بررسی و مقایسه مقدار رواناب و رسوب در بخش های مختلف جاده جنگلی

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: جاده های جنگلی به عنوان یکی از مهم ترین زیرساخت های توسعه ای در مناطق جنگلی، نقش به سزایی در بهره برداری از منابع طبیعی، تسهیل حمل ونقل و مدیریت جنگل دارند. با این حال، احداث این جاده ها اثرات زیست محیطی متعددی به ‎دنبال دارد که از جمله مهم ترین آن ها می توان به تغییرات در رژیم هیدرولوژیکی، افزایش رواناب سطحی، کاهش نفوذپذیری خاک و افزایش میزان فرسایش و رسوب زایی اشاره کرد. این تغییرات می توانند به مرور زمان باعث کاهش کیفیت خاک، تخریب زیستگاه های طبیعی، کاهش نفوذ آب به سفره های زیرزمینی و در نهایت، تهدید پایداری اکوسیستم های جنگلی شوند. از آنجا که جاده های جنگلی بر اساس توپوگرافی و شرایط محیطی به بخش های مختلفی مانند شانه جاده، سطح جاده و شیب های کناری تقسیم می شوند، میزان تاثیر آن ها بر تولید رواناب و رسوب می تواند در بخش های مختلف جاده متفاوت باشد. بنابر این، ارزیابی کمی و مقایسه ای این اثرات در بخش های مختلف جاده های جنگلی در مدیریت پایدار منابع طبیعی و کاهش خسارات محیط زیستی ناشی از آن ها موثر است. با توجه به اهمیت این موضوع، مطالعه حاضر در جنگل کوهمیان-آزادشهر با هدف بررسی تغییرات مقدار رواناب و غلظت رسوب در بخش های مختلف جاده جنگلی انجام شد. مواد و روش‎ها: برای بررسی رواناب و رسوب، از شبیه ساز باران با پلات های یک مترمربعی استفاده شد. آزمایش ها در سه بخش جاده جنگلی شامل بستر جاده، ترانشه های خاکبرداری و ترانشه های خاکریزی با شدت بارش ۸۰ میلی متر در ساعت و طی ۳۰ دقیقه انجام گرفت. رواناب و رسوب در فواصل ۴ دقیقه ای اندازه گیری و نمونه های خاک برای تحلیل فیزیکی جمع آوری شدند. رطوبت اولیه خاک با دستگاه رطوبت سنج HB-۲ اندازه گیری شد و پس از پایان آزمایش، نمونه های رواناب و رسوب به آزمایشگاه منتقل گردیدند. پس از هر بار بارندگی، حجم رواناب جمع آوری شده در مناطق مشخص شده اندازه گیری شد. آنالیزهای آزمایشگاهی شامل تعیین میزان ذرات معلق، اندازه گیری غلظت رسوب و تجزیه و تحلیل ویژگی های فیزیکی و شیمیایی نمونه ها بود. نمونه های رسوب از طریق فیلترهای واتمن ۴۲ جدا و در آون با دمای ۱۰۵ درجه سانتی گراد خشک شدند. پارامترهای فیزیکی خاک شامل بافت، ماده آلی و وزن مخصوص اندازه گیری گردیدند. تجزیه و تحلیل داده ها با استفاده از آزمون کولموگروف-اسمیرنوف برای بررسی نرمال بودن داده ها و آزمون لون برای بررسی همگنی واریانس ها انجام شد. جهت مقایسه میانگین داده ها بین بخش های مختلف جاده، از آزمون تحلیل واریانس (ANOVA) و آزمون حداقل تفاوت معنی دار (LSD) استفاده گردید تا میزان تفاوت رواناب و رسوب در بخش های مختلف جاده بررسی شود. یافته‎ها: میزان رواناب و رسوب در بخش های مختلف جاده جنگلی به طور معناداری تحت تاثیر ویژگی های فیزیکی خاک، پوشش گیاهی و شیب زمین قرار داشت. بستر جاده بیشترین میزان رواناب را به دلیل تراکم زیاد خاک، وزن مخصوص بالا، عدم پوشش گیاهی و کاهش نفوذپذیری دارا بود. در مقابل، ترانشه های خاکبرداری بیشترین مقدار رسوب را تولید کردند که این امر به ‎دلیل میزان بالای ذرات سیلت، شیب زیاد و پوشش گیاهی کمتر بود. همچنین، ترانشه های خاکریزی کمترین مقدار رواناب و رسوب را داشتند که می تواند 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، درحالی که در ترانشه های خاکبرداری و خاکریزی پس از یک افزایش اولیه، تغییراتی نوسانی مشاهده شد که نشان دهنده تاثیر اشباع خاک و تشکیل سله سطحی است. ضریب رواناب در بستر جاده به بیشترین مقدار (۰/۴۹ تا ۱) و در ترانشه های خاکریزی به کمترین مقدار (۰/۱۴ تا ۰/۵۱) رسید. تغییرات غلظت رسوب نیز الگوهای متفاوتی نشان دادند، به طوری که در ابتدای آزمایش، ترانشه های خاکبرداری بالاترین مقدار غلظت رسوب را داشتند که در طول زمان به دلیل ته نشینی ذرات، کاهش یافت. این روند ناشی از ته نشینی 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 ترانشه های خاکبرداری تولید کرد. نتیجه‎گیری: یافته های این پژوهش نشان می ‎دهند که شیب، پوشش گیاهی، بافت خاک و میزان ماده آلی از عوامل اصلی تاثیرگذار بر میزان رواناب و رسوب در بخش های مختلف جاده های جنگلی هستند. نتایج به دست آمده بر اهمیت طراحی مناسب شیب جاده، حفظ و توسعه پوشش گیاهی در ترانشه های خاکبرداری و خاکریزی، و استفاده از روش های پایدار برای کاهش فرسایش و رسوب تاکید دارند. با این حال، به کارگیری روش های مدیریتی مناسب از جمله افزایش پوشش گیاهی، تثبیت خاک و طراحی بهینه شیب جاده می تواند 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 می شود که رویکردهای پایدارسازی جاده های جنگلی در سیاست گذاری های کلان منابع طبیعی مورد توجه ویژه قرار گیرند. همچنین، مطالعات آتی با استفاده از مدل های هیدرولوژیکی و بررسی بلندمدت اثرات جاده سازی بر کیفیت منابع آب توصیه می شود تا مدیریت پایدار جاده های جنگلی و کاهش خسارات محیط زیستی تضمین گردد.

کلیدواژه ها:

Cut Slope ، Fill Slope ، Runoff ، Rainfall Simulator ، Roadbed ، Sediment ، باران ‎ساز ، بستر جاده ، ترانشه خاکبرداری ، ترانشه خاکریزی ، رسوب ، رواناب