نحوه شکل گیری فرسایش خاک

[mani24 29,665]

با اجتماع تدریجی رسوبات ، وزنشان هم بالا رفته و آب درون آنها نیز خارج می‌شود. این روند به سخت شدن رسوبات منتهی می‌گردد. لایه‌های رسوبی فوق گاه چنان در پوسته زمین فرو رفته که به قسمتهای بسیار گرم آن رسیده و در پی ذوب شدن به صورت ماگما[در می‌آیند. در روندی دیگر ، ‌این لایه‌ها بالا آمده و کوههایی متشکل از

سنگهای رسوبی

را پدید می‌آورند. تمامی فرآیندهای تشکیل سنگ ، بالا آمدگی ، فرسایش و رسوبگذاری ، مراحلی از یک چرخه پیوسته از رخدادهای زمین‌شناسی هستند.

تمام سنگها در سطح زمین در اثر پدیده‌های مختلف فرسایش خصوصا در اثر تغییرات آب و هوا ، تجزیه و متلاشی می‌شوند. هوازدگی کمکی که به فرسایش می‌کند، سائیدن قطعه سنگها و حمل آنها به جاهای دیگر است. این عمل منجر به تسطیع و سست شدن تدریجی سطح زمین می‌شود.

عوامل مؤثر در فرسایش

 

نیروی متحرک در تمام حالات فرسایش ، نیروی کشش جاذبه به طرف پایین است. اما عوامل اصلی که توسط آن سنگها تخریب و جابجا می‌شوند، یخچالها، امواج و جریانهای باد است. مواد رسی در اثر پدیده‌ای به نام حرکات توده‌ای به طرف پایین می‌لغزند.

عوارض سطحی ایجاد شده توسط فرسایش

 

بسیار از عوارض سطح زمین دارای اشکال مشخصی هستند که پدیده‌های عمده‌ای را که تحت تاثیر آن شکل گرفته‌اند را منعکس می‌کنند. مثالهای بارز در این مورد عبارتند از : دره‌های رودخانه‌ای ، دره‌های یخچالی ، دریابارهای ساحلی (دیواره‌های قائم فرسایش یافته با شیب زیاد) و آثار لغزیدگی زمین . عوامل جوی چون مقدار و پراکندگی فصل باران ، برف تبخیر و نوسان درجه حرارت و جهت باد ، پدیده‌های فرسایشی را در هر ناحیه کنترل می‌کنند.

 

 

 

فرسایش در گذشته

 

شرایط آب و هوایی زمین پیوسته در حال تغییر است. مثلا میلیونها سال گذشته قشرهای یخی ، نواحی معتدل امروزی را به وسعت زیادی می‌پوشانیدند و با تغییرات چرخه اتمسفر باعث بارندگی کافی در قسمتهایی از صحرای آمریکا و سبب نگهداری رودخانه‌های دائمی گردیده است. همینطور بعضی از نواحی گرمسیری که در حال حاضر مرطوب می‌باشند، در گذشته شرایط صحرایی داشته‌اند.

 

فرآیندهای فرسایش در این محلها با پدیده‌های امروزی متفاوت بوده است و خیلی از ساختمانهای مناظر امروزی تحت شرایط حاکم در گذشته شکل گرفته‌اند و سنگهایی با مقاومت متنوع که به نسبتهای متفاوت تحت تاثیر خوردگی ، کج شدگی و گسل خوردگی قرار داشته‌اند، در معرض هوازدگی و فرسایش قرار گرفته‌اند. مثلا فرسایش بلافاصله در طول خطوط ضعیف مانند درز گسل‌ها عمل نموده است.

