تعیین نقش کاربری‏ اراضی در تولید رسوب معلق و کف بر پایۀ منشأیابی رسوب در حوضۀ طالقانی، خرم‏ آباد

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار دانشکدة علوم زمین دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی‌- مدیریت محیطی، دانشگاه شهید بهشتی

3 دانشیار دانشکدة منابع طبیعی دانشگاه تهران

4 استاد دانشکدة علوم زمین دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

پدیدة فرسایش خاک از مخرب‏ترین پدیده‏هایی است که موجب خسارت‏های فراوان در بسیاری از مناطق می‌شود. از طرفی، کارایی هرچه بیشتر پروژه‏های حفاظتِ خاک مستلزم آگاه‌بودن از اطلاعاتِ تغییرات زمانی و مکانی رسوبات تولیدی در یک آبخیز است. با توجه به اینکه بخش اعظم رسوب‌های خروجی از یک حوضه طی وقایع زمانی سیلابی انجام می‌شود، تمرکز بر منشأیابی رسوبات حمل‌شده به هنگامِ سیلاب، اعم از بار معلق یا کف، در طراحی نوع عملیات حفاظت خاک بسیار مؤثر است. در این بررسی با تفکیک منابع رسوب در قالب کاربری‏های مختلف اراضی و واحد‏های سنگ‌شناسی و با بهره‌گیری از روش منشأیابی رسوب سهم هر یک از منابع رسوب در تولید رسوب حوضة آبخیز طالقانی تعیین شد. بدین منظور، در این مطالعه، 39 نمونه خاک از منابع مختلف در سطح حوضه و 19 نمونه از رسوب تولیدی حوضه (شامل 11 نمونه از رسوبات کف بستر و 8 نمونه از رواناب خروجی حوضه) برداشت شد. یازده عنصر (Fe، Mn، Mg، Zn، Cu،  K، Na، P، N، C و Ca) ردیاب‏های اولیه در نظر گرفته شد. پس از اندازه‏گیری غلظت ردیاب‏ها، با استفاده از آنالیز آماری و تجزیة تابع تشخیص، ردیاب‏هایِ Zn، C، Mg وCa  به عنوان ترکیب بهینه برای منشأیابی و تفکیک کاربری‌های اراضی انتخاب شدند؛ در حالی که هیچ ردیابی برای تفکیک واحد‌های سنگ‌شناسی از یکدیگر شناسایی نشد. ناتوانی در تفکیک واحدهای سنگ‌شناسی از یک سو به دلیل فقدانِ تنوع (سه سازند) و از سوی دیگر آهکی‌بودن سازند تله‌زنگ و تأثیر بیشتر آن در تولید بار محلول است. نتایج مطالعه نشان داد با استفاده از مدل‏های چندمتغیرة ترکیبی، سهم منابع مختلف در تولید رسوب به دست آمد: کشاورزی، مرتع و جنگل به‌ترتیب برابر با 4/53، 4/30 و 2/16 درصد. همچنین، ردیاب‏های واردشده در مدل ترکیبی مبیّن تأثیر مدیریت کاربری و تفاوت بارز کاربری‌های مختلف در تغییر ترکیب شیمیایی خاک است.

کلیدواژه‌ها


[1] Ahmadi, H. and Feiznia, S. (2006). Quaternary Formation, 2ed Edition, University of Tehran press, 627p.

[2] Ballantine, D., Walling, D., Collins, A. and Leeks, G. (2009). The content and storage of phosphorus in fine-grained channel bed sediment in contrasting lowland agricultural catchments in the UK. Geoderma, 151, 141-149.

[3] Blanco, H. and Lal, R. (2008). Principles of soil conservation and management, Springer Verlag, 601p.

[4] Collins, A., Anthony, S., Hawley, J. and Turner, T. (2009). The potential impact of projected change in farming by 2015 on the importance of the agricultural sector as a sediment source in England and Wales, Catena ,79, 243-250.

[5] Collins, A. and Walling, D. (2004). Documenting catchment suspended sediment sources: problems, approaches and prospects, Progress in Physical Geography, 28, 159-196.

[6] Collins, A. and Walling, D. (2007). Sources of fine sediment recovered from the channel bed of lowland groundwater-fed catchments in the UK. Geomorphology, 88, 120-138.

[7] Collins, A., Walling, D. and Leeks, G. (1997). Use of the geochemical record preserved in floodplain deposits to reconstruct recent changes in river basin sediment sources, Geomorphology, 19, 151-167.

[8] Collins, A., Walling, D., Webb, L. and King, P. (2010). Apportioning catchment scale sediment sources using a modified composite fingerprinting technique incorporating property weightings and prior information,Geoderma, 155, 249-261.

[9] Faraji, M., Ahmadi, H., Ekhtesasi, M.R., Jafari, M. and Feiznia, S. (2011). Figerprinting the sources of sand dunes using tracers and indicator minerals, case study, Journal of Range and Watershed Managment, 64 (2)1-18.

[10] Fox, J. and Papanicolaou, A. (2008). An un-mixing model to study watershed erosion processes, Advances in Water Resources, 31, 96-108.

[11] Fox, J. and Papanicolaou, A. (2008). Application of the spatial distribution of nitrogen stable isotopes for sediment tracing at the watershed scale, Hydrology, 358, 46-55.

[12] Gruszowski, K., Foster, I.D.L., Lees, J. and Charlesworth, S. (2003). Sediment sources and transport pathways in a rural catchment, Herefordshire, UK. Hydrological Processes, 17, 2665-2681.

