بر آورد فرسایش ناشی از خندق های موقتی با مدل EGEM در حوضه آبریز لنبران، اهر چای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه تبریز - دانشکده برنامه ریزی و علوم محیطی، گروه آموزشی ژئومورفولوژی

چکیده

فرسایش خندقی یکی از انواع پدیده های ژئومورفولوژیکی است. هر ساله خسارت های زیادی به اراضی کشاورزی، مرتعی و جاده ها وارد می کند. شناسایی علل و مدل سازی آن نقش مهمی در مدیریت حوضه های آبریز دارد. یکی از انواع فرسایش خندقی، فرسایش خندقی موقتی است. در حال حاضر مدل EGEM تنها مدلی است که می تواند این نوع فرسایش را ارزیابی کند. بدین جهت منطقه مورد مطالعه از سال 1387 بعد از بارندگی مورد مشاهده قرار گرفت. داده های لازم برای اجرای مدل EGEM جمع آوری شد. در تحلیل های کمی نیز از نرم افزارهای Excel و SPSS استفاده شد. با توجه به تحلیل های صورت گرفته  بین پارامترهای اندازه گیری شده و نتایج حاصل از مدل بالاترین ضریب همبستگی بین عمق، سطح مقطع ، حجم و پهنای تخمینی و اندازه گیری شده بترتیب با ضریب همبستگی 849/0، 845/0، 818/0 و 814/0 وجود دارد.- خندق های موقتی در در این منطقه بیشتر در زمینهای کشاورزی شکل می گیرند. شدت بارندگی، گسترش مسیرهای ارتباطی و آتش زدن پوشش گیاهی نقش مهمی در توسعه خندق های موقتی دارند. نسخه استاندارد مدل EGEM در حوضه آبریز لنبران قابل استفاده است. برای رسیدن به نتایج مطلوب این مدل باید در سایر نواحی اقلیمی ایران نیز به کار گرفته شود. در این حوضه مساحت حوضه، پهنا، طول و طول تمرکز خندق بیشترین نقش را در فرسایش خاک دارند. عمق و سطح مقطع خندق های موقتی کمترین تاثیر را در فرسایش دارند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of erosion caused by ephemeral gullies with EGEM model in Lanbaran basin, Ahar Chay

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hossein Rezaei Moghaddam
  • Asadollah Hejazi
  • Abdollah Behbodi
Dept of Geomorphology, Faculty of Planning and Environmental Sciences
چکیده [English]

Estimation of erosion caused by ephemeral gullies with EGEM model in Lanbaran basin, Ahar Chay
Abstract
Gully erosion is one of a variety of geomorphic phenomena. Every year, this phenomenon causes lots of damage to agricultural land, rangeland and roads. Identifying the causes and modeling it play an important role in the management of catchment areas. One of the types of gully erosions is the ephemeral gully erosion. Currently, the only model that can assess this type of erosion is the EGEM model. Therefore, the study area has been observed since 2008 after rainfall. The data needed to implement the EGEM model was collected. SPSS and Excel softwares were used for quantitative analysis. According to the analysis of the measured parameters and the results of the model, the highest correlation coefficient exists among the estimated and measured depth, cross-sectional area, volume and width with the corresponding correlation coefficients of 0.849, 0.845, 0.818 and 814/0.
Keywords: ephemeral gully – Lanbarn – Ahar Chai - EGEM model
Introduction
One of the most important types of erosions is gully erosion. This type of erosion causes significant changes in agricultural lands in arid and semi-arid regions of the world, and has harmful economic and social consequences (Esmaeiliy et al., 2015). (Kheir, et al., 2006; Marker, et al., 2008; Desmet, et al., 1999). Gully erosion is among the most important and complex types of erosion for the control of which the effective factors need to be identified (Ahmadi, 2011; 243). Gully growth is often considered as a major measure of environmental change, because its growth is not rapid and is not a common cause of erosion (Bayati Khatybi; 2004; 54). And because of the concentration of water flow in small grooves, a large volume of fine grains can easily be displaced in a short time due to ghost erosion compared to other erosion factors (Ryan, 2010; 288). According to Poesen, the gullies are channels with a cross-sectional area of more than 929 centimeters. Of course, this term was first used by Hughes in 1977 (poesen; 2003; 94). This type of erosion causes a sharp decrease in soil fertility and the production of abundant sediment loads. Sedimentation on the path to human structures and their destruction are among the effects of this type of erosion (Esmaeiliy et al., 2015). Recent field-based studies in Europe have evidenced annual soil losses due to EG erosion ranging between 2 to 90 m3 hectares. (Poesen et al., 1996; Casal´ı et al., 1999; Capra and Scicolone, 2002; aygarden, 2003; Valca´rcel et al., 2001).

