پارامتر A مقدار تلفات خاک در واحد سطح است که بر اساس واحدهای انتخاب شده برای K، در دوره زمانی R بیان می‌گردد. واحد A معمولاً تن بر ایکر در سال و یا واحدهای دیگری از قبیل تن بر هکتار در سال ممکن است بیان شود. همچنین R شاخص فرسایندگی باران و رواناب می‌باشد که بیانگر تعداد واحدهای فرسایندگی باران و همچنین رواناب به منظور لحاظ نمودن تاثیر آب ناشی از ذوب برف است. واحد R بر حسب انرژی بر واحد سطح می‌باشد (فوت-تن بر ایکر یا ژول بر هکتار). R ممکن است بر حسب پارامتر انرژی- شدت (EI) بیان شود و از طریق رابطه زیر محاسبه شود.
R=(EI) 0.001
در این رابطه داریم:
که EI پارامتر انرژی- شدت. و K شاخص فرسایش‌پذیری خاک می‌باشد و عبارتست از شدت تلفات خاک به ازای واحد شاخص فرسایندگی برای یک خاک خاص در شرایط کرت استاندارد که دارای طول 72/6 فوت، شیب یکنواخت 9 درصد، آیش دائم و بدون پوشش تعریف می‌گردد. در شرایط استاندارد سایر عوامل معادله برابر واحد بوده و K از طریق نسبت محاسبه می‌شود. و L عامل طول شیب می‌باشد و عبارتست از نسبت مقدار تلفات خاک از مزرعه با طول شیب مورد نظر به مقدار تلفات خاک با در نظر گرفتن طول استاندارد و شرایط استاندارد. S عامل تندی (درجه) شیب می‌باشد و عبارتست از نسبت مقدار تلفات از مزرعه با شیب مورد نظر به مقدار تلفات رفت خاک با اعمال شیب استاندارد و شرایط استاندارد. C عامل پوشش و مدیریتی باشد که عبارتست از نسبت مقدار تلفات خاک از منطقه با در نظر گرفتن مدیریت و پوشش معین به مقدار تلفات خاک تحت شرایط استاندارد، آیش دائم و بدون پوشش. P عامل عملیات حفاظتی و مهارکننده فرسایش می‌باشد و عبارتست از نسبت مقدار تلفات خاک در شرایط حفاظتی نظیر کشت ترازی کشت نواری یا تراس‌بندی به مقدار هدر رفت خاک در شرایطی که خاک در جهت شیب شخم خورده است و شرایط استاندارد
موارد کاربرد معادله جهانی
1- برآورد متوسط سالانه تلفات خاک از یک شیب در مزرعه، تحت استفاده بخصوص از زمین و شرایط مدیریتی از لحاظ نوع محصول و تناوب و محاسبه فرسایش بالقوه و فرسایش در شرایط واحد.
2- انتخاب عملیات حفاظتی برای مزرعه مورد نظر، این کاربرد هدف اولیه این معادله محسوب می‌شود. بدین منظور معادله برای محاسبه حد تحمل از تلفات سالانه خاک در شرایط واحد (A=R.K) استفاده می‌کند، حاصل‌ضرب (S ،L ،K و R) تعیین کننده شاخص هدر رفت اصلی خاک برای منطقه مورد نظر است. با تقسیم تلفات خاک در شرایط واحد بر این شاخص، حداکثر مقدار مجاز عامل C در شرایطی که هیچگونه عملیات حفاظتی اعمال نمی‌شود، محاسبه می‌گردد. چنانچه عملیات حفاظتی نظیر ترازبندی یا کشت نواری اعمال شود، مقدار (P اثر عملیات حفاظتی) بر مقدار مجاز عامل C افزوده می‌شود. جدول عامل C مربوط به منطقه مورد نظر همراه با مقدار آستانه ای که بوسیله این روش بدست می‌آید را قابل تهیه است. بر این اساس، فهرستی از ترکیب‌های مختلفی از سیستم زراعی و عملیات حفاظتی را می توان تهیه نمود که متوسط سالانه تلفات خاک مزرعه را در زیر حد تحمل نگه می‌دارد.
