ارائه الگوی اصلاحی- تکمیلی برنامه‌های آبخیزداری به منظور کاهش رسوب‌دهی در حوزه آبخیز هفتان تفرش

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی استان مرکزی

2 دانشجوی دکتری آبخیزداری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ایران*

3 پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

چکیده

چکیده
فرسایش خاک در حوزه­های آبخیز باعث تضعیف پوشش اراضی و کاهش کمیت و کیفیت منابع آبی می­شود. بنابراین ضرورت دارد که با شناسایی منابع تولید رسوب در مقیاس سطحی (دامنه) و خطی (آبراهه و رودخانه)، نوع و حجم عملیات آبخیزداری اصلاحی- تکمیلی به منظور کاهش فرسایش و رسوب­دهی در مکان­های بحران­زا مشخص شود. هدف از تحقیق حاضر نیز ارزیابی توزیع مکانی برنامه­های آبخیزداری اجرایی سال­های 74-1371 در حوزه آبخیز هفتان تفرش به منظور ارائه الگوی اصلاحی- تکمیلی این برنامه­ها است. بدین منظور امتیاز عامل­های مدل تجربی MPSIAC به کمک GIS برای شرایط قبل و بعد از عملیات آبخیزداری تعیین شد. سپس با مقایسه تغییر امتیاز عامل­ها، اثرگذارترین برنامه­های آبخیزداری مشخص گردید. همچنین با مقایسه تغییر مساحت کلاس­های درجه رسوب­دهی، ارزیابی از توزیع مکانی عملیات آبخیزداری انجام شد تا با تعیین نقاط ضعف پروژه، عملیات اصلاحی- تکمیلی پیشنهاد شود. نتایج تحقیق نشان داد امتیاز عامل فرسایش رودخانه­ای با 8/30 درصد، بیشترین تأثیر را در کاهش 1/4 درصدی رسوب­دهی داشته است. همچنین از مساحت کلاس درجه رسوب­دهی 75-50، مقدار 4/8 درصد کم شده است که عمدتاً این شدت رسوبدهی مربوط به اراضی بالادست حوضه است. با توجه به معنی­دار بودن تغییرات رسوب­دهی زیرحوضه­ها در سطح 05/0، نتایج حاکی از کارا بودن برنامه­های آبخیزداری در کاهش رسوب­دهی است. به منظور مدیریت منابع آب و خاک و اثرگذاری بیشتر برنامه های آبخیزداری در کاهش فرسایش و رسوب حوزه آبخیز هفتان، الگوی اصلاحی- تکمیلی برنامه­ها شامل بانکت توأم با بادامکاری در دامنه­های بحرانی، بذرپاشی و کپه کاری در    دامنه­های با شیب تند و عمق کم خاک، تقویت پوشش گیاهی دامنه­های مارنی و همچنین پایدارسازی کناره رودخانه­ پیشنهاد می­شود.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Preparation a corrective- Supplementary Pattern of Watershed Management Programs to Sediment Rate reduce in the Haftan Watershed, Tafresh

نویسندگان [English]

  • heshmatollah agharazai 1
  • ali akbar dadoodirad 1
  • mehdi mardian 2
  • reza bayat 3
1 Agricultural and Natural Resources Research Center of Markazi Province
2 Ph.D. Watershed University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Sari, Iran *
3 Soil Conservation and Watershed Management Institute
چکیده [English]

