ahoo
11-09-2009, 11:47 PM
فرسایش بادی واهمیت آن
بادمعادل 4/1 سطح بیابانهای کره زمین رابه وسیله شن پوشش داده وهرساله صدها میلیون تن خاک راازآنها کنده وجابجامی کند.درزمانهای گذشته شدت این پدیده ازامروز بیشتر بوده است.بادهای دوران دوم (مزوزوئیک) ماسه سنگ های عظیمی رادراروپاوشمال امریکاقرارداده است.درزمانی نزدیک ترگردوخاک انباشته شده دربستراقیانوسها ولایه های یخی نشان می دهدکه در20000 سال قبل بادبسیارقدرتمندترازامروزع مل می کرده است.
درسطح زمین بادهای بیابانی قادرندرسوبات بیشتری رابرحسب مترمکعب درسال درپهنای یک کیلومتر نسبت به هرپدیده ژئومرفولوژیکی دیگر حمل کنند.وجودصدها کیلومترمربع ازتپه های ماسه ای بابیش از3 مترارتفاع هرکدام بابیش از15 متردرسال پدیده های معمولی دربیابانها هستند.باداززمانهای گذشته یاردانگ های سون هدن راکه حدود 10000 کیلومترمربع ازچین مرکزی رامی پوشاند،به عمق2تا3 مترکنده وایجاد کرده است.
مشاهده ی نقش بادوآب درفرسایش ورسوب
مشاهده ی قدرت باددربیابانهاوعوارض ناشی ازآن موجب شده است تاژئومرفولوژیستهای قدیمی قاطعانه ادعا می کندکه بادبه کرات سطح زمین راصاف کرده است،پدیده ای که اوآن راائولیشن نامگذاری کرده است. ادعای اواهمیتی راکه اکثریت ژئومرفولوژیست های قبلی برای نقش فرسایش رودخانه ای درمورد لخت شدن بیابانها قائل بودند عوض نمود.مشارکت بادوآب همانگونه که درعمل رسوبگذاری وجوددارددرعمل فرسایش نیزمشاهده می شود.به عنوان مثال باد چنانچه همراه ماسه های آبرفتی نباشد درعمل ساییدن ناتوان است .بالاترین مقدار فرسایش آبی درسطح زمین مربوط به رسوبات بادی(لس)درچین است.
تشکیل گودیهایی به وسعت صدها کیلومترمربع درخیلی ازبیابانها احتمالاً دراثر عمل مشترک بادوآب می باشد.به طور کلی رفتاربادوآب دردریک منطقه درموردایجادفرسایش ورسوبات متفاوت می باشد.فرسایش آبی درسطوح گسترده شیبهاآغاز می شودولی سریعاًدرآبراهه های باریک متمرکز می گردد.درحالیکه بادهمواره درتمامی سطوح گسترده فراروی خوددرتمامی مقیاسهاعمل می نماید.
فرسایش بادی
درمقیاس جهانی اهمیت وخطرفرسایش بادی کمتر ازفرسایش آبی است ولی گاهی ابعادوعظمت آن ازفرسایش آبی بیشتر می باشد.به عنوان مثال درسالهای1934-1930 فرسایش بادی در مرکزوجنوب ایالات متحده امریکافاجعه ای به وجودآورد.فاجعه به اندازه ای بودکه بادقادربودازدشتهای وسیع تا300 میلیون تن خاک(بیشترقسمت حاصلخیزخاک یعنی موادریز)رابرداردودرشهرهاو صبات ،اتومبیل هاووسایل کشت وزرع رادرزیرخودمدفون سازد.درایالات متحده امریکاتاقبل ازوقوع فرسایش بادی سالهای مذکوربه مساله فرسایش بادی توجه زیادی نمی شدوازآن به بعدبودکه فرسایش بادی اهمیت پیداکرد.همانطورکه درمناطق پرباران فرسایش آبی اهمیت دارددرمناطق خشک ونیمه خشک نیز فرسایش بادی عامل اصلی فرسایش است وآثارنامطلوب آن رامی توان به صورت کویروبیابان ملا حظه نمود.فرسایش بادی درتمام مناطق دنیا اتفاق می افتدوسبب خسارت می گردد.بررسیها نشان داده اندکه خسارت حاصل ازفرسایش بادی درسالهای خشک شدیدتراست.
فرسایش بادی عبارت ازکنده شدن،انتقال ورسوب موادخاک به وسیله بادمی باشد.باددرصورتی فرسایش شدیدی رابه وجود می آوردکه ازسرعت قابل ملاحظه ای برخوردارومانعی جدی درمسیرش وجودنداشته باشد.درمناطق لخت یاباپوشش نباتی بسیارپراکنده یامناطق ساحلی وبه خصوص دراراضی وسیع بیابانی بادقادربه جابجایی مقادیر زیادی ازمواد می باشد.
فرسایش بادی درایران
بهطور کلی بادهای ایران رامی توان به شرح زیرتقسیم بندی کرد:1)بادهای شمال غربی:این بادهاازمهرماه تااردیبهشت ماه پس ازعبورازسواحل مدیترانه ودریای سیاه وکوههای زاگرس به ایران می رسد.2)بادجنوب شرقی:این بادازقسمت های اقیانوس هند گذشته ودرفصل بهاروتابستان به سمت ایران می وزد.3)بادشمال شرقی:این بادسهمناکترین بادایران بوده ومشهوربه صدوبیست روزه سیستان است.سرعت وزش این بادبه120 کیلومتردرساعت نیزمی رسد.سرچشمه این بادازفلات پامیروصحاری هرات بوده وازسرحدشرقی افغانستان واردخاک ایران میشودومعمولاًازاردیبهشت ماه تامردادماه جریان پیدامی کند.به طور کلی درمناطق خشک ونیمه خشک ایران،اراضی زیادی تحت تأثیرفرسایش بادی قراردارند.شدت فرسایش بادی به خصوص درخوزستان،کرمان،سیستان،بل وچستان وبرخی ازمناطق حاشیه کویربه علت رژیم اقلیمی خشک اهمیت فوق العاده ای دارد.دراین مناطق ازیک طرف به علت شوربودن یانامناسب بودن زمین پوشش نباتی کافی وجود نداردوازطرف دیگرهوای گرم بهاروتابستان خاکهاراخشک کرده وبه صورت پودردرآورده است.مطالعات وتحقیقات انجام شده درزمینه فرسایش بادی درایران بسیارانداک وپراکنده می باشد
******برای مطالعات بیشتربه منابع زیر مراجعه کنید:
.ازاین تحقیقات می توان به تهیه نقشه حساسیت اراضی به فرسایش بادی درحوزه دشت یزد-اردکان(احمدی واختصاصی 1372)،بررسی وضعیت فرسایش بادی وتثبیت تپه های ماسه ای در حوزه آب خیز سورگلم جاسک(شرکت عمران کویر)،طرح احیاء وتوسعه پایداراراضی کشاورزی کاشان (مرکز تحقیقات کویری وبیابانی ایران)،مطالعات انجام شده توسط سازمان تحقیقات جنگلهاومراتع کشور،مطالعات جامع احیاءوتوسعه کشاورزی دربخشهای باحاکمیت فرسایش بادی درکشوروسایرمطالعات محدود وپراکنده درسطح کشوراشاره کرد،اخیراًطهماسبی بیرگانی 1377 مطالعه ای تحت عنوان مقایسه پتانسیل رسوب دهی ،فرسایش های آبی وبادی با استفاده از دومدل تجربی mpsiacوirifr دریکی ازحوزه های آب خیزمناطق بیابانی کشوربه انجام رسانده است.
عوامل موثردرفرسایش بادی
باددربیابانهابهطورموثرترع مل مینماید،نه به دلیل آنکه باددرمحیطهای خشک قوی ترازمحیطهای مرطوب است بلکه به دودلیل دیگر:1)داشتن سطوح زمین خشک و2)وجودپوشش گیاهی بسیارپراکنده.بنابراین بادهای باسرعت زیادهمواره سبب وقوع فرسایش نمیشوندوبادهای فرساینده سبب فرسایش یکسان درتمام موقعیت هانمی گردند.برای اینکه برنامه های حفاظت خاک باموفقیت بیشتری انجام گیردلازم است اطلاعاتی درموردشدت فرسایش وعوامل موثردرآن ونیزمساحتی که تحت تأثیرفرسایش قرارداردداشته باشیم.بایددرنظرداشت که معمولاً نمی توان عامل مشخص ومعینی رابه عنوان عامل اصلی فرسایش بادی دریک منطقه معرفی نمود،بلکه شرایط فرسایش موجوددرمنطقه رابایدمعلول تأثیرات متقابل مجموعه عوامل موثردرایجادفرسایش بادی دانست.فرسایش بادی موقعی اتفاق می افتدکه شرایط برای جداکردن وانتقال موادخاک به وسیله باد مناسب باشد.عوامل موثردرفرسایش بادی عبارتنداز:1)خصوصیات خاک که خودشامل بافت خاک،چسبندگی ذرات خاک،ساختمان خاک،ماده آلی،رطوبت خاک وشکل ذرات.
-اگراندازه ذره خاک کوچکترازحدمعمول باشد به وسیله منتقل نخواهدشد.
-اگراندازه ذره خاک به اندازه ذره خاک به اندازه کافی بزرگ باشد به وسیله بادمنتقل نخواهد شد.
یکی دیگر ازخصوصیات خاک که درمیزان فرسایش بادی موثراست چسبندگی ذرات آن می باشد.هرچه چسبندگی ذرات خاک بیشترباشدخاک درمقابل فرسایش بادی مقاوم تر است،دررابطه بافرسایش بادی اهمیت رس،مواد آلی وسایرعوامل سیمان کننده کاملاًروشن می باشد.خاکهای شنی که فاقداین عوامل سیمان کننده هستندبه آسانی فرسایش می یابند.درخاکهایی که رس آنهاکم ومیزان ماسه ریز وسیلت آنها فراوان باشد،خاکدانه به طورضعیف تشکیل می شود.
خاکهای بدون ساختمان به علت عدم چسبندگی مستعدفرسایش بادی می باشند،درحالی که خاکهایی که ساختمان دانه ای مناسبی دارند مقاوم به فرسایش بادی هستند حتی اگرموادتشکیل دهنده آن ذرات ریز مستعدفرسایش بادی باشند.ماده آلی خاک درمیزان فرسایش بادی موثر است.اگرمواد آلی خاک ازبین برودخاکدانه های شکسته شده وبه ذرات ریزتری تبدیل می شوندکه به وسیله بادمنتقل می گردند.رطوبت خاک مهمترین عامل فرسایش خاک است خاکهاوقتی به فرسایش بادی حساسندکه خشک باشند.بادذرات خاکی که سطح آنرطوبت کافی داشته باشد منتقل نخواهد شدزیرا ذرات ودانه های مرطوب خاک دراثرنیروی کوهزیون ناشی از پوسته آب بین ذرات تقریباًپایدار هستندوشکل ذرات خاک درنحوه جابجایی آنهااثردارد هرچه تعداد سطوح نامنظم ذراتو درنتیجه سطحآنهابیشترباشدجابجایی آنها به همان نسبت آسانتر خواهد بود.2)آب وهواکه درفرسایش بادی تاثیرداردعبارتند از:باد،بارندگی،درجه حرارت ،که باافزایش تبخیرمیزان رطوبت خاک راکم میکند.باکم شدن رطوبت خاک فرسایش بادی فعال است.نقش بادازدوجهت اهمیت دارد:یکی اینکه بادعامل اصلی فرسایش بادی است ودیگراینکه بادباافزایش تبخیر،میزان رطوبت خاک راکاهش داده وآن رامستعدفرسایش بادی می سازد.
خصوصیات بادها
الف)بادهای منظم:بادهایی که به طوردائم ازیک سمت معین وثابتی درحرکت باشندکه خودشامل
1)بادهای آلیزه-درواقع جریان توده هوای سرد است که ازقطبها به طرف دایره استوا درحرکت است.
2)بادهای کنترآلیزه-درواقع توده هوای گرم است که ازسمت دایره استوا بهطرف قطبهامیرودودرطبقات بالاومعمولاًدرارتفاع بین5تا9 کیلومتردرحرکت است.
3)بادهای موسمی-بادهای فصلی هستندکه دراثراختلاف دمابین خشکی وآب ودرنتیجه به وجود آمدن اختلاف فشار بین این قسمتها تولید میشوند.
4)نسیم ها-بادهای ملایم متناوب دائمی شبانه روزی است که دراثراختلاف بین خشکی وآب ایجاد می شوند.
ب)بادهای متناوب:درمواقعمعینی ازفصول سال به طور متناوب ازجهات معینی شروع به وزیدن می نماید.
پ)بادهای نامنظم:که درمواقع مختلف سال ازجهات مختلف وبه طور نامنظم شروع به وزیدن میکنندوغالباً محلی هستند
3)نقش پوشش گیاهی درفرسایش بادی نیزمهم است هرچندکه مناطق خشک وبیابانی الزاماًدارای پوشش گیاهی محدودویابدون پوشش گیاهی می باشندولی بیشترین تراکم پوشش گیاهی درمناطق خشک وبیابانی برروی اراضیی که بافت درشت وبارندگی موثر قابل توجهی دارنددیده می شود.زیرادراین مناطق به دلیل بافت شنی درشت دانه مکش ماتریک خاک ضعیف بوده وبنابراین درصد رطوبت قابل استفاده خاک بیش ازسایرنقاط می باشد.
-پوشش گیاهی مانع برخوردمستقیم بادباسطح خاک لخت می گردد.
-پوشش گیاهی تبخیر سطحی راکاهش می دهددرنتیجه رطوبت خاک زیادتر شده ودرمقابل فرسایش بادی مقاومت می کند.
-پوشش گیاهی جلوی حرکت ذرات منتقله به وسیله بادراگرفته وپشت خودنگه می دارد.
-پوشش گیاهی باکاهش تلاطم هوا درمجاورت سطح خاک منطقه ای رابه وجودمی آورد که دارای هوای نسبتاًساکن وآرام وباهدایت حرارتی کم است.
-مهمترین نقش پوشش گیاهی درکاهش فرسایش بادی ایجاد ناهمواری است که به این وسیله سرعت باد رادرنزدیکی سطح خاک کاهش میدهد.موثرترین شکل گیاه ازاین نظر،حالت ایستاده آن است علوفه کوتاه نقش کمی ازاین نظر دارند.
4)زبری سطح خاک در فرسایش بادی باعث میشود که کمتر مورد فرسایش قرار بگیرد،اثرزبری درفرسایش خاک بستگی به ارتفاع،شکل وجهت آن نسبت به باددارد.زبری سطح خاک سرعت بادرادرنزدیکی سطح زمین به مقدارقابل ملاحظه ای کمترازسطح هموار میگردد.این مسأله ازنظرکنترل فرسایش اهمیت داردزیرابه طوری که بعداًاشاره خواهدشد،بیشترحرکت خاک درپایینتر ازارتفاع حدود30 سانتی مترانجام میگیرد.درسطوح زبرذرات خاک درحال حرکت به دام افتاده ودرحد فاصل زبریها متوقف می شوند.
5)نقش پستی وبلندی درفرسایش بادی :پستی وبلندی فرسایش بادی رامحدودمی سازد.بنابراین زمینهای مسطح بیش ازاراضی پست بلنددرفرسایش بادی قرار خواهندگرفت.چپیل،سیدووی وآرمبراست شیبهای طولانی،شیبهای کوتاهی که درجه آنهااز5/1 درصدتجاوزنمیکندو همچنین دراراضی مسطح،شیب سرعت وسرعت برشی برای یک بادمعین ثابت است.دریک توپوگرافی تپه ای که طول شیب آن نسبتاًکوتاه است،لایه های بالاترجریان بادهنگامی که ازبالای رأس تپه عبورمیکندبه سطح خاک نزدیکترند.ازآنجایی که نیروی فرسایندگی بادمتناسب بامربع سرعت برشی است،بنابراین نیروی فرسایندگی باددررأس تپه ها خیلی بیشترازاراضی باشیب طولانی می باشد.
6)اثرطولی اززمین که درفرسایش بادی،درمعرض بادقرارمیگیرد.تحقیقات انجام شده وهمچنین مشاهدات نشان داده اندکه اگردرزمینی مانعی برای حرکت بادوجودنداشته باشدمیزان فرسایش یافته افزایش می یابد.یعنی دریک سطح فرسایش پذیرطولانی حمایت نشده میزان فرسایش هرچه ازنقطه شروع دورتررویم افزایش می یابدوبه حداکثرخود میرسدوبه این صورت ذرات ریزتردرقسمتهای دورترمزرعه انباشته خواهد شد.سپس موقعی می رسدکه باددیگرنمی تواندموادبیشتری راحمل کندزیراکه به بالاترین حدظرفیت حمل خودرسیده است.
نتایج حاصل ازفرسایش بادی
مهمترین نتایج حاصل ازفرسایش بادی عبارتنداز:تشکیل نهشته های بادی،تشکیل حفره هایی درزمین،تسطیح سطح زمین،تشکیل شیارهای طولی،به وجودآمدن صخره هاو برجستگی هایی باشکل خاص،به وجودآمدن زمینهای سنگلاخی،رسوب مواد،ازبین رفتن خاک،تغییربافت خاک،ازبین رفتن موادغذایی وکاهش قدرت تولیدی خاک،خسارت به گیاهان،تشدیدزمین لغزه وآلودگی هوا.
مراحل فرسایش بادی
فرسایش بادی دارای سه مرحله برداشت،حمل ورسوبگذاری است.
مرحله برداشت:تمامی بادها باسرعت کافی برای شروع حرکت ذرات وجابجایی آنهاراندارند.(چپیل)دریافت که برای شروع حرکت ذرات خاک سرعت بادبایدبه سرعت آستانه فرسایش رسیده باشد،یعنی حداقل سرعتی که سبب انتقال ذرات به وسیله اثرمستقیم بادباشد.مقدارسرعت آستانه فرسایش درموردخاکهای مختلف بین575 تا1350 سانتیمتر درساعت درارتفاع30 سانتیمتری بالای سطح خاک تغییرمیکند.حداقل سرعت بادلازم برای شروع حرکت فرسایش پذیرترین ذرات،یعنی ذراتی که قطر معادل آنهادرحدود1/0 میلی متراست حدود16کیلومتردرساعت درارتفاع30 سانتی متری بالای سطح صاف خاک میباشد.این ذرات درواقع به دلیل ارتباط بین وزن واندازه شان مستعدترین ذرات برای انتقال هستندزیراازنظراندازه درحدی هستندکه بتوانندقسمتی ازخودرادرمعرض جریان بادمتلاطم قراردهندوازنظروزن نیزدرحدی هستندکه بتوانندبه سهولت حمل شوند.ذرات ریزترازآن،ازیک سومعمولاًچسبنده هستندودرمقابل بادمقاومت میکنندوازسوی دیگربه علت کوچکی درمعرض جریان بادمتلاطم قرارنمیگیرد.
حمل:انتقال ذرات خاک وشن به وسیله بادمعمولاً برحسب ابعادآنها به سه طریق کاملاً متمایز،به صورت معلق شدن ذرات درهوا،بالاوپایین درروی سطح یعنی جهشی وغلطیدن یاخزیدن درروی سطح انجام میگیرد.این سه نوع حرکت معمولاًبه طورهمزمان صورت می پذیرد..انتقال ذرات به صورت معلق راافلیشن نامیده میشود.دراین حرکت ذرات خیلی ریزی که قطر آنهاغالباًکمتر از1/0 میلی مترمی باشدمعمولاً به موازات سطح زمین حرکت نموده وسپس به سمت بالاانتقال می یابندوبه حالت تعلیق درمی آیند.باافزایش سرعت باد،ذرات درشت ترنیزبه حالت تعلیق درمی آیندمثلاً ذرات به قطر1 میلی متردراثربادهای شدید30 تا40 کیلومتردرساعت،به صورت تعلیق درمی آیند.ذرات خاک غالباًتاچندمتر ارتفاع بالا رفته وسپس کم کم به سمت زمین فرو می افتند.بعضی ازذرات دراثرطوفانهای بزرگ تاکیلومترهادراتمسفربالا میرود.انتقال موادبه صورت جهشی راافلاکشن نامیده میشود.این حرکت به وسیله یکسری جهشهای کم ارتفاع درروی سطح خاک انجام میگیرد.حرکت جهشی به طورگسترده ای توسط محققین زیادی بااستفاده از تونلهای بادی ومطالعات زمینی بررسی شده است.این بررسیها نشان داده اندکه طبیعت ومیزان جهش تحت تأثیرعوامل متعددی است که شامل اندازه وشکلذره ،سزعت بادوطبیعت سطحی که عمل جهش درروی آنانجام میگیرد می باشد.قطرذرات جهشی معمولاًبین 05/ و5/ میلی متراست.حرکت جهشی بیشتردرذراتی باقطر1/تا15/ میلی مترمی باشد.انتقال ذرات به صورت خزشی اکستروژن نامیده می شودکه عبارت است ازغلطیدن یاسرخوردن ذرات درشت به فاصله های کوتاه درروی زمین ،که به علت سنگینی بادنمی تواندآنها راتحمل می کند.معمولاًدراثر فشاربادیادراثربرخوردذرات جهنده به وسیله بادبه وجود می آید.
مرحله رسوبگذاری:فاصله خاک حمل شده ازمحل اولیه خودبستگی به سرعت بادواندازه ووزن ذرات وخاکدانه هادارد.ته نشینی موادوقتی اتفاق می افتدکه نیروی ثقل بیشترازنیروی نگهداری ذرات درهواباشدواین اغلب وقتی است که جریان بادقطع شده ویاسرعت آن به پایین ترازسرعت حدلازم برای حمل موادبرسد.نوع رسوب همانندنوع حرکت براساس اندازه ووزن ذرات میشوند.ذرات درشت غلطنده برروی سطح به محض کاهش سرعت بادمتوقف میشوند.ذرات باابعادمتوسط که به صورت جهشی درشت تردرقسمت روبه باد تپه های شنی ودانه های جهشی ریزتر،درقسمت بادپناه آن قرارمیگیرند.ذرات ریزمعلق درهواتافاصله زیادی ازمحل اصلی خودحمل میشوندوهروقت بادقطع شودیاسرعت آن به پایین ترازحدلازم برای حمل برسد،به تدریج رسوب می یابند.
سرعت باد
درفرسایش بادی عامل اصلی،سرعت حرکت باداست.ذرات خاک به وسیله بادحمل میشوندزیرابادانرژی دارد.بادکه درمواقع جابجایی سریع توده های هوا می باشدهمجون دیگرسیالهادارای جرم وسرعت بوده ودراثرتماس باخاک ویاهرشیئی دیگر،می تواندباواردنمودن نیروی برشی موجب حرکت ویاجابجایی ذرات آن گردد.دراین میان خاکهایی که فاقدپوشش گیاهی ویاسنگریزه ای مناسب باشنددرمعرض تماس بیشتربابادواثرات فرسایشی آن می باشند.هرچه سرعت بادبیشترباشد انرژی آن بیشتر است ودرنتیجه فرساینده تربوده وموادبیشترومواد درشت تررامنتقل خواهد کرد.منظورازجهت بادجهتی است که بادازآن جهت به طرف مادرحال وزیدن است.اطلاع ازجهت باد،درکنترل فرسایش اهمیت دارد.به عنوان مثال درایجادموانع وبادشکنها دانستن جهت بادضروری است.جهت تقریبی بادرامیتوان ازروی آثاری مانندسمت حرکت دودازدهانه لوله بخاری،سمت حرکت ابرها،سمت حرکت کاغذیادستمال فهمید.جهت بادغالب،ازروی شکل تپه های شنی تشخیص داده می شود.مثلاًدرمواردی که جهت بادغالب ثابت باشد بالهای تپه های شنی هلالی شکل به صورت متقارن می باشد.درمواردی که جهت بادتغییرمیابدیکی ازبالهای این تپه های شنی به طورقابل ملاحظه ای طویل می گردد.جهت بادغالب همچنین ازروی شکل رسوباتی که درپشت توده های گیاهی قراردارندوهمچنین ازوضع قرار گرفتن درختها تشخیص داده می شود.
کنترل فرسایش بادی
مطالعاتی که درموردباکنترل فرسایش بادی انجام گرفته نشان داده است که مقدار فرسایش بادی به سرعت بادوخصوصیات زمین بستگی دارد،بنابراین برای مبارزه بافرسایش بادی دوروش اساسی وجودداردکه عبارتنداز:1)کاهش سرعت باددرنزدیکی سطح زمین تاحدی که کمترازسرعت آستانه فرسایش گردد.2)کنترل عواملی که برخصوصیات خاک موثرندمانندحفاظت رطوبت وشخم.کنترل فرسایش بادی به روشهای مختلفی انجام میگیرد که عبارتند از:الف)استفاده صحیح اززمین:ازآنجایی که عامل اصلی فرسایش بادی استفاده نامناسب ویاغلط اززمین است،بنابراین اصل اساسی درکنترل فرسایش بادی استفاده صحیح اززمین می باشد.نمونه کلاسیک فرسایش بادی ناشی ازاستفاده نادرست اززمین پیدایش (کاسه گردوخاک یاکاسه غبار)دردشتهای مرکزی ایالات متحده آمریکاشامل ایالت های کلرادو،اوکلاهما،کانزاس،مک زیک جدیدوتگزاس درعرض سالهای دهه 1930می باشد.زمانی این سرزمین به وسعت6/5 میلیون هکتارچراگاهی خوب محسوب می شدامادرجنگ جهانی اول احتیاج به گندم چنان قوت گرفت که بیشترزمینهای این ناحیه شخم زده شدوگندم کاشته شدوزمین محصول فراوانی داد،چندسال بعدخشکسالی شد،زراعت به کلی ازبین رفت،چون زمین راشخم زده بودندوخاک بدون پوشش شده بودوچنان خشک گشته بودکه بادبه راحتی می توانست آنراپراکنده سازد.ازآن پس هروقت گرباد تندی برمی خاست مقدارانبوهی ازخاک ناحیه رابرمی داشت.بعدازاین طوفانهای فاجعه آمیز1934و35 بودکه نام کاسه گردوخاک به آن ناحیه داده شد.معلوم گردیدکه بیشتراراضی این منطقه برای کشاورزی مناسب نیست لذاازطرف دولت برای برگرداندن زمین به وضع اولیه یعنی زیر پوشش طبیعی اقدام جدی صورت گرفت.ب)حفاظت رطوبت خاک:افزایش رطوبت خاک اثرقابل توجهی درمقاومت خاک درمقابل باد دارد.رطوبت خاک چسبندگی ووزن ذره هاراافزایش می دهدبه نحوی که بادهای شدیدتری برای به حرکت درآوردن ذره لازم است.حفاظت رطوبت خاک به ویژه درنواحی خشک ونیمه خشک برای کنترل فرسایش بادی وتولیدمحصول اهمیت دارد.برای حفظ رطوبت خاک می توان ازسه روش اصلی استفاده کرد :افزایش نفوذپذیری،کاهش تبخیروجلوگیری ازرشدعلفهای هرز.درعمل مواردنامبرده رامیتوان باعملیاتی ازقبیل تراس بندی،کشت درروی خطوط تراز،کشت نواری،استفاده ازمالچ وانتخاب گیاهان مناسب انجام داد.
تراس بندی روش مناسبی برای ذخیره رطوبت است.تراسهای مسطح بیشترازتراسهای شیبدار آب راذخیره می کنند.عمل اصلی تراسهای مسطح حفاظت آب است ضمناًخاک رانیزحفاظت میکنند،درحالی که عمل اصلی تراسهای شیبدارحفاظت خاک است ولی آب رانیزتاحدی ذخیره میکنند،به خصوص وقتی که شیب آنهابه اندازه ای کم باشدکه آب بتواندروی سطح نسبتاًزیادی پخش شود.تراسهاعلاوه برکنترل مستقیم فرسایش آبی فرسایش بادی رانیز به طورغیرمستقیم کنترل مینمایند.درروش کشت درروی خطوط ترازکه عملیات شخم حتی الامکان درروی خطوط ترازانجام میگیرد،آب به علت وجودپشته ها قادربه حرکت درجهت شیب نبوده وبه تدریج درخاک نفوذمیکند.میزان آب نفوذی درکشت درروی خطوط ترازنسبت به کشتی که درجهت شیب انجام میگیردچندین برابربیشترمی باشد.کشت نواری نیزروش مناسبی برای ذخیره رطوبت است.بررسیها نشان داده است که کشت نواری نسبت به کشت درروی خطوط ترازآب بیشتری رادرخاک ذخیره میکند زیراسرعت آب دراثربرخوردبانوارهای علوفه متراکم کم شده ودرنتیجه زمان نفوذافزایش میابد.قراردادن مالچ درسطح زمین نیزسبب حفظ رطوبت میگردد.هرچه مقدار مالچ بیشترباشدرطوبت حفاظت شده رطوبت حفاظت شده بیشترخواهدبود.مالچ مانع سفت شدن سطح خاک ودرنتیجه کاهش نفوذآب میگردد.مالچ به علاوه باعث کم شدن سرعت جریان آب شده ودرنتیجه زمان نفوذراافزایش میدهد.ت)ایجادخاکدانه های درشت درخام سطحی:ازآنجایی که فرسایش بادی تحت تاثیراندازه ووزن مخصوص ظاهری خاکدانه هااست،بنابراین برای افزایش ثبات خاکدانه هادرمقابل فرسایش بادی لازم است عملیاتی رابه کاربردکه باعث تشکیل خاکدانه های درشت مقاوم به فرسایش گردد.افزایش موادآلی مثل افزایش کاه وکلش غلات ،لگومینوزویونجه به خاک میزان کلوخه های مقاوم به فرسایش بادی راافزایش میدهدالبته این عمل تاموقعی است که موادافزوده شده درمرحله فساد فعال هستند.درواقع وقتی فسادموادافزوده شده به مرحله تقریباًکامل رسیده باشد،ازمقاومت کلوخهای مقاوم به فرسایش کاسته شده وفرسایش کاسته شده وفرسایش افزایش خواهد یافت به خصوص درمواردی که مقدارموادافزوده شده زیادباشد.کمبودکربنات کلسیم آزاددرخاک کلوخهارامستعدفرسایش بادی میکند.ج)استقرارپوشش گیاهی :بعضی ازخاکها به طورطببیعی بسیارفرسایش پذیر بوده ولی همواره دراین رابطه عامل اصلی که باعث برداشت خاک شده عدم پوشش گیاهی کافی میباشد.درواقع پوشش فقیرزمین باعث میشودکه بادهای قوی خاکهای لخت رامورد فرسایش قرارداده وآنها رابه نقاط دیگر حمل نماید.بنابراین بهترین،ارزانترین وموثرترین روش برای جلوگیری از فرسایش بادی عبارت ازپوشیدنیدن سطح زمین به وسیله پوشش گیاهان طبیعی بوده وهرچه میزان پوشش گیاهی بیشترباشد نقش آن نیزبهتروبیشترنمایان میشود.حال آنکه اگردرسطح زمین گیاهان ویاهرگونه برجستگی وزبری وجودداشته باشدسرعت صفربه بالاتر منتقل میشود.دربالای این سطح مقدارسرعت بادباافزایش ارتفاع ابتدا سریع وسپس باسرعت کمتری افزایش می یابد.ه)قراردادن بقایای محصول درسطح خاک:بادهای شدیدوخشک همراه بادرجه حرارت بالا،فرسایش رابه خصوص درخاکهایی که حساس به فرسایش بادی هستند،تشدید می کنند.برای کنترل فرسایش دراین شرایط می توان بقایای گیاهان رادرسطح خاک قرارداد.بقایای محصول قرارداده شده درسطح زمین به خصوص اگربلندوانبوه باشدتقریباًبه اندازه خودپوشش گیاهی زنده،فرسایش بادی راکنترل می کند.بقایای محصول ازیک سوسرعت بادراکاهش داده وفرسایش رامحدودمی سازدوازسوی دیگرحرکت خاک فرسوده شده رامتوقف می سازد.میزان نقش بقایای محصول درکاهش فرسایش بادی به عوامل زیادی بستگی داردکه مهمترین آنهانسبت به سطح خاک ونوع خاک.ت)انجام شخم عمیق :شخم عمیق بابه وجودآوردن سطح زیروکلوخه ای میزان فرسایش بادی رامحدودمی سازد.برای آنکه بالاترین درجه زبری به دست آیدبهتراست پس ازبارندگی زمین هرچه زودترشخم زده شود.م)ایجادموانع درمسیر باد:به طوری که قبلاً بیان شده است میزان فرسایش بادی دریک زمین فرسایش پذیروسیع به تدریج تشدید می شود.بنابراین برای کاهش میزان فرسایش بادی ،لازم است طول زمین راباایجادموانعی درمسیرباد،کوتاه کرد.درمواردی که ایجادموانع درسطح زمین عملی نباشدیانخواهیم موانعی راایجادکنیم،به منظورکاهش طول زمین فرسایش پذیر،مزارع راقطعه بندی می کنیدبه نحوی که عرض آنهاباریک بوده وطول آنهاعمودبرجهت بادغالب باشد.مثلاًکشت نواری برای کنترل فرسایش بادی،دراین روش نباتات مقاوم به فرسایش رابه طور متناوب بانباتات حساس به فرسایش ویاباآیش به صورت نوارهایی درجهت عمودبربادغالب کشت می نمایند.کشت نواری مزایاومعایبی دارد.مهمترین مزایای کشت نواری عبارتنداز:1)حفاظت فیزیکی درمقابل وزش بادکه به وسیله گیاهان انجام می شود.2)فرسایش خاک به فاصله ای معادل عرض نوارکشت ،محدود می گردد.3)حفاظت بیشتررطوبت، به خصوص رطوبت حاصل ازبرف.4)امکان برداشت پیش رس.مهمترین عیب آن عبارت ازاشکال استفاده ازماشینهای کشاورزی درنوارهای کشت باریک می باشد.
منابع
فرسایش بادی وکنترل آن،انتشارات دانشگاه تهران،مولف:دکترحسینقلی رفاهی
بادوبادشکن ها،انتشارات وزارات کشاورزی،جوادی
فرهنگنامه ی علمی،انتشارات وزارت فرهنگ وارشاد اسلامی،مهندس محمود سالک
بادهاوطوفانها،سایت انجمن ایران پردیس
بادمعادل 4/1 سطح بیابانهای کره زمین رابه وسیله شن پوشش داده وهرساله صدها میلیون تن خاک راازآنها کنده وجابجامی کند.درزمانهای گذشته شدت این پدیده ازامروز بیشتر بوده است.بادهای دوران دوم (مزوزوئیک) ماسه سنگ های عظیمی رادراروپاوشمال امریکاقرارداده است.درزمانی نزدیک ترگردوخاک انباشته شده دربستراقیانوسها ولایه های یخی نشان می دهدکه در20000 سال قبل بادبسیارقدرتمندترازامروزع مل می کرده است.
درسطح زمین بادهای بیابانی قادرندرسوبات بیشتری رابرحسب مترمکعب درسال درپهنای یک کیلومتر نسبت به هرپدیده ژئومرفولوژیکی دیگر حمل کنند.وجودصدها کیلومترمربع ازتپه های ماسه ای بابیش از3 مترارتفاع هرکدام بابیش از15 متردرسال پدیده های معمولی دربیابانها هستند.باداززمانهای گذشته یاردانگ های سون هدن راکه حدود 10000 کیلومترمربع ازچین مرکزی رامی پوشاند،به عمق2تا3 مترکنده وایجاد کرده است.
مشاهده ی نقش بادوآب درفرسایش ورسوب
مشاهده ی قدرت باددربیابانهاوعوارض ناشی ازآن موجب شده است تاژئومرفولوژیستهای قدیمی قاطعانه ادعا می کندکه بادبه کرات سطح زمین راصاف کرده است،پدیده ای که اوآن راائولیشن نامگذاری کرده است. ادعای اواهمیتی راکه اکثریت ژئومرفولوژیست های قبلی برای نقش فرسایش رودخانه ای درمورد لخت شدن بیابانها قائل بودند عوض نمود.مشارکت بادوآب همانگونه که درعمل رسوبگذاری وجوددارددرعمل فرسایش نیزمشاهده می شود.به عنوان مثال باد چنانچه همراه ماسه های آبرفتی نباشد درعمل ساییدن ناتوان است .بالاترین مقدار فرسایش آبی درسطح زمین مربوط به رسوبات بادی(لس)درچین است.
تشکیل گودیهایی به وسعت صدها کیلومترمربع درخیلی ازبیابانها احتمالاً دراثر عمل مشترک بادوآب می باشد.به طور کلی رفتاربادوآب دردریک منطقه درموردایجادفرسایش ورسوبات متفاوت می باشد.فرسایش آبی درسطوح گسترده شیبهاآغاز می شودولی سریعاًدرآبراهه های باریک متمرکز می گردد.درحالیکه بادهمواره درتمامی سطوح گسترده فراروی خوددرتمامی مقیاسهاعمل می نماید.
فرسایش بادی
درمقیاس جهانی اهمیت وخطرفرسایش بادی کمتر ازفرسایش آبی است ولی گاهی ابعادوعظمت آن ازفرسایش آبی بیشتر می باشد.به عنوان مثال درسالهای1934-1930 فرسایش بادی در مرکزوجنوب ایالات متحده امریکافاجعه ای به وجودآورد.فاجعه به اندازه ای بودکه بادقادربودازدشتهای وسیع تا300 میلیون تن خاک(بیشترقسمت حاصلخیزخاک یعنی موادریز)رابرداردودرشهرهاو صبات ،اتومبیل هاووسایل کشت وزرع رادرزیرخودمدفون سازد.درایالات متحده امریکاتاقبل ازوقوع فرسایش بادی سالهای مذکوربه مساله فرسایش بادی توجه زیادی نمی شدوازآن به بعدبودکه فرسایش بادی اهمیت پیداکرد.همانطورکه درمناطق پرباران فرسایش آبی اهمیت دارددرمناطق خشک ونیمه خشک نیز فرسایش بادی عامل اصلی فرسایش است وآثارنامطلوب آن رامی توان به صورت کویروبیابان ملا حظه نمود.فرسایش بادی درتمام مناطق دنیا اتفاق می افتدوسبب خسارت می گردد.بررسیها نشان داده اندکه خسارت حاصل ازفرسایش بادی درسالهای خشک شدیدتراست.
فرسایش بادی عبارت ازکنده شدن،انتقال ورسوب موادخاک به وسیله بادمی باشد.باددرصورتی فرسایش شدیدی رابه وجود می آوردکه ازسرعت قابل ملاحظه ای برخوردارومانعی جدی درمسیرش وجودنداشته باشد.درمناطق لخت یاباپوشش نباتی بسیارپراکنده یامناطق ساحلی وبه خصوص دراراضی وسیع بیابانی بادقادربه جابجایی مقادیر زیادی ازمواد می باشد.
فرسایش بادی درایران
بهطور کلی بادهای ایران رامی توان به شرح زیرتقسیم بندی کرد:1)بادهای شمال غربی:این بادهاازمهرماه تااردیبهشت ماه پس ازعبورازسواحل مدیترانه ودریای سیاه وکوههای زاگرس به ایران می رسد.2)بادجنوب شرقی:این بادازقسمت های اقیانوس هند گذشته ودرفصل بهاروتابستان به سمت ایران می وزد.3)بادشمال شرقی:این بادسهمناکترین بادایران بوده ومشهوربه صدوبیست روزه سیستان است.سرعت وزش این بادبه120 کیلومتردرساعت نیزمی رسد.سرچشمه این بادازفلات پامیروصحاری هرات بوده وازسرحدشرقی افغانستان واردخاک ایران میشودومعمولاًازاردیبهشت ماه تامردادماه جریان پیدامی کند.به طور کلی درمناطق خشک ونیمه خشک ایران،اراضی زیادی تحت تأثیرفرسایش بادی قراردارند.شدت فرسایش بادی به خصوص درخوزستان،کرمان،سیستان،بل وچستان وبرخی ازمناطق حاشیه کویربه علت رژیم اقلیمی خشک اهمیت فوق العاده ای دارد.دراین مناطق ازیک طرف به علت شوربودن یانامناسب بودن زمین پوشش نباتی کافی وجود نداردوازطرف دیگرهوای گرم بهاروتابستان خاکهاراخشک کرده وبه صورت پودردرآورده است.مطالعات وتحقیقات انجام شده درزمینه فرسایش بادی درایران بسیارانداک وپراکنده می باشد
******برای مطالعات بیشتربه منابع زیر مراجعه کنید:
.ازاین تحقیقات می توان به تهیه نقشه حساسیت اراضی به فرسایش بادی درحوزه دشت یزد-اردکان(احمدی واختصاصی 1372)،بررسی وضعیت فرسایش بادی وتثبیت تپه های ماسه ای در حوزه آب خیز سورگلم جاسک(شرکت عمران کویر)،طرح احیاء وتوسعه پایداراراضی کشاورزی کاشان (مرکز تحقیقات کویری وبیابانی ایران)،مطالعات انجام شده توسط سازمان تحقیقات جنگلهاومراتع کشور،مطالعات جامع احیاءوتوسعه کشاورزی دربخشهای باحاکمیت فرسایش بادی درکشوروسایرمطالعات محدود وپراکنده درسطح کشوراشاره کرد،اخیراًطهماسبی بیرگانی 1377 مطالعه ای تحت عنوان مقایسه پتانسیل رسوب دهی ،فرسایش های آبی وبادی با استفاده از دومدل تجربی mpsiacوirifr دریکی ازحوزه های آب خیزمناطق بیابانی کشوربه انجام رسانده است.
عوامل موثردرفرسایش بادی
باددربیابانهابهطورموثرترع مل مینماید،نه به دلیل آنکه باددرمحیطهای خشک قوی ترازمحیطهای مرطوب است بلکه به دودلیل دیگر:1)داشتن سطوح زمین خشک و2)وجودپوشش گیاهی بسیارپراکنده.بنابراین بادهای باسرعت زیادهمواره سبب وقوع فرسایش نمیشوندوبادهای فرساینده سبب فرسایش یکسان درتمام موقعیت هانمی گردند.برای اینکه برنامه های حفاظت خاک باموفقیت بیشتری انجام گیردلازم است اطلاعاتی درموردشدت فرسایش وعوامل موثردرآن ونیزمساحتی که تحت تأثیرفرسایش قرارداردداشته باشیم.بایددرنظرداشت که معمولاً نمی توان عامل مشخص ومعینی رابه عنوان عامل اصلی فرسایش بادی دریک منطقه معرفی نمود،بلکه شرایط فرسایش موجوددرمنطقه رابایدمعلول تأثیرات متقابل مجموعه عوامل موثردرایجادفرسایش بادی دانست.فرسایش بادی موقعی اتفاق می افتدکه شرایط برای جداکردن وانتقال موادخاک به وسیله باد مناسب باشد.عوامل موثردرفرسایش بادی عبارتنداز:1)خصوصیات خاک که خودشامل بافت خاک،چسبندگی ذرات خاک،ساختمان خاک،ماده آلی،رطوبت خاک وشکل ذرات.
-اگراندازه ذره خاک کوچکترازحدمعمول باشد به وسیله منتقل نخواهدشد.
-اگراندازه ذره خاک به اندازه ذره خاک به اندازه کافی بزرگ باشد به وسیله بادمنتقل نخواهد شد.
یکی دیگر ازخصوصیات خاک که درمیزان فرسایش بادی موثراست چسبندگی ذرات آن می باشد.هرچه چسبندگی ذرات خاک بیشترباشدخاک درمقابل فرسایش بادی مقاوم تر است،دررابطه بافرسایش بادی اهمیت رس،مواد آلی وسایرعوامل سیمان کننده کاملاًروشن می باشد.خاکهای شنی که فاقداین عوامل سیمان کننده هستندبه آسانی فرسایش می یابند.درخاکهایی که رس آنهاکم ومیزان ماسه ریز وسیلت آنها فراوان باشد،خاکدانه به طورضعیف تشکیل می شود.
خاکهای بدون ساختمان به علت عدم چسبندگی مستعدفرسایش بادی می باشند،درحالی که خاکهایی که ساختمان دانه ای مناسبی دارند مقاوم به فرسایش بادی هستند حتی اگرموادتشکیل دهنده آن ذرات ریز مستعدفرسایش بادی باشند.ماده آلی خاک درمیزان فرسایش بادی موثر است.اگرمواد آلی خاک ازبین برودخاکدانه های شکسته شده وبه ذرات ریزتری تبدیل می شوندکه به وسیله بادمنتقل می گردند.رطوبت خاک مهمترین عامل فرسایش خاک است خاکهاوقتی به فرسایش بادی حساسندکه خشک باشند.بادذرات خاکی که سطح آنرطوبت کافی داشته باشد منتقل نخواهد شدزیرا ذرات ودانه های مرطوب خاک دراثرنیروی کوهزیون ناشی از پوسته آب بین ذرات تقریباًپایدار هستندوشکل ذرات خاک درنحوه جابجایی آنهااثردارد هرچه تعداد سطوح نامنظم ذراتو درنتیجه سطحآنهابیشترباشدجابجایی آنها به همان نسبت آسانتر خواهد بود.2)آب وهواکه درفرسایش بادی تاثیرداردعبارتند از:باد،بارندگی،درجه حرارت ،که باافزایش تبخیرمیزان رطوبت خاک راکم میکند.باکم شدن رطوبت خاک فرسایش بادی فعال است.نقش بادازدوجهت اهمیت دارد:یکی اینکه بادعامل اصلی فرسایش بادی است ودیگراینکه بادباافزایش تبخیر،میزان رطوبت خاک راکاهش داده وآن رامستعدفرسایش بادی می سازد.
خصوصیات بادها
الف)بادهای منظم:بادهایی که به طوردائم ازیک سمت معین وثابتی درحرکت باشندکه خودشامل
1)بادهای آلیزه-درواقع جریان توده هوای سرد است که ازقطبها به طرف دایره استوا درحرکت است.
2)بادهای کنترآلیزه-درواقع توده هوای گرم است که ازسمت دایره استوا بهطرف قطبهامیرودودرطبقات بالاومعمولاًدرارتفاع بین5تا9 کیلومتردرحرکت است.
3)بادهای موسمی-بادهای فصلی هستندکه دراثراختلاف دمابین خشکی وآب ودرنتیجه به وجود آمدن اختلاف فشار بین این قسمتها تولید میشوند.
4)نسیم ها-بادهای ملایم متناوب دائمی شبانه روزی است که دراثراختلاف بین خشکی وآب ایجاد می شوند.
ب)بادهای متناوب:درمواقعمعینی ازفصول سال به طور متناوب ازجهات معینی شروع به وزیدن می نماید.
پ)بادهای نامنظم:که درمواقع مختلف سال ازجهات مختلف وبه طور نامنظم شروع به وزیدن میکنندوغالباً محلی هستند
3)نقش پوشش گیاهی درفرسایش بادی نیزمهم است هرچندکه مناطق خشک وبیابانی الزاماًدارای پوشش گیاهی محدودویابدون پوشش گیاهی می باشندولی بیشترین تراکم پوشش گیاهی درمناطق خشک وبیابانی برروی اراضیی که بافت درشت وبارندگی موثر قابل توجهی دارنددیده می شود.زیرادراین مناطق به دلیل بافت شنی درشت دانه مکش ماتریک خاک ضعیف بوده وبنابراین درصد رطوبت قابل استفاده خاک بیش ازسایرنقاط می باشد.
-پوشش گیاهی مانع برخوردمستقیم بادباسطح خاک لخت می گردد.
-پوشش گیاهی تبخیر سطحی راکاهش می دهددرنتیجه رطوبت خاک زیادتر شده ودرمقابل فرسایش بادی مقاومت می کند.
-پوشش گیاهی جلوی حرکت ذرات منتقله به وسیله بادراگرفته وپشت خودنگه می دارد.
-پوشش گیاهی باکاهش تلاطم هوا درمجاورت سطح خاک منطقه ای رابه وجودمی آورد که دارای هوای نسبتاًساکن وآرام وباهدایت حرارتی کم است.
-مهمترین نقش پوشش گیاهی درکاهش فرسایش بادی ایجاد ناهمواری است که به این وسیله سرعت باد رادرنزدیکی سطح خاک کاهش میدهد.موثرترین شکل گیاه ازاین نظر،حالت ایستاده آن است علوفه کوتاه نقش کمی ازاین نظر دارند.
4)زبری سطح خاک در فرسایش بادی باعث میشود که کمتر مورد فرسایش قرار بگیرد،اثرزبری درفرسایش خاک بستگی به ارتفاع،شکل وجهت آن نسبت به باددارد.زبری سطح خاک سرعت بادرادرنزدیکی سطح زمین به مقدارقابل ملاحظه ای کمترازسطح هموار میگردد.این مسأله ازنظرکنترل فرسایش اهمیت داردزیرابه طوری که بعداًاشاره خواهدشد،بیشترحرکت خاک درپایینتر ازارتفاع حدود30 سانتی مترانجام میگیرد.درسطوح زبرذرات خاک درحال حرکت به دام افتاده ودرحد فاصل زبریها متوقف می شوند.
5)نقش پستی وبلندی درفرسایش بادی :پستی وبلندی فرسایش بادی رامحدودمی سازد.بنابراین زمینهای مسطح بیش ازاراضی پست بلنددرفرسایش بادی قرار خواهندگرفت.چپیل،سیدووی وآرمبراست شیبهای طولانی،شیبهای کوتاهی که درجه آنهااز5/1 درصدتجاوزنمیکندو همچنین دراراضی مسطح،شیب سرعت وسرعت برشی برای یک بادمعین ثابت است.دریک توپوگرافی تپه ای که طول شیب آن نسبتاًکوتاه است،لایه های بالاترجریان بادهنگامی که ازبالای رأس تپه عبورمیکندبه سطح خاک نزدیکترند.ازآنجایی که نیروی فرسایندگی بادمتناسب بامربع سرعت برشی است،بنابراین نیروی فرسایندگی باددررأس تپه ها خیلی بیشترازاراضی باشیب طولانی می باشد.
6)اثرطولی اززمین که درفرسایش بادی،درمعرض بادقرارمیگیرد.تحقیقات انجام شده وهمچنین مشاهدات نشان داده اندکه اگردرزمینی مانعی برای حرکت بادوجودنداشته باشدمیزان فرسایش یافته افزایش می یابد.یعنی دریک سطح فرسایش پذیرطولانی حمایت نشده میزان فرسایش هرچه ازنقطه شروع دورتررویم افزایش می یابدوبه حداکثرخود میرسدوبه این صورت ذرات ریزتردرقسمتهای دورترمزرعه انباشته خواهد شد.سپس موقعی می رسدکه باددیگرنمی تواندموادبیشتری راحمل کندزیراکه به بالاترین حدظرفیت حمل خودرسیده است.
نتایج حاصل ازفرسایش بادی
مهمترین نتایج حاصل ازفرسایش بادی عبارتنداز:تشکیل نهشته های بادی،تشکیل حفره هایی درزمین،تسطیح سطح زمین،تشکیل شیارهای طولی،به وجودآمدن صخره هاو برجستگی هایی باشکل خاص،به وجودآمدن زمینهای سنگلاخی،رسوب مواد،ازبین رفتن خاک،تغییربافت خاک،ازبین رفتن موادغذایی وکاهش قدرت تولیدی خاک،خسارت به گیاهان،تشدیدزمین لغزه وآلودگی هوا.
مراحل فرسایش بادی
فرسایش بادی دارای سه مرحله برداشت،حمل ورسوبگذاری است.
مرحله برداشت:تمامی بادها باسرعت کافی برای شروع حرکت ذرات وجابجایی آنهاراندارند.(چپیل)دریافت که برای شروع حرکت ذرات خاک سرعت بادبایدبه سرعت آستانه فرسایش رسیده باشد،یعنی حداقل سرعتی که سبب انتقال ذرات به وسیله اثرمستقیم بادباشد.مقدارسرعت آستانه فرسایش درموردخاکهای مختلف بین575 تا1350 سانتیمتر درساعت درارتفاع30 سانتیمتری بالای سطح خاک تغییرمیکند.حداقل سرعت بادلازم برای شروع حرکت فرسایش پذیرترین ذرات،یعنی ذراتی که قطر معادل آنهادرحدود1/0 میلی متراست حدود16کیلومتردرساعت درارتفاع30 سانتی متری بالای سطح صاف خاک میباشد.این ذرات درواقع به دلیل ارتباط بین وزن واندازه شان مستعدترین ذرات برای انتقال هستندزیراازنظراندازه درحدی هستندکه بتوانندقسمتی ازخودرادرمعرض جریان بادمتلاطم قراردهندوازنظروزن نیزدرحدی هستندکه بتوانندبه سهولت حمل شوند.ذرات ریزترازآن،ازیک سومعمولاًچسبنده هستندودرمقابل بادمقاومت میکنندوازسوی دیگربه علت کوچکی درمعرض جریان بادمتلاطم قرارنمیگیرد.
حمل:انتقال ذرات خاک وشن به وسیله بادمعمولاً برحسب ابعادآنها به سه طریق کاملاً متمایز،به صورت معلق شدن ذرات درهوا،بالاوپایین درروی سطح یعنی جهشی وغلطیدن یاخزیدن درروی سطح انجام میگیرد.این سه نوع حرکت معمولاًبه طورهمزمان صورت می پذیرد..انتقال ذرات به صورت معلق راافلیشن نامیده میشود.دراین حرکت ذرات خیلی ریزی که قطر آنهاغالباًکمتر از1/0 میلی مترمی باشدمعمولاً به موازات سطح زمین حرکت نموده وسپس به سمت بالاانتقال می یابندوبه حالت تعلیق درمی آیند.باافزایش سرعت باد،ذرات درشت ترنیزبه حالت تعلیق درمی آیندمثلاً ذرات به قطر1 میلی متردراثربادهای شدید30 تا40 کیلومتردرساعت،به صورت تعلیق درمی آیند.ذرات خاک غالباًتاچندمتر ارتفاع بالا رفته وسپس کم کم به سمت زمین فرو می افتند.بعضی ازذرات دراثرطوفانهای بزرگ تاکیلومترهادراتمسفربالا میرود.انتقال موادبه صورت جهشی راافلاکشن نامیده میشود.این حرکت به وسیله یکسری جهشهای کم ارتفاع درروی سطح خاک انجام میگیرد.حرکت جهشی به طورگسترده ای توسط محققین زیادی بااستفاده از تونلهای بادی ومطالعات زمینی بررسی شده است.این بررسیها نشان داده اندکه طبیعت ومیزان جهش تحت تأثیرعوامل متعددی است که شامل اندازه وشکلذره ،سزعت بادوطبیعت سطحی که عمل جهش درروی آنانجام میگیرد می باشد.قطرذرات جهشی معمولاًبین 05/ و5/ میلی متراست.حرکت جهشی بیشتردرذراتی باقطر1/تا15/ میلی مترمی باشد.انتقال ذرات به صورت خزشی اکستروژن نامیده می شودکه عبارت است ازغلطیدن یاسرخوردن ذرات درشت به فاصله های کوتاه درروی زمین ،که به علت سنگینی بادنمی تواندآنها راتحمل می کند.معمولاًدراثر فشاربادیادراثربرخوردذرات جهنده به وسیله بادبه وجود می آید.
مرحله رسوبگذاری:فاصله خاک حمل شده ازمحل اولیه خودبستگی به سرعت بادواندازه ووزن ذرات وخاکدانه هادارد.ته نشینی موادوقتی اتفاق می افتدکه نیروی ثقل بیشترازنیروی نگهداری ذرات درهواباشدواین اغلب وقتی است که جریان بادقطع شده ویاسرعت آن به پایین ترازسرعت حدلازم برای حمل موادبرسد.نوع رسوب همانندنوع حرکت براساس اندازه ووزن ذرات میشوند.ذرات درشت غلطنده برروی سطح به محض کاهش سرعت بادمتوقف میشوند.ذرات باابعادمتوسط که به صورت جهشی درشت تردرقسمت روبه باد تپه های شنی ودانه های جهشی ریزتر،درقسمت بادپناه آن قرارمیگیرند.ذرات ریزمعلق درهواتافاصله زیادی ازمحل اصلی خودحمل میشوندوهروقت بادقطع شودیاسرعت آن به پایین ترازحدلازم برای حمل برسد،به تدریج رسوب می یابند.
سرعت باد
درفرسایش بادی عامل اصلی،سرعت حرکت باداست.ذرات خاک به وسیله بادحمل میشوندزیرابادانرژی دارد.بادکه درمواقع جابجایی سریع توده های هوا می باشدهمجون دیگرسیالهادارای جرم وسرعت بوده ودراثرتماس باخاک ویاهرشیئی دیگر،می تواندباواردنمودن نیروی برشی موجب حرکت ویاجابجایی ذرات آن گردد.دراین میان خاکهایی که فاقدپوشش گیاهی ویاسنگریزه ای مناسب باشنددرمعرض تماس بیشتربابادواثرات فرسایشی آن می باشند.هرچه سرعت بادبیشترباشد انرژی آن بیشتر است ودرنتیجه فرساینده تربوده وموادبیشترومواد درشت تررامنتقل خواهد کرد.منظورازجهت بادجهتی است که بادازآن جهت به طرف مادرحال وزیدن است.اطلاع ازجهت باد،درکنترل فرسایش اهمیت دارد.به عنوان مثال درایجادموانع وبادشکنها دانستن جهت بادضروری است.جهت تقریبی بادرامیتوان ازروی آثاری مانندسمت حرکت دودازدهانه لوله بخاری،سمت حرکت ابرها،سمت حرکت کاغذیادستمال فهمید.جهت بادغالب،ازروی شکل تپه های شنی تشخیص داده می شود.مثلاًدرمواردی که جهت بادغالب ثابت باشد بالهای تپه های شنی هلالی شکل به صورت متقارن می باشد.درمواردی که جهت بادتغییرمیابدیکی ازبالهای این تپه های شنی به طورقابل ملاحظه ای طویل می گردد.جهت بادغالب همچنین ازروی شکل رسوباتی که درپشت توده های گیاهی قراردارندوهمچنین ازوضع قرار گرفتن درختها تشخیص داده می شود.
کنترل فرسایش بادی
مطالعاتی که درموردباکنترل فرسایش بادی انجام گرفته نشان داده است که مقدار فرسایش بادی به سرعت بادوخصوصیات زمین بستگی دارد،بنابراین برای مبارزه بافرسایش بادی دوروش اساسی وجودداردکه عبارتنداز:1)کاهش سرعت باددرنزدیکی سطح زمین تاحدی که کمترازسرعت آستانه فرسایش گردد.2)کنترل عواملی که برخصوصیات خاک موثرندمانندحفاظت رطوبت وشخم.کنترل فرسایش بادی به روشهای مختلفی انجام میگیرد که عبارتند از:الف)استفاده صحیح اززمین:ازآنجایی که عامل اصلی فرسایش بادی استفاده نامناسب ویاغلط اززمین است،بنابراین اصل اساسی درکنترل فرسایش بادی استفاده صحیح اززمین می باشد.نمونه کلاسیک فرسایش بادی ناشی ازاستفاده نادرست اززمین پیدایش (کاسه گردوخاک یاکاسه غبار)دردشتهای مرکزی ایالات متحده آمریکاشامل ایالت های کلرادو،اوکلاهما،کانزاس،مک زیک جدیدوتگزاس درعرض سالهای دهه 1930می باشد.زمانی این سرزمین به وسعت6/5 میلیون هکتارچراگاهی خوب محسوب می شدامادرجنگ جهانی اول احتیاج به گندم چنان قوت گرفت که بیشترزمینهای این ناحیه شخم زده شدوگندم کاشته شدوزمین محصول فراوانی داد،چندسال بعدخشکسالی شد،زراعت به کلی ازبین رفت،چون زمین راشخم زده بودندوخاک بدون پوشش شده بودوچنان خشک گشته بودکه بادبه راحتی می توانست آنراپراکنده سازد.ازآن پس هروقت گرباد تندی برمی خاست مقدارانبوهی ازخاک ناحیه رابرمی داشت.بعدازاین طوفانهای فاجعه آمیز1934و35 بودکه نام کاسه گردوخاک به آن ناحیه داده شد.معلوم گردیدکه بیشتراراضی این منطقه برای کشاورزی مناسب نیست لذاازطرف دولت برای برگرداندن زمین به وضع اولیه یعنی زیر پوشش طبیعی اقدام جدی صورت گرفت.ب)حفاظت رطوبت خاک:افزایش رطوبت خاک اثرقابل توجهی درمقاومت خاک درمقابل باد دارد.رطوبت خاک چسبندگی ووزن ذره هاراافزایش می دهدبه نحوی که بادهای شدیدتری برای به حرکت درآوردن ذره لازم است.حفاظت رطوبت خاک به ویژه درنواحی خشک ونیمه خشک برای کنترل فرسایش بادی وتولیدمحصول اهمیت دارد.برای حفظ رطوبت خاک می توان ازسه روش اصلی استفاده کرد :افزایش نفوذپذیری،کاهش تبخیروجلوگیری ازرشدعلفهای هرز.درعمل مواردنامبرده رامیتوان باعملیاتی ازقبیل تراس بندی،کشت درروی خطوط تراز،کشت نواری،استفاده ازمالچ وانتخاب گیاهان مناسب انجام داد.
تراس بندی روش مناسبی برای ذخیره رطوبت است.تراسهای مسطح بیشترازتراسهای شیبدار آب راذخیره می کنند.عمل اصلی تراسهای مسطح حفاظت آب است ضمناًخاک رانیزحفاظت میکنند،درحالی که عمل اصلی تراسهای شیبدارحفاظت خاک است ولی آب رانیزتاحدی ذخیره میکنند،به خصوص وقتی که شیب آنهابه اندازه ای کم باشدکه آب بتواندروی سطح نسبتاًزیادی پخش شود.تراسهاعلاوه برکنترل مستقیم فرسایش آبی فرسایش بادی رانیز به طورغیرمستقیم کنترل مینمایند.درروش کشت درروی خطوط ترازکه عملیات شخم حتی الامکان درروی خطوط ترازانجام میگیرد،آب به علت وجودپشته ها قادربه حرکت درجهت شیب نبوده وبه تدریج درخاک نفوذمیکند.میزان آب نفوذی درکشت درروی خطوط ترازنسبت به کشتی که درجهت شیب انجام میگیردچندین برابربیشترمی باشد.کشت نواری نیزروش مناسبی برای ذخیره رطوبت است.بررسیها نشان داده است که کشت نواری نسبت به کشت درروی خطوط ترازآب بیشتری رادرخاک ذخیره میکند زیراسرعت آب دراثربرخوردبانوارهای علوفه متراکم کم شده ودرنتیجه زمان نفوذافزایش میابد.قراردادن مالچ درسطح زمین نیزسبب حفظ رطوبت میگردد.هرچه مقدار مالچ بیشترباشدرطوبت حفاظت شده رطوبت حفاظت شده بیشترخواهدبود.مالچ مانع سفت شدن سطح خاک ودرنتیجه کاهش نفوذآب میگردد.مالچ به علاوه باعث کم شدن سرعت جریان آب شده ودرنتیجه زمان نفوذراافزایش میدهد.ت)ایجادخاکدانه های درشت درخام سطحی:ازآنجایی که فرسایش بادی تحت تاثیراندازه ووزن مخصوص ظاهری خاکدانه هااست،بنابراین برای افزایش ثبات خاکدانه هادرمقابل فرسایش بادی لازم است عملیاتی رابه کاربردکه باعث تشکیل خاکدانه های درشت مقاوم به فرسایش گردد.افزایش موادآلی مثل افزایش کاه وکلش غلات ،لگومینوزویونجه به خاک میزان کلوخه های مقاوم به فرسایش بادی راافزایش میدهدالبته این عمل تاموقعی است که موادافزوده شده درمرحله فساد فعال هستند.درواقع وقتی فسادموادافزوده شده به مرحله تقریباًکامل رسیده باشد،ازمقاومت کلوخهای مقاوم به فرسایش کاسته شده وفرسایش کاسته شده وفرسایش افزایش خواهد یافت به خصوص درمواردی که مقدارموادافزوده شده زیادباشد.کمبودکربنات کلسیم آزاددرخاک کلوخهارامستعدفرسایش بادی میکند.ج)استقرارپوشش گیاهی :بعضی ازخاکها به طورطببیعی بسیارفرسایش پذیر بوده ولی همواره دراین رابطه عامل اصلی که باعث برداشت خاک شده عدم پوشش گیاهی کافی میباشد.درواقع پوشش فقیرزمین باعث میشودکه بادهای قوی خاکهای لخت رامورد فرسایش قرارداده وآنها رابه نقاط دیگر حمل نماید.بنابراین بهترین،ارزانترین وموثرترین روش برای جلوگیری از فرسایش بادی عبارت ازپوشیدنیدن سطح زمین به وسیله پوشش گیاهان طبیعی بوده وهرچه میزان پوشش گیاهی بیشترباشد نقش آن نیزبهتروبیشترنمایان میشود.حال آنکه اگردرسطح زمین گیاهان ویاهرگونه برجستگی وزبری وجودداشته باشدسرعت صفربه بالاتر منتقل میشود.دربالای این سطح مقدارسرعت بادباافزایش ارتفاع ابتدا سریع وسپس باسرعت کمتری افزایش می یابد.ه)قراردادن بقایای محصول درسطح خاک:بادهای شدیدوخشک همراه بادرجه حرارت بالا،فرسایش رابه خصوص درخاکهایی که حساس به فرسایش بادی هستند،تشدید می کنند.برای کنترل فرسایش دراین شرایط می توان بقایای گیاهان رادرسطح خاک قرارداد.بقایای محصول قرارداده شده درسطح زمین به خصوص اگربلندوانبوه باشدتقریباًبه اندازه خودپوشش گیاهی زنده،فرسایش بادی راکنترل می کند.بقایای محصول ازیک سوسرعت بادراکاهش داده وفرسایش رامحدودمی سازدوازسوی دیگرحرکت خاک فرسوده شده رامتوقف می سازد.میزان نقش بقایای محصول درکاهش فرسایش بادی به عوامل زیادی بستگی داردکه مهمترین آنهانسبت به سطح خاک ونوع خاک.ت)انجام شخم عمیق :شخم عمیق بابه وجودآوردن سطح زیروکلوخه ای میزان فرسایش بادی رامحدودمی سازد.برای آنکه بالاترین درجه زبری به دست آیدبهتراست پس ازبارندگی زمین هرچه زودترشخم زده شود.م)ایجادموانع درمسیر باد:به طوری که قبلاً بیان شده است میزان فرسایش بادی دریک زمین فرسایش پذیروسیع به تدریج تشدید می شود.بنابراین برای کاهش میزان فرسایش بادی ،لازم است طول زمین راباایجادموانعی درمسیرباد،کوتاه کرد.درمواردی که ایجادموانع درسطح زمین عملی نباشدیانخواهیم موانعی راایجادکنیم،به منظورکاهش طول زمین فرسایش پذیر،مزارع راقطعه بندی می کنیدبه نحوی که عرض آنهاباریک بوده وطول آنهاعمودبرجهت بادغالب باشد.مثلاًکشت نواری برای کنترل فرسایش بادی،دراین روش نباتات مقاوم به فرسایش رابه طور متناوب بانباتات حساس به فرسایش ویاباآیش به صورت نوارهایی درجهت عمودبربادغالب کشت می نمایند.کشت نواری مزایاومعایبی دارد.مهمترین مزایای کشت نواری عبارتنداز:1)حفاظت فیزیکی درمقابل وزش بادکه به وسیله گیاهان انجام می شود.2)فرسایش خاک به فاصله ای معادل عرض نوارکشت ،محدود می گردد.3)حفاظت بیشتررطوبت، به خصوص رطوبت حاصل ازبرف.4)امکان برداشت پیش رس.مهمترین عیب آن عبارت ازاشکال استفاده ازماشینهای کشاورزی درنوارهای کشت باریک می باشد.
منابع
فرسایش بادی وکنترل آن،انتشارات دانشگاه تهران،مولف:دکترحسینقلی رفاهی
بادوبادشکن ها،انتشارات وزارات کشاورزی،جوادی
فرهنگنامه ی علمی،انتشارات وزارت فرهنگ وارشاد اسلامی،مهندس محمود سالک
بادهاوطوفانها،سایت انجمن ایران پردیس