[13] Hakimkahni, Sh. (2006). Investigation on using tracers in fluvial fine sediment sources fingerprinting (case study: in the basin of Pouldasht flood spreading system, Makoo township), Unpubl.Ph.D. thesis. University of Tehran,240 pp.

[14] Hakimkahni, Sh., Ahmadi, H., Ghayoumian, J., Feiznia, S. and Bihamta, M.R. (2006). Determinining a suitable subset of geochemical elements for Separation of lithological types of Poldasht waterspreading station basin, Iranian Journal of the Natural Resources, 60(3), 693-711.

[15] Hatfield, R.G. and Maher, B.A. (2009). Fingerprinting upland sediment sources: particle size specific magnetic linkages between soils, lake sediments and suspended sediments, Earth Surface Processes and Landforms, 34, 1359-1373.

[16] Krein, A., Petticrew, E. and Udelhoven, T. (2003). The use of fine sediment fractal dimensions and colour to determine sediment sources in a small watershed, Catena, 53, 165-179.

[17] Lal, R., Griffin, M., Apt, J., Lave, L. and Morgan, M.G. (2004). Managing Soil Carbon, Science, 304, 393.

[18] Nazari Samani, A., Wasson, R.J. and Malekian, A. (2011). Application of multiple sediment fingerprinting techniques to determine the sediment source contribution of gully erosion: Review and case study from Boushehr province, southwestern Iran, Progress in Physical Geography, 35(3), 375-391.

[19] Nosrati, K., Feiznia, S., Van Den Eeckhaut, M. and Duiker, S.W. (2011). Assessment of soil erodibility in Taleghan Drainage Basin Iran, using multivariate statistics, Physical Geography, 32, 78-96.

[20] Nosrati, K., Govers, G., Ahmadi, H., Sharifi, F., Amoozegar, M.A., Merckx, R. and Vanmaercke, M. (2011). An exploratory study on the use of enzyme activities as sediment tracers: biochemical fingerprints?, Sediment Research, 26, 136-151.

[21] Poulenard, J., Perrette, Y., Fanget, B., Quetin, P., Trevisan, D. and Dorioz, J.M. (2009). Infrared spectroscopy tracing of sediment sources in a small rural watershed (French Alps), Science of The Total Environment, 407, 2808-2819.

[22] Rutherford, P.M., McGill, W.B., Arocena, J.M. and Figueiredo, C.T. (2008). Total nitrogen, In: M.R. Carter and E.G. Gregorich (Editors), Soil Sampling and Methods of Analysis, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton.

[23] Skjemstad, J.O. and Baldock, J.A. (2008). Total and organic carbon, In: Carter, M.R., Gregorich, E.G. (Eds.), Soil Sampling and Methods of Analysis, CRC Press, Taylor & Francis Group, Boca Raton, pp. 225-237.

[24] Smith, H.G. and Dragovich, D. (2008). Sediment budget analysis of slope–channel coupling and in-channel sediment storage in an upland catchment, southeastern Australia. Geomorphology 101, 643-654.

[25] Vanacker, V., Molina, A., Govers, G., Poesen, J. and Deckers, J. (2007). Spatial variation of suspended sediment concentrations in a tropical Andean river system: The Paute River, southern Ecuador, Geomorphology, 87, 53-67.

[26] Wallbrink, P., Martin, C. and Wilson, C. (2003). Quantifying the contributions of sediment, sediment-P and fertiliser-P from forested, cultivated and pasture areas at the landuse and catchment scale using fallout radionuclides and geochemistry, Soil and Tillage Research, 69, 53-68.

[27] Wallbrink, P.J. (2004). Quantifying the erosion processes and land-uses which dominate fine sediment supply to Moreton Bay, Southeast Queensland, Australia, Journal of environmental radioactivity, 76, 67-80.

[28] Wallbrink, P.J. and Croke, J. (2002). A combined rainfall simulator and tracer approach to assess the role of Best Management Practices in minimising sediment redistribution and loss in forests after harvesting, Forest Ecology and Management, 170, 217-232.

[29] Walling, D.E. (2005). Tracing suspended sediment sources in catchments and river systems, Science of the Total Environment, 344:159-184.

[30] Walling, D. and Collins, A. (2008). The catchment sediment budget as a management tool, Environmental Science & Policy, 11, 136-143.

[31] Walling, D., Collins, A. and Stroud, R. (2008). Tracing suspended sediment and particulate phosphorus sources in catchments, Journal of Hydrology, 350, 274-289.

[32] Walling, D.E., Owens, P.N., Waterfall, B.D., Leeks, G.J.L. and Wass, P.D. (2000). The particle size characteristics of fluvial suspended sediment in the Humber and Tweed catchments, UK. The Science of the Total Environment, 251, 205-222.

[33] Wilkinson, S., Wallbrink, P., Hancock, G., Blake, W., Shakesby, R. and Doerr, S. (2009). Fallout radionuclide tracers identify a switch in sediment sources and transport-limited sediment yield following wildfire in a eucalypt forest, Geomorphology, 110, 140-151.

[34] Youneszadeh, S. (2009). Tracing of small dam sediment inorder to sourcing and suceptibility of rocks, Unpubl. MSc. thesis. University of Tehran,174 pp.

[35] Zapata, F. (2003). The use of environmental radionuclides as tracers in soil erosion and sedimentation investigations: recent advances and future developments, Soil and Tillage Research, 69, 3-13.