روش تحقیق حوزه آبخیز رودخانه بیرجند

11 طرح مسأله

حوزه آبخیز رودخانه بیرجند در استان خراسان جنوبی قرار گرفته است. این رودخانه از ارتفاعات شرق بیرجند سرچشمه گرفته و بعد از عبور از شهر بیرجند به سمت غرب جریان می‌یابند و بعد از پیوستن چندین رودخانه دیگر به آن با نام رود شور بیرجند سیلاب آنها به کویر لوت می‌ریزد.

رودخانه بیرجند خشکرودی فصلی است و دبی آن در محل خروج از دشت حدود 300 لیتر در ثانیه گزارش شده است و با توجه به آمار هواشناسی (2003-1956) متوسط دمای سالانه آن 4/16 درجه و متوسط بارندگی سالانه آن 91/170 میلیمتر برآورد شده است.

قدیمی‌ترین سازندهای حوزه متعلق به دوران دوم زمین‌شناسی، از آمیزه‌های رنگین، آهک و پریدونیت تشکیل شده و بیشتر در ارتفاعات جنوبی رخنمون دارند. سازندهای دوران سوم از توف آندزیت، آهکهای فومولیتی، مارن و کنگلومرا تشکیل شده و در ارتفاعات شمال و شرق حوزه دیده می‌شوند.

فرسایش و کاهش حاصلخیزی خاک از جمله مسائلی است که دست‌یابی به توسعه کشاورزی پایدار و حفظ محیط زیست را با مشکل روبرو می‌سازد. شناخت و بررسی ساز و کار فرسایش در حوزه‌های آبخیز و جلوگیری از به هدر رفتن یکی از غنی‌ترین و با ارزش‌ترین منابع طبیعی کشور یعنی خاک و مبارزه با این فرایند اهمیت زیادی دارد. عملکرد وسیع فرایندهای هوازدگی و فرسایش سیلابهای فصلی که به علت عدم پوشش گیاهی مناسب در طی زمان ایجاد می‌شود سبب تغییرات وسیعی در ساختمان ژئومورفولوژی این حوزه گردیده است علاوه بر عوامل اقلیمی و محیطی استفاده منطقی انسان از طبیعت و مسائل سنتی کشاورزی و چرای بی‌رویه باعث تسریع فرسایش و تغییرات ژئومورفولوژیکی حوزه شده است. فرسایش خاک و سپس کاهش بیش از اندازه منابع طبیعی در آینده باعث بروز بحران در حوزه‌های آبخیز خواهد شد. دورنمای کاهش بحران هنگامی می‌تواند به چشم آید که انسان امروز به پیشگیری بپردازد و آن استفاده‌ای را از طبیعت به عمل آورد که ویژگیهای طبیعی سرزمین دیکته می‌نماید و بعد این ویژگیها را با نیازهای اقتصادی و اجتماعی خود وفق دهد برای برنامه‌ریزی جهت توسعه پایدار و جلوگیری از فرسایش باید نقش هر کدام از عوامل طبیعی و انسانی مشخص گردد و با توجه به آن عوامل اقدامات آبخیزداری در حوزه‌ها انجام پذیرد.

یکی از زیر حوزه‌های رودخانه بیرجند حوزه آبخیز بند دره است که در جنوب و در ارتفاعات باختران قرار دارد در این حوزه بندی قدیمی به همین نام وجود دارد که براثر فرسایش و رسوبات سطح دریاچه آن پیر شده و عملاً مورد استفاده قرار نمی‌گیرد. از آنجا این بند یکی از میراثهای تاریخی است و همچنین جنبه تفرجگاهی دارد لذا در وهله اول نیازمند انجام اقدامات آبخیزداری برای جلوگیری از فرسایش و ایجاد رسوب و سپس خارج کردن رسوبات از آن ضروری به نظر می‌رسد. و در این تحقیق به بررسی وضعیت فرسایش به روش پسیاک در این حوزه مورد بررسی قرار می‌گیرد.

21 فرضیه‌ها

1 همزمان با فعالیت نیروهای تکتونیکی (دینامیک درونی) شرایط اقلیمی (دینامیک بیرونی) بیشترین نقش را در شکل‌گیری اشکال ژئومورفولوژی داشته است.

2 عدم کنترل آب های جاری و دخالتهای انسانی سبب بوجود آمدن انواعی از فرسایش‌های تشدیدی و از بین رفتن حاصلخیزی خاک شده است.

31 ضرورت و اهداف تحقیق

آب و خاک از مهمترین منابع طبیعی و سرمایه ملی هر کشور به شمار می‌روند امروزه حفاظت و بهره‌برداری منطقی و مدیریت عالمانه این منابع طبیعی، محور مطالعات و رئوس برنامه‌های عمرانی کشورهای مختلف را تشکیل می‌دهند.

