الگوهای تغییرپذیری زمانی و مکانی خطر عامل فرسایندگی باران در شمال شرق ایران

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه منابع طبیعی، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه محقق اردبیلی

2 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت‌مدرس

3 دانش‌آموخته کارشناسی‌ارشد مهندسی آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی

4 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

10.30467/nivar.2018.122605.1083

چکیده

عامل فرسایندگی باران برای توصیف توانایی باران در فرسودن خاک می‌باشد که اطلاع از تغییرات زمانی و مکانی آن منجر به برنامه‌ریزی، سیاست‌گزاری و اتخاذ تصمیمات صحیح کنترل و مهار فرسایش خاک می‌گردد. بر همین اساس پژوهش حاضر با هدف بررسی تغییرات زمانی و مکانی خطر عامل فرسایندگی باران در شمال شرق ایران برنامه‌ریزی شده است. بدین منظور، مقدار عامل فرسایندگی باران 41 ایستگاه باران‌سنجی با طول دوره آماری مشترک 33 ساله در حوزه آبخیز گرگانرود محاسبه شد. سپس نقشه‌های مقادیر میانگین، حداکثر، حداقل و انحراف معیار عامل فرسایندگی باران با استفاده از روش معکوس وزنی فاصله طی دوره مطالعاتی تهیه و مورد تحلیل قرار گرفت. براساس نتایج، مقدار میانگین عامل فرسایندگی باران سالانه در حوزه آبخیز گرگانرود برابر با 08/73 میلی‌متر به‌دست آمد. ایستگاه‌های رباط قره‌بیل و پس‌پشته به‌ترتیب با 57/34 و 16/111 میلی‌متر به‌ترتیب کم‌ترین و بیش‌ترین مقدار میانگین عامل فرسایندگی باران در بین ایستگاه‌های مطالعاتی را به خود اختصاص دادند. عدم تشابه الگوهای مکانی مقادیر میانگین و حداکثر عامل فرسایندگی باران در منطقه مطالعاتی از دیگر یافته‌های پژوهش حاضر است. ضمناً 44/37 درصد از سطح حوزه آبخیز مطالعاتی در طبقه زیاد خطر عامل فرسایندگی قرار گرفت. نتایج پژوهش حاضر می‌تواند در اتخاذ تدابیر صحیح مدیریتی و اولویت‌بندی مناطق جهت انجام اقدامات حفاظتی در حوزه آبخیز گرگانرود مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Spatiotemporal Variations of Rainfall Erosivity Factor in Gorganroud Watershed

نویسندگان [English]

  • Raoof Mostafazadeh 1
  • Mohsen Zabihi 2
  • Khadijeh Haji 3
  • Mohammad Hossein Ghavimipanah 4
1 Dept of Natural Resources, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili
2 Ph.D Student, Department of Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Noor, Iran
3 M.Sc Graduate of Watershed Management Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
4 Ph.D Student, Department of Watershed Management Engineering, Faculty of Natural Resources, Sari Agriculture and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

