Journal of Watershed Management Research

fa بررسی و مقایسه مقدار رواناب و رسوب در بخش‌های مختلف جاده جنگلی Impact of different parts of unpaved forest roads on runoff and sediment yield فرسايش خاک و توليد رسوب فرسايش خاک و توليد رسوب پژوهشي Research <div style="text-align: justify;">مقدمه و هدف: جاده‌های جنگلی به عنوان یکی از مهم‌ترین زیرساخت‌های توسعه‌ای در مناطق جنگلی، نقش بسزایی در بهره‌برداری از منابع طبیعی، تسهیل حمل‌ونقل و مدیریت جنگل دارند. با این حال، احداث این جاده‌ها اثرات زیست‌محیطی متعددی به دنبال دارد که از جمله مهم‌ترین آن‌ها می‌توان به تغییرات در رژیم هیدرولوژیکی، افزایش رواناب سطحی، کاهش نفوذپذیری خاک و افزایش میزان فرسایش و رسوب‌زایی اشاره کرد. این تغییرات می‌توانند به مرور زمان باعث کاهش کیفیت خاک، تخریب زیستگاه‌های طبیعی، کاهش نفوذ آب به سفره‌های زیرزمینی و در نهایت، تهدید پایداری اکوسیستم‌های جنگلی شوند. از آنجا که جاده‌های جنگلی بر اساس توپوگرافی و شرایط محیطی به بخش‌های مختلفی مانند شانه جاده، سطح جاده و شیب‌های کناری تقسیم می‌شوند، میزان تأثیر آن‌ها بر تولید رواناب و رسوب می‌تواند در بخش‌های مختلف جاده متفاوت باشد. بنابراین، ارزیابی کمی و مقایسه‌ای این اثرات در بخش‌های مختلف جاده‌های جنگلی در مدیریت پایدار منابع طبیعی و کاهش خسارات محیط‌زیستی ناشی از آن‌ها مؤثر است. با توجه به اهمیت این موضوع، مطالعه حاضر در جنگل کوهمیان-آزادشهر با هدف بررسی تغییرات مقدار رواناب و غلظت رسوب در بخش‌های مختلف جاده جنگلی انجام شده است. مواد و روش&lrm;ها: برای بررسی رواناب و رسوب، از شبیه‌ساز باران با پلات‌های یک مترمربعی استفاده شد. آزمایش‌ها در سه بخش جاده جنگلی شامل بستر جاده، ترانشه‌های خاکبرداری و ترانشه‌های خاکریزی با شدت بارش ۸۰ میلی‌متر در ساعت و طی ۳۲ دقیقه انجام گرفت. رواناب و رسوب در فواصل ۴ دقیقه‌ای اندازه‌گیری شد و نمونه‌های خاک برای تحلیل فیزیکی جمع‌آوری گردید. رطوبت اولیه خاک با دستگاه رطوبت‌سنج HB-2 اندازه‌گیری شد و پس از پایان آزمایش، نمونه‌های رواناب و رسوب به آزمایشگاه منتقل گردید. پس از هر بار بارندگی، حجم رواناب جمع‌آوری‌شده در مناطق مشخص شده اندازه‌گیری شد. آنالیزهای آزمایشگاهی شامل تعیین میزان ذرات معلق، اندازه‌گیری غلظت رسوب و تجزیه‌وتحلیل ویژگی‌های فیزیکی و شیمیایی نمونه‌ها بود. نمونه‌های رسوب از طریق فیلترهای واتمن 42 جدا و در آون با دمای 105 درجه سانتی‌گراد خشک شدند. پارامترهای فیزیکی خاک شامل بافت، ماده آلی و وزن مخصوص اندازه‌گیری گردید. تجزیه‌وتحلیل داده‌ها با استفاده از آزمون کولموگروف-اسمیرنوف برای بررسی نرمال بودن داده‌ها و آزمون لون برای بررسی همگنی واریانس‌ها انجام شد. جهت مقایسه میانگین داده‌ها بین بخش‌های مختلف جاده، از آزمون تحلیل واریانس (ANOVA) و آزمون حداقل تفاوت معنی‌دار (LSD) استفاده گردید تا میزان تفاوت رواناب و رسوب در بخش‌های مختلف جاده بررسی شود. یافته&lrm;ها: نتایج این پژوهش نشان داد که میزان رواناب و رسوب در بخش‌های مختلف جاده جنگلی به‌طور معناداری تحت تأثیر ویژگی‌های فیزیکی خاک، پوشش گیاهی و شیب زمین قرار دارد. بستر جاده بیشترین میزان رواناب را به دلیل تراکم زیاد خاک، وزن مخصوص بالا، عدم پوشش گیاهی و کاهش نفوذپذیری دارا بود. در مقابل، ترانشه‌های خاکبرداری بیشترین مقدار رسوب را تولید کردند که این امر به دلیل میزان بالای ذرات سیلت، شیب زیاد و پوشش گیاهی کمتر بوده است. همچنین، ترانشه‌های خاکریزی کمترین مقدار رواناب و رسوب را داشتند که می‌تواند به دلیل افزایش درصد پوشش گیاهی و وجود ماده آلی بیشتر در این مناطق باشد. در طول دوره آزمایش، میزان رواناب در بستر جاده روند افزایشی خطی داشت، درحالی‌که در ترانشه‌های خاکبرداری و خاکریزی پس از یک افزایش اولیه، تغییراتی نوسانی مشاهده شد که نشان‌دهنده تأثیر اشباع خاک و تشکیل سله سطحی است. ضریب رواناب در بستر جاده به بیشترین مقدار (۰.۴۹ تا ۱) و در ترانشه‌های خاکریزی به کمترین مقدار (۰.۱۴ تا ۰.