بررسی نقش شبیهسازی باران در تعیین نوع رابطه بین تولید رواناب و خصوصیات شیمیایی خاک (مطالعه موردی: حوزه آبخیز کوه گچ شهرستان ایذه) | ||
| پژوهشهای دانش زمین | ||
| دوره 15، شماره 3 - شماره پیاپی 59، 1403، صفحه 106-118 اصل مقاله (931.13 K) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.48308/esrj.2023.104051 | ||
| نویسنده | ||
| حمزه سعیدیان* | ||
| بخش تحقیقات حافظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات، آموزش کشاورزی و منابع طبیعی کرمان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، کرمان، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه بررسی جزئیات بین روابط آب و خاک می تواند در درک بهتر این روابط مفید و موثر باشد که رگرسیون تک متغیره میتواند در این امر مهم نقش بسزایی داشته باشد و باعث تجزیه و تحلیل مفید این روابط و در نهایت طراحی سازههای مناسب در پروژههای آبی شود. هدف از این تحقیق تعیین نوع رابطه بین تولید رواناب و خصوصیات شیمیایی خاک با استفاده از شبیه ساز باران میباشد که از مزیتهای آن بررسی روابط جزئی که بین رواناب و خصوصیات شیمیایی خاک در کاربریهای مختلف اتفاق میافتد در زمان کوتاهتر و با هزینه کمتر و دقت بالاتر میباشد. دانستن اطلاعات کلی از یک حوزه آبخیز مفید است ولی آنچه که باعث درک بهتر روابط هیدرولوژیکی در حوزه آبخیز میشود، دانستن جزئیات روابط هیدرولوژیکی است که در این تحقیق بهطور جزئی به آن پرداخته شده است و میتواند با بالا بردن فهم و درک روابط بین تولید رواناب و خصوصیات شیمیایی خاک، در طراحی مناسب سازههای مختلف آبخیزداری در حوزه آبخیز مفید و موثر باشد و هم از اتلاف وقت کارشناسان و هم از اتلاف سرمایه جلوگیری کرد. در این تحقیق سعی شده است بیان شود گاها حجم زیادی از اطلاعات که توسط محققیق مختلف بهصورت کلی به دست آمده است ممکن است نه تنها مفید نباشد بلکه باعث سردرگمی محققان نیز شود و پرداختن به جزئیات در روابط آب و خاک هر چند اندک باشد، نتایج بسیار مفیدتر و بهتری هم برای محققان و هم بخش اجرا دارد. مواد و روشها در این تحقیق به منظور تعیین نوع ارتباط بین تولید رواناب و خصوصیات شیمیایی خاک در کاربریهای مختلف نهشتههای سازند گچساران، بخشی از حوزه آبخیز کوه گچ شهرستان ایذه با مساحت 1202 هکتار انتخاب گردید. در این تحقیق تعیین رابطه بین رواناب و خصوصیات شیمیایی خاک در کاربریهای مختلف سازند گچساران به کمک رگرسیون تک متغیره انجام گرفت. سپس نمونهبرداری تولید رواناب در 6 نقطه و با 3 تکرار و در شدتهای مختلف بارش 75/0، 1 و 25/1 میلیمتر در دقیقه در سه کاربری مرتع، منطقه مسکونی و اراضی کشاورزی به کمک دستگاه شبیه ساز باران انجام شد و به همین تعداد نمونهبرداری رواناب، نمونهبرداری از خصوصیات شیمیایی خاک مانند ماده آلی، شوری خاک، اسیدیته خاک و کربنات کلسیم انجام گرفت. به منظور انجام تحلیلهای آماری از نرم افزار SPSS و EXCEL استفاده گردید. دستگاه شبیهساز باران به عنوان مهمترین وسیله شبیهسازی اجزای مختلف چرخه هیدرولوژی به خصوص باران و رواناب ناشی از آن در اولین مراحل شکلگیری و رخداد فرآیند فرسایش خاک شناخته میشود. این در حالی است که در سالهای اخیر لزوم اندازهگیری رواناب به منظور ارزیابی آن با استفاده از شبیهسازی باران و در پایههای کوتاه مدت به منظور مدیریت حوزههای آبخیز مورد توجه قرار گرفته است. نتایج و بحث در این تحقیق همچنین به خوبی نقش پیچیده خصوصیات شیمیایی خاک در ارتباط با کاربری اراضی و تولید روانابی که ایجاد میکند، نشان داده شد. خصوصیات شیمیایی خاک تاثیر بسزایی در تغییرات رواناب در کاربریهای مختلف دارد که در این تحقیق به صورت جزئیتر و دقیقتر بدون اثر متقابل خصوصیات شیمیایی و فیزیکی خاک به آن پرداخته شد. هر چند که جابهجایی شبیهسازهای باران و مقدار آب مصرفی در حوزههای آبخیز بسیار سخت است ولی این تحقیق نشان داد که شبیهساز باران کامفورست به علت جابهجایی راحتتر و محیط همگنی که پلات آن ایجاد میکند، میتواند دادههای قابل اعتماد و ارزشمندی را ارائه دهد. البته از محدویتهای آن نیز ارتفاع نصب شبیهساز باران است که بهتر است در ارتفاع بالاتری قرار گیرد که تا حدودی به سرعت حد قطرات باران نزدیک شود. بنابراین توصیه میشود که به جای حمل خاک از حوزههای آبخیز به آزمایشگاههای ثابت شبیهساز باران سعی