 
Extended Abstract
1-Introduction
Soil erosion is a major environmental problem that has devastating effects on natural and ecosystem. Although soil erosion has existed throughout history, but in recent years has intensified related to inappropriate land use. So, due to the damages caused by the increase of deposition in rivers, watershed management planning in area scale (slope) and linear (channel) to reduce the soil erosion are applicable. Also the project evaluation for before, during and after the implementation, according to the project objectives and environmental effects on watershed and its outside to verify the effectiveness of watershed management programs is essential.
The more researchers aim is the investigation of effects watershed management measures to reduce erosion and sedimentation and flooding potential in output of watersheds. However assessment of spatial distribution programs in most of these studies has been ignored. With attention to high cost in watershed management planning, these measured planning must be on based priority of critical areas of erosion rates. Identify and priority, while will provide a correction- supplementary pattern of watershed management programs, lead to cost management and also projects efficiency increasing in related to stakeholders welfare.
2- Methodology
In this study for a more investigation of spatial distribution the watershed programs, was selected the Haftan watershed, because the diversity of measures in slope and channels and also age 18 years of the project. Haftan watershed with 40.67 km2 is located in the Markazi province, Tafresh city that has annual average precipitation equal to 304 mm and temperature with 10.6 C˚.
For the estimation erosion and sediment the before of watershed practices, was used MPSIAC model. In this research, nine factors the model was scored in ArcGIS 10 software. Then with overlay of nine layers, was prepared sediment rate map by calculating the sediment degree of each pixel. For after of watershed practices, with field survey, GPS and technical issues reports, the condition of vegetation and erosion were reviewed. Then factors of land use, land cover, runoff, and surface and channel erosion were updated. So erosion and sediment were estimated on based updated distribution maps after of watershed practices. In finally, with comparing the difference percent of sediment degree for before and after conditions using paired T-test in SPSS software was assessment the spatial distribution of watershed management measures.
3– Discussion
The results showed that land cover and land use have been the least variability with 1.1 and 1.8 percent, respectively. However the most variability is for channel erosion factor with 30.8 percent. These results are entirely consistent with the type and volume of practices in the Haftan watershed. So that biomechanical programs affecting on slope, has been implemented only in 101 hectares; but check dams are large numbers in the streams.
According to results, sediment rate degree is focused in classes of 25-50 and 50-75. After of watershed practices, the area class 50-75 is decreased equal to 8.4 percent. Also sediment variability in sub-watersheds is 0.7 to 8.7 percent that with attention to T-test statistical method, difference for before and after practices is significant. Although the results showed that watershed protection programs in slope scale of type almonds- contoured traces has high performance, but the volume it is low. So sediment decreasing is only 4.1 percent for whole the watershed.
4– Conclusion
Since biomechanical programs properly were implemented in slopes within sediment rate of class 50-75, but only 3.6 percent of area is covered. Therefore it is necessary that the cover protection program such as seeding and almost planting will become in the more area of class 50-75.
Because the most area of Haftan watershed is Eocene volcanic units with resistive category of medium, it is necessary to implement of biomechanical project that slopes with high potential of erosion and sediment. Therefore other slopes will be under biological practices that has lower cost.
With attention to high potential of erosion in marl unit, conservation practices in this zone must be on based management and biological practices. Due to the impact of 30.8 percent channel erosion factor, the protection and repair check dams is essential. Biological practices such as land use change and cultivation pattern in buffers can be effective for channel stability and diversity increasing in ecosystem. Since stakeholders have a key role in land management programs, it is suggested that will prepare further researches on based multiple objectives in a comprehensive and integrated watershed management.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keyword: Soil conservation programs
  • spatial distribution Assessment
  • sediment rate decreasing
  • MPSIAC
  • Haftan atershed w

مقدمه

 

فرسایش خاک از مهم­ترین معضلات زیست محیطی و تولید غذا در جهان است که اثر مخربی بر زیست بوم­های طبیعی تحت مدیریت انسان دارد. هر چند فرسایش خاک در طول تاریخ وجود داشته است، ولی در سال­های اخیر به دلیل کاربری نامناسب اراضی شدت یافته است (صادقی و همکاران، 1390)؛ به­ویژه اینکه تغییرات اقلیمی و کاهش پیشرونده در نسبت منابع طبیعی به جمعیت انسانی بر این امر تأثیر گذاشته است. رسوبات معلق رودخانه به عنوان مهمترین پیامد فرسایش خاک و انتقال مواد فرساینده به آبراهه­ها محسوب می­شود (قورقی و همکاران، 1391) که تغییرات آن در اکثر رودخانه­ها در ارتباط با تغییرات زیست­ محیطی نظیر دخل و تصرف اراضی برای توسعه کشاورزی، احداث سدها، تغییر در مسیر رودخانه­ها و سایر سیستم­های انتقال آب است (نصری و همکاران، 1390؛ James، 2004؛ Walling، 2008). افزایش غلظت رسوب معلق می­تواند بر جوامع و محیط زیست تأثیر منفی داشته باشد که از مهمترین آنها می­توان به کاهش تولیدات کشاورزی، کیفیت پایین­تر آب، کاهش سطح آب مخازن، سیلاب و تخریب زیست­ بوم­ها اشاره کرد (Mouri و همکاران، 2013). بنابراین با توجه به خسارات وارده ناشی از افزایش رسوب­دهی رودخانه­ها، برنامه­های آبخیزداری در مقیاس سطحی (دامنه) و خطی (آبراهه) قابل اجرا هستند. در این میان، ارزیابی پروژه در قبل، حین و بعد ار اجرا، با توجه به اهداف و اثرات محیطی طرح بر حوزه آبخیز و خارج از آن به منظور بررسی کارایی برنامه­های آبخیزداری ضروری است (قدرتی، 1383). 