Material and Methods
The sub-basin of Lanbarn is located on the eastern side of the Aharchay River. The area of this sub-basin is 20118 hectares and it is considered as the main stream of the Aharchay river. The basin was fielded between 1378 and 1395 after rainfall. There occur ephemeral gullies in this area in autumn, summer and spring, especially with heavy rainfall. Therefore, to study the ephemeral gullies, the required parameters were collected from 70 ephemeral gullies. To collect the data, field observations, GIS software and a GPS device were used. GIS, Excel and SPSS softwares were also used for processing.
Results and discussion
According to the results of the model, the highest correlation coefficient was observed among estimated and measured depth, estimated and measured cross-sectional area, estimated volume and measured volume, and estimated and measured widths. Therefore, the model predicts the cross-sectional area, the volume and the width of the ephemeral gullies efficiently. Also, regarding the effect of morphometric characteristics of the gully, the area of the basin, the width, watershed length and concentrated flow length of the ephemeral gully play the most part in soil erosion. The depth and cross section of temporary gullies have the least impact on erosion.
Conclusion
- Ephemeral gullies in this area are mostly formed in agricultural land. The intensity of rainfall, the expansion of communication routes and the burning of vegetation play an important role in the development of ephemeral gullies.
- The standard version of the EGEM model can be used in the catchment area of Lanbarn.
- To achieve optimal results, this model should be used in other climatic regions of Iran.
- In this basin, the drainage area, width, watershed length and concentrated flow length of gully play the most part in soil erosion.
- The depth and cross section of ephemeral gullies have the least impact on the eroded soils in this area.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - -- -- --

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ahar Chay
  • ephemeral gully
  • Lanbarn
  • Erosion
  • EGEM model
  • احمدی، حسن، 1390، ژئومورفولوژی کاربردی، جلد1، فرسایش آبی، انتشارات دانشگاه تهران .
  • اسماعیلی، رضا، شوکتی، روناک، 1394، ارزیابی حساسیت پذیری فرسایش آبکندی با استفاده از رگرسیون لجستیک، در حوضه صلوات آباد استان کردستان. مطالعات جغرافیایی مناطق خشک، سال پنجم، شماره بیستم، صص 63-86.
  • اصغری سراسکانرود، صیاد، 1396، تحلیل عوامل موثر در شکل گیری و گسترش فرسایش خندقی در حوالی شهرستان اسکو آذربایجانشرقی، فصلنامه علمی پژوهشی فضای جغرافیایی، سال هفدهم، شماره 58، صص 285-301.
  • بهبودی، عبداله، 1388؛ بررسی فرسایش خندقی درحوضه آبخیزسرندچای (باتاکیدبر مدلEGEM ) پایاننامه کارشناسی ارشد با راهنمایی دکتر محمد حسین رضایی مقدم، گرایش ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه ریزی علوم محیطی، دانشگاه تبریز.
  • بیاتی خطیبی،مریم،١٣٨٣، تحلیل و بررسی نقش عوامل توپوگرافی ومرفوژنز در خندق زایی (مطالعه موردی: دامنه های شمالی قوشه داغ بین اهر و مشگین شهر)،  پژوهش های جغرافیایی، شماره 49، صص 70-53.
  • توکلی، محسن، رستمی زاد، قباد، نظری سامانی، علی اکبر،1394، تعیین محل رخداد فرسایش خندقی بر اساس آستانه ژئومرفولوژیک و عوامل موثر بر آن( مطالعه موردی: چم ژاب دره شهر، ایلام). پژوهش های فرسایش محیطی، سال پنجم، شماره ا، شماره پیاپی 17، صص 57- 44.