شود از شبیهسازهایی مانند کامفورست استفاده شود که به راحتی به حوزههای آبخیز منتقل میشوند. نتیجه گیری نتایج نشان داد در مجموع در سازند گچساران و در هر سه کاربری مرتع، کشاورزی و مسکونی و در هر سه شدت 75/0، 1 و 25/1 میلیمتر در دقیقه، ماده آلی خاک در شش مورد رابطه منفی و در سه مورد رابطه مثبت با تولید رواناب از خود نشان داد و شوری خاک نیز در پنج مورد رابطه منفی و در چهار مورد رابطه مثبت از خود نشان داد و اسیدیته خاک نیز در شش مورد رابطه منفی و در سه مورد رابطه مثبت از خود نشان داد و کربنات کلسیم خاک نیز در هشت مورد رابطه منفی و در یک مورد رابطه مثبت با تولید رواناب از خود نشان داد. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| تولید رواناب؛ خصوصیات شیمیایی خاک؛ روابط آب و خاک؛ رگرسیون تک متغیره | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| The role of rainfall simulation in determining the type of relationship between runoff production and soil chemical properties (Case study: Kuhe Gach watershed of Izeh city) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| hamzeh saeediyan | ||
| Department of Soil Conservation and Watershed Management Research, Kerman Agricultural and Natural Resource Research Center, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Kerman, Iran | ||
| چکیده [English] | ||
| Introduction Examining the details between water and soil relationships can be useful and effective in better understanding these relationships that univariate regression can play an important role in this important matter and cause be a useful analysis of these relationships and ultimately the design of appropriate structures in water projects. The purpose of this study is to determine the type of relationship between runoff production and soil chemical properties using rainfall simulator, one of the advantages of which is to investigate the partial relationships that occur between runoff and soil chemical properties in different land uses in a shorter time, with lower cost and higher accuracy. Knowing the general information about a watershed is useful, but what leads to a better understanding of hydrological relationships in a watershed is knowing the details of hydrological relationships that have been discussed in detail in this research and can be useful and effective in the proper design of different watershed management structures in the watershed by increasing the understanding of the relationships between runoff production and chemical properties of soil, and also from wasting time experts and also prevented the waste of capital. In this research, it has been tried to state that sometimes a large amount of information obtained by different researchers in general may be not useful and also cause confusion for researchers, and paying attention to the details in the relationship between water and soil, even if it is small, has much more useful and better results for both researchers and the implementation department. Materials and Methods In this study, in order to determine the type of relationship between runoff production and soil chemical properties in different land uses of Gachsaran Formation deposits, a part of Kuhe Gach watershed of the Izeh city with an area of 1202 hectares was selected. The area has geographical coordinates of 49°45′27′ to 49°47′9′′ E and 31°50′ 27′ to 31°53′32′′ north. In this study, the relationship between runoff and soil chemical properties in different land uses of Gachsaran Formation was determined using univariate regression. Then, sampling of runoff production in 6 points with 3 replicates and in different rainfall intensities of 0.75, 1 and 1.25 mm/minute in three uses of the range, residential area and agricultural lands with the help of the rain