دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

 آمار

تعداد نشریات13
تعداد شماره‌ها626
تعداد مقالات6,517
تعداد مشاهده مقاله8,747,075
تعداد دریافت فایل اصل مقاله8,317,719
صادقی, سیدحمیدرضا, جعفرپور, عاطفه, همایی, مهدی. (1403). ریخت‌سنجی فرسایش شیاری در کرت‌های آزمایشی. , 14(4), 131-144. doi: 10.22069/ejsms.2025.20654.2076
سیدحمیدرضا صادقی; عاطفه جعفرپور; مهدی همایی. "ریخت‌سنجی فرسایش شیاری در کرت‌های آزمایشی". , 14, 4, 1403, 131-144. doi: 10.22069/ejsms.2025.20654.2076
صادقی, سیدحمیدرضا, جعفرپور, عاطفه, همایی, مهدی. (1403). 'ریخت‌سنجی فرسایش شیاری در کرت‌های آزمایشی', , 14(4), pp. 131-144. doi: 10.22069/ejsms.2025.20654.2076
صادقی, سیدحمیدرضا, جعفرپور, عاطفه, همایی, مهدی. ریخت‌سنجی فرسایش شیاری در کرت‌های آزمایشی. , 1403; 14(4): 131-144. doi: 10.22069/ejsms.2025.20654.2076

ریخت‌سنجی فرسایش شیاری در کرت‌های آزمایشی

مجله مدیریت خاک و تولید پایدار
مقاله 1، دوره 14، شماره 4، اسفند 1403، صفحه 131-144    اصل مقاله (1.02 M)
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/ejsms.2025.20654.2076
نویسندگان
سیدحمیدرضا صادقی* 1؛ عاطفه جعفرپور2؛ مهدی همایی3
1استاد ،گروه مهندسی آبخیزداری، گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس، دانشگاه تربیت مدرس، ایران.
2دانش‌آموخته دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تربیت مدرس، دانشگاه تربیت مدرس،
3استاد ،گروه مهندسی معدن و محیط زیست، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران
چکیده
سابقه و هدف: فرسایش شیاری یکی از مهم‌ترین فرآیندهای فرسایش آبی است که درنتیجه تمرکز جریان به وجود می‌آید و یکی از منابع تولید رواناب و رسوب روی دامنه‌هاست. تشکیل شیار و حمل مواد مغذی در دامنه‌ها، حاصلخیزی خاک را کم کرده و باعث تهدید امنیت غذایی خواهد شد. ازاین‌رو، آگاهی از فرآیند توسعه شیار برای مدیریت منابع خاک و آب ضروری است. حال‌آنکه فرآیند و ریخت‌سنجی آن به حد کفایت موردتوجه قرار نگرفته است. در همین راستا، پژوهش حاضر باهدف بررسی ریخت‌سنجی شیار در کرت‌های آزمایشی در شرایط آزمایشگاهی در آزمایشگاه شبیه‌ساز باران و فرسایش دانشگاه تربیت مدرس برنامه‌ریزی و انجام شد.
مواد و روش‌ها: برای انجام پژوهش حاضر از بارش شبیه‌سازی‌شده 50 میلی‌متر بر ساعت بادوام نیم ساعت به همراه رواناب اضافی 2 لیتر در دقیقه بر خاک حساس به فرسایش منطقه مرزن‌آباد در سه کرت آزمایشی استفاده شد و رواناب تولیدی و هدررفت خاک اندازه‌گیری شد. همچنین پس از انجام آزمایش‌های شبیه‌سازی، مؤلفه‌های ریخت‌سنجی شیار شامل زمان شیاری شدن، طول، عرض، عمق و تراکم شیار اندازه‌گیری شد. ابزار اندازه‌گیری مؤلفه‌های ریخت‌سنجی شیارهای تشکیل‌شده در کرت‌های مطالعاتی شامل متر برای طول و خط‌کش برای اندازه‌گیری عرض و عمق بوده است.