  • خوجه، نصیر، قدوسی، جمال، اسماعیلی، 1396، بررسی تاثیر عوامل محیطی بر شکل گیری و گسترش فرسایش خندقی با استفاده از سیستم جغرافیایی مطالعه موردی ( منطقه تمر قره قوزی استان گلستان، پژوهشنامه مدیریت حوضه آبخیز، سال هشتم، شماره 15، بهار و تابستان 1396، صص 202-213.
  • رستمی زاد، قباد، 1393، مدل سازی ویژگی های هندسی (ژئومتری) فرسایش خندقی (مطالعه موردی: شهرستان دره شهر). رساله دکتری با راهنمایی دکتر علی سلاجقه و علی اکبر نظری سامانی، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران، 209ص.
  • رضایی مقدم، محمد حسین، بهبودی، عبداله، 1390؛ کاربرد مدل EGEM  در بر آورد فرسایش ناشی از خندق های موقتی در حوضه آبریز سرند چای، فصلنامه علمی پژوهشی فضای جغرافیایی، سال یازدهم، شماره 35، صص 152-131.
  • رئیسی نشاط، امیر، سرمدیان، فریدون، رفاهی، حسینقلی، گرجی، منوچهر، 1390، برآورد میزان فرسایش آبکندی و مقدار عقب نشینی دیواره های آبکند با استفاده از سنجش از دور و سیتم اطلاعات جغرافیایی در بخشی از حوضه آبریز طالقان، پژوهش های خاک (علوم خاک و آب )، الف، جلد 25، شماره 1، صص40-25.
  • زارعی، حمید، نجفی نژاد، علی، حسینعلی زاده، محسن، علیپور، کامبیز، 1396، ارزیابی کارآیی مدل EGEM برای برآورد فرسایش خندقی در حوضه آبریز ایکی آغزلی استان گلستان، نشریه پژوهش های حفاظت آب و خاک، جلد بیست و چهارم، شماره پنجم، صص 162-147.
  • شهبازی، خسرو، سلاجقه، علی، جعفری، محمد، احمدی، حسن، نظری سامانی، علی اکبر، خسرو شاهی محمد، 1394، بررسی مقایسه ای آستانه های هیدرولیک جریان فرسایش خندقی در کاربری های مختلف اراضی در منطقه قصر شیرین، منابع طبیعی ایران، دوره 69، شماره 4، صص 931-947.
  • غلامی، محمد، احمدی، مهدی، محمودی، مهران، 1396، تحلیل محدودیت های ژئومورفولوژیکی در گسترش کالبدی شهر با تاکید بر فرسایش خندقی مطالعه موردی (شهر مهر در جنوب استان فارس)، مخاطرات محیط طبیعی، سال ششم، شماره 12، صص 105-124.
  • Auzet, A., V.Boiffin, J., Papy, F., Maucorps , J., Ouvry, J. F., 1990. An approach to the assessment of erosion forms on erosion risk on agricultural land in the Northern Paris basin, France. In: Foster, J.L., Dearing, J.  (Eds.), soil Erosion and Agricultural Land, Boardman. John Wiley & Sons, pp. 383-400.
  • Capra, A., Mazzara, L.M., Scoicolone, B., 2005, Application of the EGEM model to predict ephemeral gully erosion in Sicily,(Italy). Catena.59: 133-146.
  • Capra, A., Scicolone, B., 2002. Ephemeral gully erosion in a wheat – cultivated area in Sicily, (Italy). Biosystems Engineering.83(1):119-126.                    
  • Capra, A., Stefano, C.D., Ferro, V.,Scoicolone, B., 2011,Morphological characteristics of ephemeral gullies in Sicily, south Italy, Landform Analysis, vol. 17: 27 – 32.
  • Casali, J., Lopez, J.J., Giraldez , J.V., 1999. Ephemeral gully erosion in Southern Navarra, ( spain). Catena. 36: 65-84.
