فرسایش پذیری و منابع طبیعی

دانلود پایان نامه
5ـ مدل‌های آماری : این مدل‌ها با بررسی روابط بین عوامل مختلف عواملی را که همبستگی بیشتری با فرآیند فرسایش و رسوب داشته انتخاب و در یک سطح معنی‎داری مطلوب محاسبات را انجام می‎دهد و سایر عوامل حذف می‎شوند.
در یک طبقه‎بندی دیگر مدل‌ها به دو دسته ریاضی و تجسمی تقسیم می‎شوند. مدل‌های ریاضی خصوصیات سیستم را به وسیله روابط ریاضی بیان می‎کند. مدل‌های تجسمی که خود به دو دسته شبیه‎سازی شده و آنالوگ تقسیم می‌شوند، در واقع یک گزاره فیزیکی از سیستم پیچیده فرسایش و رسوب هستند که ساده‎تر شده‌اند در مدل‌های شبیه‎سازی شده سیستم واقعی که در روی زمین وجود دارد به صورت کوچک شده و آزمایشگاهی ساخته می‎شود که از نظر خصوصیات مشابه سیستم اولیه است. در مدل‌های آنالوگ فرآیندهای سیستم فرسایش و رسوب فرآیند مورد نظر توسط پالس‌های جریان الکتریکی یا مغناطیسی بیان می‌شوند. به این ترتیب که تغییرات رخداد مورد نظر از طریق نوسانات جریان به صفحه مدرج منتقل با توسط دستگاه ثبت می‌شود، مانند دستگاه اکوسوندرکه تغییرات دبی یا رسوب را به صورت امواج مغناطیسی تبدیل می‌کند. مدل‌های ریاضی بر اساس معیارهای مختلف طبقه‎بندی می‎شوند که برخی از آنها نام برده می‎شود:
در یک طبقه‎بندی مدل‌ها در چهار سطح قرار می‎گیرند: فرآیندهای منفرد ، مدل‌های جزئی ، مدل‌های منسجم ، مدل‌های جهانی .
در طبقه‎بندی دیگر مدل‌ها بر اساس نقش عامل زمان به دو دسته مدل‌های ایستا و مدل‌های پویا تقسیم می‎شوند. در یک طبقه‎بندی دیگر انواع مدل‌ها به دو دسته تصادفی و قطعی تقسیم می‎شوند.
4-1-1- انتخاب مدل
در یک مدل معمولاً سیستم طبیعی فرسایش و رسوب به صورت ساده‎تری بیان می‎شود. همچنین اطلاعات ما درباره جزئیات و مسائل فرسایش و رسوب بیشتر باشد دقت مدل‌ها بالاتر خواهد رفت اما بالا رفتن دقت محدودیتهایی را دارد مانند نیاز به آمار دقیق و صرف هزینه زمان بیشتر. انتخاب یک مدل از بین مدل‌های مختلف موجود معیارهای مختلفی دارد. داودی و لیچی (1968) چهار معیار برای انتخاب بهترین مدل از بین مدل‌های دیگر ارائه دادند: 1ـ درستی پیش‎بینی مدل، 2ـ سادگی مدل، 3ـ کامل بودن و انسجام عوامل مورد استفاده در مدل، 4ـ‌حساسیت نتایج با تغییر مقدار هر یک از عوامل.
4-1-2- معرفی برخی مدل‌های برآورد فرسایش و رسوب
در این بخش به منظور اشنایی بیشتر با مدل های موجود برای برآورد میزان فرسایش و رسوب و همچنین اصلاح و تکمیل روش های پیشنهادی در ایران مدل های مختلف معرفی می گردد:
4-1-2-1-مدل WEPP (Water Erosion Prediction Project)
این مدل در سال 1985 توسط سازمان حفاظت خاک آمریکا (SCS) برای پیش‎بینی فرسایش خاک در شرایط مختلف ارائه شده است. اساس مدل شناخت عوامل مختلف محیطی مؤثر بر فرسایش خاک در هر منطقه است. در این مدل ده عامل بررسی می‎شود که عبارتند از: نفوذ و حرکت آب در خاک، نوع و شدت بارندگی، رواناب سطحی بعد از بارندگی، پوشش سطح خاک به‌ویژه پوشش گیاهی، بقایای گیاهان و نوع و مقادیر لاشبرگ سطحی خاک، شخم و شیار سطحی خاک، هیدرولیک جریان سطح خاک، عوامل مکانیکی مؤثر بر فرسایش خاک، نحوه استفاده از زمین، مدیریت حوزه آبخیز.
در این مدل مقدار خاک از دست رفته و توزیع زمانی فرسایش در نظر گرفته می‎شود و مقدار فرسایش خاک به‌صورت روزانه، ماهانه و سالانه محاسبه می‎گردد. این مدل توانایی پیش‎بینی توزیع مکانی و مقطعی مقدار فرسایش خاک را در یک منطقه دارد. همچنین از آنجا که این مدل مبتنی بر فرآیند فرسایش است بسیاری از آزمایش‌های مربوط به نقش عوامل فرساینده که ممکن است برای انجام آنها نیاز به آزمایش‌های فیزیکی و صحرایی گران‎ قیمت و یا غیرعملی باشد در این مدل می‎توان آنها را به کمک روش‌های ریاضی انجام داد. در حالی که در مدل‌های تجربی قبلی هر نوع آزمایش مربوط به عوامل فرسایش خاک می‎بایستی به طور فیزیکی در صحرا یا آزمایشگاه انجام شود. کاربرد این مدل برای کشور ما که اطلاعات و آمار کافی و صحیح در بیشتر نقاط موجود نیست مشکل است.
