وضعیت فرسایش آبی و رسوبدهی ایران، واکاوی آماری و مقایسه‌ای

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسنده

پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری

چکیده

با هدف شناخت بهتر وضعیت فرسایش و رسوبدهی کشور، از داده‌های اندازه گیری فرسایش کرت و سزیم137 و رسوب‌سنجی رودخانه‌ها و مخزن سدهای )حدود 1000 محل( بهره­ گیری شد. با توجه به تفاوت‌های زیاد در دامنه اندازه‌گیری‌های هر روش و بین روش‌ها و محدود بودن داده‌ها در قیاس با وسعت و تنوع زیاد کشور، یافتن روشی مناسب برای توجیه علمی نتیجه ­ها ضروری است. از بین آماره‌های تمایل به مرکز، میانه مناسب­ترین آماره برای داده‌های فرسایش/رسوبدهی انتخاب شد. میانه رسوبدهی ویژه ایستگاه­ های اندازه‌گیری که بیشتر در منطقه­ های کوهستانی کشور واقع ­اند، 336 تن در کیلومتر مربع در سال برآورد شد. با کاربرد مدل EPM اعتبارسنجی شده با رسوبدهی مشاهده‌ای، کل فرسایش سالانه کشور نزدیک به 900 میلیون تن (550 تن در کیلومتر مربع در سال) برآورد شد. درحالی‌که تلفات خاک از سطح زمین­ های مرتعی، جنگلی و دیمزار‌ها به روش کرت­های اندازه ­گیری، اغلب بسیار کمتر از 100 تن در کیلومتر مربع در سال است، ولی در کرت‌های مستقر روی مارن­ ها، مقدارهایی تا 3500 تن در کیلومتر مربع در سال اندازه ­گیری شده است. نظر به اختلاف زیاد فرسایش کرت‌ها و رسوبدهی رودخانه ­ها، به احتمال زیاد سازندهای حساس، دیمزارهای شیبدار، شکل ­های فرسایش تشدیدی و عمیق خندقی (بیش از 4/1 میلیون هکتار) و حرکت­های توده‌ای متعدد در منطقه­ های کوهستانی کشور، به همراه فرسایش­ کناری نقش بیشتری در رسوبدهی دارند. بررسی ­های محدود منشاء‌یابی رسوب نیز سهم بیشتر فرسایش‌های عمقی در تولید رسوب را تایید می‌کند. در بخش انتهایی مقاله، با بررسی نقشه‌های فرسایش و رسوبدهی و برخی داده‌های جهانی، نشان داده شده است که با وجود لکه‌هایی از منطقه ­های دارای فرسایش زیاد و حوضه‌های پٌر رسوب در ایران، ناحیه­ هایی با شرایط بسیار بحرانی‌تر در آسیا و جهان وجود دارد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Water Erosion and Sediment Production Status in Iran: Statistical and Comparative Analyses

نویسنده [English]

  • Mahmood Arabkhedri
Soil Conservation and Watershed Management Research Institute
چکیده [English]

The erosion data collected by plots and Cs137 methods as well as gauged river sediment yields (about 1000 places countrywide) were studied. Due to the large differences in the range of recorded data within each method and between the methods and the limited data compared to the large size and diversity of the country, it was necessary to find a suitable technique for scientific interpretation of these results. The median was selected as the most appropriate erosion/sedimentation measure of center. The median sediment yield rate of the measuring sites, which are mainly located in the mountainous areas of the country, was estimated at 336 t/km2/y. Using EPM estimates corrected by the observed sediment yield data, the country's total annual erosion is approximately 900 million tonnes (550 t/km2). Whereas, soil losses of about 300 plots in the rangelands, forests and drylands are often much less than 100 t/km2/y. In contrast, up to about 3,500 t/km2/y were measured on marl formations. Due to the large differences between erosion in plots and river sediment yields, it is likely that sensitive formations, dryfarming, gullies, landslides and streambank erosion have a greater role in sediment production. Limited sediment source studies also confirm the greater contribution of deep erosion features. Finally, by examining worldwide erosion/sediment yield maps and some global data, it was shown that despite the presence of erosion hot spots and basins with high sediment production in Iran, there are areas with much more critical conditions in Asia and the world.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Gauging data
  • Sediment yield
  • Soil loss
  • Statistical methods
  1. 1- آلدر، اچ. ال. و ای. بی. راسلر. 1392. مقدمه‌ای بر احتمالات و آمار. مترجم: ع.ع. زالی و ج. جعفری شبستری، دانشگاه تهران، چاپ نهم 509 صفحه.

