بررسی تغییرات فصلی میزان فرسایش با استفاده از اندازه گیری مستقیم

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

2 استاد گروه مرتع و آبخیزداری دانشگاه یزد

چکیده

پدیده فرسایش خاک و پیآمدهای ناشی از آن مانعی اساسی در برابر توسعه کشور محسوب می­شود. برای کنترل مقرون­بصرفه فرسایش، کسب اطلاع از وضعیت پویایی و شناخت زمان­ها و مکان­های حساس به فرسایش در داخل حوضه ضروری است. در این پژوهش سعی شد فرآیند دینامیکی فرسایش خاک از نظر تغییرات زمانی (فصلی) و تغییرات مکانی (واحدهای سنگ­شناسی)، از طریق اندازه­گیری مستقیم در حوزه آبخیز ورتوان، بررسی گردد. بدین منظور، پس از تهیه نقشه دقیق واحدهای سنگ­شناسی حوضه، تله­های رسوبگیر روی دامنه­های هر واحد، نصب و در پایان هر فصل، رسوبات موجود در تله­ها جمع­آوری و پس از خشک کردن توزین شد. نتایج نشان داد فرسایش در این حوضه ماهیت دینامیکی داشته و دارای تغییرات زمانی و مکانی زیادی است. حداکثر میزان فرسایش مربوط به فصل پائیز بوده (71 درصد) و به ترتیب در فصول بهار (19 درصد) و زمستان (10 درصد) کاهش یافته و در فصل تابستان هیچ رسوبی در تله­ها تجمع نیافته است. همچنین، میانگین وزن رسوبات تجمع­یافته به ترتیب در واحدهای توف پلاژیوکلازدار (2/178 گرم)، شیل ذغالی (4/34 گرم)، مادستون قرمز (9/29 گرم)، آندزیت (7/21 گرم)، توف (7/16 گرم)، ماسه­سنگ شمشک (9/14 گرم)، ماسه­سنگ قرمز (8/9 گرم)، آهک شیلی (5/9 گرم) و نهایتا آهک اوربیتولین­دار (5/6 گرم) کاهش یافته است. با استفاده از نتایج این پژوهش می‌توان با اعمال روش­های مدیریتی مکانی (تمرکز اقدامات کنترل فرسایش در مکان­های حساس) و یا زمانی (حفظ پوشش گیاهی و کنترل شخم در فصول حساس) میزان فرسایش حوضه را کاهش داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Seasonal variation of the erosion rate using direct measurement

نویسندگان [English]

  • Jamal Mosaffaie 1
  • Mohammad Reza Ekhtesasi 2
  • Amin Salehpour Jam 1
1 Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
2 Professor; Faculty of natural resources, Yazd University
چکیده [English]

