هیدروفیزیک

هیدروفیزیک

طراحی و احداث ایستگاه تحقیقاتی فرسایش و رسوب به‌منظور مطالعه وقایع بارش رواناب در غرب کشور (مطالعه موردی: ایستگاه فرسایش و رسوب دانشگاه ایلام)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران
2 گروه علوم جنگل، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران
چکیده
بررسی عوامل مؤثر بر فرسایش خاک و چگونگی تشکیل رواناب و ارزیابی روش‌های کنترل آن‌ها یکی از راهکارهای ضروری برای مدیریت صحیح حوزه‌های آبخیز به خصوص مناطق کوهستانی زاگرس در غرب کشور است. مطالعه این پدیده‌ها در طبیعت با مشکلاتی همراه است و محدود به زمان‌های بارش می‌باشد. ازاین‌رو فراهم نمودن شرایطی که در هر زمان بتوان این وقایع را با تیمارهای مختلف مطالعه نمود ضرورت می‌باید، یکی از بهترین راه‌کارها، احداث ایستگاه‌های فرسایش و رسوب و شبیه‌سازی وقایع بارشی است. در مطالعه حاضر نحوه طراحی و اجرای یک ایستگاه در دانشگاه ایلام با تعداد 20 کرت دو مترمربعی (1*2) با شیب‌های متفاوت به‌منظور انجام تحقیقات بارش- رواناب و عوامل مؤثر بر آن و همچنین ایجاد یک فضای آموزشی در کنار این ایستگاه بررسی شده است. کارایی دستگاه شبیه‌ساز بارش مورداستفاده ابتدا در چند تحقیق با شبیه‌سازی وقایع بارش- رواناب در شدت و مدت‌های مختلف بررسی و تأیید شد ولی طی این تحقیقات مشخص شد که استفاده گسترده از این قبیل دستگاه‌ها با مشکلاتی همراه است که با احداث این ایستگاه، نواقص موردنظر به نحو مطلوبی مرتفع شده است. با توجه به تأثیرگذاری شیب بر میزان فرسایش و رسوب، دو کلاس شیب در ایستگاه ایجاد شد. مقایسه آماری با استفاده از آزمون  t-student test بین دو کلاس شیب ایجادشده نشان داد که اختلاف معنی‌داری
(t-value=-14.89 and P-value < 0.001) بین آن‌ها وجود دارد به‌طوری‌که میانگین شیب در گروه اول برابر با 31/8±0/9 و در گروه دوم برابر با 38/0± 05/17 درصد بود.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Design and Implementation of an Erosion and Sedimentation Research Station for Investigating Rainfall-Runoff Events in Western Iran: A Case Study of Ilam University's Erosion and Sediment Research Station

نویسندگان English

Noredin Rostami 1
Reza Omidipour 1
Mehdi Heydari 2
Mehdi Mohammadi 1
Maryam Rabbani 1
Alireza Moradi 1
Ilia Mehraban 1
Masoumeh Sadatzadeh 1
Zahra Ghobadian 1
Fahimeh Rostami 1
Mitra Moradnezhad 1
Shokofeh Abdoli 1
Zainab Bagheri 1
Zahra Armon 1
Roya Jamshidi 1
Samira Foladvand 1
Maryam Rasouli 1
Saeed Rahmani 1
1 Department of Range and Watershed Management, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, Iran
2 Department of Forest Science, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam, Iran
چکیده English

Investigating the factors influencing soil erosion and runoff, as well as evaluating their control methods, is essential for effective watershed management, particularly in the mountainous regions of the Zagros in western Iran. To facilitate the study of these phenomena under various treatments, it is imperative to create conditions that allow for continuous research. One of the most effective solutions is the establishment of erosion and sedimentation research stations equipped to simulate rainfall events. This study focuses on designing an erosion and sediment research station at Ilam University, comprising 20 plots, each measuring 2 square meters (1x2), arranged in two rows with varying slopes. This facility will support research on runoff and sedimentation processes while also serving as an educational space. The effectiveness of the rainfall simulator has been validated through several studies that examined rainfall-runoff events at different intensities and durations. However, these studies have also revealed challenges associated with the widespread use of such devices. With the construction of this new station, we have successfully addressed these shortcomings. Recognizing the impact of slope on erosion and sedimentation rates, two distinct slope categories were established at the station. A statistical comparison using the Student’s t-test between these two slope classes demonstrated a significant difference (t-value = -14.89, p-value < 0.001) between them. Specifically, the average slope for the first group was measured at 9.8 ± 0.31 percent, while the second group exhibited an average slope of 17.05 ± 0.38 percent.