    2- ابراهیمی گسکریی، ر. 1378. بررسی هدررفت عناصر غذایی پرمصرف N-P-K در اثر فرسایش خاک سطحی (اندازه‌گیری با رادیوایزوتوپ سزیم137) در چای‌کاری‌های شرق استان گیلان. پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس 263 صفحه.

    3- احمدی، ح. 1395. ژئومورفولوژی کاربردی: فرسایش آبی (جلد 1). دانشگاه تهران، چاپ سوم، 688 صفحه.

    4- امامی. ن.، ج. غیومیان، ا.ح. چرخابی و ر. رئیسیان. 1385. بررسی علل زمین لغزش افسرآباد به منظور پیشنهاد گزینه‌های مناسب جهت تثبیت. گزارش‌نهایی طرح پژوهشی. پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری. 132 صفحه

    5- تلوری، ع. 1375. برآورد تلفات بین راهی در یک حوزه آبخیز در منطقه خشک نیوسات ولز استرالیا. پژوهش و سازندگی 27:35-41.

    6- تماب (مرکز تحقیقات منابع آب). 1376. بانک اطلاعات رسوب. بولتن وضعیت منابع آب کشور190-15:175.

    7- جاماب (شرکت مهندسین مشاور). 1378. گزارش حوزه‌های آبریز. طرح جامع آب کشور. وزارت نیرو.

    8- جعفری‌اردکانی، ع. و ر. بیات. 1391.  بررسی وضعیت فرسایش و تولید رسوب و اولویت بندی آن در کشور. مجموعه مقالات هشتمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری. خرم­آباد. ایران.

    9- جعفری‌اردکانی، ع.، ا. پرتوی، ح.ر. پیروان و ج. قدوسی. 1382. تأثیر گچ در شیب‌های مختلف بر روی آب‌دوی و فرسایش خاک‌های ناپایدار. گزارش نهایی پروژه تحقیقاتی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری 54 صفحه.

    10- چرخابی، ا.ح. 1388. برنامه راهبردی شناخت عوامل موثر بر فرسایش و رسوب. گزارش نهایی طرح پژوهشی. پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری.

    11- حبیبی، م.، م. صانعی، پ. روزخش، س.ا. حسینی و م.ه. داودی. 1388. برنامه راهبردی تحقیقات مدیریت و حفاظت آبراهه‌ها و مسیل‌‌ها. گزارش نهایی طرح پژوهشی. پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری.

    12- حکیم‌خانی، ش.، م. عرب‌خدری و ف. ایران‌منش. 1388. بررسی روش کمی استفاده از ردیاب‌ها در منشأیابی رسوبات آبی ریزدانه در حوضه ایستگاه پخش سیلاب پلدشت. گزارش نهایی پروژه تحقیقاتی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری 67 صفحه.

    13- خواجوی، ا.، م. عرب‌خدری، م.ح. مهدیان و ص. شادفر. ۱۳۹۴. بررسی مقادیر فرسایش و تلفات خاک در سطح کشور با استفاده از ارقام اندازه‌گیری شده روش سزیم ۱۳۷ و پلات‌های آزمایشی. پ‍‍ژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز                    137-151:(۱۱)6.

    14- دفتر برنامه­ریزی کلان آب و آبفا. 1398. تدوین نقشه راه مطالعات پایه منابع آب کشور، گزارش نهایی پروژه پژوهشی موسسه تحقیقات آب.

    15- روزی‌طلب، م.ح. 1369. ویژگی‌های عمومی خاک‌های ایران. نگرشی بر استعداد تولیدی و محدودیت‌های آن. دانشمند 18-26:(43)28.

    16- شادفر، ص.، م. صوفی، م. عرب‌خدری و س. نبی­پی لشکریان. 1395. جمع­بندی پروژه­های تحقیقاتی مرتبط با فرسایش خندقی. گزارش نهایی طرح پژوهشی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری.

    17- شاهویی، ص. 1368. بررسی فاکتورهای مؤثر در فرسایش خاک در ایستگاه تحقیقات حفاظت خاک و آب کوئین و تعمیم نتایج در تهیه نقشه فرسایش خاک آبخیز سرشاخه ملارود. پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد خاکشناسی دانشگاه تهران، 170 صفحه.