شکلهای مختلف فرسایش

 

فرسایش ارتفاعات

 

در طول مدت زیاد فرسایش ارتفاعات را از بین برده و آنها را تبدیل به دشت کم ارتفاع می‌کند که در آن ساختمانهای زمین شناسی به صور مختلف تشکیل گردیده است. این دشت‌ها ممکن است در نتیجه بالا آمدگی پوسته قاره‌ای تشکیل فلات را بدهند که با ارتفاع بلندتر و شیب تندتر رود‌خانه‌هامشخص‌اند و دره‌های عمیق و تنگی را حفر می‌کنند.

فرسایش نواحی شیب‌دار

 

در نواحی شیب‌دار ، فرسایش سریع و با شتاب بیشتری صورت می‌گیرد. در نواحی نیمه خشک شیب‌دار پوشش‌های گیاهی تا اندازه‌ای مانع فرسایش می‌شوند. اما در صحرا و زمین‌های سرد ، فرسایش آهسته تر عمل می‌نماید. بطور کلی نسبت فرسایش برای زمین‌های خشک (زمین‌هایی که از آب بیرون هستند) 8.6 سانتیمتر در 1000 سال برآورد شده است.

 

فرسایش سطح زمین توسط باد

 

فرسایش بادی به دو صورت «روبش یا بادروبی» و «سایش» است. در جا‌هایی از سطح زمین که پوشیده از ذرات ریز و ناپیوسته و عاری از رطوبت و پوشش گیاهی است، جریان هوا می‌تواند ذرات را با خود حمل کند. باد بردگی تا رسیدن به سطح ایستابی ادامه می‌یابد. در جاهایی که زمین از ذرات ریز (لای و ماسه) و درشت (قلوه سنگ و شن) درست شده است، باد بطور انتخابی ذرات ریز را حمل می‌کند و ذرات درشت به تدریج به صورت پوش ممتدی در می‌آیند که اصطلاحا «سنگفرش بیابان» نامیده می‌شود. این پوشش ، از فرسایش بیشتر سطح زمین توسط باد جلوگیری می‌کند.

 

هر چه سرعت باد بیشتر باشد ذرات را به ارتفاع زیادتری بلند می‌کند، به فاصله دورتر می‌برد و بالاخره ذرات بزرگتری را حمل می‌کند. ذرات حمل شده بوسیله باد ، مخصوصا بادهای قوی ، به دو بخش بار بستری و بار معلق تقسیم می‌شوند. ذراتی که توسط باد حمل می‌شوند پس از برخورد به موانعی که بر سر راه آنها قرار دارند، موجب سایش سطح آنها می‌شوند. قطعات و تکه سنگهای پراکنده ، بیرون زدگیها و حتی موانع مصنوعی از قبیل ساختمانها ، دیوارها ، تیرهای برق یا تلفن ممکن است در معرض فرسایش بادی قرار گیرند. سایش معمولا در اثر برخورد ذراتی که نزدیک سطح زمین حرکت می‌کنند، انجام می‌گیرد.

[soil eng 17,164]

تعيين شار سايش و انتشار ذرات خاك با استفاده از خصوصيات خاك و شبيه

سازی سرعت وجهت باد

سيد فخرالدين افضلي

دانشجوي دكتري خاكشناسي دانشگاه صنعتي اصفهان

 

 