کلیدواژه‌ها English

Rainfall Simulator
Soil Erosion
Floods
Ilam
[1] Prokop P, Poręba GJ. Soil erosion associated with an upland farming system under population pressure in Northeast India. Land Degradation & Development. 2012; 23(4):310-321.
[2] Eswaran H, Lal R, Reich PF. Land degradation: an overview. Response to land degradation. 2019; 20-35.
]3 [نیک‌کامی داوود. افزایش دقت نمونه‌برداری از رواناب و رسوب مخازن کرت‌های فرسایش. مهندسی و مدیریت آبخیز. 1399؛ 12(3):635-642.
[4] Morgan RPC. Soil erosion and conservation. John Wiley & Sons. 2009.
[5] Borrelli P, Alewell C, Alvarez P, Anache JAA, Baartman J, Ballabio C, Bezak N, Biddoccu M, Cerdà A, Chalise D, Chen S. Soil erosion modelling: A global review and statistical analysis. Science of the total environment. 2021; 780, p.146494.
[6] Lal R. Soil management in the developing countries. Soil science. 2000; 165(1):57-2.
[7] Jacobsen, T. Some aspects of reservoir sedimentation. Workshop on Reservoir Sedimentation Control Regional Centre on Urban Flood Management, Karaj, Iran. 1995.
]8 [بذرافکن خدیجه، زمانی غلامحسین، رضائی مقدّم کورش، نامدار راضیه. الگوی رفتاری حفاظت از خاک‌های زراعی (مطالعه موردی: گندم کاران شهرستان مرودشت). مجله پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک. 1399؛ 27(4):128-109.
]9 [عزیزی خالخیلی طاهر، بخشی جهرمی آرمان، بیژنی مسعود. رفتار حفاظت از خاک کشاورزان: نفس رسانه‌های ارتباطی و اطلاع‌رسانی. علوم ترویج و آموزش کشاورزی ایران. 1390؛ 7(2):51-61.
]10 [عبدالهی زهرا، صادقی سیدحمیدرضا، خالدی درویشان عبدالواحد. طراحی، ساخت و آزمون نازل‌های شبیه‌ساز باران. پژوهش‌های حفاظت آب‌وخاک (علوم کشاورزی و منابع طبیعی). 1392؛ 20(6):67-86.
[11] Mutchler CK, Murphree CE, McGregor KC. Laboratory and field plots for erosion research. In R. Lal (ed.), Soil Erosion Research Methods, 2nd ed., 11-37. Soil and Water Conservation Society, St. Lucie Press, Ankeny, IA. 1994.
]12 [آقابیگی امین، عرب خدری محمود. طراحی و ساخت شبیه‌ساز باران قابل‌حمل. مجله اکوهیدرولوژی. 1397؛ 5(1):239-229.
]13 [رنگ‌آور عبدالصالح، غفوریان رضـا، انگشتری حسـن، گزانچیان غلامعلی. تحقیق و بررسی درزمینۀ عوامـل فرسایش خاک در مراتع استان خراسان رضوی، گزارش نهایی طرح‌های تحقیقاتی، 1383؛ شماره 5.
]14 [شیبانی مریم، بهنیافر ابوالفضل. تعیین مناسب‌ترین برآورد تحویل رسوب به روش تجربی (اس دی آر) در ایستگاه تحقیقاتی سنگانه کلات. مجله علوم جغرافیایی (جغرافیای کاربردی). 1400؛ 17(34):69-60.
]15 [محمودآبادی مجید، عرب خدری محمود. آزمایشگاه شبیه‌ساز باران و فرسایش پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری معرفی ویژگی‌‌ها، قابلیت‌‌ها و کاربردها. مهندسی آبیاری و آب ایران. 1390؛ 1(3):11-1.
[16] Rostami N, Heydari M, Uddin SMM, Esteban Lucas-Borja M, Zema DA. Hydrological Response of Burned Soils in Croplands, and Pine and Oak Forests in Zagros Forest Ecosystem (Western Iran) under Rainfall Simulations at Micro-Plot Scale. Forests. 2022; 13, 246. https://doi.org/10.3390/f13020246.
[17] Govers G, Poesen J. Assessment of the interrill and rill contributions to total soil loss from an upland field plot. Geomorphology. 1988; 1(4): 343-354.
