نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• حمزه نور ¹
• محمود عرب‌خدری ²
• یحیی پرویزی ³

¹ استادیار بخش حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران

² استاد، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

³ دانشیار، گروه حفاظت آب و خاک، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

چکیده

مقدمه
اجرای اقدامات آبخیزداری در ایران، به‌منظور کاهش خسارات ناشی از استفاده نامناسب انسان از منابع طبیعی از سال‌ها پیش آغاز شده است و اکنون نیز ادامه دارد. برای برنامه‌‌‌ریزی‌‌‌های آتی طرح‌‌‌های اجرایی آبخیزداری، ارزیابی عملکرد اقدامات گذشته، امری ضروری است. در این راستا، حوزه‌های آبخیز زوجی با توجه به نحوه اجرای اقدامات آبخیزداری در آن‌ها و همچنین، وجود تجهیزات اندازه‌گیری هدررفت خاک، رواناب و رسوبدهی در مقیاس دامنه و حوزه آبخیز، کمک زیادی در ارزیابی اثرات اقدامات آبخیزداری می‌نمایند.
مواد و روش‌ها
حوضه زوجی کاخک، با مساحت 217 هکتار در فاصله 300 کیلومتری از شهر مشهد و 35 کیلومتری جنوب غربی شهر گناباد واقع شده است. حوضه زوجی کاخک از دو زیرحوضه شاهد و نمونه تشکیل شده است. در حوضه نمونه، مجموعه‌ای از اقدامات بیولوژیک و سازه‌ای اجرا شده است، در حالی‌که زیرحوضه شاهد طبق عرف منطقه مورد بهره‌برداری قرار می‌گیرد. در این پژوهش، تاثیر اقدامات مختلف آبخیزداری بر وضعیت هدررفت خاک، رسوبدهی و هیدرولوژی در حوضه زوجی کاخک گناباد مورد ارزیابی قرار گرفت. برای این منظور، داده‌های ثبت شده رسوب معلق و دبی در مقیاس حوضه و همچنین، داده‌های هدررفت خاک (به‌‌وسیله کرت استاندارد و میخ فرسایشی) و تولید رواناب (کرت‌های استاندارد) در مقیاس دامنه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند.
نتایج و بحث
نتایج بررسی‌های صورت گرفته در مقیاس کرت نشان داد که متوسط سالانه هدررفت خاک دو زیرحوضه نمونه و شاهد به‌ترتیب 0.05 و 0.27 تن بر هکتار در سال است. این نتایج دلالت بر آن دارد که میزان هدررفت خاک در زیرحوضه شاهد 536 درصد بیشتر از زیرحوضه نمونه است. میزان تولید رواناب در مقیاس کرت نیز در زیرحوضه شاهد 138 درصد بیشتر از زیرحوضه نمونه محاسبه شد. در مقیاس حوضه‌ای نیز نتایج نشان داد که مقدار کل رسوب معلق خروجی از حوضه‌های شاهد و نمونه طی دوره مورد بررسی به‌ترتیب 379 و 85 تن است، که نشان‌دهنده متوسط رسوب‌‌دهی ویژه 0.4 و 0.1 تن در هکتار، به‌ترتیب در حوضه‌های شاهد و نمونه است. حجم رواناب نیز در زیرحوضه شاهد 1.3 برابر زیرحوضه نمونه ثبت شده است. در نهایت، بررسی زمان شروع رواناب نیز نشان داد که در زیرحوضه نمونه، به‌طور متوسط رواناب 132 دقیقه دیرتر از زیرحوضه شاهد به خروجی حوضه می‌رسد. از سوی دیگر، با وجود تفاوت زیرحوضه‌های نمونه و شاهد در هدررفت خاک، تولید رواناب و رسوبدهی، نقش وقایع حداکثری در فرسایش خاک و تولید رواناب هر دو زیرحوضه بسیار چشم‌گیر است. به‌طوری‌که یک تا سه واقعه فرساینده در هر دو زیرحوضه مورد مطالعه، مسئول بیش از 80 درصد هدررفت خاک در دامنه‌ها و تولید رواناب و رسوب‌دهی حوضه‌ها هستند.
نتیجه‌گیری
نتایج نشان داد که در مجموع حدود 136 هزار متر مکعب ذخیره رواناب و 294 تن کنترل رسوب معلق، در اثر عملیات آبخیزداری در زیرحوضه نمونه صورت پدیرفته است. بنابراین، می‌توان بیان کرد که اقدامات آبخیزداری انجام شده در زیرحوضه نمونه، باعث کاهش فرسایش خاک و تولید رواناب در سطح دامنه‌ها نسبت به زیرحوضه شاهد شده است. این عمل از طریق افزایش پوشش گیاهی، افزایش زبری سطح زمین، کاهش توان حمل جریان و ترسیب مواد در حال حمل صورت گرفته است. در ادامه، جریان از دامنه‌ها وارد آبراهه شده و به‌وسیله سازه‌های آبخیزداری، جریان رواناب نگه‌ داشته شده و در نتیجه، میزان رسوبدهی و حجم رواناب زیرحوضه نمونه کمتر از زیرحوضه شاهد است.

