بارش باران روان آب رسوبات معلق حوزه آبخیز
بارش باران روان آب رسوبات معلق حوزه آبخیز – ایران ترجمه – Irantarjomeh
مقالات ترجمه شده آماده گروه کشاورزی
مقالات ترجمه شده آماده کل گروه های دانشگاهی
مقالات
قیمت
قیمت این مقاله: 48000 تومان (ایران ترجمه - Irantarjomeh)
توضیح
بخش زیادی از این مقاله بصورت رایگان ذیلا قابل مطالعه می باشد.
شماره | ۲۵ |
کد مقاله | AGR25 |
مترجم | گروه مترجمین ایران ترجمه – irantarjomeh |
نام فارسی | روابط بین توزیع بارش باران، روان آب ها و رسوبات معلق در یک حوزه آب خیز کوچک کشاورزی سد سه دره چین |
نام انگلیسی | Rainfall, runoff, and suspended sediment delivery relationships in a small agricultural watershed of the Three Gorges area, China |
تعداد صفحه به فارسی | ۳۱ |
تعداد صفحه به انگلیسی | ۱۰ |
کلمات کلیدی به فارسی | واکنش هیدرولوژیکی، رسوبات معلق، رخدادهای سیلاب، حلقه های پسماند، حوزه آبخیز کشاورزی |
کلمات کلیدی به انگلیسی | Hydrological response, Suspended sediment Flood events, Hysteretic loops Agricultural watershed |
مرجع به فارسی | لابراتوار کشاورزی مناطق نیمه گرمسیری و محیط زیست وزارت کشاورزی، دانشگاه کشاورزی هوازونگ، چین، لابراتوار فرسایش خاک و دیمکاری، انستیتو محافظت خاک و آب، چین، الزویر |
مرجع به انگلیسی | Key Laboratory of Subtropical Agriculture & Environment of Ministry of Agriculture, Huazhong Agricultural University, ChinaState Key Laboratory of Soil Erosion and Dryland Farming on the Loess Plateau, Institute of Soil and Water Conservation, Chinese Academy of Sciences, Yangling, China; ElsevierSoil and Water Conservation Bureau of Zigui County, China |
کشور | چین |
روابط بین توزیع بارش باران، روان آب ها و رسوبات معلق در یک حوزه آب خیز کوچک کشاورزی سد سه دره چین
چکیده
در پی ساخت سد سه دره، بسیاری از کشاورزان در اطراف این سد مستقر شده و اقدام به کشت زمین های اطراف آن نمودند که غالبا بصورت سطوح شیب دار با ساختار خاک ضعیف بوده است. به طور کلی، در طی بروز طوفان های شدید نرخ هدر رفت خاک بالا می باشد. بنابراین، تخریب خاک به عنوان یک مشکل اصلی زیست محیطی در ناحیه سد سه دره (TGA) چین محسوب می شود. درک چند و چون باربستر به عنوان یک پارامتر مهم برای کشاورزی پایدار و محیط زیست در این ناحیه به شمار می آید. این مقاله اقدام به تجزیه و تحلیل ارتباطات بین بارش باران، روان آب و بده رسوب در حوزه آب خیز Wangjiaqiao می نماید. تغییر پذیری فصلی و ماهیانه شدیدی در باربستر مشاهده شده است. رسوبات به میزان زیادی در طی ماه های تابستان جابجا می شوند که به عنوان دوره ای به شمار می آید که در آن سیل های مکرر با اندازه و شدت بالا رخ می دهند. آنالیز ارتباطات بین میزان بارش، دبی و بده رسوب در یک مقیاس رخداد مشخص نشان دهنده همبستگی معنی داری بین کل میزان بارش، دبی اوج، مجموع آب حاصله، شدت بارش باران به صورت حداکثری در یک بازه ۳۰ دقیقه ای و متغیرهای مرتبط با رسوب می باشد. آنالیز رگرسیون چند گانه مرحله ای نشان داد که میزان بارش باران به عنوان دلیل اصلی تشکیل روان آبها به شمار می آید، در حالیکه رخدادهای فراهم آورنده میزان زیاد و قابل توجه دبی در کوتاه مدت نقش مهمی را در ایجاد فرسایش شدید خاک به عهده دارند. در طی بروز ۴۰ رخداد سیل، سه نوع مختلف حلقه های پسماند مشاهده گردید: در جهت عقربه های ساعت (۲۸ رخداد، ۷۰%)، شکل-۸ (۵ رخداد ۵/۱۲%)، و حالت پیچیده و مختلط (۷ رخداد، ۵/۱۷%). نتایج این بررسی مؤکد طبیعت پیچیده و ناهمگن واکنش رسوب در حوزه آبخیز Wangjiaqiao می باشد.
