Journal of Watershed Management Research

fa تغییرات رفتاری رواناب سطحی در اراضی سکوبندی و فاقد سکوبندی (مطالعه موردی: زیرحوزه‌های کل شیخی و تنگ بوان، شهرستان ممسنی) Behavioral Changes of Surface Runoff in Terraced and Non-Terraced Lands (Case Study: Kol Sheikhi and Tang Bovan sub-watersheds, Mamssani City) حفاظت آب و خاک حفاظت آب و خاک كاربردي Applicable <div style="text-align: justify;">چکیده مبسوط مقدمه و هدف: بسیاری از کشورهای جهان در معرض تخریب زمین قرار گرفته&lrm;اند که در نتیجه فرسایش خاک و رسوبات آب&lrm;ها رخ داده&lrm; است. این امر منجربه از دست دادن بهره&lrm;وری خاک، تغییر کیفیت آب و ظرفیت کمتر برای جلوگیری از بلایای طبیعی مانند سیل شده &lrm;است. فرسایش خاک علاوه&lrm;بر پیامدهای اقتصادی مستقیم دارای پیامدهای شدید محیطی مانند هدررفت مواد مغذی، افت شیمیایی، فیزیکی و زیستی خاک و کاهش حاصل&lrm; خیزی آن، فشردگی خاک و کاهش نفوذپذیری، افت کیفیت آب، کاهش زیستگاه&lrm;های حیات&lrm; وحش و کاهش تنوع &lrm;زیستی، تغییر در ویژگی&lrm;های مناظر، بیابان&lrm;زدایی، افزایش گازهای گلخانه&lrm;ای در اتمسفر و گرم شدن جهانی هوا، تاثیر بر تغییر اقلیم و بالا آمدن سطح بستر رودخانه&lrm;ها و کاهش ظرفیت عبوری آن&lrm;ها است. از جمله اقدامات آبخیزداری موثر در کاهش میزان فرسایش و رواناب می&lrm;توان به عملیات زیستی، مکانیکی و زیست&lrm;مکانیکی شامل بذرپاشی، نهال&lrm; کاری، بذرکاری، خشکه &lrm;چین، گابیون و سکوبندی اشاره کرد. عملیات سکوبندی از عملیات&lrm;های رایج در آبخیزداری و منابع طبیعی است که کمتر مورد تحقیق و پژوهش قرار گرفته &lrm;است. در چند روش سکوبندی، در بسیاری از نقاط کشور به&lrm;عنوان یک دانش بومی شناخته&lrm; شده است و از دیرباز به‌عنوان یک روش برآمده از تجربه و دانش بومی، مورد استفاده است. ولی متاسفانه این روش از جمله روش&lrm;های و عملیات&lrm; در آبخیزداری و منابع طبیعی است که علی&lrm;رغم رایج بودن آن، کمتر مورد تحقیق و پژوهش قرار گرفته &lrm;است. اثر&lrm;بخشی این روش بیشتر از طریق تجربه و در بستر دانش بومی به اثبات رسیده است و پژوهشگران و محققان کمتر به آن پرداخته&lrm; اند. سکوبندی جزو آن دسته از عملیات آبخیزداری محسوب می‌شود که کنترل فرسایش خاک و رواناب را از طریق تعدیل در طول و شدت شیب مدنظر قرار می‌دهد. هدف از این پژوهش، بررسی پاسخ هیدرولوژیکی وقایع رگباری در مقیاس پلات‌های دو متر در 10 متر در اراضی سکوبندی و فاقد سکوبندی در زیرحوزه&lrm;های کل شیخی از سرشاخه&lrm;های سد پارسیان و تنگ بوان از سرشاخه&lrm;های رودخانه زهره در شهرستان ممسنی است. در همین راستا، پس از مشاهدات میدانی، مکان‌های مناسب جهت استقرار نه پلات در اراضی سکوبندی و نه پلات در اراضی فاقد سکوبندی در سه سایت مطالعاتی با بافت خاک متفاوت شناسایی شدند و مقدار رواناب‌ها بعد از اتمام کامل هر رگبار اندازه &lrm;گیری شد. بخش عمده تحقیق متکی بر فعالیت&lrm;های میدانی شامل برداشت 10 رگبار در زمان وقوع بارش، تعیین حجم رواناب در سه منطقه مطالعاتی مذکور شامل 18 پلات طی سال&lrm;های 2020 لغایت 2021 بود. مواد و روش&lrm;ها: پس از مطالعه و بررسی نقشه&lrm;های زمین&lrm;شناسی، خاکشناسی، پوشش&lrm;گیاهی، شیب مناطق مورد مطالعه و پیمایش&lrm;های میدانی و با در نظر گرفتن سابقه احداث سکو، منطقه مناسب برای طرح آزمایشی تعیین شد و سپس تعداد 18 قطعه یا پلات در سه منطقه و سه زیر حوزه آبخیز (نه پلات در اراضی سکوبندی و نه پلات در اراضی اقد سکو) با ابعاد 10 متر طول و دو متر عرض با مختصات دقیق احداث و حجم رواناب کل پس از هر رویداد بارندگی اندازه‌گیری شدند. به‌منظور اندازه‌گیری رواناب از ظروف مدرج استفاده شد. اندازه‌گیری رواناب برای 10 رویداد رگبار طبیعی از تاریخ 18 ژانویه سال 2020  تا 30 آوریل 2021 (10 رگبار) صورت گرفت. در نهایت برای انجام تجزیه و تحلیل آماری، بعد از تهیه بانک اطلاعاتی داده‌ها در نرم‌افزار Excel 2016، آماره‌های مختلف توصیفی رواناب در نرم‌افزار SPSS 21 محاسبه شدند. یافته‌ها: نتایج مشاهداتی در سایت اول، دوم و سوم بیان‌گر کاهش حجم رواناب در اراضی سکوبندی نسبت به اراضی فاقد سکوبندی به‌ترتیب 8/88، 3/28 و 15/6 برابر بودند. همچنین، انجام آزمون t نشان‌دهنده‌ اختلاف معنی‌دار (0/01≥ p) حجم رواناب تولیدی بین میانگین‌ها در اراضی سکوبندی و فاقد سکوبندی در سایت‌های مطالعاتی بود. در حداکثر بارش 118 میلی&lrm; متر حداقل رواناب تولیدی به &lrm;ترتیب در سایت&lrm; های دوم، اول و سوم به &lrm;ترتیب با حجم رواناب 6/5، 2/67 و 0/52 بهترین کارایی در کنترل رواناب، فرسایش و رسوب را با دارا بودن سازندهای''پابده&lrm;گورپی''و رسوبات آبرفتی تراس&lrm;های جوان که از نظر حساسیت در ردیف سازندهای بحرانی در حوضه از لحاظ تولید رواناب فرسایش و رسوب هستند، دارا است. نتیجه‌گیری: سکوها یکی از بارزترین اثرانگشتان