در کشورهای مختلف به ویژه در ایالات متحده آمریکا، ارزیابی عملکرد طرح­های آبخیزداری در نیم قرن اخیر مورد توجه مدیران آبخیز بوده است. Satterland (1962)، Noble (1963)، Doty (1971) و Hall و Sworth (1987) در تحقیقات خود به این نکته اشاره دارند که موفقیت اقدامات آبخیزداری به دو عامل متناسب بودن سازه­ها با ویژگی­های آبخیز و تأثیر آنها در استقرار پوشش گیاهی بستگی دارد. Shieh و همکاران (2007) به منظور بررسی اثر احداث بندهای اصلاحی، نتیجه گرفتند که تأثیر احداث سازه بر ویژگی­های جریان در سطح 95 درصد معنی­دار بوده است. Chekol و همکاران (2007) نتیجه گرفتند که برنامه­های حفاظتی در مقیاس آبخیز می­تواند منجر به کاهش رسوب در حدود 10 تا 72% شود که بیشترین تأثیر در مورد تراس­های موازی است. همچنین نتایج تحقیقات Shi و همکاران (2012) نشان داد که اقدامات حفاظت خاک، تلفات خاک درون حوضه­ای و بار رسوب را کاهش داده است، به­طوری­که نسبت تحویل رسوب از 454/0 به 295/0 کاهش یافته است.

در ایران نیز در 50 سال اخیر تنوع عملیات آبخیزداری در مقیاس سطحی (دامنه) و خطی (آبراهه و رودخانه) انجام گرفته است؛ اما غالباً به موضوع ارزیابی توزیع مکانی آنها کمتر توجه شده است. نتایج تحقیقات احمدی و همکاران (1382) نشان داد که وضعیت پیشنهادی برنامه و نبود ارزیابی اقتصادی، از مهم­ترین عوامل موثر در عمل­کرد پروژه هستند. صادقی و همکاران (1384) با ارزیابی عمل­کرد اقدامات آبخیزداری در منطقه کشار در حوزه آبخیز کن نشان دادند که تقلیل فراوانی سیل و گل آلودگی آب­ به ترتیب 3/90% و 96% موثر بوده است. پاره­کار (1391) با ارزیابی تاثیر عملیات آبخیزداری انجام شده در سال 1370 شمسی در حوزه آبخیز بارده نتیجه گرفت که میزان رسوب ویژه به طور متوسط 3/6 درصد کاهش یافته است. رحیمی و همکاران (1391) با ارزیابی اقدامات آبخیزداری در حوزه آبخیز دژکرد استان فارس نتیجه گرفتند که با ایجاد تعاونی آبخیزداری و اجرای فن­آوری­های متنوع حفاظت آب و خاک نظیر کشت درختان مثمر بادام و سیب به جای کشت دیم گندم و جو بر روی تپه­های با شیب 8 تا 30 درصد، کنترل انواع فرسایش با   روش­های بیولوژیک و سازه­ای و همچنین توانمندسازی مردم روستایی از سال 1377، پروژه آبخیزداری از موفقیت  قابل­قبولی برخوردار شده است. از نظر پادیاب و فیض­نیا (1391) نیز بایستی با شناسائی مناطق با واحدهای زمین­شناسی حساس، عملیات حفاظتی را در این مناطق به اجرا در آورد.

با توجه به نتایج سوابق تحقیق، هدف بیشتر محققین بررسی اثر اقدامات آبخیزداری بر کاهش فرسایش و رسوب و پتانسیل سیل­خیزی در خروجی حوزه آبخیز بوده است. این در حالی است که ارزیابی توزیع مکانی عملیات آبخیزداری در بیشتر این تحقیقات نادیده گرفته شده است. با توجه به اینکه اجرای طرح­های آبخیزداری مستلزم صرف مبالغ  قابل­توجهی اعتبار است، لذا بایستی این عملیات بر اساس اولویت­بندی مناطق بحرانی از نظر شدت فرسایش به اجرا در آید. این شناسایی و اولویت­بندی، ضمن تعیین ارائه الگوی اصلاحی- تکمیلی برنامه­های آبخیزداری، منجر به مدیریت در هزینه و همچنین افزایش کارایی پروژه خواهد شد. در این تحقیق به منظور بررسی دقیق­تر ارزیابی توزیع مکانی عملیات آبخیزداری، حوزه آبخیز هفتان انتخاب شد که به دلیل تنوع و تعدد عملیات اصلاحی در مقیاس دامنه­ و آبراهه­ و نیز عمر 18 ساله پروژه، شرایط انجام تحقیق وجود دارد.