یافته‌ها: نتایج نشان داد میزان رواناب تولیدی در سه کرت موردمطالعه 59/21، 63/18 و 33/14 لیتر بر مترمربع و هدررفت خاک نیز در کرت‌های آزمایشی 9622، 2665 و 3117 گرم بر مترمربع بوده است. بالا بودن میزان رواناب تولیدی در کرت‌های مطالعاتی نشان‌دهنده وجود جریان متمرکز است که با شکل‌گیری شیار در سطح کرت آزمایشی، حمل‌کننده هدررفت بالایی از خاک بوده است. همچنین تعداد شیارهای تشکیل‌شده در کرت‌های موردمطالعه 4، 3 و 4 شیار با مجموع طول 41/7، 04/7 و 11/8 متر و تراکم شیار 24/1، 17/1 و 35/1 متر بر مترمربع در کرت‌های موردمطالعه مشاهده شد. همچنین میانگین عرض شیارهای تشکیل‌شده در کرت‌های مطالعاتی 5/3±8/6، 0/2±5/3 و 7/2±2/7 سانتی‌متر و میانگین عمق شیارهای تشکیل‌شده 0/1±7/6، 0/1±0/3 و 0/2±9/3 سانتی‌متر بوده است.
نتیجه‌گیری: نتایج پژوهش حاضر نشان داد که انرژی حمل رسوب در کرت‌های آزمایشی پس از شروع جریان متمرکز ابتدا افزایش و سپس کاهش داشته است که باعث به وجود آمدن مراحل اولیه، فعال و رسوب‌گذاری در کرت‌های آزمایشی شده است. به عبارتی شیارهای تشکیل‌شده با نقش دوگانه هم منبع حمل هدررفت خاک و هم محل رسوب‌گذاری هستند. ازاین‌رو، نتایج پژوهش حاضر ضمن تأیید تغییرپذیری مؤلفه‌های مطالعاتی شیارهای مطالعاتی در کرت‌های آزمایشی، بر ضرورت انجام اقدامات پیشگیرانه و مهار فرسایش شیاری در دامنه‌های حساس به فرسایش در مراحل ابتدایی تأکید دارد.
کلیدواژه‌ها
جریان متمرکز؛ حفاظت خاک؛ فرسایش خطی؛ مراحل شیاری شدن
مراجع
  1. Garcia-Ruiz, J.M., Beguería, S., Nadal-Romero, E., Gonzalez-Hidalgo, J.C., Lana-Renault, N., & Sanjuán, Y. (2015). A meta-analysis of soil erosion rates across the world. Geomorphology, 239, 160-173.‏ org/10.1016/j.geomorph.2015.03.008
  2. Li, L., Du, S., Wu, L., & Liu, G. (2009). An overview of soil loss tolerance. Catena, 78 (2), 93-99.‏ org/10.1016/j.catena.2009.03.007
  3. Kinnell, P.I.A. (2020). The influence of time and other factors on soil loss produced by rain-impacted flow under artificial rainfall. Journal of Hydrology, 587, 125004.‏ org/10.1016/j.jhydrol.2020.125004
  4. Kinnell, P.I.A. (2016). A review of the design and operation of runoff and soil loss plots. Catena. 145, 257–265. org/10.1016/j.catena.2016.06.013
  5. Evans, K.G., Loch, R.J., Silburn, D.M., Aspinall, T.O., & Bell, L.C. (1994). Evaluation of the CREAMS model. 4. Derivation of interrill erodibility parameters from laboratory rainfall simulator data and prediction of soil loss under a field rainulator using the derived parameters. Soil Research, 32 (4), 867-878.‏ org/10.1071/SR9940867
  6. Sadeghi, S.H.R., Najafi, S., Riyahi Bakhtiari, A., & Abdi, P., (2014). Ascribing soil erosion types for sediment yield using composite fingerprinting technique. Hydrological Sciences Journal, 59 (9), 1753-1762. org/10.1080/02626667.2014.940955
  7. Ou, X., Hu, Y., Li, X., Guo, S., & Liu, B. (2021). Advancements and challenges in rill formation, morphology, measurement and modeling. Catena, 196, 104932.‏ org/10.1016/j.catena.2020.104932
  8. Zoratipour, A., & Moazami, M., (2016). The participation of hill slopes sediment delivery contribution in rainfalls different parents by determine of the degraded rills volume. Journal of water and soil conservation. 23 (3), 327-336. (In Persian)
  9. Zhang, P., Yao, W., Liu, G., & Xiao, P. (2019). Experimental study on soil erosion prediction model of loess slope based on rill morphology. Catena, 173, 424-432.‏ org/10.1016/j.catena.2018.10.034
  10. He, J.J., Sun, L.Y., Gong, H.L., & Cai, Q.G. (2018). Comparison of rill flow velocity regimes between developing and stationary rills. Catena, 167, 13-17.‏ org/10.1016/j.catena.2018.04.020