از آنجایی که هر تحقیق و پژوهشی هدف یا اهدافی را دنبال می‌کند، تحقیق حاضر نیز از این قاعده مستثنا نیست. اهدافی که در این تحقیق مورد نظر قرار گرفته‌اند عبارتند از:

شناسایی و طبقه‌بندی اشکال ژئومورفیک حوزه و فرایندهای حاکم بر آنها

شناسایی اشکال و میزان فرسایش و ارائه راه حلهای مناسب جهت پیشگیری از فرسایش خاک در این حوزه، چرا که با اندک بارندگی سیل ایجاد شده و باعث خارج شدن هزاران تن خاک از منطقه می‌گردد و این امر خسارات جبران‌ناذپیری بر منابع طبیعی بوجود می‌آورد.

41 روش تحقیق

روش شناسی بررسی‌های ژئومورفولوژیکی تا چند دهه قبل براساس روش استقرار و تبیین زمانی پدیده‌ها استوار بود (از جمله مدل چرخه فرسایشی دیویس) اما پیشرفتهای اخیر در علم ژئومورفولوژی باعث شد تا این دانش روش علمی قیاسی را به عنوان روش شناسی پژوهش اختیار کند لذا بررسی و مطالعه فرسایش نیز از این قاعده مستثنا نمی‌باشد.

در روش علمی قیاسی براساس تجربیات ادراکی و بررسی‌های اولیه تصویری از ساختار و ساز و کار پدیده فرسایش در این حوزه ارائه می‌شود براساس این تصویر مدلی ارائه می‌شود که این مدل براساس فرضیاتی استوار است که برای اثبات یا رد آنها تعاریف، طبقه‌بندی‌ها و اندازه‌گیری‌ها و بررسی‌هایی در مورد فاکتورهای موثر در مدل و طرح اولیه صورت می‌گیرد و در مرحله بعدی اطلاعات و داده‌ها باید گردآوری شود و در مدل مورد نظر بکار گرفته شود. با توجه به روش‌شناسی پژوهش، ابزار و مواد مورد استفاده در این تحقیق به قرار زیر هستند.

الف: مطالعات نظری و کتابخانه‌ای (اسنادی)

مطالعات نظری و اسنادی به عنوان اولین گام، در پژوهش حاضر در نظر گرفته شده است بدین جهت در مرحله اول نسبت به جمع‌آوری داده‌ها و اطلاعات زیر از سازمانهای ذیربط اقدام گردیده است.

1 نقشه توپوگرافی به مقیاس 1:50000 برای کل حوزه

2 نقشه توپوگرافی به مقیاس 1:25000 برای حوزه بند دره

3 نقشه زمین‌شناسی به مقیاس 1:100000 و 1:250000 بیرجند

در جریان مطالعات، نقشه‌های جدیدی همچون نقشه شیب، طبقه‌بندی ارتفاعی و جهت دامنه‌ها نقشه ژئومورفولوژی، پوشش گیاهی، نیز تهیه و مورد استفاده قرار گرفته‌اند.

4 تهیه داده‌ها و آمار هواشناسی مربوط به ایستگاه‌های موجود در حوزه و اطراف آن

5 تهیه تصاویر ماهواره‌ای منطقه Tm از سازمان جغرافیایی

ب: کارهای میدانی

در تحقیقات ژئومورفولوژی، مطالعات میدانی مکمل مطالعات کتابخانه‌ای محسوب می‌شود و می‌تواند محقق را در شناخت، بررسی و تجزیه و تحلیل مکانیسم پیدایش پدیده‌ها یاری رساند و منجر به جمع‌آوری اطلاعات به شرح زیر گردد.

1 تهیه عکس از پدیده‌ها ژئومورفولوژیکی و مناظر فرسایش حوزه.

2 فراهم شدن دید کلی از وضعیت ژئومورفولوژیکی منطقه و فرمها و فرایندهای حاکم بر آنها جهت تهیه نقشه ژئومورفولوژی

3 تشخیص تغییرات انسانی بستر حوزه‌ها و اصلاح آنها در نقشه از جمله تغییر مسیلها و اندازه‌گیریهای لازم برای مدل پسیاک.

ج: کارهای رایانه‌ای

این مرحله از کار شامل وارد کردن اطلاعات پایه و نقشه‌های مختلف به سیستم کامپیوتری است که بوسیله نرم‌افزارهایی همچمون Arc View Arc Gis و Geomatica صورت گرفته است و برای تجزیه و تحلیل اطلاعات از برنامه‌هایی نظیر smada-spess و Excel استفاده شده است.