روش­شناسی

منطقه مورد مطالعه

حوزه آبخیز هفتان با مساحت 67/40 کیلومتر مربع، از نظر مختصات جغرافیایی در استان مرکزی و از لحاظ تقسیمات استانی در بخش مرکزی شهرستان تفرش قرار دارد. این حوضه یکی از سرشاخه­های رودخانه قره­چای است که با توجه به اتصال شبکه­های جریان به هفت زیرحوضه تجمعی تقسیم شده است (شکل 1). با توجه به داده­های هواشناسی ایستگاه سینوپتیک تفرش (2010-2000)، متوسط بارندگی سالانه 304 میلیمتر و دمای متوسط سالانه 6/10 درجه سانتیگراد است. بیشتر سطح حوضه از شیب بالای 20 درصد برخوردار است که با توجه به نوع اقلیم، یک منطقه کوهستانی محسوب می­شود. بیش از 84 درصد حوضه مرتعی بوده که 35 درصد آن توده سنگی و پر شیب است. با توجه به ورقه 1:100000 فرمهین (سازمان زمین­شناسی و اکتشافات معدنی، 1385)، سنگ­های مربوط به ائوسن بیشترین رخنمون را در منطقه مورد مطالعه دارند و بخش کمی نیز شامل مارن همراه با سنگ ‌آهک‌ ماسه‌ای، سنگ‌ آهک‌ مارنی، ماسه‌سنگ و شیل و همچنین آبرفت­های کنار رودخانه­ای است. در حوزه آبخیز هفتان تفرش در سال­های 74-1371 تنوعی از عملیات بیومکانیکی به اجرا در آمده است که مشخصات آن در جدول 1 آمده است.

 


 

 

شکل 1. موقعیت حوزه آبخیز هفتان و زیرحوضه­های آن

جدول 1. مشخصات عملیات آبخیزداری در حوزه آبخیز هفتان

نوع عملیات

تعداد/ مساحت (هکتار)

زیرحوضه­های اجرا شده

گابیون

48

A1211-A1212-A121-A1-A

خشکه چین

84

A1-A

بند خاکی

8

A1211-A1212

سنگ و سیمان

10

A121 -A

بانکت توأم با بادامکاری

101

A1211-A1212-A1

 


جمع­آوری داده­های اولیه

اطلاعات اولیه حوزه آبخیز هفتان از گزارشات تفصیلی- اجرایی (مدیریت جهاد سازندگی استان مرکزی، 1371) و   لایه­های رقومی اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان مرکزی جمع­آوری شد. با شناخت اجمالی از وضعیت    برنامه­های آبخیزداری حوزه آبخیز هفتان، با بازدیدهای صحرایی و به کمک GPS، موقعیت عملیات آبخیزداری مورد بازبینی قرار گرفت.

برآورد فرسایش و رسوب قبل از عملیات آبخیزداری

با توجه به اینکه هیچگونه داده مشاهده­ای رسوب در منطقه ثبت نشده بود، به منظور برآورد فرسایش و رسوب در شرایط قبل از عملیات آبخیزداری، از مدل تجربی MPSIAC استفاده شد (رفاهی، 1378). در این تحقیق، ارزش­گذاری عوامل نه گانه مدل با استفاده از نرم­افزار ArcGIS10 انجام گرفت. پس از رویهم­گذاری لایه­های نه گانه مدل MPSIAC، نقشه رسوب­دهی حوضه از طریق محاسبه درجه رسوب­دهی هر پیکسل، طبق رابطه زیر تهیه شد.

 

(1)                  

در این معادله Qs مقدار رسوب­دهی حوضه بر حسب تن بر هکتار، e عدد نپرین و R جمع عوامل نه گانه مدل (درجه رسوب­دهی) است. پس از تهیه نقشه رسوب­دهی، با استفاده از معادله نسبت تحویل رسوب (SDR)، مقدار فرسایش در سطح پیکسل­های یک هکتاری محاسبه گردید. در اینجا برای تعیین درصد نسبت تحویل رسوب با توجه به عامل مساحت حوضه (A بر حسب مایل مربع) از رابطه زیر استفاده شد.

(2)       

 

برآورد فرسایش و رسوب بعد از عملیات آبخیزداری

به منظور ارزیابی توزیع مکانی عملیات آبخیزداری بر تغییرات فرسایش و رسوب حوزه آبخیز هفتان، مقادیر فرسایش و رسوب برای شرایط بعد از عملیات آبخیزداری نیز برآورد شد. از آنجا که با اجرای عملیات آبخیزداری، وضعیت رواناب، پوشش زمین، کاربری اراضی، فرسایش سطحی و خندقی تغییر خواهند کرد، بنابراین لازم است تا امتیاز این عامل­ها برای شرایط جدید به­روز شوند. بدین منظور با بازدیدهای صحرایی و به کمک GPS و یادداشت موارد فنی، وضعیت پوشش گیاهی و شدت و اشکال فرسایش بازنگری شد و نقشه توزیعی عوامل مذکور در شرایط به­روز شده تهیه گردید. سپس با تأثیر نقشه­های به­روز شده به­جای نقشه­های قبلی، مجدداً فرسایش و رسوب برآورد شد.