بشریت در بوم‌سازگان‌های زمینی هستند که با هدف ایجاد سطوح جدیدی برای کشت در مناطق شیب&lrm;دار، کاهش رواناب و فرسایش خاک، برداشت و ذخیره آب باران، تجمع زیست&lrm; توده با افزایش تولید محصولات و بازسازی خود بوم‌سازگان‌ها انجام می&lrm;شوند. تغییر اساسی در مورفولوژی زمین منجربه تغییر در نفوذ آب و فرآیندهای تولید رواناب و در نهایت تأثیر بر کل چرخه آب از سکو واحد تا شیب، حوزه آبریز و مقیاس چشم &lrm;انداز می‌شود. جامعه علمی چندین دهه است که در حال بررسی آثار زیست&lrm; محیطی مربوط به سکو و فرآیندهای هیدرولوژیکی و هیدروژئولوژیکی در مناظر پلکانی است. با توجه به خلا تحقیقاتی در بررسی اثرات این عملیات کنترل فرسایش و رواناب در کشور به‌طور عام و در منطقه هدف به‌طور خاص، پژوهش حاضر به بررسی تغییرپذیری مولفه&lrm; های هیدرولوژیکی مثل رواناب و هدررفت خاک در تاکستان&lrm;ها و انارستان&lrm;های سکوبندی&lrm; شده و فاقد سکوبندی در شرایط رگبار طبیعی پرداخت. براساس نتایج، شایسته است که اقدامات سکوبندی در برنامه&lrm;های مدیریت رواناب&lrm;ها در جهت افزایش رطوبت و نگهداشت خاک که سبب افزایش تولید و درآمد خالص بهره&lrm;برداران خواهند شد با مشارکت مردم در قالب طرح&lrm;های یارانه&lrm;ای با تشویق بهره&lrm;برداران با ارائه تسهیلات بانکی بلاعوض، اجرای این عملیات به&lrm;عنوان یک فرهنگ نهادینه شود. نهایتا این که سکوبندی به &lrm;عنوان روشی کم هزینه می &lrm;تواند در بهبود سازندهای حساس به تولید رواناب ، ایجاد فرسایش و رسوب عمل کند.  </div> <div style="text-align: justify;">Extended Abstract Background: Many countries around the world have been affected by land degradation, primarily caused by soil erosion and sediment deposition. This has led to a decline in soil productivity, alterations in water quality, and a reduced capacity to mitigate natural disasters, such as floods. Beyond the direct economic impacts, soil erosion has severe environmental consequences, including the loss of nutrients, degradation of soil's chemical, physical, and biological properties, reduction in soil fertility, soil compaction, decreased permeability, deteriorated water quality, loss of wildlife habitats and biodiversity, changes in landscape features, desertification, an increase in greenhouse gases, and global warming. These changes also contribute to climate change, elevation of riverbeds, and a reduction in their carrying capacity .Watershed management practices, such as biological, mechanical, and bio-mechanical interventions—including seeding, planting, mulching, gabion construction, and piling—are effective in reducing erosion and runoff. One such method, paving, is a traditional resource management technique that has been less researched. It is recognized as indigenous knowledge in many parts of Iran and has been used for a long time as a method derived from experience and local wisdom. Unfortunately, despite its widespread use, this method has been under-researched within the context of watershed management and natural resource conservation. The effectiveness of paving has been largely demonstrated through local experience rather than scientific investigation .Paving is a watershed management practice that controls soil erosion and runoff by modifying the length and steepness of slopes. This research aims to investigate the hydrological response to rainfall events on plots of 2 meters by 10 meters in both paved and unpaved lands within the Kol Sheikhi watershed, part of the Parsian Dam headwaters, and the Tang Bawan watershed, part of the Zohra River headwaters, in Mamsani City. To achieve this, suitable locations for nine plots in paved lands and nine plots in unpaved lands were identified across three study sites with varying soil textures. Runoff was measured after each rainfall event was completed. The core of this research is based on field activities, including the collection of data from 10 rainfall events, and the measurement of runoff volumes in the three study areas, encompassing 18 plots, during the years 2020 to 2021. Methods: Suitable locations for the experimental design were identified following a detailed review of geological maps, soil science data, vegetation cover, and slope characteristics of the study areas, along with extensive field surveys and an evaluation of the history of platform construction in the region. A