:

فرسایش خاک منجر به هدر رفت مواد غذایی خاک و بهم خوردن ساختمان خاک شده و یکی از مشکلات بزرگ اقتصادی، اجتماعی و زیست محیطی شناخته شده است. در اکثرکشورهای جهان برای مبارزه و کنترل آن کوشش فراوان و اعتبارات هنگفتی درنظرگرفته شده است. با افزایش فعالیت های عمرانی و تخریب منابع مورد استفاده، طبیعی به نظر می رسد فرسایش خاک ناشی از تمرکز رواناب سطحی افزایش یابد (Wischmeier, 1978).

تاثیر متقابل چهار عامل اصلی اقلیم، پستی و بلندی، پوشش گیاهی و فرسایش پذیری ذاتی خاک تعیین کننده مقدارفرسایش هرمنطقه است. فرسایش با هدر رفت فیزیکی خاک زمینه رابرای کاهش مولفه های خاک (شاخص های ساختمان، بافت، پایداری، مقدار عناصر غذایی … ) پدید می آورد. استفاده غیر علمی کشاورزان از خاک بخصوص در امتداد شیب، انجام خدمات اگروتکنیکی در امتداد شیب، آبیاری غیر اصولی و غیره باعث فرسایش جدی خاک سطحی می شود. چنانچه بهره برداری از خاک ها بر اساس شناسایی و تعیین نوع کاربری مناسب و مبتنی بر رعایت اصول صحیح و علمی باشد، میزان فرسایش و رسوب به حداقل خود کاهش می یابد. در این رابطه  پیش بینی فرسایش  بایستی از طریق ایستگاه های سنجش رسوب انجام گیرد ولی به لحاظ  محدودیت این ایستگاه ها، از روش های مدل تجربی[1] و شبیه سازی توسط مدل های ریاضی[2] استفاده می شود. مدل های تجربی اساساً بر مبنای مشاهدات پایه گذاری  شده اند و معمولاً آماری هستند. این مدل ها بیشتر برای پیش بینی متوسط فرسایش به کار می روند. اگرچه گاهی اوقات برای پیش بینی رسوب هم استفاده می شوند. در مدل های ریاضی خصوصیات یک سیستم یا تمام و یا بخشی از نحوه کارکرد سیستم با نمادهای ریاضی نمایش داده شده و مورد بحث ریاضی قرار می گیرد. این مدل ها برای بیان نحوه عملکرد سیستم، چگونگی تاثیر متقابل عناصر یک سیستم و برای توصیف نحوه عمل سیستم بکار می روند (رفاهی، 1385).

 در برنامه ریزی کنترل فرسایش خاک ابتدا لازم است که بررسی جامعی از عوامل مؤثر در فرسایش خاک به عمل آید. این بررسی ها خصوصاً در اراضی بحرانی واقع در حوزه های آبخیز بسیار لازم و ضروری است و بدون شناسایی دقیق مختصات و شرایط آنها و تجزیه و تحلیل جامع شرایط حوزه آبخیز و تهیه طرح کامل آبخیزداری، عملیات کنترل و مبارزه با فرسایش مقدور و معقول نخواهد بود.

 میزان خسارات وارده و همچنین برآورد هزینه و انجام پروژه های مهار و کنترل فرسایش و رسوب نیازمند آمار و اطلاعات دقیق و صحیح، 

خرید متن کامل این پایان نامه در سایت nefo.ir

  روش و فرمول های مناسب برای مناطق مختلف یک حوزه آبخیز می باشد. به دلیل مشکلات و محدودیت های موجود در روش های مستقیم اندازه گیری فرسایش خاک و همین طور پیشرفت شایان توجهی که در درک مفاهیم و مکانیزم فرآیند فرسایش حاصل شده، ابداع مدل های مختلف در زمینه فرسایش و رسوب از سال ها پیش مورد توجه قرار گرفته است. تامین نیازمندی های فوق و ایستگاه های رسوب سنجی با استفاده از اندازه گیری های زمینی دشوار و پرهزینه می باشد، به همین دلیل متخصصین آبخیزداری، هیدرولوژی و منابع آب در ارائه راه حل های مناسب تلاش زیادی نموده و فرمول های تجربی و مدل های ریاضی را پیشنهاد کرده اند.

 مدل های فرآیندی که بیانگر روابط منطقی بین پدیده های فیزیکی یک حادثه فرسایش است می تواند در تخمین مقادیر کمی فرسایش با دقت بیشتری نسبت به سایر مدل های تجربی مورد استفاده قرار گیرد. از نتایج حاصل از بعضی مدل ها با مقادیر واقعی تطبیق نزدیکی داشته از اینرو استفاده از مدل های فرسایش و رسوب در مطالعات حوزه آبخیز افزایش یافته است. از طرفی با توجه به پیچیده بودن اکوسیستم حوزه های آبخیز به ویژه حوزه های آبخیزکوهستانی، با استفاده از امکانات رایانه ای می توان مدل مناسبی را انتخاب و مورد بهره برداری قرار گیرد به منظور به کارگیری مدل ها در شرایط جدید، لازم است تا سازگاری آنها در این مناطق مورد ارزیابی قرار گیرد (صادقی، 1384).