 

مقایسه برآوردهای مدل MPSIAC

با تهیه نقشه عامل­های مدل MPSIAC و رسوب­دهی، مقایسه برآوردها در چند مرحله به شرح ذیل انجام شد:

- مقادیر توصیفی نقشه توزیعی هر یک از عامل­ها در شرایط قبل و بعد از عملیات آبخیزداری استخراج شد و درصد اختلاف­ها مقایسه گردید.

- مقادیر توصیفی نقشه رسوب­دهی حوضه در شرایط قبل و بعد از عملیات آبخیزداری استخراج گردید و درصد اختلاف­ها مقایسه شد.

- به منظور ارزیابی توزیع مکانی پروژه­های آبخیزداری از نظر نوع و حجم عملیات، درصد تغییرات مساحت کلاس­های مختلف درجه رسوب­دهی می­تواند معیار خوبی باشد. بنابراین نقشه توزیعی مساحت کلاس­های درجه رسوب­دهی در شرایط قبل و بعد از عملیات آبخیزداری تهیه شد و با مقایسه درصد اختلاف­ها مشخص شد که عملیات آبخیزداری در چه نواحی با چه مقدار از درجه رسوب­دهی به اجرا درآمده­اند.

- به منظور برررسی اختلاف معنی­داری تغییرات رسوب­دهی زیرحوضه­ها برای شرایط قبل و بعد از عملیات آبخیزداری، در نرم­افزار SPSS پس از تست نرمالیته داده­ها، از آزمون T-test زوجی در سطح اطمینان 95 درصد استفاده شد.

در نهایت با توجه به مورفولوژی مناطق بحرانی از نظر شدت فرسایش، الگوهای اصلاحی- تکمیلی (مکانیکی، بیولوژیکی، مدیریتی و تلفیقی) به منظور کاهش فرسایش و رسوب­دهی حوزه آبخیز هفتان ارائه گردید.

 

نتایج و بحث

شکل 2 نقشه درجه رسوب­دهی و جدول 2 تغییرات مقادیر عامل­های مدل MPSIAC را نشان می‏دهد. با توجه به جدول 2، امتیاز عامل­های پوشش زمین و کاربری اراضی به ترتیب با 1/1 و 8/1 درصد، کمترین تغییرات را داشتند. این در حالی است که بیشترین تغییرات با 8/30 درصد مربوط به عامل فرسایش رودخانه­ای است. این نتایج کاملاً با نوع و حجم عملیات آبخیزداری در حوزه آبخیز هفتان مطابقت دارد. به­طوری­که عملیات بیومکانیکی تأثیرگذار بر دامنه، تنها در سطح 101 هکتار از حوضه به اجرا در آمده است. با توجه به جدول 2، مشخص شد که میانگین درجه رسوب­دهی (جمع عوامل نه گانه) قبل از عملیات آبخیزداری برابر 7/52 است که بعد از عملیات آبخیزداری به مقدار 6/51 تغییر یافته است. این نتیجه نشان می­دهد که در اثر اجرای عملیات آبخیزداری، میانگین امتیاز درجه رسوب­دهی حوزه آبخیز هفتان 1/2 درصد کاهش یافته است

 

.

 

قبل

 

بعد

شکل 2. نقشه توزیعی درجه رسوب­دهی مدل MPSIAC قبل و بعد از عملیات آبخیزداری

 

جدول 2. تغییرات مقادیر پارامترهای برآوردی مدل MPSIAC

پارامتر

قبل از عملیات آبخیزداری

بعد از عملیات آبخیزداری

درصد تغییرات میانگین

حداقل

حداکثر

میانگین

حداقل

حداکثر

میانگین

رواناب

3/1

2/10

9/2

2/1

4/9

7/2

9/6

پوشش زمین

2/8

6/9

7/8

1/4

6/9

6/8

1/1

کاربری اراضی

8/11

13

5/12

2/6

13

3/12

6/1

فرسایش سطحی

1/9

9/9

1/7

5/5

9/9

5/6

4/8

فرسایش رودخا­نه­ای

0

7

13/0

0

9/4

09/0

8/30

درجه رسو­­ب­دهی

7/41

3/74

7/52

8/32

5/70

6/51

1/2

 

در جدول 3 تغییرات مساحت کلاس­های درجه رسوب­دهی آمده است. با توجه به جدول 3 مشخص شد که قبل از عملیات آبخیزداری، حوزه آبخیز هفتان از نظر درجه رسوب­دهی در دو کلاس 50-25 و 75-50 به ترتیب با 9/30 و 1/69 درصد قرار گرفته است. لذا با توجه به شدت و سطح فرسایش بالاتر در کلاس 75-50، بایستی عملیات آبخیزداری در مناطقی که این کلاس گسترش دارند، متمرکز شده باشد و در نهایت از سطح این کلاس کم شود. با بررسی مقایسه­ای این موضوع مشخص شد که درجه رسوب­دهی حوزه آبخیز هفتان همچنان بر روی این دو کلاس متمرکز شده است؛ اما مساحت آنها تغییر کرده است. به­طوری که از مساحت کلاس 75-50 به میزان 4/8 درصد کم شده است و سطح کلاس50-25 از 9/30 درصد به 3/39 درصد افزایش یافته است.