مقدمه

پديده فرسايش بادي يا به عبارت ديگر حساسيت اراضي نسبت به باد مانند بسياري از پديده هاي طبيعت مورد توجه دانشمندان جهان قرار گرفته، و تا كنون مخصوصا" در دهه هاي اخير سعي و تلاش زيادي در زمينه كمي كردن معيارهاي شناسائي اين پديده بعمل آمده است. توانائي پيش بيني دقيق فرسايش خاك براي بسياري منظورها، از جمله برنامه هاي حفاظتي، منابع طبيعي و كاهش آلودگي هوائي ناشي از طوفان ضروري است (6) .چپيل (4) با استفاده از تونل باد نشان داد كه فرسايش پذيري خاك كاملا" تحت تأثير توزيع اندازه خاكدانه هاي خشك قرار مي گيرد. هاگن (5) چگونگي فرسايش بادي و سايش خاكدانه را در تونلهاي باد مورد مطالعه قرار داده و اظهار داشت كه سايش وانتشاربه عنوان منابع حركت خاك عمل مي كنند. اسكيدمور و ليتون (9) تأثير پايداري خاكدانه ها در حالت خشك را برميزان فرسايش بادي در ده خاك ايالت كانزاس آمريكا مورد ارزيابي قرار داده، و مدلي را جهت پيش بيني پايداري خاكدانه هابا استفاده از خصوصيات خاك در شرايط فرسايش بادي ارائه دادند. هاگن(8) دريافت كه پايداري خاكدانه ها يكي از عوامل پيش بيني كننده سايش سطحي و فرسايش است. وي اظهار ميدارد كه فقط از طريق پيش بيني پايداري خاكدانه و سله ها مي توان به پيشرفتهاي خوبي در زمينه معادلات شار سائيدگي دست يافت. از طرف ديگر پيش بيني ساعتي سرعت و جهت باد، با استفاده از شبيه سازي و مدلهاي استوكاستيك ويبل (2) با تخمين بسيار عالي ( باد، بعنوان عامل اصلي فرساينده ) در تركيب با عامل خاك (فرسايش پذير) بعنوان پيش بيني فرسايش در منطقه بسيار مهم ميباشد. لذا در اين تحقيق شار سايش و شار انتشار ذرات خاك در خاكهاي گوناگون در منطقه يزد، كه به نوعي پيش بيني فرسايش بادي با استفاده از آمار باد تاريخي و شبيه سازي شده اين منطقه نيز مي باشد، محاسبه گرديد.

مواد و روشها

نمونه برداري از محدوده اراضي واقع در تپه هاي شني واقع در شمال شهرستان يزد و همچنين اراضي كشاورزي در نقاطي با كيفيت مناسب خاك انجام گرفت(2). خصوصيات فيزيكوشيميائي اين خاكها نظير توزيع اندازه خاكدانه ها ، درصد ماده آلي، كربنات كلسيم معادل، بافت خاك، حداكثر ارتفاع پستي و بلندي خاك يا ( Zmax ) در هر كدام از اراضي و ميزان شكستگي اوليه خاكدانه در هريك از خاكها اندازه گيري شد(2). چنانچه شرايط فرسايش بادي فراهم باشد و سرعت باد نيز از 8 متر بر ثانيه بيشتر شود، ذرات خاك شروع به حركت مي كنند (7). در اين مرحله با توجه به نتايج بدست آمده از پيش بيني سرعت و جهت باد با استفاده از مدل ويبل و شبيه سازي استوكاستيك( كه با استفاده از آمار سي ساله ايستگاه سينوپتيك يزد انجام داديم ) و با در نظر گرفتن سرعتهاي بيشتر از 8 متر بر ثانيه( باد هاي فرساينده ) (1) ميزان شار انتشار(Gen) و شار سايش (Gan) محاسبه و مجموع آنها تعيين گرديد(1).

