پژوهش های فرسایش محیطی
سال:1398 | دوره:9 | شماره:1 (پیاپی 33) |تعداد مقالات:6

خاک یکی از مهم ترین عناصر منابع طبیعی در هر کشور است. در مناطقی که فرسایش کنترل نمی شود، خاک ها به تدریج فرسایش می یابد و حاصلخیزی خود را از دست می دهد. یکی از پیامدهای کاهش حاصلخیزی خاک، عدم امکان تامین غذای کافی است. معمولا برای حفاظت خاک و جلوگیری از فرسایش، دو روش مستقیم و غیرمستقیم وجود دارد. یکی از روش های مستقیم جلوگیری از فرسایش، احداث بندهای اصلاحی است. این سازه ها در بستر آبراهه ها و عمود بر جریان ساخته می شود تا سرعت آب و قدرت فرسایش رواناب در اثر کاهش شیب بستر را کاهش دهد. هدف پژوهش حاضر، اولویت بندی مکانی محل احداث بندهای سنگی ملاتی و گابیونی در حوزه ی آبخیز قورچای رامیان براساس روش های تصمیم گیری چند معیاره است. اولویت بندی بر اساس معیارهای تاثیرگذار مانند فیزیوگرافی، هیدرواقلیم، زمین شناسی و خاک شناسی و عوامل اقتصادی اجتماعی با استفاده از مدل AHP و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) انجام شد. وزن معیارهای اقتصادی اجتماعی، هیدرواقلیم، فیزیوگرافی، خاک و زمین شناسی به ترتیب برابر با 0/409، 0/124، 0/058 و 0/409 است که میزان تاثیر معیارها را بر مکان یابی محل احداث بند گابیونی و سنگی ملاتی نشان می دهد. بر اساس اولویت بندی که در بین وزن ها صورت گرفته، اولویت های 1 تا 5 برای احداث بندهای سنگی ملاتی به ترتیب متعلق به زیرحوزه های 14، 10، 13، 6 و 9 است. زیرحوزه ی 14 با وزن 0/304 به عنوان اولویت اول و زیرحوزه ی شماره 1 با وزن 0/129 در اولویت آخر است. از بین زیرمعیارها، زیرمعیار حساسیت به فرسایش سازند با وزن 0/36 دارای بیشترین تاثیر و زیرمعیار ضریب سیل خیزی و درصد شیب با وزن 0/05 دارای کمترین تاثیر در انتخاب اولویت اول یعنی زیر حوزه ی 14 است. براساس اولویت بندی که در بین وزن های نهایی 62 زیرحوزه با آبراهه درجه 2 برای احداث بندهای گابیونی صورت گرفت، اولویت های 1 تا 5 به ترتیب به زیرحوزه های 36، 35، 34، 32 و 57 تعلق دارد. زیر حوزه ی شماره ی 36 با وزن 0/453 به عنوان اولویت اول و زیر حوزه ی شماره ی 1 با وزن 0/113 به عنوان اولویت آخر برای احداث بند گابیونی پیشنهاد شد.

امروزه معضل توفان های گرد و خاک به بحرانی منطقه ای و جهانی تبدیل شده است. پژوهش حاضر بر آن است که با استفاده از مدل عددی، تصاویر ماهواره ی MODIS و شاخص AOD و نقشه های همدیدی، به تعیین منابع گرد و غبار و چگونگی حرکت آنها بر فراز نیمه ی شرقی ایران طی فصل گرم سال بپردازد. در مرحله ی اول با استفاده از داده های مشاهداتی، تصاویر ماهواره و شاخص عمق اپتیکی گرد و غبار، توفان های گرد و غبار فصل گرم طی دوره ی آماری 2010 تا 2018 مشخص شد. سپس به بررسی عوامل همدیدی موثر بر رخداد این پدیده پرداخته شد؛ برای این امر با مراجعه به تارنمای مرکز اروپایی، پیش بینی میان مقیاس جوی (ECMWF) داده های دما، فشار تراز دریا (SLP)، مولفه های مداری و نصف النهاری باد، ارتفاع ژئوپتانسیل در ترازهای 850، 500 و250 هکتوپاسکال با دقت فضایی 0/25 * 0/25 درجه دریافت شد. در مرحله ی بعد برای منشایابی این توفان ها، از مدل پخش لاگرانژیHYSPLIT به روش پسگرد استفاده شد. نتایج حاصل از مطالعات همدید نشان داد زمانی که یک سلول مستقل پرفشار بر شمال شرق افغانستان و شمال شرق ایران، همچنین سلول کم فشار بسته ای بر جنوب غرب افغانستان وجود دارد، گرادیان شدیدی بین این مناطق ایجاد و باعث می شود سرعت باد در سطح زمین به بیش از 14 متر بر ثانیه برسد. اختلاف شدید فشاری و دمایی در منطقه، نبود رطوبت و زاویه ی تابش بالا سبب می شود گرد و غبار بیابان های خارج از مرزهای شمالی و شرقی به منطقه هدایت شود. همچنین در این فصل، منطقه تحت تسلط پر فشار جنب حاره آزور قرار دارد که بلوکه شدن آن در سطوح بالا به تداوم گرد و غبار در شرق ایران به مدت سه روز منجر شده است. خروجی های مدل و تصاویر ماهواره نشان داد که به طور کلی بیش از 90 درصد منابع اصلی غبار برای توفان های گرد و غباری شرق ایران، محدوده ای در حد فاصل بیابان های مرکزی ترکمنستان، قزاقستان، افغانستان و دشت سیستان است.