 

جدول 3. مساحت کلاس­های رسوب­دهی قبل و بعد از عملیات آبخیزداری

درجه رسوب­دهی

مساحت

قبل از عملیات آبخیزداری

مساحت

بعد از عملیات آبخیزداری

تغییرات

هکتار

درصد

هکتار

درصد

هکتار

درصد

کلاس

25>

-

-

-

-

-

-

50- 25

1257

9/30

1597

3/39

340+

4/8+

75- 50

2810

1/69

2470

7/60

340-

4/8-

100- 75

-

-

-

-

-

-

100<

-

-

-

-

-

-

 

 

با توجه به جدول 3، مساحت درجه رسوب­دهی 75-50 قبل از عملیات آبخیزداری برابر 2810 هکتار است که فقط 6/3 درصد آن (101 هکتار)، تحت عملیات بیومکانیکی قرار گرفته است. در این حال، بیشتر عملیات آبخیزداری حوضه مربوط به کنترل فرسایش­های نوع خطی (آبراهه­ای و رودخانه­ای) است که در مجموع 150 سازه از نوع گابیون، خشکه­چین، بندخاکی و سنگ و سیمان به اجرا در آمده است.

با توجه به معادله نسبت تحویل رسوب بر اساس عامل مساحت، مقدار SDR حوضه برابر 7/36 درصد است. بر این اساس، مقادیر رسو­ب­دهی برای شرایط قبل و بعد از عملیات آبخیزداری در جدول 4 آمده است. نتایج مذکور نشان    می­دهد که عملیات آبخیزداری از نوع برنامه­های حفاظتی در مقیاس­های دامنه­ای و خطی به­خوبی در مناطق با خطر فرسایش‏پذیری بالا به اجرا درآمده­اند، که منجر به آن شده تا میانگین رسوب­دهی ویژه حوزه آبخیز هفتان 1/4 درصد کاهش یابد.

 

جدول 4. مقادیر حد و میانگین رسوب­دهی قبل و بعد از عملیات آبخیزداری در حوزه آبخیز هفتان

رسوب­دهی

قبل از عملیات آبخیزداری

بعد از عملیات آبخیزداری

درصد تغییرات

حداقل رسوب­دهی ویژه (تن بر هکتار)

14/1

82/0

28-

حداکثر رسوب­دهی ویژه (تن بر هکتار)

68/3

21/3

8/12-

میانگین رسوب­دهی ویژه (تن بر هکتار)

72/1

65/1

1/4-

میانگین فرسایش ویژه (تن بر هکتار)

68/4

51/4

6/3-

رسوب­دهی کل (تن)

6995

6710

1/4-

 

 

جدول 5 متوسط رسوب­دهی زیرحوضه­ها قبل و بعد از عملیات آبخیزداری را نشان می­دهد. جدول 6 نتایج آزمون T-test زوجی را به منظور مقایسه اختلاف معنی­داری رسوب­دهی زیرحوضه­ها برای شرایط قبل و بعد از عملیات آبخیزداری بازگو می­کند. با توجه به این که معنی­داری کمتر از 05/0 است، فرض دال بر تساوی میانگین­ها رد می­شود. بر این اساس، رسوب­دهی زیرحوضه­ها بعد از عملیات آبخیزداری اختلاف معنی­دار نسبت به شرایط قبل پیدا کرده است که کاهش رسوب­دهی در محدوده 737/0 تا 815/7 درصد مشاهده می­شود.

 

 

جدول 5. متوسط رسوب­دهی زیرحوضه­ها قبل و بعد از عملیات آبخیزداری

زیرحوضه

رسوب­دهی (تن در هکتار)

درصد تغییرات

قبل از عملیات آبخیزداری

بعد از عملیات آبخیزداری

A1211

625/1

498/1

815/7-

A1212

564/1

511/1

389/3-

A121

800/1

738/1

444/3-

A12

764/1

751/1

737/0-

A11

617/1

605/1

742/0-

A1

787/1

718/1

861/3-

A

063/2

957/1

138/5-

 

جدول 6. مقایسه اختلاف معنی­داری رسوب­دهی زیرحوضه­ها در شرایط قبل و بعد از عملیات آبخیزداری

