اثر زمان بر مؤلفه های شدت جریان فرسایش بادی در جنوب شرقی حوضه دریاچه ارومیه

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد ، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی ,و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی- واحد تبریز ، تبریز، ایران

2 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد تبریز، تبریز، ایران

10.22069/ejsms.2022.18146.1962

چکیده

چکیده
سابقه و هدف: عامل اصلی هدررفت خاک در مناطق خشک و نیمه خشک فرسایش بادی می‌باشد. در حدود 40 درصد از اراضی سطح زمین مستعد فرسایش بادی است. در سال‌های اخیر در ایران، بعلت خشک شدن پهنه وسیعی از دریاچه ارومیه و پیدایش شوره‌زارها و دشت‌های نمکی فراوان، آن را به یکی از مشکلات اساسی منطقه تبدیل نموده است. این دریاچه، می‌تواند به یکی از منابع اصلی گرد و غبار در شمالغرب کشور تبدیل شود. تعیین شدت جریان فرسایش بادی و بررسی عوامل موثر بر آن، در نوع روش مقابله با این مشکل موثر است. اندازه‌گیری صحرایی قابل اطمینان میزان هدررفت خاک، در صورت نبود تجهیزات رضایت بخش، امکان پذیر نخواهد بود. نمونه-گیرهای متعددی تاکنون توسعه یافته است، قابل توصیه‌ترین آنها، نمونه‌گیرBSNE (Big Spring Number Eight) می‌باشد که اولین بار توسط دونالد فریر برای جمع آوری ذرات معلق، ساخته شد و مورد بهره برداری قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: به منظور به دام انداختن ذرات معلق و جهشی حاصل از فرسایش بادی، تعداد 14 دیرک که روی هر کدام چهار نمونه گیرBSNE در ارتفاع‌های15/0- 5/0- 1 و 2 متری از سطح خاک نصب گردیده بود در یک الگوی دایره‌ای شکل به شعاع 100 متر در زمینی به مساحت 14/3 هکتار نصب گردید. همچنین جهت به دام انداختن ذرات خزشی، تعداد 14 عدد تله رسوب‌گیر که دهانه آن هم تراز با سطح زمین بود، به فاصله شعاعی 20 سانتی‌متر از هر دیرک نصب گردید و به مدت 6 ماه (اسفند 1395 تا مرداد 1396) ذرات فرسایش یافته، جمع آوزی و توزین گردید. سپس شدت جریان ذرات معلق، جهشی و خزشی محاسبه گردید.
اطلاعات هواشناسی در طول مدت اجرای تحقیق از اداره‌ هواشناسی خسروشهر که در نزدیکترین فاصله ممکن از منطقه مورد مطالعه قرار داشت، اخذ گردید. به منظور بررسی تاثیر زمان نمونه‌برداری بر روی شدت جریان معلق، جهشی و خزشی، آزمایشی به صورت طرح کاملا تصادفی در سه تکرار طراحی شد. برای مقایسه میانگین‌ها از آزمون دانکن استفاده گردید. تجزیه‌ی آماری از طریق به کار گیری نرم افزار SPSS و رسم نمودارها با نرم افزار EXCEL صورت گرفت. جهت تعیین نیمرخ عمودی شدت جریان ذرات معلق از شدت جریان ذرات معلق جمع آوری شده از نمونه‌گیرهای BSNE در چهار سطح ارتفاع مختلف استفاده شد.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که اثر زمان نمونه‌برداری بر شدت جریان خزشی، جهشی و معلق در سطح احتمال 1 درصد (01/0p ≤) و بر روی شدت جریان کل در سطح احتمال 5 درصد (05/0p ≤) معنی‌دار بود. نتایج مقایسه میانگین بیانگر این بود که بیشترین میانگین شدت جریان‌ کل در ماه‌های اسفند 95 و تیر 96 (به ترتیب 091/2 و 0153/2 تن بر هکتار در ماه ( به خاطر بالا بودن حداکثر سرعت باد (به ترتیب 16 و 18 متر بر ثاینه) و نبود پوشش گیاهی در اسفند ماه و خشک بودن خاک در تیر ماه (بارندگی صفر میلی‌متر) اتفاق افتاد. کمترین میانگین شدت جریان کل نیز در ماه فروردین (1007/0 تن بر هکتار در ماه) به خاطر بالا بودن بارندگی (3/78 میلی متر) و رطوبت بالای خاک دیده شد. در کل، میزان فرسایش بادی در منطقه مورد مطالعه، 028/11 تن در هکتار در سال بدست آمد. شدت جریان ذرات معلق با افزایش ارتفاع از سطح خاک کاهش یافت و تابع توانی بهترین تابع برای تشریح این تغییرات بود.
نتیجه گیری: بین شدت جریان معلق، خزشی (بخش مربوط به فرسایش بادی) و کل با مجموع بارندگی ماهانه رابطه عکس و با سرعت باد رابطه مستقیم وجود داشت. میانگین شدت جریان کل‌ در اسفند و تیر ماه بیشترین مقدار و فروردین ماه کمترین مقدار بود. نتایج حاکی از آن بود که بخش بزرگی از ذرات، در ارتفاع زیر 15 سانتی‌متری از سطح خاک در حال حرکت است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