total of 18 plots were established across three regions and three sub-watersheds, with nine plots located on lands with platforms and nine plots on lands without platforms. Each plot measured 10 meters in length and 2 meters in width, and the precise coordinates for their construction were recorded. The total volume of runoff generated after each rainfall event was measured using graduated containers. Runoff measurements were conducted for 10 natural storm events that occurred between January 26, 2018, and May 11, 2019. Finally, for statistical analysis, the data were compiled into a database using Excel 2016. Various descriptive statistics related to runoff were calculated using SPSS 21 software. Results: The results from the first, second, and third study sites demonstrated a decrease in the runoff volume in paved areas compared to unpaved areas by 8.88%, 3.28%, and 15.6%, respectively. Additionally, a t-test revealed a significant difference (p ≤ 0.01) in the average runoff volume between paved and unpaved lands across the study sites. During the maximum recorded rainfall event of 118 mm, the minimum runoff volumes were observed at the second, first, and third sites, with values of 6.5, 2.67, and 0.52, respectively. These sites, characterized by the "Pabdeh-Gorpi" and Aghajari formations, which are critically sensitive to erosion and sedimentation, showed the highest efficiency in controlling these processes. Conclusion: Platforms are among the most significant human interventions in terrestrial ecosystems, designed to create new surfaces for cultivation on sloped terrains, reduce runoff and soil erosion, harvest and store rainwater, and accumulate biomass by enhancing crop production, and restore ecosystems. These structural modifications fundamentally alter land morphology, leading to changes in water infiltration, runoff generation, and ultimately impacting the entire water cycle from individual platforms to slope, catchment, and landscape scales. The scientific community has been studying the ecological, hydrological, and hydrogeological effects of platforms in terraced landscapes for several decades. Given the research gap in understanding the impact of these erosion and runoff control operations both in the country as a whole and in the target area specifically, this study examined the variability of hydrological components, such as runoff and soil loss, in paved and unpaved vineyards and pomegranate orchards under natural torrential conditions .The findings suggest that implementing such measures in runoff management programs—aimed at increasing moisture retention and preserving soil—can boost production and net income for land users. This can be achieved by involving local communities through subsidy plans, encouraging participation by offering free banking facilities, and institutionalizing these practices as part of the local culture. Paving, as a low-cost method, shows potential for improving formations that are sensitive to runoff, erosion, and sedimentation.  </div> پلات صحرایی, حفاظت آب و خاک, رواناب, سکوبندی, شیب field plot, runoff, slope, soil and water conservation, terracing 35 47 http://jwmr.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1955-1&slc_lang=fa&sid=1 Morad Darabi مراد دارابی Okppars@gmail.com 100319475328460015609 100319475328460015609 No Faculty of Natural Resources, Yazd University, Yazd, Iran دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه یزد، یزد، ایران Ali Talebi علی طالبی talebisf@iut.ac.ir 100319475328460015610 100319475328460015610 Yes Department of Water Engineering, Faculty of Agricultural Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران Mahboobeh Kiani-Harchegani محبوبه کیانی‌هرچگانی Mahboobeh.kiyani20@gmail.com 100319475328460015611 100319475328460015611 No Expert of Planning and Development Deputy, Esfahan Regional Water, Esfahan, Iran کارشناس معاونت طرح و توسعه شرکت آب منطقه‌ای اصفهان، اصفهان، ایران Yahya Parvizi یحیی پرویزی Yparvizi1360@gmail.com 100319475328460015612 100319475328460015612 No Soil Conservation and Watershed Research Institute, Tehran, Iran پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، تهران، ایران