[18] Wischmeier WH, Smith DD. Predicting rainfall erosion losses: A guide to conservation planning. U.S. Department of Agriculture. Agriculture Handbook. 1978; 58 Pages.
[19] Sheikh VB, Jafari Shalamzari M, Farajollahi A, Fazli P. Soil Erosion under Simulated Rainfall in Loess Lands with Emphasis on Land-Use, Slope and Aspect. ECOPERSIA. 2016; 4(2):1395-1409. https://doi.org/10.18869/modares.Ecopersia.4.2.1395
[20] Sheikh VB, Shalamzari MJ, Farajollahi A.  Sediment-bound soil nutrient loss under simulated rainfall. Journal of the Faculty of Forestry Istanbul University. 2017; 67(1):37-48. https://doi.org/10.17099/jffiu.95610
]21 [باقلانی میلاد، رستمی نورالدین، توکلی محسن. شناسایی عوامل مؤثر بر بروز سیلاب شهری در حوزه آبخیز شهر ایلام. مهندسی و مدیریت آبخیز. 1398؛ 11(2):523-536.
]22 [داوند خدیجه، شهابی هیمن، سالاری ممند. پهنه‌بندی خطر سیلاب در شهر ایلام با استفاده از مدل تابع شواهد قطعی. جغرافیا و مخاطرات محیطی. ۱۴۰۰؛ 10(38-2):20-1.
[23] Schumm S.A. Experimental Fluvial Geomorphology. John Wiley and Sons.New Yourk. 1987. p 413.
[24] Jackson ML. Soil Chemical Analysis. Prentice-Hall of India Pvt. Ltd., New Delhi. 1967. 498.
[25] Yap BW, Sim CH. Comparisons of various types of normality tests. Journal of Statistical Computation and Simulation. 2011. 81(12):2141-55.
[26] O'Neill ME, Mathews KL. Levene tests of homogeneity of variance for general block and treatment designs. Biometrics. 2002. 58(1):216-24.
]27 [خورشیدی شهناز، رستمی نورالدین، صالح پور جم امین. اولویت‌بندی پتانسیل سیل‌خیزی در حوزه‌های آبخیز فاقد آمار با کاربرد روش AHP-VIKOR (مطالعه موردی: حوزه آبخیز حاجی بختیار، استان ایلام). پژوهش‌های فرسایش محیطی. 1400؛ 11(2):92-66.
]28 [ارغند طاهره، رستمی نورالدین، حیدری مهدی، قیصوری مرتضی. ارزیابی نقش خصوصیات بارش و آتش‌سوزی تجویزی بر میزان رواناب و آبشویی عناصر مغذی خاک (مطالعه موردی: پارک جنگلی چغاسبز، ایلام). پژوهش‌های آبخیزداری، 1403؛ (پذیرفته‌شده)، doi: 10.22092/wmrj.2024.364885.1575
]29 [ربانی مریم، رستمی نورالدین. تأثیر اقدامات آبخیزداری بر مدیریت سیلاب شهری. اولین رویداد مدیریت بحران ایران قوی 1401. مرکز همایش‌های موزه ملی انقلاب اسلامی و دفاع مقدس. تهران :ستاد مدیریت بحران؛ 1401.
]30 [رستمی فاطمه، توکلی محسن، رستمی نورالدین، ابراهیمی حیدر. ارزیابی پتانسیل سیل‌خیزی حوزه‌های آبخیز با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز شهر ایلام). مدیریت جامع حوزه‌های آبخیز. 1400؛ 1(1):16-1.
]31 [رستمی نورالدین، ربانی مریم. پهنه‌بندی میزان فرسایش‌پذیری خاک و تعیین عوامل مؤثر بر آن (مطالعه موردی: حوزه آبخیز گلان، ایلام). مدیریت جامع حوزه‌های آبخیز. 1402؛ 3(3):15-1.doi: 10.22034/iwm.2023.2004738.1084
]32 [ارغند طاهره. بررسی اثر مدت بارش و آتش‌سوزی تجویزی بر میزان رواناب، رسوب و هدررفت عناصر غذایی خاک در جنگل‌های طبیعی و جنگل‌کاری شده مناطق نیمه‌خشک غرب ایران [پایان‌نامه کارشناسی ارشد]. ایلام: دانشگاه ایلام؛ 1402.
]33 [حیدری سمیه. بررسی رواناب و فرسایش خاک در توده‌های طبیعی شاخه زاد بلوط و جنگل‌کاری شده زربین (Cupressus sempervirens) در جنگل‌های زاگرس (مطالعه موردی: پارک چغاسبز ایلام)             [ پایان‌نامه کارشناسی ارشد]. ایلام: دانشگاه ایلام؛ 1401.

  • تاریخ دریافت 03 خرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 27 خرداد 1403
  • تاریخ پذیرش 29 خرداد 1403