  11. Shen, H., Zheng, F., Wen, L., Lu, J., & Jiang, Y., (2015). An experimental study of rill erosion and morphology. Geomorphology, 231, 193-201. org/10.1016/j.geomorph.2014.11.029
  12. Tian, P., Xu, X., Pan, C., Hsu, K., & Yang, T. (2017). Impacts of rainfall and inflow on rill formation and erosion processes on steep hillslopes. Journal of Hydrology, 548, 24-39.‏ org/10.1016/j.jhydrol.2017.02.051
  13. Jiang, F., Zhan, Z., Chen, J., Lin, J., Wang, M.K., Ge, H., & Huang, Y. (2018). Rill erosion processes on a steep colluvial deposit slope under heavy rainfall in flume experiments with artificial rain, Catena, 169, 46-58. org/10.1016/j.catena.2018.05.023
  14. Raanan, H., Felde, V.J., Peth, S., Drahorad, S., Ionescu, D., Eshkol, G., Treves, H., Felix‐Henningsen, P., Berkowicz, S.M., Keren, N., & Horn, R., (2016). Three‐dimensional structure and cyanobacterial activity within a desert biological soil crust. Environmental Microbiology, 18 (2), 372-383. org/10.1111/1462-2920.12859
  15. Mirzaee, S., & Ghorbani-Dashtaki, S. (2018). Deriving and evaluating hydraulics and detachment models of rill erosion for some calcareous soils. Catena, 164, 107-115. org/10.1016/j.catena.2018.01.016
  16. Niu, Y., Gao, Z., Li, Y., Lou, Y., Zhang, S., Zhang, L., Jie, D., Zhang, X., & Luo, K. (2020). Characteristics of rill erosion in spoil heaps under simulated inflow: A field runoff plot experiment. Soil and Tillage Research, 202, 104655.‏ org/10.1016/j.still.2020.104655
  17. Sun, L., Wu, S., Zhang, B., & Lei, Q. (2021). Development of rill erosion and its simulation with Cellular Automata-Rill model in Chinese Loess Plateau. Archives of Agronomy and Soil Science, org/10.1080/03650340.2020.1856819.
  18. Berger, C., Schulze, M., Rieke‐Zapp, D., & Schlunegger, F. (2010). Rill development and soil erosion: a laboratory study of slope and rainfall intensity. Earth Surface Processes and Landforms, 35 (12), 1456-1467.‏ org/10.1002/esp.1989
  19. Sadeghi, H.R., Mirchooli, F., Hazbavi, Z., Khaledi Darvishan, A., & Khorsand, M. (2020). Compatative application of optic scanner, rillmeter and paraffin methods in rill erosion management. Watershed Engineering and Management. 12 (1), 125-136. (In Persian) doi.org/10.22092/ijwmse.2018.107710.1198
  20. Jafarpoor, A., Sadeghi, S.H.R, Zarei-Darki, B., & Homaee, M. (2022a). Changes in Morphologic, Hydraulic, and Hydrodynamic Properties of Rill Erosion due to Surface Inoculation of Endemic Soil Cyanobacteria, Catena. 208, doi.org/10.1016/j.catena.2021.105782
  21. Vaezi, A., & Mohammadi, E. (2022). Temporal Variation Pattern of Runoff Generation and Rill Erosion in Different Soils and Slope Gradients. Journal of Water and Soil Science. 25 (4), 19-31. (In Persian) org/10.47176/jwss.25.4.12741
  22. Sadeghi, S.H.R, Jafarpoor, A., Homaee, M., & Zarei-Darki, B. (2023a). Changeability of rill erosion properties due to microorganism inoculation. Catena, 223, 106956.‏ org/10.1016/j.catena.2023.106956
  23. Sadeghi, S.H.R., Ashgevar Heydari, M, & Jafarpoor, A. (2023b). Inhibitability of soil loss and sediment concentration during consecutive rainfalls from experimental plots treated by endemic microorganisms. International Journal of Sediment Research.‏ org/10.1016/j.ijsrc.2023.01.001
  24. Ashgevar Heydari, M, Sadeghi, S.H.R., & Jafarpoor, A. (2023). Hydrological properties of rill erosion on a soil from a drought-prone area during successive rainfalls as a result of microorganism inoculation. Sustainability 2023, 15, 14379. org/10.3390/su151914379.