اختلافات زوجی

آماره t

درجه آزادی

معنی­داری

میانگین

انحراف معیار

میانگین خطای انحراف معیار

فاصله اطمینان 95%

حداقل

حداکثر

063/0

043/0

016/0

023/0

103/0

870/3

6

008/0

 

 

با توجه به اینکه کاهش معنی­دار رسوب­دهی حوزه آبخیز هفتان بعد از عملیات آبخیزداری مشاهده می‏شود، می­توان به کارایی قابل قبول برنامه­های حفاظتی موجود اذعان داشت. کما اینکه در تحقیقات صادقی و همکاران (1384)، رحیمی و همکاران (1391)، Shieh و همکاران (2007) و Shi و همکاران (2012) نیز نتیجه مذکور حاصل شده است. با این حال میانگین رسوب­دهی ویژه حوزه آبخیز هفتان در حدود 1/4 درصد کاهش داشته است که با ارائه برنامه­های تکمیلی،    می­توان فرسایش و رسوب­دهی را به میزان بیشتری کاهش داد. تحقیقات Satterland (1962)، Noble (1963)، Doty (1971) و Hall و Sworth (1987) نیز به دقت و توجه در بررسی و انتخاب نوع برنامه­های حفاظتی اشاره دارند.

 

نتیجه­گیری

با توجه به نتایج و مباحث، ارائه الگوی اصلاحی تکمیلی برنامه­های آبخیزداری حوزه آبخیز هفتان به منظور کاهش رسوب­دهی در چند بند قابل بیان است.

از آنجا که عملیات بیومکانیکی اجرایی به­خوبی در دامنه­های با درجه رسوب­دهی 75-50 به اجرا در آمده­اند، اما این نوع برنامه­ها فقط 6/3 درصد از دامنه‏های این کلاس را پوشش داده است. بنابراین لازم است عملیات حفاظتی همانند بانکت توأم با بادمکاری با حجم بیشتری به منظور کاهش فرسایش خاک بر روی دامنه­های این کلاس از رسوب­دهی انجام گیرد.

از آنجا که بیشتر سطح حوضه متعلق به واحدهای ائوسن آتشفشانی با رده مقاومتی متوسط است، لازم است اجرای پروژه­های مکانیکی که هزینه­بر نیز هستند، فقط در دامنه­های با پتانسیل فرسایش­پذیری بالا انجام گیرد و در سایر دامنه­ها برنامه­ها معطوف به عملیات بیولوژیکی نظیر بذرپاشی و کپه­کاری با مشارکت آبخیزنشینان باشد.

با توجه به اینکه بیشترین پتانسیل فرسایش­پذیری واحدهای زمین­شناسی مربوط به مارن مابین لایه­ای شیل و آهک است، بایستی عملیات حفاظتی در سطح این دامنه­ها فقط معطوف به کارهای بیولوژیکی و مدیریتی باشد و از اجرای برنامه­هایی که منجر به تمرکز جریان- انحلال- خندق می­شود، خودداری شود.

با توجه به تأثیر 8/30 درصدی بندهای اصلاحی، حفاظت و تعمیر آنها ضروری است. کما این که عملیات بیولوژیکی و مدیریتی نظیر تغییر الگوی کاربری از زراعی به باغی در اراضی مجاور رودخانه می­تواند ضمن کاهش فرسایش کناری واحد آبرفتی و پایداری کناره رودخانه، به عنوان بافر برای سایر اهداف برنامه­های زیست­محیطی تلفی شود.

نتایج این تحقیق بیانگر کارایی قابل قبول برنامه‏های آبخیزداری در کاهش رسوب­دهی حوزه آبخیز هفتان است، اما باید در نظر داشت که به دلیل ساختار سنگی ائوسن آذرین، پتانسیل رسوب­دهی ذاتی اکثر واحدهای زمین­شناسی حوضه بالا نیست و عوامل دیگر از جمله فعالیت­های انسانی در تشدید فرسایش نقش دارند. بنابراین با توجه به نقش کلیدی آبخیزنشینان در برنامه­های مدیریت اراضی، پیشنهاد می­شود تحقیقات بیشتر با در نظر گرفتن اهداف چندگانه در مدیریت جامع و یکپارچه حوزه آبخیز هفتان انجام گیرد. 

