برآورد مكاني فرسايش و رسوب در محيط GIS با استفاده از مدل SEDD و RUSLE در حوزه آبخيز رودزرد استان خوزستان

امروزه فرسايش خاك به‌عنوان يكي از بزرگ‌ترين مشكلات زيست محيطي و اجتماعي-اقتصادي معاصر شناخته شده است. زيرا بر كشاورزي، منابع طبيعي، محيط زيست و اقتصاد اجتماعي تأثير مي گذارد. هرچند كه در كشورهاي مختلف براي معكوس كردن اثرات نامطلوب فرسايش خاك اقدامات مؤثري در مقياس وسيع انجام شده، اما همچنان نرخ فرسايش خاك در مقياس جهاني بسيار نگران‌كننده است. به عنوان مثال، برآورد شده است كه سالانه در مقياس جهاني نزديك به 75 ميليارد تن خاك سطحي در اثر فرسايش از بين مي رود. نتايج مطالعات در ايران نيز حكايت از نرخ بالاي فرسايش خاك دارند. اندازه گيري ها و برآورد نشان مي دهد كه مقدار فرسايش آبي در ايران بين 1 تا 4 ميليارد تن در سال مي باشد. لذا، تلاش ها براي كاهش فرسايش خاك بايد بيش از پيش ادامه داشته باشد. در اين راستا، تعيين كميت و هم‌چنين شناسايي توزيع مكاني مناطق تلفات خاك و رسوبات براي ارائه اطلاعات به روز براي سياست گذاران و كارشناسان جهت ابداع راهبردهاي مؤثر حفاظت آب و خاك و كاهش پيامدهاي نامطلوب فرسايش بسيار ضروري است. در اين خصوص، استان خوزستان به دليل ميزباني از چندين رودخانه بزرگ كشور از جمله كارون، كرخه، دز و جراحي-زهره و همچنين حساسيت زياد خاك هاي اين مناطق به فرسايش از جايگاه خاصي در مطالعات فرسايش و مديريت رسوب برخوردار است. مواد و روش ها منطقه مورد مطالعه در پژوهش حاضر، حوزه آبخيز رودزرد با مختصات در جنوب غربي ايران و شرق استان خوزستان قرار دارد كه از جنوب به شهرستان رامهرمز و از شمال به شهرستان ايذه منتهي مي شود. متوسط سالانه بارندگي حوزه آبخيز مطالعاتي 500 ميلي متر و دبي متوسط سالانه آن معادل 3.69 مترمكعب بر ثانيه گزارش شده است. جنگل، مرتع و كشاورزي كاربري هاي اصلي در منطقه هستند كه به ترتيب 35، 30 و 35 درصد حوزه آبخيز را اشغال كرده اند. به منظور انجام پژوهش حاضر، داده هاي بارندگي از ايستگاه هاي داخل و خارج حوزه طي يك دوره زماني 15 ساله (2005 تا 2019) به صورت روزانه از اداره كل هواشناسي استان خوزستان تهيه شد. همچنين داده هاي رواناب و رسوب ايستگاه هاي هيدرومتري از سازمان كل آب و برق خوزستان تهيه شد. داده هاي مدل رقومي ارتفاع 30 متر و تصاوير ماهواره اي لندست 7 نيز از سايت سازمان زمين‌شناسي ايالات متحده آمريكا بدست آمد. در اين راستا، از تصاوير ماهواره اي براي محاسبه عامل پوشش گياهي استفاده شد. همچنين اطلاعات خاك‌شناسي از طريق نمونه برداري و مطالعات قبلي گردآوري و استفاده شد. در نهايت مقدار فرسايش در حوزه آبخيز مورد مطالعه توسط مدل RUSLE محاسبه شد. مقدار رسوب و نسبت تحويل رسوب نيز با استفاده از مدل SEDD برآورد شد. نتايج و بحث عامل فرسايندگي باران و عامل توپوگرافي به ترتيب با ميانگين 10.1 (مگاژول در ميلي متر بر هكتار در ساعت در سال) و 9.3 مؤثرترين عوامل تأثيرگذار بر فرسايش خاك هستند. فاكتور فرسايش پذيري خاك بين 0.023و 0.034 با ميانگين 0.028 تعيين شد. فاكتور پوشش گياهي نيز بين 0.14 تا 0.27 با ميانگين 0.19 متغير بود. در نهايت بر اساس عوامل پنج گانه ميانگين سالانه فرسايش خاك در منطقه بر اساس مدل RUSLE 7.2 تن در هكتار در سال به دست آمد. آناليز نتايج نشان داد كه بيشترين مقدار فرسايش خاك در مناطق جنگلي با شيب تند بدست آمد و مراتع و اراضي كشاورزي به ترتيب در رتبه دوم و سوم فرسايش قرار گرفتند. علت زياد بودن نرخ فرسايش در مناطق جنگلي شيب بالاي 50 درصد در اين مناطق است. بر اساس منحني سنجه رسوب، ميانگين سالانه توليد رسوب كل حوزه برابر با 210000 تن در سال محاسبه شد كه با در نظر گرفتن مساحت حوزه، معادل 2.45 تن در هكتار در سال است. ميانگين نسبت تحويل رسوب حوزه نيز بر اساس متوسط فرسايش و رسوب، برابر با 34 درصد برآورد شده است. همچنين نتايج مدل SEDD نشان داد كه نسبت تحويل رسوب در كل حوزه بين 0 و 0.99 متغير بود و بيشترين مقدار آن در ارتباط با نواحي مجاور آبراهه ها بدست آمد. بررسي هاي بيشتر نشان داد كه بيشترين نسبت تحويل رسوب مربوط به اراضي جنگلي و مراتع است. زيرا اين دو كاربري عمدتاً در اراضي شيبدار قرار دارند. در مقابل كمترين نسبت تحويل رسوب به دليل شيب كم به اراضي زراعي مربوط بود.نتيجه گيري نتايج پژوهش حاضر نشان داد كه استفاده از مدل هاي شبيه ساز با ورودي هاي اندك و سهل الوصول مانند مدل RUSLE و SEDD كارايي قابل قبولي در برآورد مقدار فرسايش و رسوب به ويژه در حوزه هاي بزرگ كه با محدوديت و كمبود داده مواجه هستند، داشته باشد. در همين راستا، عامل پستي و بلندي مهمترين عامل فرسايش و انتقال رسوب در حوزه آبخيز مورد مطالعه تشخيص داده شد، به طوري كه بيشترين نرخ فرسايش و رسوب در اراضي جنگلي با شيب بالاي 50 درصد بدست آمد و كم ترين ميزان فرسايش نيز مربوط به اراضي زراعي با شيب كم بوده است. در همين راستا، اگرچه استفاده از مدل هاي تجربي برآورد فرسايش و رسوب مانند RUSLE و SEDD به منظور ارزيابي فرسايش خاك و رسوب در حوزه‌هاي آبخيز رايج است، اما دقت نتايج به‌دست‌آمده از آن‌ها اغلب به دليل عدم وجود داده هاي واقعي فرسايش و رسوب در اكثر حوزه هاي آبخيز كشور مبهم است.  از اين رو، پيشنهاد مي شود دقت و اعتبار نتايج مدل  SEDD به عنوان مدلي با ورودي هاي كم و قابل دسترس در چندين حوزه آبخيز در نقاط مختلف كشور به ويژه حوزه هاي آبخيز معرف كه داراي بانك داده اي مناسبي هستند و يا از طريق روش هاي ديگر مانند سزيم 137 بررسي و مورد استفاده قرار گيرند.