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.