Dramatic increase of soil erosion due to the lack of proper management and inappropriate use of land is considered as one of main concerns of experts, researchers and decision makers in recent decades. the most important factor affecting soil erosion is rainfall erosivity. rainfall erosivity factor is used to describe the ability of rain to erode soil. Therefore, understanding of its spatiotemporal changes lead to planning, policy making and correct decision making of soil erosion control. Due to the effects of climate change on the extreme precipitation events, the timing of heavy rainfall occurrence has also changed. Determining the seasonality and the occurrence of erosive rainfall can be used in predicting natural hazards such as floods and erosion and reducing their destructive effects. Accordingly, the present study aims to analyze the spatiotemporal variations of the rainfall erosivity factor hazard in North-eastern of Iran, Golestan province. Toward this attempt and according to the purpose of the study, the amount of rainfall erosivity factor were calculated for 41 rain gauge stations with 42 years’ time span based on modified Fournier erosivity index in the Gorganroud watershed. Spatial investigation of rainfall erosivity index was provided by mapping mean, maximum, minimum and standard deviation of rainfall erosivity factor. Inverse Distance Weighting (IDW) and natural break algorithm were used for developing of maps and classification of mentioned maps, respectively. The spatial interpolations of the results were done in the ArcGIS environment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Sediment yield
  • Soil erosion
  • Revised Fournier
  • Gorganroud
  • mann-kendal
  1. احمدی، ح.، جوادی، م.ر.، صلواتی، ع. (1393). پهنه‌بندی قدرت فرسایندگی باران به روش فورنیه با استفاده از برخی روش‌های درون‌یابی (مطالعه موردی: استان قزوین)، اکوسیستم‌های طبیعی ایران، سال 5، شماره 2، ص 14-1.
  2. امیدوار، ک. (1394). درآمدی بر حفاظت خاک و آبخیزداری، انتشارات دانشگاه یزد، چاپ سوم، 292 ص.
  3. حسینی، س.ص.، قربانی، م. (1384). اقتصاد فرسایش خاک، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، 128 ص.
  4. حکیم‌خانی، ش.، مهدیان، م.ح.، عرب‌خدری، م. (1386). تهیه نقشه فرسایندگی باران برای حوضه دریاچه نمک، منابع طبیعی ایران، دوره 60، شماره 3، ص 726-713.
  5. حکیم‏خانی، ش.، مهدیان، م.ح.، عرب‏خدری، م.، قربان‏پور، د. (1384). بررسی فرسایندگی باران در سطح کشور، سومین همایش ملی فرسایش و رسوب، تهران، 9-6 شهریور 1384، ص 288-281.
  6. ذبیحی، م.، صادقی، س.ح.ر.، وفاخواه، م. (1394). تحلیل الگوهای مکانی عامل فرسایندگی باران در مقیاس‏های زمانی متفاوت در ایران، مهندسی و مدیریت آبخیز، دوره 7، شماره 4، ص 457-442.
  7. ذبیحی، م.، صادقی، س.ح.ر.، وفاخواه، م. (1395). توزیع‌های فراوانی بهینه عامل فرسایندگی باران در ایران، حفاظت آب و خاک، دوره 23، شماره 1، ص 306-301.
  8. زارع، س.، سلطانی‌گرد فرامرزی،س.، تازه، م. (1396). تعیین بهترین شاخص فرسایندگی باران در استان فارس و پهنه‌بندی آن، جغرافیا و توسعه، شماره 48، ص 244-231.
  9. سکوتی‌اسکوئی، ر.، نیک‌کامی، د.، بروشکه، ا. (1396). بررسی شاخص فرسایندگی باران استان آذربایجان‌غربی برای تهیه نقشه هم‌فرسای بارندگی، پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، سال هشتم، شماره 15، ص 44-36.
  10. صفرراد، ط.، هاشمی، س.ه.، امینی، ج. (1388). بهره‎گیری از روش‌های زمین‌آمار در مدل‎سازی فرسایندگی باران با استفاده از روش فورنیه (مطالعه موردی: حوضه آبریز باش قشلاق)، همایش سراسری سامانه اطلاعات مکانی، دانشگاه صنعتی مالک اشتر، تهران، ص 416-409.
  11. علی‌محمدپور، آ.، افسری، ر.ا. (1391). ارزیابی دقت و کارایی روش شاخص فورنیه و تجزیه عاملی در تهیه نقشه شدت فرسایش و مقایسه آن با روش EPM در حوزه‌های آبخیز نیمه‌خشک، پژوهش‌های فرسایش محیطی، سال 1، شماره 2، ص 52-42.
  12. مساعدی، ا.ا.، خلیلی‌زاده، م.، محمدی‌‎استادکلایه، ا. (1387). پایش خشکسالی هواشناسی در سطح استان گلستان، علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، جلد 15، شماره 2، ص 183-176.
  13. مصطفی‌زاده، ر.، شیخ، و.ب. (1390). بررسی تراکم شبکه باران‌سنجی استان گلستان با استفاده از روش همبستگی مکانی، پژوهش‌های آبخیزداری، شماره 93، ص 87-79.