51 پیشینه تحقیق

هر فعالیت پژوهشی باید با مدنظر قرار دادن تحقیقات پیشین، مسیری جدید با هدف جدید را بپیماید، تا از یک طرف موجب تکمیل مطالعات قبلی گردد و از طرف دیگر مجهولاتی را که در تحقیقات قبلی بنا به مقتضیات زمانی و امکانات وجود داشته است، برطرف سازد. همچنین توجه به مطالعات قبلی در هر فعالیت تحقیقی، سبب می‌شود که محقق بر حیطه موضوع خود اشراف کامل داشته و در تجزیه و تحلیل مسائل مطرح شده از توان علمی بالایی برخوردار باشد. تحقیقات و مطالعات انجام گرفته در حوزه مورد مطالعه بسیار اندک می‌باشد و فقط در قالب چند پایان‌نامه و مقاله مطالعاتی درباره رشته کوههای جنوبی و شمالی حوزه صورت گرفته و همچنین نقشه‌های زمین‌شناسی به مقیاس 1:100000 و 1:250000 توسط سازمان زمین‌شناسی تهیه شده است. پژوهش در فرسایش خاک به صورت کمی و معادلات چند عاملی برای اولین بار در سال 1915 wollny اولین تحقیق را انجام داده است. (احمدی 1374)

بعد از این انواع روشهای کمی با در نظر گرفتن پارامترهای متفاوت در رابطه با موضوع فرسایش ارائه شده است اولین گزارش نسبتاً کامل در مورد فرسایش خاک و لزوم حفاظت آب و خاک در ایران در سال 1327 توسط دوان و ریبن[1] کارشناسان FAO به زبان انگلیسی تهیه و منتشر شد این کارشناسان پس از مطالعه خاکهای مختلف ایران و تهیه گزارش، لزوم ایجاد مؤسسه‌ای به منظور حفاظت خاک را پیشنهاد کردند. (رفاهی، 1378) از جمله منابعی که در ارتباط با موضوع تحقیق به رشته تحریر در آمده می‌توان به موارد زیر اشاره کرد.

L.J.LANE and Etal (1981)، در مقاله‌ای با عنوان «فرسایش حوزه آبریز و اثرات رسوب حاصل از آن در انتقال آلاینده‌ها» مدلهای برآورد فرسایش و رسوب را بررسی کرده‌اند. به اعتقاد نامبردگان کاربرد مدل USLE[2] نسبت به مدلهای دیگر نسبتاً آسان بوده و در اکثر حوزه‌های آبخیز قابل استفاده است. این محققان در کنار مدل مذکور مدل PSIAC را نیز جهت برآورد رسوب توصیه کرده‌اند.

ثروتی و عسگری (1381) در تحقیقی با عنوان «بررسی کمی و کیفی فرسایش در حوضه آبخیز چیخواب» با استفاده از مدل پسیاک اصلاح شده و بر مبنای واحدهای هیدرولوژی نسبت به برآورد میزان رسوب اقدام کرده‌اند.

احمدی (1377) در کتاب  ژئومورفولوژی کاربردی پس از تشریح مدلهای مختلف تجربی برآورد فرسایش و تولید رسوب با استفاده از مدلهای تجربی EPM و MPSLAC بر مبنای واحدهای ژئومورفولوژی به برآورد رسوب در حوزه آبخیز بابااحمدی (زاگرس جنوبی) پرداخته و به این نتیجه رسیده است که در حوزه مورد مطالعه، نتایج حاصل از برآورد رسوب بوسیله مدل MPSLAC دقیق‌تر از نتایج EPM است. نامبرده سپس پیشنهاد کرده که انتخاب مدل با توجه به شرایط اقلیمی و جغرافیایی منطقه مورد مطالعه صورت گیرد و بنا به یافته وی دو مدل  EPM و MPSLAC برای برآورد رسوب در شرایط طبیعی و محیطی ایران مناسب است.

61 موقعیت حوزه مورد مطالعه

حوزه آبخیز رودخانه بیرجند در شرق ایران و در استان خراسان جنوبی قرار دارد و شهر بیرجند در مرکز این حوزه قرار گرفته است. این حوزه از نظر موقعیت جغرافیایی بین َ42,ْ58 تا َ45,ْ59 طول شرقی و َ44,ْ32 تا َ8,ْ33 عرض شمالی قرار گرفته است.

این حوزه از شرق به حوزه‌های سربیشه و در میان شمال به حوزه چاهک و سوسویه جنوب به حوزه مختاران و شمال غرب به حوزه خور محدود می‌شود.