4-1-2-2-مدل EUROSEM (European Soil Erosion Model)
این مدل که توسط مورگان و فینی در سال 1998 ارائه شده است که یک مدل توزیعی است و قادر به شبیه سازی نقاط فرسایش و رسوب‌گذاری در سطح زمین توسط فرآیندهای فرسایش‌های شیاری و بین شیاری در سیلاب‌های منفرد در سطح مزارع و حوزه‎های آبخیز کوچک می‎باشد. خروجی مدل شامل رواناب کل، مقدار خاک از دست رفته، هیدروگراف سیل و گراف رسوب سیل است. در صورت وجود اطلاعات مناسب و واسنجی مدل می‌توان آن را در کشور اجرا نمود.
4-1-2-3- مدل SLEMSA (Soil Loss Estimation Model for Southern Africa)
این مدل اولین‎ بار توسط استوکینگ و ایوال در سال 1992 در افریقا به‌کار گرفته شد. این مدل ضمن تلفیق داده‎های اساسی و ساده با یکدیگر بر بعضی روابط مهم محیطی مثل روابط پوشش گیاه ریزش باران و فرسایندگی تأکید دارد. این مدل برای برآورد فرسایش در مناطق بزرگ به‌کار می‎رود. عوامل مؤثر در این مدل عبارتند از: توپوگرافی، سطح خارجی زمین مثل مقاومت خاک در برابر فرسایش، اقلیم، پوشش گیاهی.
4-1-2-4-معادله جهانی تلفات خاک Universal Soil Loss Equation (USLE)
این مدل توسط ویشمایر و اسمیت در سال 1978 ارائه شد و از متداول‎ترین مدل‌های تجربی دنیا است که بر اساس داده‎های بسیاری از میانگین فرسایش سالیانه در واحد سطح و با احداث کرت‌های استاندارد در مید-وست امریکا به‌دست آمده و نهایتاً با دانستن خواص فیزیکی و شیمیایی خاک فاکتور، سپس هدر رفت خاک را به‌دست آورد. برای کاربرد مدل USLE در مناطق دیگر نیاز به ایجاد کرت‌های استاندارد و بررسی طولانی مدت می‎باشد تا آمار کافی به‌دست آید ممکن است مقرون به صرفه نباشد.
E = RKLSCP
عوامل مدل عبارتند از: R عامل فرسایندگی باران، K فرسایش پذیری خاک، L طول دامنه، S درجه شیب، C عامل پوشش گیاهی و Pعامل حفاظت خاک. کاربرد این مدل برای اهداف منابع طبیعی با محدودیت مواجه است و بیشتر برای زمین‌های کشاورزی و مساتح‌های کوچک قابل اجرا است. برای حوزه‌های آبخیز می‌توان از مدل بازنگری شده آن استفاده (RUSLE) استفاده کرد.
4-1-2-5- مدل پسیاک PSIAC (Pacific Southwest Inter Agency Committee)
این مدل در سال 1968 توسط کمیته مدیریت آب امریکا ارائه شد که تجربی بوده و بر اساس امتیازاتی که به نه عامل مؤثر در فرسایش خاک داده می‎شود R درجه رسوب‌دهی حوزه و از آن مقدار رسوب‌دهی سالانه به‌دست می‎آید. عوامل نه‌گانه مدل عبارتند از: زمین‎‏شناسی، خاک، آب و هوا، رواناب، توپوگرافی، پوشش زمین، نحوه استفاده از زمین، وضعیت فعلی فرسایش و فرسایش رودخانه‎ای. از نقاط قوت مدل استفاده از اکثر عوامل مؤثر فرسایش، توجه به انواع فرسایش، امکان تهیه نقشه فرسایش خاک و قابلیت استفاده از روش‌های آماری می‎باشد. در سال 1982 با تغییراتی که در برخی ضرایب داده شد روش پسیاک اصلاح شد و MPSIAC ارائه شد. مشکل استفاده از این مدل در ایران عدم همخوانی امتیازات آن با شرایط مناطق کشور است.
4-1-2-6- مدل FAO (Food and Agriculture Organization)
در این مدل شش عامل زمین‎شناسی سطحی، نوع خاک، توپوگرافی و شیب پوشش خاک، نحوه استفاده از زمین و ضعیت فعلی فرسایش خاک در نظر گرفته شد که به هر یک امتیازاتی تعلق می‎گیرد و فرمول آن به‌صورت زیر است:
S = f(A,B,C,D,E,F)
با استفاده از این مدل ارزیابی وضعیت فرسایش سریع و ارزان انجام می‎شود و محدودیتهای آن زیاد بودن دامنه امتیاز است و عدم توجه به پوشش گیاهی به عنوان یک عامل مستقل و کیفی بودن آن است.