عوامل موثر در فرسايش
عوامل موثر در فرسايش
فرسايش عبارتست از كنده شدن و جابجا شدن تدريجي خاكدانه ها و مواد موجود در سطح زمين در اثر عوامل مختلف چون آب، باد، نيروي ثقل و... مي باشد. مراحل فرسايش عبارتست از جدا شدن، انتقال و تجمع يا رسوب گذاري. بنابراين شناخت آسيب هاي وارده به حوزه آبخيز از طريق فرسايش اهميت به سزايي دارد. استفاده نادرست از زمين باعث فرسايش تشديدي مي گردد.
شاخص عامل هاي پايه نظير ويژگي هاي خاك، شيب، شدت بارش، مسائل بهره برداري از زمين، پوشش گياهي و زمين شناسي تعيين كننده ي پتانسيل فرسايش يك حوزه آبخيز هستند. به طور كلي عوامل موثر در فرسايش به شرح زير مي باشد:
1. رابطه ي سازند زمين شناسي با فرسايش
با شناخت سنگ ها، حساسيت آنها نسبت به فرسايش تا حدودي معلوم مي شود. مثلاً سنگ هاي آذرين با فرسايش كم در مقابل آب و هوا و يخبندان مقاوم هستند و سنگ هاي رسوبي مانند مارن هاي دوره ي ميوسن با مقدار گچ و نمك زياد پتانسيل فرسايشي بيشتر، و سنگ هاي آهكي مقاومت بيشتري در مقابل فرسايش دارند. سنگ هاي متامورفيك يا دگرگوني مانند شيست و ميكاشيست به سهولت فرسايش مي يابد.
2. رابطه خاك و فرسايش
بنا به تعريف فرسايش پذيري خاك، مقاومت خاك در مقابل جدا شدن ذرات است. خصوصياتي از خاك كه در فرسايش پذيري آن موثر است عبارتند از: خصويات فيزيكي و شيميايي خاك و وضعيت ميكرو اورگانيسم هاي خاك كه در فرسايش تاثير فراوان دارند. وضعيت فيزيكي خاك شامل بافت و ساختمان خاك كه در نفوذ پذيري و ظرفيت نفوذ آب تاثير دارند مي باشند. وضع شيميايي شامل ساختمان كلوئيدي خاك، ميزان مواد آلي و معدني كه در استحكام حاصلخيزي خاك دخالت دارند و ميكرو اورگانيسم ها كه وضع شيميايي و فيزيكي خاك را بهبود مي بخشند و حساسيت خاك را نسبت به فرسايش كاهش مي دهند مي گردد. بافت خاك از مهمترين عوامل موثر در فرسايش پذيري خاك مي باشد. مطالعات مير و همكاران (1984) نشان داده است كه خاك هاي با بافت ريز داراي چسبندگي زيادتر و جدا شدن آنها مشكل است اما رسوبات آنها به راحتي انتقال مي يابد، در مقابل خاك هاي درشت بافت سريع تر و راحت تر جدا مي شوند اما رسوبات درشت در انتقال مشكل داشته و رسوبات كمتري نسبت به خاك هاي ريز بافت ايجاد مي كنند بين مقدار سيلت يك خاك و فرسايش پذيري آن ارتباط نزديكي وجود دارد كه هرچه مقدار سيلت خاك بيشتر باشد فرسايش پذيري آن افزايش مي يابد زيرا سيلت چسبندگي ندارد. مطالعات ويشماير و مانينگ نشان داده است كه تغييرات جزئي درصد سيلت خاك غالباً با تغيير قابل توجهي در مقدار فرسايش پذيري خاك همراه است. خاك هايي كه داراي 40 تا 60 درصد سيلت مي باشند فرسايش پذيرترين نوع خاك ها به شمار مي آيند.
3. رابطه ي اقليم (آب و هوا) با فرسايش
عوامل اقليمي به صور متعددي در فرسايش موثر است كه در اينجا به مهمترين آنها در منطقه مورد مطالعه مي پردازيم:
الف) بارندگي:
در رابطه با بارندگي در فرسايش و قدرت فرسايندگي باران يا شدت بارندگي اشاره خواهيم كرد. قدرت فرسايندگي باران يا قدرت باران در ايجاد فرسايش موثر است. كه به انرژي سينتيك باران بستگي دارد و مهم ترين خصوصيت باران كه در قدرت فرسايندگي آن موثر است عبارتند از:
شدت ومدت بارندگي كه هرچه شدت بيشتر باشد، انرژي جنبشي باران بيشتر و در نتيجه قدرت فرسايندگي آن بيشتر مي شود.
ب) درجه حرارت:
درجه حرارت نيز از عواملي است كه در فرسايش خاك دخالت دارد. تغييرات شديد درجه حرارت در شبانه روز و فصول سرد در وضع پوشش گياهي و نيز فرسايش تاثير دارد. هرچه طول مدت رويش گياه كوتاه تر باشد فرسايش شديد تر است. تغييرات شديد درجه حرارت باعث متلاشي شدن خاك و سنگ و ايجاد تخريب هاي مكانيكي مي شود لذا در حوزه ي مورد مطالعه اين روند در سازند هاي آهكي كه داراي درز و شكاف بسيار بوده مشاهده مي شود. لازم مي گردد كه بيشترين و كمترين درجه حرارت آن به ترتيب 7.2 و 28.3 درجه سانتيگراد است.