سازند آغاجاری با سن میوسن میانی تا پلیوسن، آخرین واحد گروه فارس است. سنگ رخساره های شناخته شده در نهشته های این سازند شامل ماسه سنگ آهکی، مارن، آهک و سیلتستون آهکی است. ستبرای این سازند در برخی از مناطق پس خشکی بندرعباس به بیش از 3000 متر هم می رسد. مطالعات صحرایی و میکروسکوپی روی 50 نمونه ی برداشت شده از این سازند در محدوده ی مورد پژوهش و نمونه های گرفته شده از سری هرمز (مربوط به چند گنبد) نشان می دهد که این سازند دارای دانه های آواری (عمدتا کوارتز پلی کریستالین و کوارتزهای با خاموشی موجی)، خرده های سنگواره ها، کانی های تیره (اکسید و هیدروکسیدهای آهن)، آلبیت، ارتوکلاز و کانی های فرعی مسکویت و کلریت است که همگی در یک زمینه ی آهکی قرار دارد. آزمایش هایXRF و میکروپروب سه نمونه از اولیژیست های موجود در سازند آغاجاری و سری هرمز، بیانگر این است که منشا اولیژیست ها احتمالا به فرسایش سری هرمز بازمی گردد. فراوانی کوارتزهای دارای خاموشی موجی در سازند آغاجاری نیز منشا دگرگونی را برای آنها نشان می دهد و احتمالا توسط عوامل حمل و نقل از پهنه ی ساختاری سنندج سیرجان به این حوضه ی رسوبی منتقل شده است.

هندسه فراکتال، زبان ریاضی است که می تواند به صورت ابزاری کمی برای بررسی ژئومورفولوژی حوضه ی آبخیز و مدل سازی بسیاری از پدیده های پیچیده ی طبیعی استفاده شود. در حقیقت پدیده های ژئوفیزیکی مانند حوضه های آبخیز، پدیده هایی فراکتالی هستند که الگوی فراکتالی در رفتارهای آنها قابل بررسی است. شناخت عوامل ژئومورفومولوژیکی و عملکرد آنها، اهمیت بالایی در مدیریت حوضه دارد. پژوهش حاضر با هدف تحلیل رفتار فراکتالی حوضه آبخیز عقدا، از طریق محاسبه ی ابعاد فراکتال شکل حوضه و شبکه زهکشی و مقایسه ی نتایج به دست آمده با 18 ویژگی ژئومورفولوژیک حوضه ی مورد مطالعه انجام شده است. نتایج نشان داد که در بین زیرحوضه های مستقل، زیرحوضه ی T8 با بعد فراکتال 1/47 و در میان زیرحوضه های تجمعی، زیرحوضه ی To3 با بعد فراکتال 1/6 دارای بیشترین بعد فراکتال شبکه زهکشی هستند و بیشترین بعد فراکتال شکل حوضه را نیز به ترتیب با مقادیر 1/05 و 1/08 به خود اختصاص می دهند. نتایج حاصل از این بررسی، روابط معنی داری بین ابعاد فراکتال شکل حوضه و شبکه زهکشی با ویژگی های ژئومورفولوژیک نشان می دهد. بالاترین ضریب همبستگی متعلق به روابط رگرسیونی بین مجموع طول آبراهه 0/98، مساحت 0/97 و مساحت فرسایش پذیر حوضه 0/95 با بعد فراکتال شبکه زهکشی است و بعد فراکتال شکل حوضه نیز بالاترین همبستگی را با تعداد آبراهه 0/82، مجموع طول آبراهه 0/78 و مساحت 7/0 نشان می دهد (در سطح 0/99). در ادامه با بررسی ویژگی های ژئومورفولوژیک و مقایسه ی آن با بعد فرکتال شکل حوضه و شبکه زهکشی منطقه، وضعیت فرسایشی منطقه ی مورد مطالعه مشخص شد. با توجه به نتایج مشخص شد که واحدهای مستقل مربوط به واحدهای T8، T1 و T6 و در واحد ترکیبی، TO3 دارای بیشترین فرسایش پذیری هستند. این نتایج می تواند در برنامه های کنترل رسوب و آبخیزداری استفاده شود و راهکارهای لازم را برای مدیریت منطقه ارائه دهد. در واقع، پژوهش حاضر نشان داد که تحلیل ابعاد فراکتال می تواند به بررسی سریع و دقیقی از ویژگی های ژئومورفولوژیکی حوضه و شبکه زهکشی منجر شود.