Soil erosion and its consequences are the major obstacles for development of country. Understanding the erosion dynamics and recognizing sensitive times and places to erosion within the catchment are very important for erosion control. This study attempts to investigate the dynamic process of soil erosion in terms of temporal (seasonal) and spatial (geological rock units) changes, via direct measurement of erosion in Vartavan catchment. For this purpose, after mapping the precise lithological units, sediment trappers were placed on the slopes of each unit and the sediments of trappers were collected and after drying were weighted at the end of each season. The study confirmed the dynamic nature of erosion in this watershed and results showed that erosion has great temporal and spatial variations. Seasonal variation of erosion revealed that autumn has the maximum rate of erosion (71%) and then decreases respectively during the spring (19%) and winter (10%), until reaches the minimum rate at summer. The mean weight of accumulated sediment is also reduced respectively in units of plagioclase tuff (178.2 gr), black shale (34.4 gr), red mudstone (29.9 gr), andesine (21.7 gr), tuff (16.7 gr), sandstone (14.9 gr), red sandstone (9.8 gr), shale limestone (9.5 gr) and eventually orbitolina limestone (6.5 gr). These results can be applied for watershed management programs and the amount of erosion can be reduced using temporal (preservation of vegetation and control of plowing at critical seasons) or spatial (focus on erosion control measures in sensitive places) management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • sediment trapper
  • erosion dynamic
  • temporal variation
  • Vartavan catchment
  1. Achouri, M.and Gifford, G.F. 1984. Spatial and seasonal variability of field measured infiltration rates on a rangeland site in Utah. J. Range Mange., 37: 451–455.
  2. Ayoubi, Sh., and Hosseinalizadeh, M. 2007. Assessment spatial variability of soil erodibility by using of geostatistic and GIS (Case study Mehr watershed of Sabzevar). Journal of the Iranian Natural Res. 60(2):69-382. (In Persian).
  3. Azmoodeh, A., Kavian, A., Soleimani, K. and Vahabzadeh, Gh. 2010. Comparing runoff and soil erosion in forest, dry farming and garden land uses soils using rainfall simulator. Journal of Water and Soil. 24(3): 490-500.
  4. Blackburn, W.H., Pierson, F.B. and Seyfried, M.S. 1990. Spatial and temporal influence of soil frost on infiltration and erosion of sagebrush rangelands. Water Res. Bull., 26: 991–997.
  5. Cerdà., A. 1996. Seasonal variability of infiltration rates under contrasting slope conditions in Southeast Spain. Geoderma, 526: 69. 217-232.
  6. Cerdà, A. 1998. The influence of aspect and vegetation on seasonal changes in erosion under rainfall simulation on a clay soil in Spain.  Can. J. Soil Sci., 78: 321-330.
  7. Cerdà, A. 1999. Seasonal and spatial variations in infiltration rates in badland surfaces under Mediterranean climatic 534 conditions. Water Resour. Res., 35: 319-328.
  8. Collins, A.L. and Walling, D.E. 2002. Selecting fingerprint properties for discriminating potential suspended sediment sources in river basins. Journal of Hydrology, 261: 218-244.
  9. Ferreira, V. and Panagopoulos, T. 2012. Predicting soil erosion at the Alqueva dam watershed: seasonal variations Recent Researches in Environment, Energy Systems and Sustainability. ISBN: 978-1-61804-088-6. 99-104.
  10. Ghimire, S.K.,  Higaki, D. and Bhattarai, T.P. 2013.  Estimation of Soil Erosion Rates and Eroded Sediment in a Degraded Catchment of the Siwalik Hills, Nepal. Land,  2: 370-391.
  11. Grayson, R., Holden, J., Jones, R.R., Carle, J.A. and  Lloyd, A.R. 2012. Improving particulate carbon loss estimates in eroding peatlands through the use of terrestrial laser scanning. Geomorphology, 179: 240–248.
  12. Hakimkhani, Sh., Ahmadi, H., Ghayoumian, J., 2009. Determining erosion types contributions to the sediment yield using sediment fingerprinting method (Case study: Margan watershed, Makoo). Iranian journal of soil and waters sciences, 19(1): 83-94.
  13. Hosseinalizadeh, M., Ahmadi, H., Feiznia, S., Rivaz, F. and Naseri, M. 2013. Determination and comparison of soil redistribution rate by geostatistical simulation and prediction (Case Study: Kachik sub-catchments of Golestan Province). J. of Water and Soil Conservation, 20(5): 115-130. (In Persian).
  14. Mosaffaie, J., Ownegh, M., Mesdaghi, M. and Shariatjafari, M. 2009. Comparing the efficiency of statistical and empirical landslide hazard zonation models in Alamout watershed. J. of Water and Soil Conservation, 16(4): 43-61. (In Persian).
  15. Mosaffaie, J., Talebi, A. 2014. A Statistical View to the Water Erosion in Iran. Extension and Development of Watershed Managment 2 (5), 9-17.
  16. Mosaffaie, J. 2015. Comparison of two methods of regional flood frequency analysis by using L-moments. Water Resources. 42 (3): 313-321.
  17. Mosaffaie, J., Ekhtesasi, M. R., Dastorani, M. T., Azimzadeh, H. R., Zare Chahuki, M. A. 2015. Temporal and spatial variation of the water erosion rate. Arabian Journal of Geosciences. 8 (8): 5971–5979. DOI: 10.1007/s12517-014-1628-z.
  18. Mosaffaie, J. 2016. Application of artificial neural network, multiple-regression and index-flood techniques in regional flood frequency estimation. International Journal of Water. 10 (4): 328-342.