ج) تشعشع نور خورشيد:
تشعشع خورشيد مي تواند به روش هاي مختلف در فرسايش موثر باشد كه تشعشع شديد خورشيد تعرق گياه را زياد مي كند و در اثر تعرق زياد گياه خشك مي شود. اشعه خورشيد باعث تجزيه ي سريع خاك و به ويژه مواد آلي آن مي شود. به عنوان مثال هوموس و اسيد هوميك در اثر تابش خورشيد تجزيه و تصعيد مي شود لذا در حوزه ي مورد مطالعه به علت شدت تابش خورشيد در قسمت اعظمي از سال وضعيت پوشش فقير و گرايش در اكثر زير حوزه ها منفي مي باشد.
د) باد:
باد علاوه بر فرسايش بادي باعث محدوديت تنوع گياهي (در اثر تبخير و تعرق و كم شدن رطوبت خاك) و در نتيجه پوشش گياهي كم و ضعيف مي گردد. بنابراين محدوديت تنوع گياهي و تنك بودن پوشش گياهي، فرسايش را تشديد مي كند.
4. رابطه رواناب و فرسايش
قدرت فرسايندگي رواناب به سرعت جريان، درجه تلاطم جريان و ميزان مواد منتقله در آب بستگي دارد. هرچه سرعت جريان رواناب بيشتر باشد، انرژي جنبشي آن و در نتيجه قدرت فرسايندگي بيشتر خواهد شد. عاملي كه باعث افزايش سرعت جريان مي گردد شيب آبراهه مي باشد. در حوضه مورد مطالعه اين عامل در زير حوزه هايي كه داراي شيب زياد آبراهه مي باشند، به عنوان عامل افزايش دهنده ي فرسايش عمل مي كند. آبي كه به صورت خطي حركت مي كند، كمترين ميزان فرسايش را دارا مي باشد و ليكن جرياني كه به صورت نامنظم و در جهات مختلف و با سرعت هاي مختلف حركت مي كند، داراي انرژي جنبشي زياد و در نتيجه قدرت فرسايندگي آن به مقدار زيادي افزايش مي يابد. با توجه به اينكه آبراهه هاي حوزه داراي پيچ و خم زياد مي باشد لذا اين عامل باعث افزايش قدرت فرسايندگي رواناب مي گردد. قدرت فرسايندگي رواناب با افزايش مواد منتقله افزايش مي يابد، اين افزايش قدرت فرسايندگي تا زماني است كه رواناب به حداكثر توان حمل خود برسد. وقتي ميزان مواد منتقله بيش از توان حمل رواناب باشد، رسوبگذاري شروع خواهد شد، كه مواردي همچون ايجاد جزيره ي رسوبي در بستر آبراهه هاي اصلي در اثر آن صورت مي پذيرد.
5. رابطه شيب و فرسايش
شيب باعث افزايش سرعت آب هاي سطحي مي شود و همچنين باعث لغزش و ريزش مي شود. به طور كلي خصوصيات شيب كه در فرسايش خاك دخالت دارند: درصد شيب، طول آبراهه، شكل و جهت شيب مي باشد.
· نقش درصد شيب در فرسايش خاك
در صورت يكسان بودن ساير شرايط شيب هاي تند فرسايش بيشتري ايجاد مي كنند. زيرا در شيب هاي تند آب با سرعت به طرف پايين جاري مي شود و در نتيجه انرژي جنبشي و قدرت فرسايندگي ان بيشتر مي شود. اگر شيب زمين 4 برابر گردد سرعت جريان 2 برابر مي شود . يا با 2 برابر شدن سرعت جريان انرژي جنبشي و در نتيجه قدرت فرسايندگي آن 4 برابر مي شود. ويشماير بر اساس نتايج آزمايش هاي زميني رابطه اي بين فرسايش خاك و درصد شيب زمين را به صورت زير بيان كرده است
E=(/43+/3s+/04s²)×2/47
كه در آن:
:E مقدار خاك از دست رفته بر حسب تن در هكتار
S: درصد شيب
· نقش طول شيب در فرسايش خاك
طول شيب عبارتست از فاصله شروع رواناب تا نقطه ي كنترل، هرچه طول شيب بيشتر باشد فرسايش نيز بيشتر خواهد بود، لذا در حوزه مورد مطاله زير حوزه هايي كه داراي طول آبراهه هاي اصلي زياد مي باشد داراي فرسايش بيشتري مي باشد. زينچ بر اساس طول شيب مقدار فرسايش را محاسبه كرده است:
E=FL^(1/6)
كه در آن:
:E خاك از دست رفته
:Lطول شيب بر حسب متر
· نقش شكل شيب در فرسايش
ماير و كرامر (1968)اثر4 نوع شيب را در حوزه ها مورد مطالعه قرار داده كه بر اين اساس چهار نوع شيب يكنواخت، مقعر، محدب و مركب مورد شناسايي قرار گرفته است. كمترين فرسايش در شيب هاي مقعر و بيشترين آن در شيب هاي محدب مشاهده گرديده است. شيب هاي يكنواخت و مركب نيزحد متوسط قرار گرفته اند. كه البته ميزان فرسايش در شيب هاي مركب كمتر از يكنواخت مي باشد. با توجه به اينكه شيب حوزه 10.2 مي باشد.
· نقش جهت شيب در فرسايش
معمولاً شيب هاي شمالي كمتر در معرض تابش خورشيد بوده و در نتيجه گياهان با رطوبت كافي خاك رشد نموده و تبخير و تعرق كم مي شود. ولي عمل فرسايش در شيب هاي جنوبي (شيب هاي آفتاب گير) بيشتر ديده مي شود. بر اساس مطالعات صورت گرفته توسط بخش فرسايش اداره حفاظت خاك ارتش آمريكا ميزان فرسايش دامنه هاي رو به آفتاب حدود 20 تا 30 درصد بيشتر از دامنه هاي پشت به آفتاب مي باشد. در حوزه مورد مطالعه هر دو دامنه به طور متناوب گسترش دارد.