آستانه‏ های اثرگذاری شدت بارندگی و شیب بر فرایند فرسایش در دیم ‏زارهای منطقۀ کلالۀ استان گلستان

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکدۀ منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

2 استادیار گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکدۀ منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس، نور، ایران

3 دانشیار پژوهشکدۀ حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

هدف پژوهش حاضر، ارزیابی آستانه‏های پاسخ کرت از نظر بخش‏های مهم فرایند فرسایش و انتقال رسوب در مقیاس کرت در دیم‏زارهای منطقۀ کلالۀ استان گلستان بود. بدین‌منظور شبیه‏سازی باران توسط باران‏ساز کامفورست با ابعاد کرت 25×25 سانتی‏متر در شدت‏های بارندگی 33، 64، 80 و 110 میلی‏متر در ساعت و در شیب‏های 6، 12 و 25 درصد در چهار تکرار انجام شد. غلظت رسوب و هدررفت خاک با اندازه‏گیری رواناب و رسوب در خروجی کرت‏ها محاسبه و نتایج آن در تیمارهای شدت بارندگی و شیب تحلیل شد. بر‌اساس نتایج تحلیل آماری، با افزایش شدت بارندگی در تمام شیب‏های بررسی‌شده، غلظت رسوب افزایش یافت. اثر جداگانۀ شدت بارندگی و شیب بر غلظت رسوب و هدررفت خاک معنا‏دار (05/0≤P) بود، اما اثر متقابل آنها معنا‏دار تشخیص داده نشد. نتایج گروه‏بندی با استفاده از آزمون دانکن نشان داد در فاصلۀ شدت بارندگی 33 و 64 میلی‏متر در ساعت و در فاصلۀ شیب 6 و 12 درصد غلظت رسوب تغییر معناداری داشت؛ در حالی‏که دربارۀ هدررفت خاک حد تغییر معنا‏دار بین 64 و 80 میلی‏متر در ساعت و 12 و 25 درصد بود. به‌بیان دیگر، با فرض خطی‌بودن روند تغییرات، آستانۀ تغییر پاسخ هیدرولوژیکی کرت از نظر غلظت رسوب (جدایش و ورود به عامل حمل) در محدودۀ شدت بارندگی 50 میلی‏متر در ساعت و شیب 9 درصد بود، در حالی‏که دربارۀ هدررفت خاک (انتقال رسوب) در محدوده‏های بیشتری از شدت بارندگی (حدود 72 میلی‏متر در ساعت) و نیز شیب (حدود 18 درصد) بود.
 
 
 
 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effectiveness thresholdsof rainfall intensity and slope gradient on erosion process in rainfed landsinKalaleh region,Golestan Province

نویسندگان [English]

  • Ramyar Aliramayee 1
  • Abdulvahed Khaledi Darvishan 2
  • Mahmood Arabkhedri 3
1 M.Sc. Student, Department of Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Iran
2 Department of Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Iran
3 Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Tehran, Iran
چکیده [English]

The purpose of the present study was to evaluate the response thresholds of the main steps of erosion and sediment transport at plot scale in rainfed lands in Kalaleh region, Golestan province. The rainfall was simulated using Kamphorst simulator with plot dimensions of 25 × 25 cm considering rainfall intensities of 33, 64, 80 and 110 mm hr-1and three slope gradients of 6, 12 and 25% infour replications. Sediment concentration and soil loss were calculated by measuring runoff and sediment at the plot outlets and the results were analyzed in rainfall intensity and slope treatments.Based on the results of statistical analysis, the amount of sediment concentration increased with increasing rainfall intensity on all studied slopes. The main effect of rainfall intensity and slope gradient on sediment concentration and soil loss was significant (P≥0.05), but their interaction effect was not significant. The results of determining subsets using Duncan test showed that sediment concentration had significant change between rainfall intensities of 33 and 64mm hr-1and the slope gradient of6 and 12%, while about soil loss, the subsets were 64 and 80 mm hr-1 and the 12 and 25%, respectively. In other words, with consumption of the linear trends, the plot hydrological response threshold of sediment concentration (sediment detachment and entertainment) wasabout 50 mm hr-1 of rainfall intensity and9% of slope, while in case ofsoil loss (sediment transport) was at the higher rainfall intensities (about 72 mm hr-1) and higher slope gradients (about 18%).
 
