تاثیر کاربری اراضی بر خصوصیات نفوذ آب در برخی خاک‌های استان اردبیل و زنجان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

دانشگاه زنجان

چکیده

مطالعه شاخص‌های کیفیت خاک، ابزاری مناسب در مدیریت نوع کاربری اراضی به‌شمار می‌رود. تغییر کاربری اراضی بر روی فرآیندهای هیدرولوژیکی خاک تاثیر می‌گذارد که فرآیند نفوذ آب به خاک یکی از آنها است. تغییرات مکانی نفوذپذیری خاک نقشی بسیار مهم در فرآیندهای هیدرولوژیک ایفا می‌کند. تغییر‌پذیری این فرآیند متاثر از ویژگی‌های ذاتی و غیر ذاتی اراضی می‌باشد. ﺑﻪ‌ﻣﻨﻈﻮر ﺟﻠﻮﮔﻴﺮی از ﺗﺨﺮﻳﺐ اراﺿﻲ و آﻟﻮدﮔﻲ ﺧﺎک و آب، ﺷﻨﺎﺧﺖ ﻓﺮآﻳﻨﺪﻫـﺎی ﻣﺮﺑﻮﻃﻪ و ﻛﻤﻲ ﻧﻤﻮدن رواﺑﻂ ﺑﻴﻦ آنﻫﺎ اﻣﺮی اﺟﺘﻨﺎبﻧﺎﭘﺬﻳﺮ ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ. ﻓﺮآﻳﻨﺪ ﻧﻔﻮذ آب ﺑﻪ ﺧﺎک ﻳﻜﻲ از ﻣﻬﻢﺗﺮﻳﻦ اﺟـﺰای ﭼﺮﺧﻪ ﻫﻴﺪروﻟﻮژی اﺳﺖ. از ﺳﻮی دﻳﮕﺮ، اﻧﺪازهﮔﻴﺮی آن دﺷﻮار، زﻣﺎنﺑـﺮ و ﭘﺮﻫﺰﻳﻨـﻪ ﻣـﻲﺑﺎﺷـﺪ. با توجه به تغییرات زیاد رطوبت خاک، ارائه مدلی مناسب جهت تخمین صحیح نفوذ حائز اهمیت می‌باشد. هدف از این تحقیق بررسی خصوصیات نفوذ آب به خاک در اثر تغییر کاربری اراضی و تعیین بهترین معادله نفوذ است. بنابراین نفوذ آب به خاک در هفت منطقه از استان زنجان و یک نقطه از استان اردبیل در سه کاربری بایر، زراعی و باغی اندازه‌گیری شد. اندازه‌گیری نفوذ در هر کاربری به روش استوانه مضاعف با سه تکرار و در زمان-های 16/0، 33/0، 5/0، 66/0، 83/0، 1، 2، 3، 4، 5، 7، 10، 15، 20، 25، 30، 35، 40، 45، 50، 55، 60، 70، 80، 90، 100، 110، 120، 135، 150، 165، 180، 195 و 210 دقیقه انجام شد. هم‌چنین مدل‌های کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوئیس، هورتون، سازمان حفاظت خاک آمریکا برای تخمین نفوذ آب در خاک به کار گرفته شد. جهت انتخاب مدل مناسب معیارهای سنجش خطا شامل RMSE (ریشه میانگین مربعات خطا) و R2 (ضریب تبیین) برای هر مدل تعیین شد. نفوذ تجمعی و سرعت نفوذ نهایی در هر کاربری تعیین شد. نتایج نشان داد که در هر سه کاربری، همه مدل‌های مورد استفاده در این تحقیق توانستند نفوذ تجمعی آب در خاک را با دقت قابل قبولی برآورد نمایند و دارای RMSE پایین و R2 بالایی بودند. پس توصیه تخمین نفوذ با استفاده از مدل‌ها و تفسیر آن‌ها برای کلیه مناطق مطالعاتی منطقی می‌باشد. هم‌چنین نتایج نشان داد که در برآورد نفوذ تجمعی در کاربری بایر مدل‌ هورتون دارای بیشترین R2 بود (999/0). ولی در کاربری زراعی و باغی مدل کوستیاکوف- لوئیس R2 بیشتری داشت (997/0). بر اساس نتایج نفوذ تجمعی و سرعت نفوذ نهایی در کاربری زراعی و باغی بیش‌تر از کاربری بایر بود. دلیل این امر ناشی از انجام عملیات کاشت بوده که موجب بهم خوردگی بیشتر لایه سطحی خاک شده، در نتیجه نفوذپذیری خاک در کاربری زراعی و باغی بیشتر از کاربری بایر (که در آنها تاثیر عوامل انسانی کمتر بوده) است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of land use on water infiltration characteristics in some soils of Ardabil and Zanjan Province

چکیده [English]

Study of soil quality indicators were considered as a useful method in the land use management. Changing the land use affect soil hydrological processes such as water infiltration process. Spatial variation of water infiltration in soil plays a very important role in hydrologic processes. Variability of this process is affected by the inherent and non-inherent characters of the lands. In order to prevent land degradation and soil and water pollution, realizing the respective processes and quantifying their relationships is unavoidable. Infiltration process is one of the most important components of the hydrological cycle. Due to most changes in soil moisture, provide a suitable model for the accurate estimation of infiltration is important. The aim of this study was to evaluate the infiltration characteristics due to land use changes and to determine the best water infiltration model. Therefore, water infiltration into soil was measured in seven area of Zanjan province and one area of Ardabil province at three agricultural, horticultural and bare land uses. Measurement the water infiltration rate in each land use was conducted by double ring method with three replications and at times 0.16, 0.33, 0.5, 0.66, 0.83, 1, 2, 3, 4, 5, 7, 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 135, 150, 165, 180, 195, and 210 minute. Also Kostiakov, Kostiakov - Lewis, Horton and Soil Conservation Service of America models was used to estimate soil water infiltration rate. In order to choose a suitable model, RMSE (root mean square error) and R2 (determination coefficient) criteria were determined for each model. Cumulative infiltration and final infiltration rate were determined for each land use. The results showed that in all three users, all models used in this study could cumulative infiltration water in the soil estimated acceptable accuracy and were low RMSE and high R2. Then suggest estimation infiltration using models and interpretation them is the logical for all areas study. Also the results showed that the estimated cumulative infiltration the bare land use by Horton model was maximum R2 (0.999). But in cultivated and horticultural land use by Kostiakov – Lewis model was maximum R2 (0.997) .According to results the cumulative infiltration and final infiltration rate in cultivated and horticultural land use were higher than those of bare lands. This was due to operation of the plant, causing more disturbance of the soil surface layer, thus infiltration soil in the cultivated and horticultural land use is more bare lands (in which was affect human factors less).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Double Ring
  • Kostiakov
  • Accumulative infiltration
  • Final infiltration rate
  • Land use