The effect of time on the components of wind erosion flux in the southeast of Lake Urmia basin

نویسندگان [English]

  • Shima Khoshmaram 1
  • Mohammad Reza Dalalian 2
1 Department of Soil Science-, Faculty of Agriculture and Natural sources,-, Tabriz Branch of Islamic Azad University,- Tabriz-, Iran
2 Department of Soil Science,, Faculty of Agriculture and Natural Sources- Tabriz Branch of Islamic Azad University., Tabriz, Iran
چکیده [English]

Abstract
Background and objectives: The main reason for soil loss in arid and semiarid regions is wind erosion. About 40 percent of lands have potential to wind erosion. In Iran due to the drying of a large area of the Lake Urmia and creating the salt marshes and abundant salt plains, it has recently been one of the main problem in this region. Due to the location of this lake, it will become one of the main sources of dust and wind erosion in northwestern of Iran. Determination of the wind erosion flux and its components will be useful for choosing appropriate solutions for this problem. Reliable field measurement of the amount of soil loss will not be possible if there is no satisfactory equipment. Several wind erosion samplers have been developed so far. But the most recommendable one is the BSNE (Big Spring Number Eight) sampler that was made and used by Donald Fryrear to gather the suspended particles.
Materials and methods: In order to trap the suspension and saltation particles from the wind erosion, 14 poles with four BSNE samplers installed on each of them at height of 0.15, 0.5, 1 and 2 m above the soil surface were installed in a circular pattern with a 100 m radius on a land area of 3.14 ha. Also, in order to trap the creeping particles, 14 sediment traps which the opening of them was in the same level with ground were installed at a radial distance of 20 cm from each BSNE pole. For 6 months (from March - August 2017) the eroded particles were collected and weighed. Then the suspension (Isus), saltation (Isal) and creeping (Ic) fluxes were calculated.
Meteorological information was obtained from Khosroshahr Weather Agency during the research period, which was at the closest distance from the study area. In order to investigate the effect of sampling time on suspension, saltation and creeping fluxes, a completely randomized experiment was designed with three replications. Duncan's test was used to compare the means. Statistical analysis was performed by SPSS software and charts drawn by EXCEL software. In order to determine the vertical profile of the suspension flux, the data obtained from the BSNE samplers at four heights (0.15, 0.5, 1 and 2 m ) was used.
Results: Findings of this study showed that the effect of sampling time was significant on Ic, Isal and Isus (p≤0.01) and on total flux (It)(p≤0.05). The results of mean comparing showed that the highest of It was obtained in March and July (2.091 and 2.0153 ton.h-1.mon-1, respectively) due to the high speed of strongest wind (16 and 18 m.s-1, respectively) and lack of plant cover in March and dry soil surface in July (Monthly rainfall was zero). The lowest of It was obtained in April (0.1007 ton.h-1.mon-1) due to high monthly rainfall (78.3 mm) and high moisture of soil surface. Totally, the wind erosion in the study area was 11.028 ton.h-1.y-1. The Isus decreased with increasing the height of soil surface and the power equation was the best one to explain these profile.
Conclusion: There was a negative correlation between Ic (wind erosion section), Isus and It fluxes with monthly rainfall and positive correlation with speed of strongest wind. The mean It was maximum in March and July and minimum in April. The results showed that a large part of the particles were moving at a height of less than 15 cm above the soil surface.

کلیدواژه‌ها [English]