کلیدواژه‌ها

• اثربخشی
• اقدامات سازه‌ای
• حفاظت آب و خاک
• حوضه آزمایشی
• رسوب معلق

عنوان مقاله [English]

Evaluating the effect of watershed management measures on soil erosion and runoff production at the plot and watershed scales in Kakhk Paired Watersheds

نویسندگان [English]

• Hamzeh Noor ¹
• Mahmood Arabkhedri ²
• yahya parvizi ³

¹ Assistant Professor, Soil Conservation and Watershed Management Department, Khorasan Agricultural and Natural Resources Research Centre, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Mashhad, Iran

² Professor, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization, Tehran, Iran

³ Associate Professor, Water and Soil Conservation Engineering Department, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

چکیده [English]

Introduction
Implementation of watershed management measures in Iran to reduce the damage caused by the misuse of natural resources has begun many years ago and is still ongoing. Evaluating the performance of previous remedial work is essential for better planning of future watershed management projects. In this regard, due to the monitoring of soil loss, runoff and sedimentation at slope and watershed scales, a suitable platform has been provided to assess the effects of watershed management measures.
 
Material and methods
The Kakhk paired watershed with an area of 217 ha is located at a distance of 300 km from Mashhad City and 35 km southwest of Gonabad City.The Kakhk paired watershed consists of two sub-watershds, the control and the treatment. A series of biological and structural watershed management measures have been implemented in the treatment sub-watershed. While the control sub-watershed is exploited according to the custom of the region. In this research, the impact of different watershed management measures on the soil loss, sediment yield and hydrology in the Kakhk paired watershed were evaluated. For this purpose, the recorded data of suspended sediment and discharge at the watershed scale, as well as the data of soil loss (by standard plots and erosion pins) and runoff (standard plots) were analyzed at the hillslope scale.
 
Results and discussion
The results at plot scale showed that the average annual soil loss of the two treatment and control sub-watersheds is 0.05 and 0.27 ton.ha^-1.y^-1, respectively. These results indicate that the soil loss in the control sub-watershed is 536% higher than the treatment sub-watershed. The amount of runoff yield in the control sub-watershed was calculated to be 138% more than the treatment sub-watershed. At watershed scale, the results showed that the total amount of suspended sediment output from the control and treatment watersheds is 379 and 85 tons, respectively, which indicates the average specific sediment of 0.4 and 0.1 ton.ha^-1 in the control and treatment watersheds, respectively. The volume of runoff in the control sub-watershed is 1.3 times more than treatment sub-watershed. On the other hand, despite the difference between the treatment and control sub-watersheds in soil loss, run-off production and sediment yield, the role of maximum events in soil erosion and runoff production in both sub-watersheds is very significant. So that one to three erosive events in both studied sub-watershes are responsible for more than 80% of the soil loss in the slopes and the production of runoff and sediment yield of watersheds.
 
Conclusion
The results showed that a total of 136,000 m³ of runoff storage and 294 ton of suspended sediment control were achieved as a result of watershed operations in the treatment sub-watershed. Therefore, it can be stated that the watershed management measures carried out in the treatment sub-watershed on the one hand have reduced soil erosion and runoff production on the slopes compared to the control sub-watershed. This action has been done through increasing the vegetation, increasing the roughness of the land surface, reducing the carrying capacity of the flow and settling the materials being transported. Further, the flow from the slopes enters the waterway and is kept by watershed  management structures, and as a result, the sediment yield and volume of runoff in the treatment sub-watershed is less than the control sub-watershed.

کلیدواژه‌ها [English]

• Effectivness
• Gabion dam
• Paired watershed
• Soil and water conservation
• Suspended sediment