3- تخمین کاهش هدر رفت خاک توسط تغیرات مختلفی که بوسیله زارع در مزرعه اعمال می‌شود.
4- تعیین میزان فشاری که بر سیستم‌های زراعی مجهز به کشت ترازی، نواری و تراس‌بندی از لحاظ طول و عرض خطوط و نوارهای کشت می‌توان وارد نمود.
5- تعیین حداکثر طول شیب که در شرایط خاص کشت و کار قابل تحمل است. این طول بایستی در قیاس با حدود موجود برای طول بحرانی جهت اعمال حداکثر تاثیر عملیات حفاظتی محاسبه گردد. زمانی که مقدار این عامل زیاد شود، عوامل C و P به مقادیری می‌رسند که دیگر تاثیری در کاهش فرسایش نخواهند داشت.
6- تخمین تلفات خاک از عرصه‌های ساختمان سازی، مراتع و جنگل‌های احیا شده، دقت تخمی‌ها در این عرصه‌ها کمتر از اراضی زراعی می باشد، زیرا که مقادیر عوامل شش‌گانه در شرایط زراعی با دقت بیشتری قابل اندازه‌گیری است.
کاربرد معادله جهانی برای مناطق جغرافیایی جدید یا منظورهایی که معادله برای آن تهیه نشده است، ندرتاً نادرست به نظر می‌رسد. بهرحال عدم شناخت از عوامل معادله و محدودیت‌های فرمول‌هایی که آن عوامل را ارزیابی می‌کنند، می‌تواند سبب تعبیرهای نادرست از نتایج بدست آمده از معادله گردد. بطورکلی در رابطه با بررسی رسوب در حوضه های آبریز که موضوع این تحقیق نیز می باشد، استفاده از معادله جهانی ممکن است در یکی از محورهای زیر صورت گیرد:
استفاده نادرست از معادله جهانی تلفات خاک
با وجود کارایی بالای (USLE) در ارزیابی فرسایش و طراحی مدیریت‌های مختلف، در بعضی موارد این معادله به علت سادگی کاربرد آن (در مقایسه با روش‌های دیگر)، در مواردی بجز اهداف طرح شده اولیه، مورد استفاده قرار می‌گیرد. کاربرد گسترده این معادله حاکی از ضعف آن نمی‌باشد و بایستی تمهیداتی برای پرهیز از استفاده‌های نامعقول و یا کسب نتایج نادرست در نظر گرفت.
معادله جهانی برای پیش‌بینی تلفات خاک در نتیجه فرسایش ورقه‌ای و شیاری طراحی شده است، برای این منظور تلفات خاک بایستی از رسوبدهی مزرعه متمایز گردد. در اغلب حالات تمام رسوب تولید شده بر روی شیب از مزرعه خارج نمی‌شوند. بنابراین میزان رسوبدهی یک مزرعه، معادل تفاضل رسوب به جا گذاشته در گودی‌های سطح مزرعه (در پایین دست شیب‌ها در طول مزرعه و تراس بندی‌ها)، از مجموع تلفات خاک مزرعه می باشد. در این حالت معادله جهانی قادر به محاسبه نهشته شدن این رسوبات نیست.
متغیرها و اثرات متقابل متعددی بر فرآیند فرسایش شیاری و صفحه‌ای (ورقه‌ای) موثرند. معادله جهانی این متغیرها را تحت شش عامل (C ،S ،L ،K Pو L) گروه‌بندی نموده و حاصل‌ضرب آنها را برای مجموعه‌ای از شرایط خاص به عنوان تلفات سالانه خاک ارائه می‌دهد. تلفات سالانه خاک برای دوره زمانی طولانی با توجه به ترکیبات خاص فیزیکی و شرایط مدیریتی محاسبه می‌گردد. ماهیت این رابطه برای تعیین عوامل مربوطه با استفاده از داده‌های موجود و آسانی استفاده از آن، تا حدودی دقت مدل را کاهش می‌دهد. هر کدام ازعوامل معادله، تابعی از تعداد زیادی از متغیرهای درجه دوم و اثرات متقابل آنهاست که بایستی در زمان محاسبه نقطه‌ای، مقادیر فوق آنها (زیاد) را در نظر داشت. عامل فرسایندگی باران- رواناب (R) نشان دهنده اثر متقابل اندازه و شدت باران است. نسبت‌های تلفات خاک و منحنی‌های توزیع تجمعی فرسایندگی باران، برای بررسی عامل پوشش و مدیریت (C) مورد استفاده قرار می‌گیرند، تا اثر متقابل سیستم زراعی با مدیریت و توزیع فرسایندگی باران مشخص گردد. رابطه تندی شیب با اثرات ترازبندی و کشت نواری در جدول مربوطه نشان داده می شود.