  25. Khaledi Darvishan, A., Sadeghi, S.H.R., Homaee, M., Arabkhedri, M. & (2014). Measuring sheet erosion using synthetic color‐contrast aggregates. Hydrological Processes,28 (15), 4463-4471.‏ org/10.1002/hyp.9956
  26. Kiani Harchegani, M., Sadeghi, S.H.R., & Asadi, H. (2017). Changeability of concentration and particle size distribution of effective sediment in initial and mature flow generation conditions under different slops and rainfall intensities. Water Engineering and Management. 9 (2), 205-216. (In Persian) org/10.22092/ijwmse.2017.109726
  27. Mhaske, S.N., Pathak, K., & Basak, (2019). A comprehensive design of rainfall simulator for the assessment of soil erosion in the laboratory. Catena, 172, 408-420.‏ doi.org/10.1016/j.catena.2018.08.039
  28. Jafarpoor, A., Sadeghi, S.H.R, Zarei-Darki, B., & Homaee, M. (2022b). Changes in hydrologic components from mid-sized plots induced by rill erosion due to cyanobacterization. International Soil and Water Conservation Research.‏ 10 (1), 143-148. org/10.1016/j.iswcr.2021.05.002
  29. A., & Sadeghi, S.H.R., (2020). Analysis of rill formation with additional runoff injection at plot scale. 15th National Conference on Watershed Management Sciences and Engineering of Iran Watershed Management and National Security. 6 pp. (In Persian)
  30. Qin, C., Zheng, F., Wells, R.R., Xu, X., Wang, B., & Zhong, K. (2018). A laboratory study of channel sidewall expansion in upland concentrated flows. Soil and Tillage Research, 178, 22-31. org/10.1016/j.still.2017.12.008
  31. Zhang, X.C.J., Liu, G., & Zheng, F. (2018). Understanding erosion processes using rare earth element tracers in a preformed interrill-rill system. Science of the Total Environment, 625, 920-927. org/10.1016/j.scitotenv.2017.12.345
  32. Kukal, S.S., & Sarkar, M. (2011). Laboratory simulation studies on splash erosion and crusting in relation to surface roughness and raindrop size. Journal of the Indian Society of Soil Science, 59 (1), 87-93.‏
  33. Sadeghi, S.H., Sadeghi Satri, M.S., Kheirfam, H., & Zarei-Darki, B. (2020). Runoff and soil loss from small plots of erosion-prone marl soil inoculated with bacteria and cyanobacteria under real conditions. European Journal of Soil Biology, 101, 103214.‏ doi.org/10.1016/j.ejsobi.2020.103214
  34. Wirtz, S., Seeger, M., & Ries, J.B. (2012). Field experiments for understanding and quantification of rill erosion processes. Catena. 91 (1), 21–34. org/10.1016/j.catena.2010.12.002
  35. Foromadi, M., & Vaezi, A.R. (2018). Flow characteristics and rill erodibility in relation to the rainfall intensity in a marl soil. Iran Watershed Management Science & Engineering. 12 (40), 11-23. (In Persian) 20.1001.1.20089554.1397.12.40.5.2
  36. Yan, Y., Tu, N., Cen, L., Gan, F., Dai, Q., & Mei, L. (2024). Characteristics and dynamic mechanism of rill erosion driven by extreme rainfall on karst plateau slopes, SW China. Catena, 238, 107890.‏ org/10.1016/j.catena.2024.107890
  37. Qian, X., Zhao, L., Fang, Q., Fan, C., Zi, R., & Fang, F. (2024). Rill formation and evolution caused by upslope inflow and sediment deposition on freshly tilled loose surfaces. Soil and Tillage Research, 235, 105868.‏ org/10.1016/j.still.2023.105868
آمار
تعداد مشاهده مقاله: 58
تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 49


سامانه مدیریت نشریات علمی. طراحی و پیاده سازی از سیناوب