کلمات کلیدی: واکنش هیدرولوژیکی، رسوبات معلق، رخدادهای سیلاب، حلقه های پسماند، حوزه آبخیز کشاورزی
بارش باران روان آب رسوبات معلق حوزه آبخیز
۱- مقدمه
هدر رفت خاک به طور معمول در ارتباط با تهی شدگی یا فرسایش زمین های قابل کشت و در نتیجه کاهش بازده محصول می باشد (Pimentel و همکاران، ۱۹۹۵، Duvert و همکاران، ۲۰۱۰). علاوه بر تاثیرات بر جای گذاشته در یک منطقه، انباشتگی رسوبات ظریف، منجر به تاثیرات شدید خارج از حوزه رخداد نیز می شود: همانند انباشتگی رسوبات در بستر رودخانه و افزایش بالقوه احتمال سیلاب، کاهش ظرفیت ذخیره سازی و تخریب یا فرواُفت اکوسیستم های آبزی ناشی از گل آلودگی فزاینده آب و به حرکت درآمدن آلاینده ها ((Newcombe و McDonald، ۱۹۹۱، Owens و همکاران، ۲۰۰۵). مشخص نمودن چند و چون و درک دینامیک بده رسوب معلق به عنوان یک مبحث الزامی در زمینه کنترل فرسایش خاک و پیاده سازی رویه های تسکین متناسب جهت کاهش رسوبات معلق جریان ها و بارهای آلوده کننده مرتبط به شمار می آید و از این طریق سبب ارتقای کیفیت آب سطحی در ناحیه پایین رود (دان استریم) خواهد شد (Heathwaite و همکاران، ۲۰۰۵).
…
هدف از این مقاله بررسی ارتباطات بده بارش باران – روان آب – رسوبات و همچنین ارزیابی واکنش هیدرولوژیکی و رسوبی حوزه آبخیز Wangjiaqiao می باشد که خود به عنوان یک شاخص حوزه آبخیز داری در منطقه TGA به شمار می آید. اولین بخش این تحلیل بر روی دینامیک فصلی ارتباطات بارش – روان آب – رسوب در یک مقیاس ماهیانه و فصلی تمرکز دارد. سپس ارتباطات بین بده بارشی – روان آب – رسوبات و چندین متغیر هیدرولوژیکی دیگر در مقیاس رخداد مستقل مورد تحلیل قرار می گیرد. هدف از این تحقیق ارتقای درک ما در زمینه عواملی است که الگوهای بده رسوبات و بارهای مربوطه را در ناحیه TGA کنترل می نمایند. منابع طبیعی، الگوهای استفاده از زمین و تراکم جمعیت در حوزه آبخیز Wangjiaqiao جزء موارد عادی در ارتباط با نواحی مجاور به حساب می آیند (Shi و همکاران، ۲۰۰۴، Bu و همکاران، ۲۰۰۸). بنابراین، نتایج حاصله از این حوزه آبخیز داری کوچک در داخل TGA به ما شاخصی از رویه های احتمالی را عرضه می نماید که ممکن است در منطقه TGA رخ دهند.