نتايج و بحث

ضرايب همبستگي بين شارها ي محاسبه شده با استفاده از آمار داده هاي شبيه سازي شده سالهاي 1980 - 1966 و همچنين با داده هاي تاريخي سالهاي 1981 تا 1995 در ماههاي پر باد و در كل سال، نشان دهنده همبستگي خوبي بين آنها ميباشد. خـاك Sandy Loam، مساعدترين خاك از نظرفرسايش پذيري در ميان خاكهاي مورد آزمايش در اين تحقيق بود. از نظر مقايسه ميان خواص مختلف خاكهاي مورد آزمايش، تغييرات بافت خاك و از همه مهمتر درصد رس در اين زمينه نقش تعيين كننده دارد. بنابراين مي بينيم خاك Sandy Loamاز جهات دو خصوصيت ذكر شده، وضعيت نا مناسبي را نسبت به خاكهاي ديگر دارد. بيشتر بودن مقدار Gen نسبت به Gan در خاك Loamy Sand به اين دليل است كه درصد ذرات آزاد كوچكتر از1/0 ميليمتر اين خاك بيشتر و ميزان خاكدانه كمتر است( تپه هاي شني) . اين محاسبات و نظاير آن در ماههاي پربادتر نتايج بهتري را نسبت به ماههاي كم باد، براي داده هاي شبيه سازي شده و تاريخي نشان مي دهد. با توجه به ضرايب همبستگي تعيين شده و با وجود اينكه ماه آگوست، يكي از ماههاي كم باد به حساب مي آيد، همبستگي نشان داده شده بين اين داده ها متوسط است، ولي در ماههاي پر باد و در كل سال ضرايب همبستگي، نشان دهنده همبستگي خوبي بين داده هاي ذكر شده هستند و نشان دهنده اعتبار مدل شبيه سازي باد و محاسبه فرسايش ميباشند. بين سرعت و جهت باد تاريخي و شييه سازي شده اختلاف كوچكي وجود دارد ولي داده هاي ذكر شده، تطابق خوبي را نشان مي دهند. در ماههاي كم بادي همچون آگوست، تطابق داده هاي سرعت و جهت باد تاريخي و شبيه سازي شده نسبت به ماههاي پر باد كمتر است كه با توجه به اينكه فرسايش بادي با توان سوم سرعت باد متناسب است، بنابراين تفاوت هاي كوچك در سرعت هاي باد، در محاسبه شار فرسايش بادي، به اختلاف بزرگي تبديل شده و موجب مي شوند همبستگي نشان داده شده بين اين داده ها، در ماههاي كم بادي همچون آگوست، نسبت به ماههاي پر باد كمتر باشد. بنابراين با توجه به نتايج حاصل از تركيب اين دو مدل، ميتوان به نتايج ارزشمندي در پيش بيني فرسايش بادي منطقه دست يافت.

منابع مورد استفاده

1- افضلي، س. ف. 1380. مطالعه بادهاي فرساينده در منطقه يزد. پايان نامه كارشناسي ارشد بخش خاكشناسي . دانشكده كشاورزي. دانشگاه شيراز.

2- افضلي، س. ف. و ن. ميرزامصطفي. 1381. مدل احتمال تجربي ( استوكاستيك ) ويبل بعنوان ابزار لازم جهت پيش بيني پتانسيل فرسايندگي باد ( مطالعه موردي: منطقه يزد ). مجموعه مقالات همايش ملي مديريت اراضي – فرسايش خاك و توسعه پايدار. اراك . صفحه 516.

3-حكيم زاده، م. ع. 1379. تخمين شدت فرسايش بادي در خاكهاي مختلف دشت يزد - اردكان با استفاده از نحوه توزيع اندازه و پايداري خاكدانه ها.گزارش مسئله مخصوص دوره دانشوري دانشگاه شيراز.

 

4- Chepil, W. S. 1950. Properties of soil which influence wind erosion: II. Dry aggregate structure as an index of erodibility. Soil Sci. 69: 403-414.

5- Hagen, L. J. 1991. Wind erosion mechanics: Abrasion of aggregated soil. Trans. ASAE. 34:831-837.

6- Hagen, L. J. 1995. Preface. P. X. In Proc. WEPP/WEPS Symp. Des Moines, IA. 10-11 Aug. 1995. Soil Water Conserv. Soc. Ankeny, IA. , U. S. A.

7- Hagen, L. J., L. E. Wagner, and J. Tatarko. 1995. Wind erosion prediction system (WEPS). P. I1-I8. In Proc. WEPP/WEPS Symp. Des Moines, IA. 10-11 Aug. 1995. Soil Water Conserv. Soc. Ankeny, IA. , U. S. A.

منبع :

برای مشاهده این محتوا لطفاً ثبت نام کنید یا وارد شوید.

• ورود
• یا
• ثبت نام