هدف از اجرای این پژوهش، بررسی اثر بادهای 120 روزه بر رسوبات جریان های سیلابی وارد شده به منطقه ی سیستان است. با تهیه ی بانک اطلاعاتی از مسیر رودخانه های حوزه های آبخیز بالادست منطقه ی سیستان در کشور افغانستان، مسیر جریان های سیلابی به منطقه مشخص شد و مناطقی که همواره تحت تاثیر این جریان قرار داشت، تعیین شد. پس از جاری شدن سیلاب و خشک شدن آن، در طول بازه ی زمانی 3 سال به صورت تصادفی از رسوبات سیلابی برجای مانده نمونه برداری شد. همچنین با نصب اشل در محدوده های مشخص در دو دوره ی زمانی قبل از شروع وزش بادهای 120 روزه و بعد از آن، ارتفاع رسوبات اندازه گیری شد. در ادامه با دانه بندی 60 نمونه رسوب با استفاده از روش هیدرومتری، پارامترهای آماری میانه (D50)، میانگین (Mz)، کشیدگی (KU)، کج شدگی (SKI) و جورشدگی (σ I) تعیین شد. برای تجزیه و تحلیل بادهای منطقه از نرم افزار (WRplot view 8) و برای ترسیم گلماسه های نقاط برداشت نیز از نرم افزار (Sand Rose) استفاده شد. یافته ها نشان داد که میانگین ذرات رسوب، برابر با 88 میکرون و تیپ رسوبی آنها، ماسه ی دانه ریز است. با تعیین آستانه فرسایشی رسوبات جریان های سیلابی و فراوانی بادهای غالب همچنین ترسیم گلماسه ی ایستگاه های مورد مطالعه، یافته ها نشان داد که رسوبات جریان های سیلابی نهشته ی تحت تاثیر وزش بادهای 120 روزه سیستان، قدرت فرسایشی بالایی می یابد؛ به طوری که فراوانی بادهای با بیش از سرعت آستانه فرسایش برای ایستگاه های مورد مطالعه 100 درصد است. در بررسی ارتفاع رسوبات سیلابی نهشته شده، یافته ها بیانگر اختلاف معنی دار در سطح 0/01 (P< 0. 01) بین میانگین ارتفاع رسوبات قبل و بعد از وزش بادهای 120 روزه سیستان است. با توجه به آنالیز دانه بندی رسوبات انتقالی با سیلاب، تعیین آستانه فرسایش و توان حمل ذرات به وسیله ی بادهای محلی منطقه و اندازه گیری های میدانی به عمل آمده از ارتفاع رسوبات سیلابی نتیجه گرفته می شود که با شروع وزش بادهای 120 روزه، این رسوبات مهم ترین منبع برداشت است که هر سال همراه با جریان های سیلابی به منطقه ی سیستان وارد می شود و پس از فرسایش، مشکلات زیادی در این منطقه به وجود می آورد.

طی هر سال هزاران تن خاک مرغوب و حاصلخیز به وسیله ی اشکال مختلف فرسایش از دسترس خارج می شود. ارزیابی میزان رسوب و فرسایش حوضه ها از مهم ترین اقدامات متخصصان ژیومورفولوژی و منابع طبیعی به شمار می رود. حوضه کرج یکی از حوضه های مهم و استراتژیک در کلانشهرهای تهران و کرج است که در راستای توسعه پایدار به ارزیابی جامع منابع آب و خاک نیازمند است. در این تحقیق برای برآورد رسوب و خطر فرسایش در حوضه ی آبریز کرج، از داده های هیدرومتری سازمان آب منطقه ای، نقشه های زمین شناسی و توپوگرافی، تصاویر ماهواره ای و مدل رقومی ارتفاعی استفاده و در نرم افزارهای Arc Map10. 5 و5 Envy پردازش شد. سپس از این داده ها برای اجرای روش های مورفومتری، هیدروفیزیکی (CSY)، فورنیه و فارگاس استفاده شد. محاسبات نشان می دهد که میزان رسوب سالانه ی حوضه ی کرج در روش مورفومتری، 61/8 تن در هکتار و روش های تجربی فورنیه و هیدروفیزیکی به ترتیب 73/4 و 87/3 تن در هکتار است؛ این در حالی است که بر اساس داده های واقعی منحنی سنجه رسوب سازمان آب منطقه ای، نرخ رسوب سالانه 89/6 تن در هکتار می باشد. بنابراین، روش مورفومتری از نزدیک ترین برآورد نسبت به داده های واقعی برخوردار است و برای برآورد فرسایش رسوب در حوضه های آبریز بزرگ، روش مناسبی محسوب می شود. همچنین طبق نقشه ی پهنه بندی خطر فرسایش در روش فارگاس، 16/29 % از وسعت حوضه ی کرج در محدوده ی فرسایش شدید قرار دارد. گسترش سازند کهار، زیارت، آسرا و سازندهای کواترنری و فعالیت شدید گسل های مشا و کرج، از مهم ترین عوامل موثر بر افزایش نرخ فرسایش و رسوب در حوضه ی آبریز کرج است.