بارش باران روان آب رسوبات معلق حوزه آبخیز
۲- حوزه مطالعاتی و روشهای مربوطه
۱-۲٫ حوزه مطالعاتی
این مطالعه در حوزه آبخیز Wangjiaqiao (31°۵′ N تا ۳۱°۹′ N، ۱۱۰°۴۰′ E تا ۱۱۰°۴۳′ E) انجام شده است که در شهر Zigui County استان Province Hubei چین واقع است. این منطقه در ۵۰ کیلومتری شمال غرب سد سه دره قرار گرفته و متشکل از ناحیه ای به میزان ۱۶۷۰ هکتار می باشد (شکل ۱). ارتفاع های این حوزه در محدوده ای از ۱۸۴ الی ۱۱۸۰ متر قرار داشته و شیب های آن نیز در محدوده ۲ الی ۵۸ درجه با میانگین ۲۳ درجه مشخص شده اند. مواد مادری این ناحیه غالبا شامل سنگ رُست (پلمه سنگ) متعلق به دوره های کرتاسه و دوره سوم زمین شناسی، همراه با سنگ رست ماسه ای و سنگ ماسه می باشد که حاوی مقادیر زیاد اکسید آهن و منگنز به شکل خاص معدن شناسی هستند. دو گروه اصلی خاک در مطالعه آبخیز داری مدنظر می باشند. خاک های ارغوانی حاصل آمده از خاک رست ماسه ای ارغوانی و خاک های شالیزاری حاصل آمده از خاک ارغوانی. بر حسب دسته بندی خاک USDA، خاک های ارغوانی و خاک های شالیزاری به عنوان آنتی سولها و اکوپتها به ترتیب به شمار می آیند. وضعیت آب و هوایی به صورت نیمه استوایی با میانگین دمایی بین ۱۱ و ۱۸ درجه سانتی گراد می باشد. میانگین بارش سالیانه ۱۰۱۶ میلی متر است که ۷۰% آن بین ماه های می و سپتامبر رخ می دهد. …
۲-۲٫ روش های میدانی و آزمایشگاهی
مجموعه ای از ابزار آلات شامل گیج یا دستگاه ثبت کننده اطلاعات باران به طور پیوسته، دستگاه ثبات سطح آب و دستگاه نمونه بردار لای (نوع بطری) جهت ثبت داده های بارش باران، جریان مسیل و جریان رسوبات به ترتیب مورد استفاده قرار گرفتند. اندازه گیری آب نیز در وهله زمانی ۱۵ دقیقه ای مشخص گردیده و سپس با استفاده از یک منحنی رتبه بندی کالیبره شده که از طریق برآوردهای جریان متناوب حاصل آمده بود به میزان بده مشخص تبدیل گردید. غلظت های رسوبات معلق (SSCs) نیز بر مبنای روش وزنی مشخص شد. نمونه های آب با استفاده از یک فیلتر μm 45/0 تحت فرآیند فیلتراسیون خلأ قرار گرفته و پسماندهای آن نیز در ۱۰۵ درجه سانتی گراد برای ۲۴ ساعت در کوره خشک شد. وزن هر پسماند خشک و حجم نمونه مشخص کننده SSC (gm-3) می باشد. بار رسوبات معلق نیز از SSC و داده های بده آب حاصل آمد. روان آب حوزه آبخیز و داده های بارش باران نیز از سال ۱۹۸۹ جمع آوری شده اند.