  • Daggupati, P., Douglas-Mankin, K.R. &Sheshukov, A.Y. (2013) Predicting ephemeral gully location and length using topographic index models. Trans. ASABE 56(4), 1427–1440.
  • Desmet, P. J. J., et al. (1999) Importance of slope gradient and contributing area for optimal prediction of the initiation and trajectory of ephemeral gullies. Catena 37, 377–392.
  • Daba, S., Rieger, W., and Strauss, P., 2003. Assessment of gully erosion in eastern Ethiopia using photogrammetric techniques. Catena, v. 50, p. 273-279.
  • Dwivedi, Kumar, R.S., A. B.,andTewari, K. N., 1997. The utility of Multi – Sensor data for Mapping eroded Lands International Journal of RemoteSensing, v.18(11), p.2303-2310.
  • Foster, G.R. (1986) Understanding ephemeral gully erosion. Soil Conservation, Vol. 2. National Academy of Science Press, Washington, DC, pp. 90–125.
  • Gabris, G., Kertez, Y. A., and Zambo, L., 2003. Land use change and gully formation over the last 2003 years in a hilly catchments. Catena, v 50( 2-4), p.151-164.
  • Kheir, Rania Bou., Olivier Cerdan & Chadi Abdallah. (2006). Regional soil erosion risk mapping in Lebanon, Geomorphology, 82, 347-359.                                           
  • Knapen, A. &Poesen, J. (2010) Soil erosion resistance effects on rill and gully initiation points and dimensions. Earth Surf. Process. Land. 35, 217–228.
  • Kompani-Zare M., Soufi, M.,Hamzehzarghani, H., and Dehghani, M., 2011. The effect of some watershed, soil characteristics and morphometric factors on the relationship between the gully volume and length in Fars Province, Iran. Catena, v.86, p.150–159.
  • Marker, M., Angeli, L., Costantini, R. (2008). Assessment of land degradation susceptibility by scenario Analysis. Geomorphology, 93, p 120- 129.
  • Nourmohammadi, F., and Haghizadeh, A. 2014. Factors controlling the morphology and volume –length relations of ephemeral gullies in the Western arid regions of Iran. Ecopersia. 2: 3. 613-628.
  • Ǿygarden, L., 2003. Rill and gully development during an extreme winter runoff event in Norway. Catena.50: 217-242.
  • Poesen , J., Vandaele , K., van Wesemael, B., 1996. Contribution of gully erosion to sediment production in cultivated lands   and  rangelands. IAHS publications 236, 251-266.
  • Poesen, J., Nachtergaele, J., Verstraeten, G. and Valentin, C., (2003), Gully erosion and environmental change: importance and research needs, Catena, No. 50, pp, 91-133.
  • Ryan L. P (2010). Comparison of gully erosion estimates using airborne and ground-based LiDAR on Santa Cruz Island, California. Geomorphology . Vol.118 (2010).
  • Tekwa, I.J., Alhassan, A.B., Chiroma, A.M., and Laflen, J.M. 2014. Prediction of Ephemeral Gully Erosion in Mubi. Northeast Nigeria, Agric. Sci. Res. J. 4: 7. 115-125.                                                                
  • Valcarcel, M, Taboada, M, T., Paz, A., Dafonte, J.m 2001. Ephmeral gully erosion in northwestern Spain.catena.50: 199-216.
  • Vandaele, K., 1993, Assessment  of  factors affecting ephemeral gully erosion in cultivated catchments of  Belgian loam belt. In:Wicherek,S. (Ed.), Farm Land  Erosion in Temperate Plains Environment and Hills. Elsevier, pp. 125-136.
  • Vandekerckhove, L., Poesen, J., andGover, A., 2003. Medium term gullyheadcut retreat in south-east Spaindetermined from aerial photographs and ground measurements, Catena, v.50. p. 329-352.
  • Woodward, D.E., 1999, Method to predict cropland ephemeral gully erosion Catena 37, 393-399.
  • Zhang, Y., Wua, Y., and Liu, B. 2007. Characteristics and factors controlling the development of ephemeral gullies in cultivated catchments of black soil region, Northeast China. Soil and Tillage Research. 96: 28-41.