    18- عرب‌خدری، م. 1384. بررسی رسوبدهی معلق حوزه‌های آبخیز ایران. مجله تحقیقات منابع آب ایران 61-2:51.

    19- عرب‌خدری، م. 1393. مروری بر نرخ فرسایش آبی و تولید رسوب در ایران. ترویج و توسعه آبخیزداری 30-23:(4)2. 

    20- عرب‌خدری، م. 1394. امکان برآورد فرسایش متوسط سالانه درازمدت مبتنی بر اندازه‌گیری فرسایش حاصل از چند رخداد بارندگی. ترویج و توسعه آبخیزداری 11-15:7.

    21- عرب‌خدری، م.، ع.و. خوجینی، ش. حکیم‌خانی، ا.ح چرخابی و ع. تلوری. 1388. برآورد رسوب‌دهی و تهیه نقشه تولید رسوب برای ایران. گزارش نهایی پروژه تحقیقاتی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، 135 صفحه.

    22- عرب‌خدری، م.، ص. شادفر و ر. سکوتی اسکوئی. 1395. تدقیق ارقام فرسایش آبی و تعیین مقدار مجاز آن در کشور. گزارش نهایی طرح پژوهشی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری.

    23- عرب‌خدری، م.، س. نبی‌پی لشکریان، ص. شادفر و د. نیک‌کامی. 1396. واسنجی مدل‌های‌ تجربی برآورد رسوبدهی از طریق بررسی رسوب مخازن بندهای کوچک در ایران. گزارش نهایی طرح پژوهشی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری.

    24- علی‌دوست ا.، ح. اسدی، ن. پیرولی بیرانوند و ع. موسوی. 1391. کاربرد روش انگشت‌نگاری چندپارامتری به منظور منشایابی رسوبات (مطالعه موردی در غرب استان گیلان). تحقیقات آب و خاک ایران 295-289:(4)43.

    25- فاموری، ج. و ام‌.ال. دوان. 1358. خاک‌های ایران. موسسه تحقیقات خاک و آب. نشریه شماره 240، 383 صفحه.

    26- فیروز نخجوانی، ف. 1351. مبارزه با فرسایش و اصلاح آبخیزها. انتشارات دانشگاه تهران. شماره 1351، 368 صفحه.

    27- کاردان، ر.، م. قبادی، و ر. میرصانعی. 1386. زمین­لغزش‌های کشور مبتنی بر عکس‌های هوائی. پنجمین کنفرانس زمین‌شناسی مهندسی کشور، تهران، دانشگاه تربیت معلم.

    28- مؤسسه مطالعات و پژوهش‌های برنامه‌ریزی و اقتصاد کشاورزی. 1381. گزارش هم‌اندیشی آب و کشاورزی. همایش چالش‌ها و چشم‌اندازهای توسعه ایران، مؤسسه عالی آموزش و پژوهش مدیریت و برنامه‌ریزی، وابسته به سازمان مدیریت و برنامه‌ریزی کشور 28-46 تا 28-49.

    29- موسوی، س.ح. 1396. برآورد میزان فرسایش خاک در حوضه آبخیز شاهرود - میامی با استفاده از مدل SLEMSA و تکنیک GIS. آمایش جغرافیایی فضا 33-15:(24)7.

    30- نصرتی، ک. 1390. تأثیر فرسایش آبی و کاربری اراضی بر ذخیره کربن آلی و نیتروژن خاک. پژوهش‌های فرسایش محیطی 140-3:127.

    31- نصرتی، ک.، ح. احمدی و ف. شریفی. 1391. منشأیابی منابع رسوب: ارتباط بین فعالیت های آنزیمی خاک و رسوب. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، علوم آب و خاک  237-60:227.

    32- نیک‌کامی، د. 1388. برنامه راهبردی حفاظت خاک. گزارش نهایی طرح پژوهشی. پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری.

    33- نیک‌کامی، د.، م.، عرب‌خدری، پ.، رزم‌جو و م.، احرار. 1383. بررسی وضعیت تعلیق رسوب در مخازن کرت‌های فرسایش و تعیین دقت نمونه‌برداری از آن‌ها. گزارش نهایی پروژه تحقیقاتی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، 31 صفحه.

    34- نیک‌کامی، د. و ص. شادفر. 1400. تهیه نقشه‌ فرسایش خاک در حوضه‌های دارای ایستگاه رسوب‌سنجی کشور. مهندسی و مدیریت آبخیز 496-479:(2)13.