۳-۲٫ پردازش های اطلاعات
این مطالعه هم از داده های مقیاس ماهیانه بر مبنای اطلاعات آب سالهای ۱۹۸۹ الی ۲۰۰۴ و هم داده های مقیاس کولاک باران که در خلال سالیان ۱۹۸۹ الی ۱۹۹۳ جمع آوری شده بود استفاده نموده است. در یک مقیاس ماهیانه، آمار روان آب از طریق اضافه نمودن کلیه روان آبها برای یک بازه زمانی مناسب حاصل شده تا قابلیت تشخیص آماری رویه ها و نقاط تغییر در جریان های مسیل ماهیانه و بده رسوب در حوزه آبخیز داری مشخص شود. جهت تفکیک جریان پایه از برنامه ای تحت عنوان «BFLOW. EXE» بر مبنای روش Arnold و Allen (1999) استفاده شد. بعلاوه، توزیع های ماهیانه بارش باران – روان آب – رسوبات و ارتباطات آنها مورد آنالیز قرار گرفت. در مقیاس طوفان باران، روان آب بین جریان طوفان و جریان اصلی با استفاده از روش جدا سازی هیدروگراف Hewlett و Hibbert تفکیک شد (۱۹۶۷). با وجود آنکه چنین موردی کاملا اختیاری می باشد (همانند موارد دیگر، این روش جدایی هیدروگراف جهت توصیف واکنش حوزه آبخیز در برابر طوفان باران مورد استفاده قرار گرفته است و هیچ گونه تفسیری بر حسب فرایندهای روان آب از این تفکیک حاصل نشده است. در عمل، برای تفکیک هیدروگراف هر رخداد روان آب از تکنیک پیشنهاد شده به وسیله Bidin و Greer استفاده شده است (۱۹۹۷). …
توزیع بارش باران، روان آب ها و رسوبات معلق در حوزه آبخیز
۳- نتایج و مباحث
۱-۳٫ ارتباطات فصلی و ماهیانه بده بارش باران – روان آب – رسوبات
شکل ۲ نشان دهنده مقادیر میانگین ماهیانه بارش باران، روان آب و بار SS برای سال آبی ۱۹۸۹-۲۰۰۴ در حوزه آبخیز Wangjiaqiao می باشد. در خلال دوره مطالعاتی، مجموع کل بارش سالیانه به میزان ۹۴۹ میلیمتر گزارش شده است، که توزیع آن بین تابستان (۳۹۶ میلی متر)، بهار (۲۵۶ میلی متر) پاییز (۲۱۸ میلی متر) و زمستان (۷۹ میلی متر) بوده است. در طی دوره مشابه، عمق روان آب در تابستان بیشتر بوده است که دارای بالاترین میزان روان آب (۱۱۴ میلی متر) است، در طی آن فصل بهار، پاییز و زمستان قرار دارد که عمق روان آب این فصول ۴۹، ۴۶ و ۱۰ میلی متر به ترتیب است. تابستان بیشترین میزان رسوب دهی با حجم بار کلی ۶۵۲۷ تن را دارا می باشد و پس از آن فصول بهار و پاییز قرار می گیرند که دارای بارهای ۱۱۰۴ و ۳۳۴ تن به ترتیب هستند. زمستان تنها در بردارنده میزان بار رسوبی اندکی است (۷۱ تن). با وجود آنکه برخی از رخدادهای بارشی در زمستان در خلال دوره مطالعاتی بوده است، شرایط خاک خشک بوده و روان آب اندکی ایجاد شده است و غالب میزان بارش در خاک نفوذ کرده است. رسوبات به صورت آهسته ای به وسیله جریان پایه در طی زمستان حمل شدند (۸/۰% میانگین بار سالیانه).
۲-۳٫ رخداد مقیاسی ارتباطات بده بارش- روان آب – رسوب
۱-۲-۳٫ توصیف رخدادهای سیل
جدول ۲ خلاصه کننده ویژگی های کلی بارش باران، بده و میزان حمل SS در ارتباط با سیل های مشاهده شده و متغیرهای استفاده شده در تحلیل آماری می باشد.
با توجه به رخدادهای سیلابی، حداکثر مقدار بارش برای یک رخداد مشخص به میزان ۷/۱۵۳ میلی متر (در طی ۳۰ ژوئن ۱۹۹۱) بوده است، اما غالب رخدادها دارای اندازه نسبتا کوچکتری بوده اند. تنها ۱۵ مورد (۵/۳۷% رخدادها) بزرگتر از مقدار بارش میانگین (۷۲/۴۰ میلی متر) گزارش شده اند، در حالیکه بقیه موارد در زیر سطح میانگین بوده اند. میانگین شدت از ۳۸/۰ الی ۳۲/۲۷ mm h−۱ متغیر می باشد. شدت حداکثری ۳۰ دقیقه ای در محدوده ای از ۰/۲ الی ۸/۸۷ mm h−۱ بوده است. مقادیر بارش باران قبلی بسیار متغیر گزارش شده و در محدوده ای از ۰ الی ۷/۶۷ میلی متر و ۰ الی ۰/۱۵۸ میلی متر در طی دوره های یک روزه و هفت روزه قبلی به ترتیب گزارش شده اند.
۲-۲-۳٫ ارتباطات بین بارش باران، جریان طوفان و رسوبات معلق
جهت مشخص نمودن عواملی که ممکن است تشریح کننده واکنش های برآورد شده هیدرولوژیکی و رسوب شناختی باشند، ما اقدام به ایجاد ماتریس همبستگی پیرسون نمودیم (جدول ۳).
این آنالیز نشان دهنده آن است که همبستگی معنی داری بین مجموع بارش، دبی اوج، مجموع آب حاصله، شدت حداکثری ۳۰ دقیقه ای بارش باران و متغیرهای مرتبط با رسوب وجود دارد. قدرتمندترین همبستگی بین عمق بارش و روان آب مشخص شد. جریان پیک دارای همبستگی خوبی با کلیه متغیرهای مرتبط با رسوبات معلق می باشد. جریان پایه نشان دهنده ارتباط معنی داری با شرایط رطوبت پیشین این حوزه آبخیز می باشد (P1d و P7d).
۳-۲-۳٫ آنالیز رگرسیون چندگانه مرحله ای
جهت درک عوامل دیگر به غیر از بارش باران و روان آبها که کنترل کننده دینامیک هیدرولوژیکی و رسوب شناختی در حوزه آبخیز می باشند، ما از آنالیز رگرسیون چندگانه مرحله ای استفاده نمودیم. این آنالیز به ما اجازه ارائه متغیرهای دیگری را می دهد تا آنکه قابلیت تشریح واریانس در خصوص رفتار روان آب و رسوبات در طی رخدادها وجود داشته باشد. معادله رگرسیون برای روان آب (جدول ۴) تشریح کننده ۸۲% واریانس می باشد و نشان دهنده آن است که مجموع بارش باران به عنوان معنی دار ترین عامل به شمار می آید و همچنین شدت حداکثری بارش ۳۰ دقیقه ای نیز از جمله عوامل مهم محسوب می شود. چنین موردی بر روی اهمیت اطلاعات بارشی ثبت شده به عنوان دلیل اصلی روان آب تاکید دارد، که I30 به صورت غیر مستقیمی بازتاب دهنده شدت یک رخداد می باشد که خود دارای تعامل منفی در تشریح واکنش هیدرولوژیکی حوزه آبخیزداری است. در ارتباط با رسوبات، این رگرسیون تشریح کننده ۷۶% واریانس بوده و نشان دهنده آن می باشد که دبی اوج سیلاب (Qmax) و مدت بارندگی (Dur) به عنوان مهمترین عوامل معنی دار به شمار می آیند که کنترل کننده میزان انباشتگی آب و جابجایی SS می باشد. این یافته مؤکد آن است که رخدادهایی که قابلیت ایجاد یک بده بزرگ در خلال مدت کوتاهی را دارند، نقش مهمی را در زمینه فرسایش شدید خاک بازی می کنند.
۴-۲-۳٫ حلقه پسماند
جهت تشریح سیلاب ها در ارتباط با حلقه پسماند آنها، نمودارهای Q-SSC با توجه به محورهای خطی برای هر دوی متغیرها رسم شدند. این دسته بندی به صورت گرافیکی بر مبنای برخی از کلاس های مشخص شده به وسیله Williams ارائه گردید (۱۹۸۹). در این مقاله، غالب رخدادهای ثبت شده نشان دهنده حلقه های پسماند در جهت عقربه های ساعت (۲۸ رخداد) می باشند، گسترده ترین کلاس حلقه پسماند برای حوزه های آبخیز کوچک در نواحی مرطوب جهان مشاهده شده است (Heidel، ۱۹۵۶). ۵ رخداد نیز به عنوان نمایه های شکل ۸ دسته بندی شدند و باقیمانده رخدادها نیز نشان دهنده حلقه پسماند پیچیده می باشند. مثال های هایتوگراف / بارش نگارهای مربوط به هر رخداد، هیدروگرافها، رسوب سنج ها و حلقه های پسماند برای هر گروه در شکل ۶ نشان داده شده اند.
بارش باران روان آب رسوبات معلق حوزه آبخیز