بطورکلی در کاربرد معادله اشکالاتی که ممکن است ایجاد گردد را می‌توان به چهار گروه زیر طبقه‌بندی کرد:
1- استفاده از معادله برای برآورد رسوب دهی حوضه
2- پیش‌بینی رویدادهای منفرد تلفات خاک
3- برآورد اشتباه عوامل شش‌گانه معادله
4- کاربرد معادله برای تولید داده‌های تحقیقاتی
استفاده از معادله جهانی به منظور برآورد رسوب دهی حوضه
از معادله جهانی می‌توان به شکل درستی برای محاسبه کل متوسط سالانه تلفات خاک در نتیجه فرسایش شیاری و ورقه‌ای در آبخیزها استفاده نمود. برای این منظور یک حوضه بزرگ را بایستی به زیر نواحی که در آنها شش عامل معادله بطور مشخص قابل تعریف باشند، مشخص نمود. کاربرد معادله در حوضه، با استفاده از متوسط‌های کلی از طول و تندی شیب و تخمین مقادیر متوسطی از عواملK و C برای آبخیز درست به نظر نمی‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌آید. در محاسبه رسوبدهی یک ناحیه بایستی مواد نهشته شده در پایین دست شیب‌ها و مزارع، گودی‌ها، رسوب گیرها، مخازن و طول مسیر حرکت رواناب تا جایی که به یک آبراهه می‌رسد را در نظر داشت. همچنین افزوده شدن رسوب از منابع مختلف در طول این مسیر را نیز بایستی به حساب آورد.
بنابراین تخمین فرسایش کلی (ناخالص) به وسیله معادله جهانی بایستی همراه با یک مدل دیگر جهت نهشته شدن و تخمین رسوبات اضافه شده از خندق، کناره و کانال‌ها باشد، ولی در حال حاضر مدل و معادلاتی بدین منظور وجود ندارد که بتوان توام با معادله جهانی و به صورت هماهنگ بکار گرفته شوند. ضریب تحویل رسوب نیز به عنوان وسیله‌ای برای محاسبه کلی تغییرات بار رسوب نواحی که برای آنها فرسایش ناخالص محاسبه می‌شود، مورد استفاده قرار می‌گیرد. تخمینی که از رسوبدهی بوسیله این روش انجام می‌گیرد در واقع متوسط درازمدتی برای حوضه در شرایط خاص است. نه تلفات ناخالص و نه نسبت تحویل رسوب نمی‌توانند رویدادهای منفرد رواناب را پیش‌بینی نماید.
برآورد اشتباه عوامل شش‌گانه معادله
شاید بزرگترین منبع بالقوه خطا در برآورد تلفات خاک، انتخاب نادرست و سطحی عوامل شش‌گانه معادله باشد. شرایط مورد نیاز برای ارزیابی بایستی به روشنی تعریف و مشخص شوند. شرایط فیزیکی، مدیریتی و پوشش خاک منطقه مورد مطالعه ممکن است با هیچ یک از ارقام استخراج شده از نمودارها و جداول مربوط به عوامل K ،C و P همخوانی نداشته باشد. انتخاب کارشناسانه و مبتنی بر موازین علمی مقادیر این عوامل (متناسب با وضعیت مورد نظر) می‌تواند نسبت به انتخاب مستقیم مقادیر مذکور از جداول مربوطه، دقیق‌تر باشد. سایر منابع خطا در این ارتباط عبارتنداز:
- کاربرد مقادیر C و P بدون در نظر داشتن طول بحرانی شیب که در دامنه‌های طویل‌تر از حد بحرانی، عملاً عوامل C و P بی اثر خواهند شد.
- برون‌یابی روابط عوامل مورد نظر در بیش از گستره داده‌هایی که از آن روابط بدست آمده‌اند.
- تعریف نادرست از طول شیب و معادل قرار دادن آن با طول آبراهه یا طول قطعات مختلف.
- مستقل در نظر گرفتن قطعات یکنواخت شیب در ارزیابی شیب‌های نامنظم.
- معادل قرار دادن عامل R با پارامتر R.EI به عنوان عامل فرسایندگی باران و رواناب تعریف می‌شود. ولی EI منعکس کننده این ترکیب می باشد.
در رابطه با EI دو استثناء وجود دارد. اول اینکه EI، یا پتانسیل فرسایندگی باران که به طور غیر مستقیم با فرسایندگی رواناب در ارتباط است، اهمیت تاثیر رواناب را کمتر نشان می‌دهد. در بعضی مناطق، 90 درصد فرسایش در اثر رواناب ناشی از ذوب برف می باشد. بنابراین می بایست پتانسیل فرسایندگی رواناب نیز علاوه بر مقادیر EI، جهت ارزیابی R اضافه شود. دوم اینکه در دشت‌های جنوب غرب ایالات متحده امریکا علی‌رغم مقادیر سالانه محاسبه شده EI، بدلیل همراه بودن رگبارها، با هاریکن ، مقدار EI بسیار بالا است. ولی بدلیل آنکه این رگبارها روی اراضی با شیب ملایم نازل می‌شوند، تاثیر آب تجمع یافته و در سطح باعث تقلیل و کاهش فرسایندگی رگبارها می‌شود. متذکر می گردد که هاریکن طوفان‌های چرخشی (به صورت گردباد) عظیمی است که محل پیدایش آن در کمربند استوایی روی اقیانوس‌ها می‌باشند. این نوع طوفان‌ها در حوضه های کارائیب و قسمت غربی اقیانوس اطلس، هاریکن می‌نامند. بنابراین لازم است این تاثیر در کاهش فرسایندگی باران منظور شود.
پیش‌بینی رویدادهای منفرد تلفات خاک
اگر معادله جهانی برای رویدادی خاصی از بارندگی به کار رود، استفاده از EI رگبار برای عامل R و نسبت تلفات خاک عرصه‌های زراعی مربوط به عامل C، تخمینی از متوسط تلفات خاک برای تعداد زیادی از تکرارهای آن رویداد که در مزرعه و در دوره زراعی مورد نظر ایجاد شده‌اند، خواهد بود. به هرحال تلفات خاک برای هر یک از این رویدادها ممکن است تفاوت قابل توجهی از متوسط آن رویدادها داشته باشد. تلفات خاک مربوط به رگبارهای خاص یا سال‌های خاص، بدلیل نواسانات نامنظم و موقتی پارامترهای ثانویه‌ای که بطور غیردائم مقادیر عوامل معادله جهانی را تحت تاثیر قرار می‌دهند، دچار تغییرات زیادی می‌شوند. اثرات مثبت و منفی این نوسانات در طول یک دوره طولانی مدت به تعادل می‌رسند، لذا معادله جهانی برای برآورد متوسط تلفات خاک مناسب است و نمی‌تواند برای پیش‌بینی رویداد خاص بکاررود.
مقادیر R که از نقشه هم‌فرسا ایالات متحده آمریکا استخراج می‌شود، مقادیر متوسط سالانه منطقه‌ای پارامتر برای یک دوره 22 ساله را نشان می‌دهد. مقادیر EI برای یک سال بخصوص، از کمتر از نصف تا بیشتر از دو برابر متوسط دوره تغییر می‌کند. حتی از متوسط 10 ساله نیز می‌تواند بطور معنی‌داری متفاوت باشد. مقادیر متوسط و ماکزیمم EI رگبار از توزیع فراوانی لگاریتم طبیعی پیروی می‌کند و احتمال بزرگی‌های مختلف را می‌توان با استفاده از اطلاعات درازمدت بارندگی محاسبه نمود. بر این اساس می‌توان جهت محاسبه تلفات خاک با احتمالات مختلف، از مقادیر متناظر عامل R که با استفاده از EI بدست می‌آید، استفاده نمود. لازم به ذکر است که مفهوم احتمال در مورد سایر عوامل معادله جهانی که شامل C ،L ،K و P می باشند، مصداق ندارند.
