یاسین صالحی؛ علیرضا واعظی
چکیده
مقدمهفرسایش خاک یکی از عوامل تخریب اراضی و از مهم‌ترین معضلات محیط زیست، کشاورزی و تولید غذا در جهان است. بیش از نیمی از مهم‌ترین اراضی کشاورزی در مناطق نیمه‌خشک، تحت کشت دیم هستند و تنش‌های ناشی از فرسایش و تخریب اراضی به‌صورت مستقیم از دو جهت، اثرات درون عرصه فرسایش همچون حاصلخیزی خاک و اثرات برون عرصه‌ای مانند آلودگی خاک، ...
بیشتر
مقدمهفرسایش خاک یکی از عوامل تخریب اراضی و از مهم‌ترین معضلات محیط زیست، کشاورزی و تولید غذا در جهان است. بیش از نیمی از مهم‌ترین اراضی کشاورزی در مناطق نیمه‌خشک، تحت کشت دیم هستند و تنش‌های ناشی از فرسایش و تخریب اراضی به‌صورت مستقیم از دو جهت، اثرات درون عرصه فرسایش همچون حاصلخیزی خاک و اثرات برون عرصه‌ای مانند آلودگی خاک، حائز اهمیت است. شناخت توزیع اندازه ذرات فرسایش یافته، گام اساسی برای مدیریت هدررفت عناصر غذایی و انتقال آلاینده‌ها از خاک است. برای این منظور، این پژوهش با هدف بررسی توزیع اندازه رسوبات حاصل از فرسایش بین شیاری تحت تاثیر درجه شیب و بافت خاک در برخی خاک‌های منطقه نیمه‌خشک زنجان، انجام شد.
مواد و روش‌هابرای انجام این پژوهش، چهار دامنه دارای خاک با بافت مختلف (لوم شنی، لوم سیلتی، لوم رس شنی و لوم رسی) در چهار اندازه شیب شمال به جنوب (پنج، 10، 15 و 20 درصد) با استفاده از باران شبیه‌سازی شده، با شدت 60 میلی‌متر بر ساعت به مدت 60 دقیقه، مورد بررسی قرار گرفت. رواناب و رسوب در بازه‌های زمانی پنج دقیقه از آغاز رواناب تا رسیدن به حالت پایدار، در ظرف‌های مدرج مجزا جمع‌آوری و حجم و وزن آن اندازه‌گیری شد. توزیع اندازه ذرات رسوب به روش جداسازی ذرات با استفاده از سری الک‌های به قطر 75، دو، یک، 0.5، 0.25، 0.1 و 0.05 میلی‌متر تعیین شد. همچنین، درصد ذرات ریزتر (سیلت و رس) از روش هیدرومتر محاسبه شد. سپس، ذرات رسوب در هشت دسته شامل سنگریزه (دو تا 75 میلی‌متر)، شن بسیار درشت (یک تا دو میلی‌متر)، شن درشت (0.5 تا یک میلی‌متر)، شن متوسط (0.5-0.25 میلی‌متر)، شن ریز (0.25-0.1 میلی‌متر)، شن بسیار ریز (0.1-0.05)، سیلت (0.05-0.002 میلی‌متر) و رس (0.002 > میلی‌متر) دسته‌بندی شدند.
نتایج و بحثنتایج نشان داد، با افزایش شیب سطح زمین، توزیع اندازه ذرات رسوب در همه خاک‌ها دچار تغییر شد. به‌طوری که انتقال ذرات درشت‌تر از 0.1 میلی‌متر (شامل شن بسیار درشت، شن درشت، شن متوسط و شن ریز) با افزایش شیب بیشتر می‌شود. در حالی که درصد ذرات سیلت (از 0.002 تا 0.05 میلی‌متر) در همه بافت‌ها کاهش یافت. همچنین، ذرات در طبقه اندازه شن متوسط و شن ریز که بین 40 تا 50 درصد ذرات رسوب برای هر بافت را تشکیل دادند، با افزایش شیب، تغییر معنی‌داری نداشتند. بیشترین نسبت ذرات در رسوب به خاک اصلی، مربوط به ذرات سیلت در بافت لوم سیلتی (4.33 برابر) و کمترین آن نیز مربوط به ذرات رس در بافت لوم سیلتی (0.26 برابر) بود. ذرات شن و سیلت در بافت‌های مختلف، دارای نسبت‌های انتقال بالایی بودند. ذرات سیلت در سه بافت لوم شنی، لوم رسی و لوم سیلتی دارای نسبت بیش از یک و ذرات رس دارای نسبت کمتر از یک بودند. ذرات شن نیز به جز در بافت لوم رسی، در بیشتر بافت‌ها در محدوده 0.83 تا 1.24 برابر نسبت به خاک اصلی تغییر کرد و میانگین کلی نسبت فراهمی آن در رسوب به خاک اصلی، 0.98 برابر بود.
نتیجه‌گیریبه‌طور کلی، این پژوهش نشان داد با افزایش شیب، سطح انتخاب‌پذیری ذرات ریز کاهش و سهم ذرات درشت افزایش می‌یابد. اثرگذاری این تغییرات در خاک‌های ریزبافت بیشتر خود را نمایان می‌کند. با توجه به افزایش تخریب خاکدانه‌ها و شدت جریان با افزایش شیب سطح، جلوگیری از حذف پوشش گیاهی و رعایت اصول خاک‌ورزی در جهت کاهش برخورد مستقیم قطرات باران بر سطح خاک و کاهش انتقال‌پذیری ذرات به‌وسیله جریان بسیار با اهمیت است. همچنین، نتایج نشان می‌دهد که نسبت ذرات در بافت خاک و خصوصیات ساختمان خاک (فراوانی و پایداری خاکدانه‌ها)، از عوامل تعیین‌کننده انتقال ذرات بوده‌اند و در نظر گرفتن این ویژگی‌ها در انتخاب روش‌های حفاظت خاک، ضروری است.
علیرضا واعظی؛ اولدوز بخشی راد
چکیده
رواناب، یکی از اجزا چرخه هیدرولوژی است که وقوع آن منجر به هدررفت خاک از دامنه‌های شیب‌دار و تولید رسوب در حوزه‌های آبخیز می‌شود. بررسی عوامل موثر در ضریب رواناب در مدیریت حوزه‌های آبخیز حائز اهمیت است. این پژوهش، با هدف بررسی اثر ویژگی‌های خاک بر ضریب رواناب در زیرحوضه‌های آلانق، لیوار و شکرعلی‌چای در استان آذربایجان‌شرقی ...
بیشتر
رواناب، یکی از اجزا چرخه هیدرولوژی است که وقوع آن منجر به هدررفت خاک از دامنه‌های شیب‌دار و تولید رسوب در حوزه‌های آبخیز می‌شود. بررسی عوامل موثر در ضریب رواناب در مدیریت حوزه‌های آبخیز حائز اهمیت است. این پژوهش، با هدف بررسی اثر ویژگی‌های خاک بر ضریب رواناب در زیرحوضه‌های آلانق، لیوار و شکرعلی‌چای در استان آذربایجان‌شرقی انجام شد. برای انجام این پژوهش، پس از نمونه‌برداری، برخی ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی خاک شامل توزیع اندازه ذرات، سنگریزه، جرم مخصوص ظاهری، ساختمان، ماده آلی، کربنات کلسیم و هدایت هیدرولیکی اندازه‌گیری و داده‌های رواناب از ایستگاه‌های هیدرومتری موجود در خروجی حوضه اخذ شد. بر اساس نتایج، ضریب رواناب تحت تاثیر منفی درصد شن و سنگریزه، ماده آلی، آهک، اندازه و پایداری خاکدانه و هدایت هیدرولیکی اشباع است و همبستگی آن با درصد سیلت و رس مثبت بود. با افزایش درصد شن و سنگریزه و کاهش درصد رس و سیلت، نفوذپذیری خاک افزایش و ضریب رواناب کاهش می‌یابد. ماده آلی و آهک، دو عامل مهم در تشکیل و پایداری خاکدانه‌ها و بهبود هدایت هیدرولیکی اشباع خاک هستند و افزایش مقدار آنها نقش اساسی در کاهش تولید رواناب دارد. نتایج تجزیه رگرسیون خطی چندگانه نشان داد که تولید رواناب در زیرحوضه آلانق رابطه‌ای معنی‌دار با مقدار ماده آلی (r=-0.95, p<0.01) و جرم مخصوص ظاهری خاک (r=-0.9, P<0.01) دارد. ماده آلی، مؤلفه اصلی در تولید رواناب در زیرحوضه لیوار (r=-0.94, P<0.01) و زیرحوضه شکرعلی‌چای (r=-0.95, P<0.01) بود. بررسی رابطه کلی بین ضریب رواناب و ویژگی‌های زیرحوضه‌ها (شیب، ضریب شکل، تراکم آبراهه و خاک) نشان داد که ضریب رواناب تحت تاثیر ماده آلی، اندازه خاکدانه و تراکم آبراهه است (R2=-0.93, P<0.01). این مطالعه نشان داد که حفظ و افزایش ماده آلی خاک می‌تواند با بهبود ساختمان و نفوذپذیری خاک، در حفظ آب باران و کاهش تولید رواناب موثر باشد.
جلال حیدری؛ علیرضا واعظی؛ محمد امیر دلاور
چکیده
گوناگونی عوامل مؤثر بر ویژگی‌های خاک منجر به تغییرات زمانی در فرایند فرسایش خاک می‌شود. این پژوهش با هدف ارزیابی تغییرات زمانی تولید رواناب و هدررفت خاک در نوارهای کشت گندم دیم انجام گرفت. برای این منظور، سه گندمزار دیم با شیب متوسط 15 درصد و تحت آیش در جنوب غربی استان کرمانشاه انتخاب و در هر زمین شیارهایی به طول پنج متر و عرض ...
بیشتر
گوناگونی عوامل مؤثر بر ویژگی‌های خاک منجر به تغییرات زمانی در فرایند فرسایش خاک می‌شود. این پژوهش با هدف ارزیابی تغییرات زمانی تولید رواناب و هدررفت خاک در نوارهای کشت گندم دیم انجام گرفت. برای این منظور، سه گندمزار دیم با شیب متوسط 15 درصد و تحت آیش در جنوب غربی استان کرمانشاه انتخاب و در هر زمین شیارهایی به طول پنج متر و عرض 30 سانتی‌متر ایجاد شد. برای بررسی تولید رواناب و هدررفت خاک، از چهار دبی برابر 0.5، یک، 1.5 و دو لیتر بر دقیقه استفاده شد و مقدار رواناب و هدررفت خاک از شیارها در بازه‌های زمانی پنج دقیقه طی 60 دقیقه در سه تکرار اندازه‌گیری شد. بر اساس نتایج، با افزایش دبی جریان، حجم رواناب و هدررفت خاک در شیارهای کشت افزایش یافت، به‌طوری‌که کمترین مقدار هدررفت خاک در دبی 0.5 لیتر بر دقیقه (2.66 گرم بر متر مربع) و بیشترین مقدار آن در دبی دو لیتر بر دقیقه (85.33 گرم بر متر مربع) مشاهده شد. همچنین، حجم رواناب در دبی 0.5 لیتر بر دقیقه کمترین مقدار (0.47 لیتر) و در دبی دو لیتر بر دقیقه بیشترین مقدار (7.65 لیتر) بود. مجموع کل رواناب تولیدی پس از مدت زمان 60 دقیقه و همچنین، میانگین رواناب تولیدی در دبی 0.5 لیتر بر دقیقه به‌ترتیب 12.33 و 1.03 لیتر و در دبی دو لیتر بر دقیقه به‌ترتیب 43.81 و 6.79 لیتر بود. تفاوت‌های معنی‌دار در تولید رواناب و هدررفت خاک طی زمان در دبی‌های مورد مطالعه مشاهده شد. تولید رواناب در ابتدای آزمایش اندک بود و با گذشت زمان، بر مقدار آن افزوده شد. الگوی تغییرات زمانی هدررفت خاک متفاوت از تولید رواناب بود، به‌طوری‌که مقدار هدررفت خاک در آغاز آزمایش نسبت به زمان‌های پایانی بیشتر بود که علت آن را می‌توان به فراهمی زیاد ذرات خاک قابل انتقال در شیارها در ابتدای آزمایش نسبت داد. مقدار هدررفت خاک از آغاز آزمایش تا زمان 25 دقیقه، کاهشی شدیدی یافت و سپس، از الگوی کاهشی تدریجی پیروی کرد و در پایان به مقدار ثابتی رسید. نتایج نشان داد که فرسایش شیاری به شدت تحت تأثیر شدت جریان قرار دارد و مقدار آن طی زمان تغییر می‌کند و این تغییرات مستقل از تولید جریان بوده، به فراهمی ذرات قابل انتقال در شیار وابسته است.
عادله علی‌جانپور شلمانی؛ علیرضا واعظی؛ محمودرضا طباطبایی
چکیده
تحلیل داده‌های بار رسوب معلق در رودخانه‌ها اساس شناخت روند فرسایش و رسوب در بحث مدیریت و برنامه‌ریزی منابع آب و خاک است. به‌دلیل عدم دسترسی به داده‌های بار رسوب معلق روزانه با اندازه‌گیری مستقیم، استفاده از روش‌هایی برای مدل‌سازی و برآورد آن در حوزه‌های آبخیز حائز اهمیت است. یکی از روش‌های مناسب مورد ...
بیشتر
تحلیل داده‌های بار رسوب معلق در رودخانه‌ها اساس شناخت روند فرسایش و رسوب در بحث مدیریت و برنامه‌ریزی منابع آب و خاک است. به‌دلیل عدم دسترسی به داده‌های بار رسوب معلق روزانه با اندازه‌گیری مستقیم، استفاده از روش‌هایی برای مدل‌سازی و برآورد آن در حوزه‌های آبخیز حائز اهمیت است. یکی از روش‌های مناسب مورد استفاده در این زمینه، به‌کارگیری شبکه‌های عصبی مصنوعی است. برای مدل‌سازی بار رسوب معلق روزانه، ایستگاه هیدرومتری سیرا در حوزه آبخیز رودخانه کرج مورد مطالعه قرار گرفت. تعداد داده مورد استفاده در این پژوهش، 624 داده با طول دوره آماری 31 سال (از سال 1360 تا1390) است. متغیرهای ورودی به مدلهای شبکه عصبی مصنوعی شامل دبی لحظه‌ای، متوسط دبی روزانه، متوسط دبی روزانه با تاخیر سه روزه، متوسط بارش روزانه و متوسط بارش روزانه با تاخیر سه روزه و متغیر خروجی به مدل‌ها بار رسوب معلق روزانه است. برای تعیین متغیرهای بهینه و بهترین ترکیب متغیرها برای ورود به مدل از آزمون گاما و الگوریتم ژنتیک استفاده شد. سپس، این ترکیب‌ها به‌همراه برخی از ترکیب متغیرهای حاصل از آزمون و خطا، وارد مدلهای شبکه‌های عصبی مصنوعی شد. از شبکه عصبی نگاشت خودسازمانده برای خوشه‌بندی داده‌ها استفاده و داده‌ها به سه گروه همگن، شامل 70 درصد برای آموزش، 15 درصد برای اعتبارسنجی و 15 درصدی برای آزمون جدا شد. در ادامه، ترکیب متغیرها وارد مدلهای شبکه عصبی با توابع فعالسازی لوگ سیگموئید و تانژانت سیگموئید شد. نتایج نشان داد، در بین تمام ترکیبهای ورودی به مدلهای شبکه عصبی، مدل با تابع فعالسازی تانژانت سیگموئید با ترکیب متغیرهای ورودی شامل دبی لحظه‌ای (Q)، دبی متوسط روزانه (Qi)، دبی متوسط روزانه دو روز قبل (Qi-2)، دبی متوسط روزانه سه روز قبل (Qi-3)، بارندگی متوسط روزانه (Pi)، بارندگی متوسط روزانه دو روز قبل (Pi-2) و بارندگی متوسط روزانه سه روز قبل (Pi-3) مدل مناسب برای برآورد بار رسوب معلق روزانه شد. این مدل کمترین مقدار خطا، بالاترین کارایی مدل و کمترین انحراف استاندارد عمومی را در مقایسه با سایر مدل‌ها دارد. این مدل، بهترین ترکیب با تاثیرگذارترین متغیرهای ورودی به‌دست آمده از آزمون گاما و الگوریتم ژنتیک برای برآورد SSL است.