simulator was done. In addition, the same number of runoff sampling was performed on soil chemical properties such as organic matter, soil salinity, soil acidity and carbonate calcium. SPSS and EXCEL software were used for statistical analysis. The rain simulator is known as the most important device for simulating different components of the hydrological cycle, especially rain and runoff resulting from it, in the first stages of formation and occurrence of soil erosion process. However, in recent years, the necessity of measuring runoff in order to evaluate it using rainfall simulation and in short-term times has been considered in order to manage watersheds. Results and Discussion Soil chemical properties have a significant effect on runoff changes in different land uses, which were investigated in this study more detailed without interaction of chemical and physical properties of soil. Also, the complex role of soil chemical properties in relation to land use and runoff generation was shown. Although the displacement of rainfall simulators and the amount of water consumed in watersheds is very difficult, this study showed that the Kamphorst rain simulator can provide reliable and valuable data due to its easier displacement and homogeneous environment that its plot creates. Of course, one of its limitations is the height of the installation of the rain simulator, which is better to be placed at a higher height that is somewhat close to the terminal velocity of the raindrops. Therefore, it is recommended that instead of transporting soil from watersheds to fixed rain simulator laboratories, it is recommended to use simulators such as Kamphorst that can be easily transferred to watersheds. Conclusion The results showed that in total, in Gachsaran Formation and in range, agricultural and residential land uses and in all three intensities of 0.75, 1 and 1.25 mm/min, soil organic matter in six cases had a negative relationship and in three cases showed positive relationship with runoff production. Soil salinity showed a negative relationship in five cases and a positive relationship in four cases, soil acidity showed a negative relationship in six cases and a positive relationship in three cases, and soil carbonate calcium had a negative relationship in eight cases and in one case showed a positive relationship with runoff production. | ||
| کلیدواژه‌ها [English] | ||
| Runoff production, Soil chemical properties, Water and soil relationships, Univariate regression | ||
| مراجع | ||
|
Ahmadi Ilkhchi, A., Hajabbasi, M.H. and Jalalian, A., 2002. The Effect of Range Land Use Change to Dryland on Runoff Production, Soil Loss and Quality in Dorahan Region, Chaharmahal and Bakhtiari, Science and Technology of Agriculture and Natural Resources, v. 6(4), p. 103-114. Ahmadi, H., 2007. Applied Geomorphology, (Water Erosion), 5th Edition, Tehran, Tehran University Press, 714 p. Carey, S.K. and Woo, M., 2001. Slope runoff processes and flow generation in a subarctic, subalpine catchment, Journal of hydrology, v. 253, p. 110-129. Chen, Y. and Liu, X.R., .1996. Climate change impact on hydrology of Huaihe Basin, Journal of Hohai University, v. 24, p. 111-114. De Hoo, A., Odijk, M., Koster, E. and Lucieer, A., 2001. Assessing the Effects of Land Use Changes on Floods in the Meuse and Oder Catchments, Phys. Chem. Earth (B), v. 26(7-8), p. 593-599. Dong, J., Zhang, K., 2012. Runoff and Soil Erosion from Highway Construction Spoil Deposits: A Rainfall Simulation Study, Journal of Transportation Research Part D, v. 17, p. 8-14. Fathizadeh, H., Karimi, H. and Tavakoli, M., 2016. The Role of Geological Formations Erosion