۵۱) رسید. تغییرات غلظت رسوب نیز الگوهای متفاوتی نشان داد؛ به‌طوری‌که در ابتدای آزمایش، ترانشه‌های خاکبرداری بالاترین مقدار غلظت رسوب را داشتند که در طول زمان به دلیل ته‌نشینی ذرات، کاهش یافت. این روند ناشی از ته‌نشینی رسوبات در اثر کاهش انرژی رواناب است. در مقابل، بستر جاده به دلیل ساختار متراکم و عدم نفوذپذیری بالا، میزان رسوب کمتری در مقایسه با ترانشه‌های خاکبرداری تولید کرد. نتیجه&lrm;گیری: یافته‌های این پژوهش نشان داد که شیب، پوشش گیاهی، بافت خاک و میزان ماده آلی از عوامل اصلی تأثیرگذار بر میزان رواناب و رسوب در بخش‌های مختلف جاده‌های جنگلی هستند. نتایج به‌دست‌آمده بر اهمیت طراحی مناسب شیب جاده، حفظ و توسعه پوشش گیاهی در ترانشه‌های خاکبرداری و خاکریزی، و استفاده از روش‌های پایدار برای کاهش فرسایش و رسوب تأکید دارد. بااین‌حال، به‌کارگیری روش‌های مدیریتی مناسب از جمله افزایش پوشش گیاهی، تثبیت خاک و طراحی بهینه شیب جاده می‌تواند اثرات منفی را کاهش دهد. اجرای این راهکارها، علاوه بر بهبود پایداری جاده، موجب حفاظت از منابع آب و خاک و کاهش فرسایش خواهد شد. در نهایت، پیشنهاد می‌شود که رویکردهای پایدارسازی جاده‌های جنگلی در سیاست‌گذاری‌های کلان منابع طبیعی مورد توجه ویژه قرار گیرد. همچنین، مطالعات آتی با استفاده از مدل‌های هیدرولوژیکی و بررسی بلندمدت اثرات جاده‌سازی بر کیفیت منابع آب توصیه می‌شود تا مدیریت پایدار جاده‌های جنگلی و کاهش خسارات محیط‌زیستی تضمین گردد.  </div> <div style="text-align: justify;">Introduction and Objective: Forest roads, as one of the most critical infrastructural developments in forested areas, play a significant role in the exploitation of natural resources, facilitating transportation, and managing forests. However, the construction of these roads entails numerous environmental consequences, among which the most significant are alterations in the hydrological regime, increased surface runoff, reduced soil permeability, and heightened erosion and sedimentation. Over time, these changes can lead to soil degradation, destruction of natural habitats, reduced groundwater recharge, and ultimately, threats to the sustainability of forest ecosystems.Given that forest roads are divided into different sections—such as road surface, road shoulders, and side slopes—based on topography and environmental conditions, their impact on runoff and sediment production may vary across these sections. Therefore, a quantitative and comparative assessment of these effects in different sections of forest roads is crucial for sustainable natural resource management and mitigating environmental damage. Considering the importance of this issue, the present study was conducted in the Kouhmian-Azadshahr forest with the aim of investigating variations in runoff volume and sediment concentration across different sections of a forest road. Materials and Methods: To analyze runoff and sediment, a rainfall simulator with one-square-meter plots was utilized. Experiments were conducted on three sections of the forest road: the roadbed, cut slopes (excavated areas), and fill slopes (embankments) under a rainfall intensity of 80 mm/h for 32 minutes. Runoff and sediment were measured at four-minute intervals, and soil samples were collected for physical analysis. Initial soil moisture was determined using an HB-2 moisture meter, and after the experiments, runoff and sediment samples were transported to the laboratory. Following each rainfall event, the volume of collected runoff in designated areas was measured. Laboratory analyses included determining suspended particle concentration, measuring sediment concentration, and analyzing the physical and chemical properties of the samples. Sediment samples were separated using Whatman 42 filters and dried in an oven at 105°C. The physical parameters of the soil, including texture, organic matter content, and bulk