    1. Arnoldus, H.M.J., (1980), An approximation of the rainfall factor in the universal soil loss equation. Assessment of Erosion, Chichester, New York, PP. 127-132.
    2. Arnoldus. H.M.J., (1977), Methodology used to determine the maximum potential average annual soils loss due to sheet and rill erosion in Morocco. FAO Soils Bulletin, No. 34, PP. 39-51.
    3. Bagarello, V., Di Stefano, C., Ferro, V., & Pampalone, V., (2011), Using plot soil loss distribution or soil conservation design. Catena, Vol. 86, No. 1, PP. 172-177.
    4. Ferro, V., & Porto, P., (1999), A comparative study of rainfall erosivity estimation for southern Italy and southeastern Australia. Hydrological Sciences Journal, Vol. 44, No. 1, PP. 3-24.
    5. Hoomehr, S., Schwartz, J.S., & Yoder, D.C., (2016), Potential changes in rainfall erosivity under GCM climate change scenarios for the southern appalachian region, USA. Catena, Vol. 136, PP. 141-151.
    6. Hoyos, N., Waylen, P.R., & Jaramillo, A., (2005), Seasonal and spatial patterns of erosivity in a Tropical watershed of the Colombian Andes. Journal of Hydrology, Vol. 314, No. 4, PP. 177-191.
    7. Kendall, M.G., (1975), Rank correlation methods. Griffin, London, pp 108.
    8. Khaledi Darvishan, A.V., Banasik, K., Sadeghi, S.H.R., Gholami, L., & Hejduk, L., (2015), Effects of rain intensity and initial soil moisture on hydrological responses in laboratory conditions. International Agrophysics, Polish Academy of Sciences, Vol. 29, No. 2, PP. 165-173.
    9. Leguedois, S., Planchon, O., Legout, C., & Le Bissonnais, Y., (2005), Splash projection distance for aggregated soils. Soil Sciences Society of America Journal, Vol. 69, No. 1, PP. 30-37.
    10. Lobo, G.P., & Bonilla, C.A., (2015), Sensitivity analysis of kinetic energy-intensity relationships and maximum rainfall intensities on rainfall erosivity using a long-term precipitation dataset. Journal of Hydrology, Vol. 527, PP. 788-793.
    11. Mann, H.B., (1945), Nonparametric tests against trend. Econometrica, Vol. 13, No. 3, PP. 245-259.
    12. Oldeman, L.R., (1994), The global extent of soil degradation. In: Greenland, D.J., and Szabolcs, I., Eds, Soil Resilience and Sustainable Land use, CAB International, Wallingford, PP. 99-119.
    13. Pourghasemi, H.R., Pradhan, B., & Gokceoglu, C., (2012), Application of fuzzy logic and analytical hierarchy process (AHP) to landslide susceptibility mapping at Haraz watershed, Iran. Natural Hazards, Vol. 63, No. 2, PP.  965-996.
    14. Qin, W., Guo, Q., Zuo, C., Shan, Z., Ma, L., & Sun, G., (2016), Spatial distribution and temporal trends of rainfall erosivity in mainland China for 1951-2010. Catena, Vol. 147, PP. 177-186.
    15. Rodrigo Comino, J., Brings, C., Lassu, T., Iserloh, T., Senciales, J.M., Martínez Murillo, J.F., Ruiz Sinoga, J.D., Seeger, M., & Ries, J.B., (2015), Rainfall and human activity impacts on soil losses and rill erosion in vineyards (Ruwer Valley, Germany). Solid Earth, Vol. 6, PP. 823-837.
    16. Silva, A.M., (2004), Rainfall erosivity map for Brazil. Catena, Vol. 57, No. 3, PP. 251-259.
    17. Spalevic, V., Nyssen, J., Curovic, M., Lenaerts, T., Kerckhof, A., Annys, K., Van den Branden, J., & Frankl, A., (2013), The impact of land use on soil erosion in the river basin Boljanska Rijeka in Montenegro. In 4th International Symposium Agrosym 2013, Jahorina, 3-6 October 2013, Bosnia and Herzegovina, PP. 54-63.
    18. Vrieling, A., Sterk, G., & de Jong, S.M., (2010), Satellite-based estimation of rainfall erosivity for Africa. Journal of Hydrology, Vol. 395, No. 3, PP. 235-241.
    19. Yue, S., & Pilon, P., (2004), A comparison of the power of the t test, Mann-Kendall and bootstrap tests for trend detection/Une comparaison de la puissance des tests t de Student, de Mann-Kendall et du bootstrap pour la détection de tendance. Hydrological Sciences Journal, Vol. 49, No. 1, PP. 21-37.