    1. Arabkhedri, M., K. Heidary and M.R. Parsamehr. 2021. Relationship of sediment yield to connectivity index in small watersheds with similar erosion potentials. J. Soils Sediment. 21: 2699–2708.
    2. Arabkhedri, M., M. Mahmoodabadi, S.Taghizadeh, and A. Zoratipour. 2018. Causes of severe erosion in a clayey soil under rainfall and inflow simulation. Ecopersia 6(4):225-233.
    3. Boardman, J. 1998. An average soil erosion rate in Europe: Myth or reality? J. Soil Water Conserv. 53(1):46-50.
    4. Borrelli, P., D.A. Robinson, L.R. Fleischer, et al. 2017. An assessment of the global impact of 21st century land use change on soil erosion. Nat. Commun. 8: 2013. Retrieved from: https://doi.org/10.1038/s41467-017-02142-7.
    5. Dobos, E., F. Carré, T. Hengl, H.I. Reuter and G. Tóth. 2006. Digital Soil Mapping as a support to production of functional maps. EUR 22123 EN, 68 pp. Office for Official Publications of the European Communities, Luxemburg.
    6. Gharibreza, M., M. Zaman, P. Porto P, E. Fulajtar, L. Parsaei and H. Eisaei. 2020. Assessment of deforestation impact on soil erosion in loess formation using 137Cs method (case study: Golestan Province, Iran). International Soil and Water Conservation Research, 8(4): 393-405.
    7. Johnson, R.A., and G.K. Bhattacharyya. 2006. Statistics: Principles and Methods. John Wiley and Sons. 4th Edition, 736 p.
    8. Nazari Samani, A., R.J. Wasson and A. Malekian. 2011. Application of multiple sediment fingerprinting techniques to determine the sediment source contribution of gully erosion: Review and case study from Boushehr province, Southwestern Iran. Prog. Physic. Geograp. 35(3):375-391.
    9. Shaban, M., S. Feiznia, H. Ahmadi and H.R. Peyrowan. 2013. Categorization of Marl units with new method and investigation of sediment and runoff under field rainfall simulator: A case study of Taleghan watershed, Iran. Aust. J. Basic. Appl. Sci. 7(1):312-9.
    10. Sharifi, F. and S.A. Heydarian. 1999. On the land and water resources management (LWR) strategies in Iran. In: N. Talebbeydokhti, A. Telvari and S.A. Heydarian. (eds.). The Regional Workshop on Traditional Water Harvesting System. Tehran, Iran, pp. 237- 255.
    11. Shepherd, K.D., G. Shepherd and M.G. Walsh. 2015. Land health surveillance and response: A framework for evidence-informed land management, Agr. Sys. 132:93-106.
    12. Soufi, , R. Bayat and A.H. Charkhabi. 2021. Gully Erosion in I. R. Iran: Characteristics, Processes, Causes, and Land Use. In: Shit P.K. et al. (eds.), Gully Erosion Studies from India and Surrounding Regions, Advances in Science, Technology and Innovation, 357-368. Retrieved from: https://doi.org/10.1007/978-3-030-23243-6_23
    13. TrimbleW. and P. Crosson. 2000. Land use: U.S. soil erosion rates-myth and reality. Science, 289:248-250.
    14. Valerio, M.A., N. Rodriguez, P. Winkler, J. Lopez, M. Dennison, Y. Liang. and B.J. Turner. 2016. Comparing two sampling methods to engage hard-to-reach communities in research priority setting. BMC Medical Research Methodology, 16:146.
    15. Vanoni, V.A. (Ed.). 2006. Sedimentation engineering. A.S.C.E.418p.
    16. Walling D.E. 1994. Measuring sediment yield from river basins. In: Lal, R. (Ed), Soil Erosion Research Methods. Soil and Water Conservation Society. 39-73.
    17. Walling, D.E. and B.W. Webb. 1996. Erosion and Sediment Yield: Global and Regional Perspectives (Proceedings of the Exeter Symposium). IAHS Publ.no. 236.
    18. Walling, D.E. and A.L. Collins. 2008. The catchment sediment budget as a management tool. Environmental Science and Policy, 11(1):136–43.
    19. Zhang, X., D.L. Higgitt and D.E. Walling. 1990. A preliminary assessment of the potential for using Cs-137 to estimate rates of soil erosion in the Loess Plateau of China. J. Hydrol. Sci. 35:243-252.