 
 
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Field capacity
  • Rainfall simulator
  • Rainfed land
  • Sediment
  • Soil loss

مراجع

منابع
[1] Siadat H. Iranian agriculture and salinity. In:Proceeding of the conference on new technologies to combat desertification. Tehran, Soil and Water Research Institute of Iran, 12-15 Oct 1998; p. 10-14.
[2] Ellison WD. Studies of raindrop erosion. Agricultural Engineering. 1944;25(4):131-136.
[3] Sadeghi SHR, Hazbavi Z, Younesi H, Behzadfar M. Trend of soil loss and sediment concentration changeability due to application of polyacrylamide. J Soil and Water Resources Conservation. 2013; 2(4): 53-67. [Persian]
[4] Meyer LD. Rainfall simulators for soil erosion research.In: Lal R, Editor. Soil Erosion Research Methods. 2nded. An-keny, USA: Soil and Water Conservation Society; 1994. p. 83-103.
[5] Seeger M. Uncertainty of factors determining runoff and erosion processes as quantified by rainfall simulations. Catena. 2007;71(1):56-67.
[6] Licznar P, Nearing MA. Artificial neural networks of soil erosion and runoff prediction at the plot scale. Catena. 2003;51(2):89-114.
[7] Horton RE. Erosional development of streams and their drainage basins; hydrophysical approach to quantitative morphology. Geol Soc Am Bulletin. 1945;56(3):275–370.
[8] Chen F. The experiments of the effects of the slope on soil erosion. Chinese Soil Water Conserv. 1985;2:24-30.
[9] Zare Khormizi M, Najafinejad A, Noura N, Kavian A. Effects of slope and soil properties on runoff and soil loss using rainfall simulator, Chehel-Chai Watershed, Golestan Province. J Water Soil Conservation. 2012; 19(2):165-178. [Persian]
[10] Assouline S, Ben-Hur M. Effects of rainfall intensity and slope gradient on the dynamics of interrill erosion during soil surface sealing. Catena. 2006;66(3):211-220.
[11] Cheng Q, Ma W, Cai Q. The relative importance of soil crust and slope angle in runoff and soil loss: a case study in the hilly areas of the Loess Plateau, North China. GeoJournal. 2008;71(2-3):117-125.
[12] Liu D, She D, Shao G, Chen D. Rainfall intensity and slope gradient effects on sediment losses and splash from a saline–sodic soil under coastal reclamation. Catena. 2015;128:54-62.
[13] Kamphorst A. A small rainfall simulator for the determination of soil erodibility. Netherlands J Agric Sci. 1987;35(3):407-415.
[14] Azmoudeh A, Kavian A, Soleymani K, Vahabzadeh G. Comparing runoff and soil erosion in forest, dry farming and garden land uses soils using rainfall simulator. J Water Soil. 2010; 24(3):490-500. [Persian]
[15] Defersha MB, Melesse AM. Effect of rainfall intensity, slope and antecedent moisture content on sediment concentration and sediment enrichment ratio. Catena. 2012;90:47-52.
[16] Vahabi J, Nikkami D. Assessing dominant factors affecting soil erosion using a portable rainfall simulator. Int J Sediment Res.2008;23(4):376-386.
[17] Fox DM, Bryan RB. The relationship of soil loss by interrill erosion to slope gradient. Catena. 2000;38(3):211–222.
[18] Arnaez J, Lasanta T, Ruiz-Flaño P, Ortigosa L. Factors affecting runoff and erosion under simulated rainfall in Mediterranean vineyards. Soil Till Res. 2007;93(2):324-334.
[19] Römkens MJ, Helming K, Prasad SN. Soil erosion under different rainfall intensities, surface roughness, and soil water regimes. Catena. 2002;46(2):103-123.
[20] El Kateb H, Zhang H, Zhang P, Mosandl R. Soil erosion and surface runoff on different vegetation covers and slope gradients: a field experiment in Southern Shaanxi Province, China. Catena. 2013;105:1-10.
 
اکوهیدرولوژی
دوره 3، شماره 3
مهر 1395
صفحه 293-301

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 29 آبان 1395
  • تاریخ بازنگری: 20 آذر 1395
  • تاریخ پذیرش: 29 آذر 1395

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار