انواع فرسایش خاک (۱)
فرسایش خاکی چیست؟
عوامل فرسایش خاکی چیست؟
دو عنصر مورد نیاز برای حیات بشر «آب و خاک» هستند که عامل فرسایش، از بین برنده و مخرب آنهاست. «فرسایش» پدیده‌ای است که باعث نابودی بسیاری از تمدن‌ها شده و انسان نیز می‌تواند از عوامل تشدید کننده آن باشد. فرسایش معمولا در طولانی مدت به طور محسوس قابل مشاهده است چون بر مهم‌ترین فاکتوری که تاثیر می‌گذارد، حاصلخیزی خاک و رشد گیاهان می‌باشد که زندگی بشر به آن ها وابسته است.
«فرسایش خاک» از یک سو باعث از بین رفتن خاک و حاصلخیزی آن می‌شود و از سوی دیگر، رسوبات حاصل از آن موجب مسدود شدن آبراهه‌ها، مخازن سدها و بنادر می‌گردد که خسارت زیادی وارد می‌کند. بنابراین مسئله کنترل و حفاظت خاک در برابر فرسایش از ضروری‌ترین اقدامات هر کشور است.
فرسایش پدیده‌ای است طبیعی که می تواند در اثر فعالیت‌های انسان افزایش یا کاهش یابد. طبق نظر بنت، اگر در مورد خاکی انسان هیچ گونه تاثیری نداشته باشد، برای تشکیل ۲۵ میلیمتر خاک سطحی حدود ۳۰۰ سال زمان لازم است. این مقدار در خاک با مدیریت صحیح در زمان کمتری ایجاد می‌شود ولی در خاک‌های کم عمق خیلی کمتر تشکیل می‌گردد.
برای تشکیل ۲۵ میلیمتر خاک سطحی حدود ۳۰۰ سال زمان لازم است
لغت فرسایش به معنای «ساییدگی و کاهش تدریجی مواد» می‌باشد که عوامل متعددی در این امر تاثیر گذارند. فرسایش خاک به فرآیند جدا شدن ذرات خاک از زمین و انتقال آنها به نقطه دیگر گفته می‌شود.
دو عامل اصلی فرسایش آب و باد هستند.
اگر عامل جدا کننده و انتقال دهنده آب باشد فرسایش آبی اما در صورتی که باد عامل جداکننده ذرات و انتقال باشد فرسایش بادی نامیده می شود.
پیامد فرسایش به صورت زیر می‌باشد:
- کاهش حاصلخیزی اراضی
- کاهش پوشش گیاهی
- کاهش نفوذپذیری خاک
- جاری شدن رواناب
زاخار فرسایش‌هایی که به وسیله آب (فرسایش آب) ایجاد می‌شوند، بر اساس شکل ظاهری به دو نوع «سطحی و زیر زمینی» تقسیم کرد. فرسایش سطحی شامل فرسایش‌های بارانی، صفحه‌ای، بین شیاری، شیاری، خندقی، توده‌ای، ساحلی، مکانیکی، بدلند و کنار رودخانه‌ای بوده و فرسایش های زیرزمینی شامل فرسایش عمودی، تونلی، حاصلخیزی و شبه کارستی می‌باشند.
فرسایش بارانی، پرتابی یا پاشمانی
در فرسایش بارانی ( Raindrop Erosion)، قطرات باران هنگام برخورد با خاک به خاکدانه‌ها ضربه زده و آنها را به ذرات ریزتر تبدیل می کنند. این ذرات در اثر رواناب منتقل شده و بعد از ته‌نشست شدن منافذ خاک را مسدود کرده و تولید سله می‌کنند. سله یک لایه سطحی یا نفوذپذیری خیلی کم است که به مرور نفوذپذیری خاک را کاهش می‌دهد.
در این حالت با شروع بارندگی، آب امکان نفوذ نداشته و رواناب تشکیل می‌شود که با جاری شدن آن فرسایش ایجاد می‌گردد. اثر فرسایش بارانی روی رسوبات تجمع یافته بیشتر از خاکدانه‌های اولیه است و با گذشت زمان از رسوب‌گذاری، اثر تخریبی قطرات باران کمتر می‌شود زیرا ذرات تحث تاثیر نیروی کوهسیون قرار گرفته و ثبات ذرات بالا رفته است. معمولا در اثر ضربه قطرات باران ذرات بزرگتر از ۲ میلیمتر یا ۲۰۰۰ میکرومتر جدا نمی‌شوند در حالی که ذرات با قطر ۲۵۰-۶۲ میکرومتر به راحتی جدا شده و جابجا می‌شوند.
ذرات رس مقاوم‌ترین ذرات خاک در برابر قطرات باران می‌باشند زیرا چسبندگی زیادی بین ذرات رس وجود دارد. ذرات با قطر ۱۲۰ میکرون به کمترین میزان انرژی جنبشی برای جدا شدن نیاز دارند. هنگامی که خاک مرطوب می‌شود، در اثر برخورد قطرات باران فشرده شده و با شدت بیشتری ذرات را جدا کرده و پرتاب می‌کنند. با ادامه بارندگی یک لایه آب در سطح خاک ایجاد می‌شود که خود مانعی در برابر برخورد مستقیم قطرات باران با خاک است.
در مجموع مطالعات نشان داده که قابلیت جداشدن ذرات خاک به مقاومت برشی آن بستگی دارد. هر چه این مقاومت کمتر شود، با ضربه قطرات باران ذرات راحت تر جدا می‌شوند که این مقاومت در خاک اشباع به حداقل خود می‌رسد. عامل دیگری که در توانایی جدا شدن ذرات تاثیر دارد ارتفاع آب روی خاک است.
هرگاه ارتفاع آب روی خاک از سه برابر قطر باران بیشتر شود مقدار پرتاب ناچیز خواهد بود. بنابراین در مناطقی که ارتفاع آب زیادی تشکیل می شود، مانند پای شیب‌ها، پاشمان زیادی صورت نمی‌گیرد. در واقع پاشمان آب تابع قطر قطرات باران، وزن قطرات و ارتفاع آب روی خاک می باشد. البته به گفته پالمر تا ضخامت معینی از آب سطحی فرسایش پاشمانی افزایش می‌یابد که دلیل آن تلاطمی است که ایجاد می‌شود. این ضخامت خاص برابر با قطر قطره باران یا در برخی شرایط تا قطر قطرات باران است. با توجه به بافت خاک این مقدار متفاوت است و در خاک شنی افزایش ضخامت لایه آب سطحی، فرسایش ناشی از قطرات باران را افزایش نمی‌دهد.
برخورد قطرات باران به سطح خاک
- با توجه به اینکه ذرات کنده شده ریز در الویت حمل و فرسایش هستند و مواد غذایی نیز عمدتا در این ذرات ریز وجود دارند، خسارت زیادی از نظر حاصلخیزی به اراضی وارد می‌شود.
- در صورتی که بارندگی شدید باشد و بذرها در سطح خاک قرار داشته باشند، در اثر ضربه بذرها از خاک خارج می‌شوند.
- ذرات خاک به هوا پرتاب شده، خلل و فرج خاک و نفوذپذیری سطح را کاهش می‌دهند که در این صورت میزان جریان سطحی و در نتیجه فرسایش افزایش می‌یابد.
وجود فرسایش پاشمانی در شیب‌ها باعث می‌شود که ذرات جدا شده به سمت پایین شیب بیشتر حرکت کنند. اگر زمین مسطح باشد در اثر برخورد قطرات با سطح، ذرات به طور یکسان در همه جهات پرتاب می‌شوند ولی در شیب ذرات از بالا کنده شده و به پایین پرتاب می‌گردند.
در زمین مسطح با وجود اینکه در اثر ضربه قطرات باران خاک زیادی حرکت می‌کند ولی در هیچ نقطه از بین رفتن خاک وجود ندارد چون از قسمت‌های دیگر تامین می‌شود. در اراضی مسطح ذرات خاک می‌توانند تا ارتفاع حدود ۱ متر و به طور جانبی تا حدود ۱/۵ متر پرتاب شوند.
معمولا سرعت حرکت ذرات ۲ برابر سرعت قطرات باران است. به طور کلی در یک زمین مسطح مقدار خاک جابجا شده در اثر ضربه قطرات باران بستگی به شدت باران و خصوصیات خاک دارد.
در باران شدید ضربه قطرات باران خاک را خرد می‌کند و در باران خفیف فشرده شدن هوا درون خاکدانه‌ها باعث خرد شدن آن می‌گردد. کمترین میزان جابجایی خاک هنگامی است که باران ملایم و خاکدانه‌ها با ثبات باشند. باد شدید نیز فرسایش بارانی را افزایش می‌دهد. باد از یک طرف سرعت قطره را بالا برده و در نتیجه فرسایش را زیاد می‌کند و از طرف دیگر سرعت متوسط سقوط قطره را کاهش می‌دهد چون قطرات درشت را به قطرات ریز تبدیل می‌کند و بنابراین فرسایش را کاهش می‌دهد اما در مجموع نقش باد در فرسایش بیشتر است.
باد می‌تواند نقش شیب را تغییر دهد، برای مثال در سطح شیبدار باران به صورت عمودی باریده و جابجایی در دو طرف برابر شود و هم چنین در زمین مسطح باد موجب ملایم شدن باران شده و مانند سطح شیبدار عمل کند. در زمین شیبدار با طول شیب کم فرسایش بارانی بیشتر از فرسایش سطحی بوده چون رواناب زیادی تشکیل نمی‌شود.
پوشش گیاهی عاملی است که موجب کاهش فرسایش می‌شود، مانعی در برابر جریان آب شده و عمق آب زیاد می شود که ضربه قطرات باران و در نتیجه فرسایش را کاهش می‌دهد.
تفاوت فرسایش بارانی با سایر فرسایش‌ها این است که در فرسایش بارانی جابجایی خاکی صورت نمی‌گیرد مگر در سطح‌های شیبدار که خاک به سمت پایین جابجا می‌شود.