عامل K بیانگر متوسطی از فرسایش پذیری برای یک خاک بخصوص می باشد. بهرحال تلفات خاک به ازای واحد پارامتر EI در یک مزرعه از رگباری به رگباری دیگر در اثر نوسانات و تغییر در شرایط سطح اولیه و مشخصات رگبار تغییر می‌یابد. در هنگام وقوع بارش، تا زمان ایجاد رواناب تلفات خاک ناچیز است. حد آستانه شدت، مقدار و EI برای شروع رواناب، تابعی از روابط داخلی متغیرهای متعددی می باشد و متوسطی از این عوامل است. باران‌های 0/5 اینچ یا کمتر با زمان‌های شش ساعت یا بیشتر ندرتاً به طور معنی‌داری باعث تلفات خاک می‌شوند، چنین باران‌هایی در محاسبه مقادیر متوسط سالانه EI حذف می گردند. ولی تلفات خاک در نتیجه باران‌های بیش از 0/5 اینچ متاثر از متغیرها در زمان برای ایجاد رواناب است. شرایط رطوبتی خاک قبل از بارش (خشک یا اشباع)، عملیات تهیه زمین (خاک خشک تازه شخم خورده)، توزیع و شدت رگبارها در سال، و همچنین همراه شدن با سایر عوامل نظیر باد و تگرگ، وجود لایه‌های زیرین غیر قابل نفوذ همگی بر جذب آب، نفوذ و ایجاد رواناب موثرند.
این عوامل و سایر متغیرهای تصادفی را نمی‌توان به طور دقیق در طول زمان پیش‌بینی کرد و اثرات متقابل و اولیه مرزی آنها را نمی‌توان به صورت عددی مورد بررسی قرار داد. پس استفاده از متوسط تلفات خاک به ازای واحد EI برای یک خاک خاص، بخصوص به منظور پیش‌بینی متوسط سالانه و درازمدت تلفات خاک مناسب بوده، ولی برای تخمین در جهت رگبارهای یا سال‌های خاص مناسب نمی‌باشد.
عامل مدیریت و پوشش زمین (C) نشان دهنده چگونگی استفاده از مزرعه است که شامل بعضی از میانگین متغیرهای ثانویه می باشد. نسبت‌های تلفات خاک معمولاٌ به صورت جداول و نمودارهایی ارائه می شود. مقادیر این عامل در جداول مزبور برای دوره‌های مختلف زراعی ارائه می گردد که زمان هر یک از دوره‌ها از یک تا سه ماه می باشد. این نسبت‌ها بسته به میزان و توزیع رشد و مدیریت بقایای گیاهی و پوشش‌های مختلف متفاوت هستند. تاثیر پوشش در یک سال مشخص ممکن است در نتیجه میزان انحراف فصلی EI از حد طبیعی با توجه به موقعیت متفاوت باشد.
کاربرد معادله برای تهیه داده‌های تحقیقاتی
در صورت کاربرد معادله جهانی برای تولید داده‌های تلفات خاک، جهت ایجاد همبستگی با سایر پارامترها که در بررسی فرآیندهای ترسیب و نسبت‌های تحویل رسوب به کار می‌روند، دقت بررسی عوامل مورد نظر ضرورتاً باید بیش از توصیه‌های مختلف طراحی حفاظتی باشد. زیرا این داده‌ها در آزمون معادله برای منظورهای فوق در آزمایش‌های کرتی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بر این اساس محقق نیاز ضروری به داشتن منطق و دید کارشناسانه جهت تخمین مقادیر انتخابی عوامل معادله دارد، تا بتواند تفاوت میانگین‌ها را در شرایط مختلف مزرعه‌ای ارزیابی نماید.
تماس با ما
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
پروژه
در منابع آب
نظرات (۰)