density, were measured. Data analysis involved the Kolmogorov-Smirnov test to assess normality, Levene's test to examine variance homogeneity, and analysis of variance (ANOVA) along with the Least Significant Difference (LSD) test to compare runoff and sediment variations among different sections of the road. Results: The results indicated that runoff and sediment production in different sections of the forest road were significantly influenced by soil physical properties, vegetation cover, and slope gradient. The roadbed exhibited the highest runoff volume due to high soil compaction, greater bulk density, lack of vegetation cover, and reduced infiltration capacity. In contrast, cut slopes generated the highest sediment yield, attributed to the high silt content, steep slopes, and lower vegetation cover. Conversely, fill slopes exhibited the lowest runoff and sediment production, likely due to increased vegetation cover and higher organic matter content in these areas. During the experiment, runoff volume in the roadbed followed a linear increasing trend, whereas in the cut and fill slopes, after an initial rise, fluctuations were observed, indicating the effects of soil saturation and surface crust formation. The runoff coefficient ranged from 0.49 to 1 in the roadbed, while in the fill slopes, it ranged from 0.14 to 0.51. Sediment concentration patterns varied, with cut slopes initially exhibiting the highest sediment concentration, which decreased over time due to particle settling. This trend resulted from sediment deposition as runoff energy diminished. In contrast, the roadbed, due to its compacted structure and low infiltration, generated lower sediment yields compared to the cut slopes. Conclusion: The findings of this study revealed that slope gradient, vegetation cover, soil texture, and organic matter content are the primary factors affecting runoff and sediment production in different sections of forest roads. The results emphasize the importance of appropriate road slope design, the preservation and enhancement of vegetation cover on cut and fill slopes, and the adoption of sustainable measures to reduce erosion and sedimentation. However, implementing effective management strategies, such as increasing vegetation cover, stabilizing soil, and optimizing road slope design, can mitigate adverse effects. Applying these strategies will not only enhance road stability but also contribute to soil and water conservation while reducing erosion. Ultimately, it is recommended that sustainable forest road management be given special consideration in national natural resource policies. Furthermore, future research employing hydrological models and long-term assessments of road construction impacts on water quality is suggested to ensure sustainable forest road management and minimize environmental degradation.  </div> رواناب, رسوب, باران‌ساز, بستر جاده, ترانشه‌خاکبرداری, ترانشه‌خاکریزی Runoff, Sediment, Rainfall simulation, Roadbed, Cut slope, Fill slope 0 0 http://jwmr.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1984-1&slc_lang=fa&sid=1 mosatafa moghadami rad مصطفی مقدمی راد moghadami.mostafa@yahoo.com 100319475328460015637 100319475328460015637 Yes General Directorate of Natural Resources and Watershed Management of Golestan Province اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان گلستان، گلستان وحید ریزوندی vahidrizvandi@gmail.com 100319475328460015638 100319475328460015638 No , Sari University of Agriculture and Natural Resources دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری