- Whitford et al.,

[6]- Yadav et al.,

[7]- Gabet and Booktev

[8]- Casali et al,

[9]- Zachar

[10]- Timar et al.,

[11]- Rill Hydraulics

[12]- Kasai

[13]- Zamoly et al.,

[14]- Verstraeten et al.,

[15]- The stream power index

- بیاتی­ خطیبی، مریم (1385)، «پژوهشی پیرامون علل تشکیل و توسعه­ی آبکندها در کوهستان­های نیمه­خشک»، علوم زمین، شماره­ی 60، صص 71-56.
- بیاتی­ خطیبی، مریم (1384)، «تحلیل و بررسی نقش عوامل توپوگرافی ومورفوژنز در خندق­زایی»، پژوهش­های جغرافیایی، شماره­ی 49، 70صص -53.
- بیاتی­ خطیبی، مریم (1385)، «ویژگی­های خندق­ها وعوامل کنترل­کننده­ی فرآیندها خندق­زایی» جغرافیا و توسعه، شماره­ی، صص 101-83.
- بیاتی ­خطیبی، مریم (1385)، «بررسی و تحلیل فرسایش آبراهه­ای با استناد به شواهد ژِئومورفولوژیکی»، مدرس علوم انسانی، شماره­­ی 45، صص 135-115.
-Bakker, M., Gerard Govers., Anne van Doornc, Fabien Quetier, Dimitris Chouvardas, Mark Rounsevell (2008), “The Response of Soil Erosion and Sediment Export to Land-use Change in Four Areas of Europe: The Importance of Landscape Pattern”, Geomorphology 98 , PP. 213–226.
-Bartley, R., Aaron Hawdon, David A. Post ., Christian H. Roth (2007), “A Sediment Budget for a Grazed Semi-arid Catchment in the Burdekin Basin, Australia”, Geomorphology 87, PP. 302–321.
-Bright, J., John Boardman (2009), “Evidence from Field-based Studies of Rates of Soil Erosion on Degraded Land in the Central Karoo”, South Africa,Geomorphology 103, PP. 455–465.
-Calvo-Cases, A., Boix-Fayos, C. Imeson, A.C. (2003), “Runoff Generation, Sediment Movement and Soil Water Behaviour on Calcareous (limestone) Slopes of Some Mediterranean Environments in Southeast Spain”, Geomorphology 50 (2003), PP. 269–291.
-Castillo ,V., J. Albaladejo, C. Boix-Fayos. M. Martínez-Mena., E. Arnau-Rosalén., A. Calvo-Cases (2006), “Measuring Soil Erosion by Field Plots: Understanding the Sources of Variation”, Earth-Science Reviews, 78 , PP. 267–285.
-Duvert,C.,Nicolas Gratiot.,Olivier Evrard., Oldrich Navratil., Julien Némery., Christian Prat., Michel Esteves (2010), “Drivers of Erosion and Suspended Sediment Transport in Three Headwater Catchments of the Mexican Central Highlands”, Geomorphology 123, PP. 243–256.
-Feng, X., Yafeng Wang., Liding Chen., Bojie Fu., Gangshuan Bai (2010), “Modeling soil Erosion and Its Response to Land-use Change in Hilly Catchments of the Chinese Loess Plateau”, Geomorphology, 118 , PP. 239–248.
-Kusai, M., Marutani, T. (2006), “Estimation of Temorally Averaged Sendiment Delivery Vation”, Earth Surface Processes and Land Forns, Wo, 26, PP. 1-16
-Gabet,E., Andy Bookter (2008), “A Morphometric analysis of Gullies Scoured by Post-fire Progressively Bulked Debris Flows in Southwest Montana”, USA, Geomorphology, 96, PP. 298–309.
-Govers,G., Rafael Giménez  Kristof Van Oost (2007), “Rill Erosion: Exploring the Relationship between Experiments”, Modelling and Field Observations Earth-Science Reviews, 84, PP. 87–102.
-Hughes, A., Jon M. Olley., Jacky C. Croke, Lucy A. McKergow (2009), “Sediment Source Changes over the Last 250 Years in a Dry-tropical Catchment, Central Queensland”, Australia,Geomorphology, 104 , PP. 262–275.
-Knapen, A.,J. Poesen,G.Govers, G. Gyssels,J. Nachtergaele (2007), “Resistance of Soils to Concentrated Flow Erosion: A Review”, Earth-Science Reviews, 80, PP. 75–109.
-Kakembo, V., W.W. Xanga, K. Rowntree (2009), “Topographic Thresholds in Gully Development on the Hillslopes of Communal Areas in Ngqushwa Local Municipality”, Eastern Cape, South Africa, Geomorphology, 110 (2009), PP. 188–194.
-Khairulmaini Osman Salleh and Fatemeh Mousazadeh (2011), “Gully Erosion in Semiarid Regions”, Procedia Social and Behavioral Sciences, 19, PP. 651–661
-Malik, I. (2008) “Dating of Small Gully Formation and Establishing Erosion Rates in old Gullies under Forest by Means of Anatomical Changes in Exposed Tree Roots (Southern Poland)”, Geomorphology, 93, PP. 421–436.
-Lubo,G.,Yun Lei, Ren Yi., Cui Zhewei., Bi Huaxing (2011), “Spatial and Temporal Change of Landscape Pattern in the Hilly-gully Region of Loess Plateau Procedia Environmental Sciences”, 8, PP. 103–111.
-Lesschen, J.,J.M. Schoorl., L.H. Cammeraat (2009), “Modelling Runoff and Erosion for a Semi-arid Catchment Using a Multi-scale Approach Based on Hydrological Connectivity”, Geomorphology, 109, PP. 174–183.
-Parkner, T., Mike Page., Mike Marden., Tomomi Marutani (2007), “Gully Systems under Undisturbed Indigenous Forest, East Coast Region, New Zealand”, Geomorphology, 84, PP. 241–253.
-Sheng-ming Ren, Bo Sun, Yin Liang (2011), “Quantitative Analysis on the Influence of Long-term Soil and Water Conservation Measures Harnessing on Runoff and Sediment Yield of Watershed”, Procedia Environmental Sciences 10 (2011), PP. 1732–1740.
-Zachar, D. (1982), “Soil Erosion”, Elsever Pub., P. 547.