مهمترین ویژگی های مدل های شبیه سازی، ماهیت،کارایی، عمومیت وسهولت کاربرد آنان می باشد (غلامی، 1382). تکامل مدل های فرسایش خاک، از مدل های تجربی مانند معادله جهانی تلفات خاک  (USLE)شروع و تا طراحی مدل هایی که اساس ریاضی– فیزیکی دارند ادامه یافته است. مدل های ریاضی ارزش تاثیر تکنولوژی را بر تخمین فرسایش خاک در زمین های متفاوت ثابت می کنند. مدلWEPP[3] نسل جدیدی از مدل های فرسایش خاک است که فرسایش خاک را در مقیاس مکان و زمان پیش بینی می­کند. این مدل برای زیر حوزه ها و حوزه های کوچک برای تخمین فرسایش خاک بطور ساعتی، ماهانه و یا سالانه بکار می رود (Pudasaini et al., 2004). در این پژوهش مدل WEPP به منظور تخمین سیلاب، فرسایش و رسوب در دو منطقه از استان فارس استفاده شده و با دو مدل ANSWERS و MPSIAC مقایسه شده است.

1-1- کلیاتی درمورد مدل  WEPP

این مدل توسط سرویس تحقیقات كشاورزی آمریكا، سرویس حفاظت منابع طبیعی آمریكا، سرویس جنگل امریكا و سایر ارگان هایی كه به نحوی با مسائل آب و خاك در ارتباط هستند استفاده می شود. مدل فرسایش WEPP روشی بر اساس علوم هیدرولوژی و فرسایش خاك است. این مدل قادر است فرسایش خاک و نهشته شدن آن را در داخل آبراهه ها و دامنه ها در محدوده ای با زمین های كاملا هندسی تا زمین هایی كاملا غیر هندسی و متفاوت برآورد كند. این مدل همچنین در كاربری های كشاورزی، مرتع، جنگل و راه ها استفاده شده است. مدل WEPPدر دو مكان دامنه و حوزه آبخیز قابل استفاده است. و با مجموعه ای از نرم افزارها در رایانه های شخصی قابل نصب كردن است (گلکاریان، 1383).

مدل WEPP قادر است میزان فرسایش و رسوب و رواناب را به صورت سال های متوالی و یا برای رگبارهای مستقل شبیه سازی كند. یك حوزه آبخیز شامل یك یا تعداد بیشتری دامنه است كه این دامنه ها در حال زهكشی به داخل یك یا تعداد بیشتری آبراهه می باشند. كوچكترین حوزه آبخیز شامل تنها یك دامنه و یك آبراهه می باشند. مدل WEPP یك مدل فرایندیاب بوده به گونه ای كه مكان هایی كه ذرات خاك از سطح زمین جدا شده به همراه مقدار برداشت مكان هایی ذرات رسوب همراه آب نهشته می شوند و مقدار رسوب گذاری و در نهایت مكان هایی كه تنها عمل حمل رسوبات انجام می شود را برای روی دامنه مشخص می كند. با تركیب كردن دامنه های موجود روند یابی رواناب و رسوب انجام شده و كار شبیه سازی به پایان می رسد.

داده های ورودی اصلی در مدل WEPP عبارتند از اقلیم، خاك، مدیریت، شیب و خروجی های اصلی شامل تلفات خاک، رسوب و رواناب است. مدل WEPP همچنین خروجی ها را به دو صورت گرافیكی و متنی ارائه می دهد كه قبل از شبیه سازی با انتخاب موارد مورد نظر امكان رویت و چاپ خواهد بود.

1-1-1- معایب و محدودیت های کاربرد مدل WEPP

معایب مدل WEPP را بایستی به دو دسته تقسیم کرد.

الف- معایب مربوط به مدل

ب- معایب و مشکلاتی که در اثر فقر اطلاعات پایه در کشور ما وجود دارد.

الف- معایب مربوط به مدل

1- در این مدل کاربری مناطق شهری و مسکونی لحاظ نشده است. با توجه به اینکه در مناطق مسکونی سطح خاک به وسیله آسفالت و … پوشیده شده میزان فرسایش به حداقل رسیده ولی ضریب روانآب به شدت افزایش می یابد و این مسئله خصوصا در مناطق روستایی ممکن است سبب افزایش میزان فرسایش و حجم روانآب در مناطق پایین دست شود.

2- در نظر گرفتن طول شیب به صورت افقی، در این مدل بر اساس نظریه آقای فوستر[1] ، فرسایش به دو دسته شیاری و بین شیاری تقسیم شده است. بر اساس تعریف علت ایجاد فرسایش بین شیاری برخورد قطرات باران به سطح خاک و جدایی ذرات خاک در اثر نیروی وارده و حمل آن به سمت پایین است و علت فرسایش شیاری، نیروی برشی جریان های متمرکز و کنده شدن ذرات از کناره و کف مجاری عبوری آب است. بر این اساس طول مسیر جریان، رابطه مستقیم با میزان فرسایش شیاری دارد و صحیح تر است که بجای طول افقی، طول روی شیب در نظر گرفته شود.

ب- معایب و مشکلاتی در اثر فقر اطلاعات پایه در کشور

مهمترین مشکل در این زمینه تکمیل اطلاعات پنجره پایگاه اطلاعاتی گیاه (plant database) است. در این پنجره یکسری اطلاعات فیزیولوژیکی و فنولوژیکی از گیاهان موجود در هر واحد خواسته می شود (همانند دمای پایه برای شروع رشد، شاخص سطح برگ، نسبت انرژی به بیوماس و …) که این قبیل اطلاعات خصوصا در مورد گیاهان مرتعی یا وجود ندارد و یا بسیار اندک است.

17- Foster

[1] -Empirical (data – based)