  • BSNE Sampler
  • Particles flux
  • sediment trap
  • Wind erosion
 1.Fryrear, D.W., and Saleh, A. 1993.Field wind erosion: vertical distribution. Soil Science, 155: 4. 294-300.2.Fryrear, D.W. 1986. A field dust sampler. Journal of Soil and Water Conservation. 41: 2. 117-120.
3.Fryrear, D.W., Stout J.E., and Gillette D.A. 1988. Instrumentation for wind erosion. In Wind erosion conference,pp. 117-132.
4.Goossens, D., and Offer Z.Y. 2000.Wind tunnel and field calibration of six aeolian dust samplers. Atmospheric environment, 34: 7. 1043-1057.
5.Dong, Z., Man, D., Luo, W., Qian, G., Wang, J., Zhao, M., Liu, S., Zhu, G., and Zhu, S. 2010. Horizontal aeolian sediment flux in the Minqin area, a major source of Chinesedust storms. Geomorphology. 116: 58-66.
6.Goossens, D., and Buck, B.J. 2012.Can BSNE (Big Spring Number Eight) samplers be used to measure PM10, respirable dust, PM2. 5 and PM0.1. Aeolian Research, 5: 43-49.
7.Saeedi, D., and Saleh Poor, A. 2017. Investigating the Factors affecting the Intensity of Wind Erosion by IRIFR Model Case Study: Aran and bidgel. 1st International Congress of Water, Soil and Environmental Sciences, Tehran, Alborz Conference, ShahidBeheshti University.
8.Karim Zadeh, H.R., and Jalalian, A. 2002. Application of BSNE sampler in investigating the vertical distribution of eroded wind sediment in the eastern
part of Isfahan. Agricultural Sciences
and Technology and Natural Resources. 6: 3. 121-138.
9.Shannak, B., Corsmeier, U., Kottmeier, Ch., and Al-azab, T. 2014. Wind tunnel study of twelve dust samples by large particle size. Atmospheric Environment, 98: 442-453.
10.Dehgan, P., Vali Zadeh, S., and Khosravi, H. 2016. Investigating the factors of drying up of Lake Urmia and its remediation strategies, Second National Conference on Water, Human and Land, Isfahan, Tourism Development Co.
11.Vafayian, M., Hanjari R.A., and Mirzapoor Pirdosti, A. 2017a. Evaluation of Urmia Lake Recovery Methods. Third National Conference on Civil Engineering and Sustainable Development of Iran.
12.Lak, R., DarvishiKhatoni, J. and Mohammadi, A. 2012. Paleolimnological studies and causes of sudden decrease
in water level of Urmia Lake. Journal of Applied Geology, 7: 4. 343-358.
13.Klose, M.E., Gill, Th., Etyemezian, V., Nikolich, G., Ghodsi Zadeh, Z.P., Webb, N., and Van Pelt, R.S. 2019. Dust emission from crusted surfaces: Insights from field measurements and modelling. Aeolain Research. 40: 1-14.
14.Hasan Zadeh, Y. 2012. Investigating the Causes of Urmia Lake Water Level Reduction and Presenting Remedies. 5th International Congress of Islamic Geographers, Tabriz, Tabriz University.
15.Bani Habib, M.E., and Garashi Abhari S.M.A. 2017. Evaluation of Proposed Strategies for Dealing with Lake
Urmia Crisis Based on Sustainable Development Criteria. Journal of Water Resources Systems Management. 1: 1. 1-12.
16.Tajrishi, M.M. 2016. The revival of Urmia Lake, Challenges, and necessities. The International Conference on Geographic and Environmental Impacts of Urmia Lake Conditions, the University of Tabriz. Iran. November.
17.Abdollahi, A., and Rahbani, M. 2015. Urmia lake drying and solutions for exiting the crisis, Second National Conference on Agriculture and Development, Tehran, Narkish Information Institute.
18.Zobeck, T.M., and Fryrear, D.W. 1986a. Chemical and Physical characteristics of windblown sediments. I. Quantities and Physical Characteristics. Published by the American Society of Agricultural Engineers, 29: 4. 1032-1036.
19.Zabihi, F., Esfandiari, M., Dalalian, M.R., and Moeini, A. 2018. Horizontal Flux of Suspended Particles Sampling by Big Spring Number Eight (BSNE) Sampler in Lake Urmia Area. Applied Ecology and Environmental Research, 16: 2. 1313-1337. 
20.Fryrear, D.W. 1987. Aerosol measurements from 31 dust storm. In: T. Ariman, T.N. Veziroglu (ds.), Particulate and Multiphase Proceeding, 2. Contamination Analysis and Control. Hemisphere Publishing Corporation, New York.
21.Vories, E.D., and Fryrear D.W. 1988. Field measurements of wind erosion. Wind Erosion Conference Proceedings, Lubbock. Texas.
22.Wang, H., Jia, X., Li, K., and Li, Y. 2015. Horizontal wind erosion flux and potential dust emission in arid and semiarid regions of China: A major source area for East Asia dust storms. Catena, 133: 373-384.
23.Zhang, K.C., Qu, J.J., Zu, R.P., and Fang, H.Y. 2005. Temporal variations of sandstorms in Minqin oasis during 1954–2000. Environmental Geology,49: 332-338.
24.Vafayian, M., Hanjari, R.A., and Mirzapoor Pirdosti, A. 2017b. Causes of drought in Lake Urmia. Third National Conference on Civil Engineering and Sustainable Development of Iran, Mehr Arvand Institute of Higher Education, Sustainable Development Solutions Center.
25.Chepil, W.S., and Milne, R.A. 1939. Comparative study of soil drifting in the field and in a wind tunnel. Scientific Agriculture. 249p.
26.Fryrear, D.W., Stout, J.E., Hagen, L.J., and Vories, E.D. 1991. Wind erosion: Field measurement and analysis. American Society of Agricultural Engineers. 34: 1. 155-160.