Sensitivity in Erosion and Sediment Production (Case Study: Doveraj River Sub-Basins in Ilam Province), Journal of Watershed Management, Spring and Summer, v. 7(13), p. 193-208. Felton, G.K., 1995. Soil hydraulic properties on municipal solid waste. Trans American Society of Association Executives, v. 38(3), p. 775-782. Jordan, J.P., 1994. Spatial and temporal variability of streamflow generation processes on a Swiss catchment, Journal of Hydrology, v. 153, p. 357-382. Jothityangkoon, C., Sivapalan, M. and Farmer, D.L., 2001. Process controls of water balance variability in a large semi-arid catchment: downward approach to hydrological model development, Journal of Hydrology, v. 254, p. 174-198. Kamphorst, A., 1987. A small rainfall simulator for the determination of soil erodibility, Netherlands Journal of Agricultural Science, v. 35, p. 407-415. -Kazman, Z., Shainberg, I. and Gal, M., 1983. Effect of Low Levels of Exchangeable Na and Applied Phosphogypsum on Infiltration Rate of Various Soils. Soil Science Society of American Journal, v. 135, p. 184-192. Khaledi Darvishan, A.V., Sadeghi, S.H.R., Homaei, M. and Arab Khedri, M., 2014. Affectability of runoff threshold and coefficient from rainfall intensity and antecedent soil moisture content in laboratorial erosion plots, Iranian Water Research, v. 8(15), p. 41-49.Leavesley, G.H., Markstrom, S.L., Restrepo, P.J. and Viger, R.J., 2002. A modular approach to addressing model design, scale, and parameter estimation issues in distributed hydrological modeling. Hydrological Processes, v. 16(2), p. 173-187. Miller, R.W. and Gardiner, D.T., 1998. Soils in our Environment, Eighth edition, Prentice-hall Inc., United States of America, p. 75-81. Morady, H.R. and Saidian, H., 2010. Comparing the Most Important Factors in the Erosion and Sediment Production in Different Land Uses, Journal of Environmental Science and Engineering, v. 4(11), p. 1-11. Saeediyan, H., Moradi, H.R., Feiznia, S. and Bahramifar, N., 2014. The role of main slope aspects on Some Soil Physical and Chemical Properties (Case Study: Gachsaran and Aghajari Formations of Kuhe Gagh and Margha watersheds of izeh township), Journal of Watershed Management, v. 5(9), Spring and Summer. Seeger, M., 2007. Uncertainty of factors determining runoff and erosion processes as quantified by rainfall simulations, Catena, v. 71, p. 56-67. Siegrist, S., Schaub, D., Pfiffner, L. and Mader, P., 1998. Does Organic Agriculture Reduce Soil Erodibility? The Results of a Long-Term Field Study on Loess in Switzerland. Agriculture, Ecosystems and Environment, v. 69, p. 253-264. Troendle, C.A., 1985. Variable source area model, in: Hydrological forecasting, edited by: Anderson, M. C. and Burt, T. P., Wiley, Chichester, p. 347-404. Vaezi, A.R., Bahrami, H.A., Sadeghi, S.H.R. and Mahdian, M.H., 2010. Modeling relationship between runoff and soil properties in dry-farming lands, NW Iran, Hydrology and Earth System Sciences Discussions, v. 7, p. 2577-2607. Yang, A.W., 2000. Impact of global climate change on China’s water resources, Environmental Monitoring and Assessment, v. 61, p. 187-191. Yang, M.Y., Tian, J.L. and Liu, P.L., 2005. Investigating the spatial distribution of soil erosion and deposition in a small catchment on the Loess Plateau of China using 137Cs. Soil and tillage research, v. 83(3), p. 121-128. Zehtabian, G., 1999. Comparison of Runoff and Sediment in the Lehbary Marl Formation Using Rain simulator in Gelalmort Subbasin, University of Tehran, Deputy for Research, Applied Design, 107 p.
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 21,095 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 459 |
||