منابع
احمدی، ح، نظری سامانی، ع ا، قدوسی، ج و اختصاصی، م ر. 1382. ارایه مدلی برای ارزیابی طرح­های آبخیزداری، مجله منابع طبیعی ایران، جلد 56، شماره 4، صفحه 351-337.
پادیاب، م و فیض­نیا، س. 1391. تعیین نقش سازندهای مختلف زمین­شناسی حوزه آبخیز بالادست عرصه پخش سیلاب گچساران در تولید رسوب. نشریه مرتع و آبخیزداری، مجله منابع طبیعی ایران، دوره 65، شماره 4، صفحه 482-473.
پاره­کار، م. 1391. ارزیابی تاثیر عملیات آبخیزداری در حوضه آبخیز بارده (چکیده). پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، شماره ثبت: ۴١٩٨.
رحیمی، م، صوفی، م و احمدی، ح. 1391. ارزیابی اقدامات آبخیزداری با استفاده از برنامه WOCAT در حوزه آبخیز دژکرد استان فارس، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 26، شماره 1، صفحه 10-1.
رفاهی، ح. 1378. فرسایش آبی و کنترل آن. چاپ دوم، انتشارات دانشگاه تهران، 551 صفحه.
سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی. 1385. نقشه زمین شناسی 1:100000، پهنه فرمهین.
صادقی، س ح ر، فروتن، ا و شریفی، ف. 1384. ارزیابی عملکرد اقدامات آبخیزداری به روش کیفی (مطالعه موردی: بخشی از حوزه آبخیز کن). فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 79، صفحه 47-37.
صادقی، س ح ر، نور، ح، فضلی، س و رییسی، م ب. 1390. تخمین رسوب رگبار بر اساس متغیرهای بارش و رواناب در حوزه آبخیز آموزشی و پژوهشی دانشگاه تربیت مدرس. مجله دانش آب و خاک، جلد 21، شماره 2، صفحه 158-149.
قدرتی، ع ر. 1383. گزارش نهایی طرح تحقیقاتی ارزیابی نتایج عملیات آبخیزداری در پشت سد سفیدرود. پژوهشکدة حفاظت خاک و آبخیزداری، 79 صفحه.
قورقی، ج ه، حبیب­نژاد، م، وهاب­زاده، ق، و خالدی درویشان، ع. 1391. کارآییروش­هایمختلفتفکیکدادهدرافزایشدقتوصحتمنحنیسنجهرسوب؛ مطالعه موردی بخشی از حوزه آبخیز سفید رود. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال 2، شماره 7، صفحه 111-97.
محمدی گلرنگ، ب، مشایخی م و حبیبی، م. 1386. ارزیابی اقتصادی آبشکن­های احداث شده بر روی رودخانه لار (استان تهران)، فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، شماره 85، صفحه 138-114.
مدیریت آبخیزداری جهاد سازندگی استان مرکزی، 1371، گزارشات تفصیلی- اجرایی حوزه آبخیز هفتان.
نصری، م، فیض­نیا، س، جعفری، م، احمدی، ح و سلطانی، س. 1390. بررسی آماری تغییرات رسوب معلق و تحلیل عوامل موثر (مطالعه موردی: ایستگاه مندرجان)، نشریه مرتع و آبخیزداری، مجله منابع طبیعی ایران، دوره 64، شماره 1، صفحه 95-106.
Chekol, D.A., Tischbein, B., Eggers, H. and Vlek, P. 2007. Application of SWAT for assessment of spatial distribution of water resources and analyzing impact of different land management practices on soil erosion in Upper Awash River Basin watershed. Catchment and Lake Research, 110-117.
Doty, R.D. 1971. Contour trenching effects on stream flow from a Utah watershed, USDA. Forest Service Res. Paper INT, 98. Int. Forest and Range Exp. Sta.
Hall, E. and sworth, G. 1987. Anatomy, physiology and physiology of erosion. John Wiley & Sons. New York, N.V
James, L.A. 2004. Decreasing sediment yields in northern California: vestiges of hydraulic gold-mining and reservoir trapping. Sediment Transfer through the Fluvial System (Proceedings of the Moscow Symposium), IAHS Publ. 288, 10 p.
Mouri, G., Golosov, V., Chalov, S., Takizawa, S., Oguma, K., Yoshimura, K., Shiiba, M., Hori, T. and Oki, T. 2013. Assessment of potential suspended sediment yield in Japan in the 21st century with reference to the general circulation model climate change scenarios. Global and Planetary Change, 102:1-9.
Noble, E. L. 1963. Sediment reduction through watershed rehabilitation. Interagency Sedimentation Conf. 29 P.U.S. Forest and Game.
Satterland, J.B. 1962. Soil Conservation Service. 1962. Engineering field manual for conservation practices. Section 2-10.
Shi, Z.H., Ai, L., Fang b, N.F. and Zhu, H.D. 2012. Modeling the impacts of integrated small watershed management on soil erosion and sediment delivery: A case study in the Three Gorges Area, China. Journal of Hydrology 438–439:156–167.
Shieh, Ch. L., Guh, Y.R., Wang, Sh. O. 2007. The application of range of variability approach to the assessment of a check dam on river in habitat alteration. Environ Geol. 52:427- 435.
Walling, D. E. 2008. The changing sediment loads of the world’s rivers. Land Reclamation, 39: 3–20.