تويتر
العوامل المؤثرة على التعرية المائية :
1- قابلية التربة للتعرية (نوعية التربة) Soil erodibility:
إن حالة التربة – والتى هى محصلة لخواصها المختلفة – تؤثر بصورة مباشرة على معدل الرشح خلالها، فضلا عن مدى تماسكها وبالتالى مقاومتها لظروف التعرية المائية.
وتنحصر خواص التربة الأساسية المؤثرة على معدل الرشح فى القوام – البناء والرطوبة الارضية وترتيب الطبقات . ويأتى فى المقام الثانى العوامل المؤثرة على البناء الارضى مثل المادة العضوية ونوع معدن الطين والمواد اللاحمة، وكلها تؤثر بصورة غير مباشرة على معدلات رشح التربة.
وعند دراسة تأثيرات القوام يتضح مدى مقاومة الحبيبات الكبيرة فى حجمها للتعرية، وذلك كنتيجة لزيادة أو كبر القوى المطلوبة لتحريكها، وفى الجانب الآخر ، فإن مقاومة الحبيبات الصغيرة فى أقطارها تكون كبيرة أيضا نظرا لقوى التماسك بين هذه الحبيبات، وعلى ذلك، فالحبيبات الاقل مقاومة هى حبيبات السلت والرمل الناعم، لذلك فالارض المحتوية على 40-60% سلت هى أكثر الاراضى قابلية للتعرية. وفى نفس الوقت فإن قدرة التربة الرملية على رشح الماء خلالها تقلل من قيم الجريان السطحى.
ومن ناحية أخرى فإن الاراضى الطينية تتميز بإنخفاض معدل الرشح فضلا عن ظروف طبقت تحت التربة، والتى قد تعيق الرشح، وبالتالى تصبح هذه الاراضى قابلة للتعرية المائية خاصة فى وجود بناء غير ثابت. أما فى وجود بناء جيد فإن مقدرة التربة على الاحتفاظ بالماء تصل إلى حوالى 85% من ماء المطر وحتى درجة إنحدار 17% مما يقلل من فرص حدوث التعرية المائية.
2- تأثير الطبوغرافية على الانجراف المائى:
يعتبر الانحدار من العوامل الاساسية المحددة لكمية ماء الجريان السطحى وسرعته، وبالتالى التعرية لسطح التربة. ولا تمثل التعرية مشكلة كبيرة فى الاراضى المسطحة، وما أن تبدأ التربة فى التموج حتى تصبح التعرية مشكلة.
وتشمل عناصر الطبوغرافية المؤثرة على التعرية المائية درجة الانحدار وطول المنحدر وشكل المنحدر.
• 2/1: درجة الانحدار :
درجة الانحدار تعتبر من أهم العوامل المؤثرة على التعرية. وتزداد التعرية بمعدل الضعف بمضاعفة درجة الانحدار فى المنحدرات التى يقل إنحدارها عن 10%. والمعادلة التالية تشير إلى مقدار الفقد الكلى للأرض (Xc) وذلك بمعلومية النسبة المئوية للإنحدار S (عن Zingg).
Xc = 0.065 S1.49
• 2/2: طول المنحدر :
تحت ظروف إنحدار ثابت وعوامل محلية ثابتة، وبفرض أن طول الفترة المطرية أكبر من الفترة الزمنية التى تحتاجها قطرات المطر للانتقال إلى أسفل المنحدر، فإن كثافة الجريان السطحى تزداد بزيادة طول المنحدر، وتربط معدلات التعرية أو الجريان السطحى (Xc) بقيمة طول المنحدر (L) بالمعادلة التالية:
Xc = 0.0025 L1.53
ولوحظ أن مضاعفة طول الانحدار لا تسبب مضاعفة التعرية. وقد ربط العديد من الباحثين علاقة فقد التربة (X) بكل من طول المنحدر ودرجة ميله، وكذلك بمجموعة من العوامل الارضية الاخرى، وقدمت العديد من المعادلات نذكر منها:
X = CS1.4 L1.6
حيث S درجة الانحدار و L طول المنحدر و C عامل يتعلق بكل من نفاذية التربة وخصائصها الفيزيائية والدوام المطرى الساقط وشدته. وفى صورة أخرى يمكن أن تقاس كثافة التعرية المتوقعة (SP) من المعادلة التالية:
SP = KP Kv S1.35 L0.35 I1.35
حيث : Kp = معامل يتوقف على خصائص التربة
Kv = معامل يتوقف على الغطاء النباتى
I30 = المطر فى فترة 30 دقيقة بأعلى كثافة تحدث فى عامين
• 2/3: شكل المنحدر Slope shape :
يتأثر مقدار التعرية المائية بدرجة كبيرة بشكل المنحدر (مقعر – محدب – مستوى – مركب) حيث يتأثر كل جزء من أجزائه بصورة تختلف عن الاخرى. وفى كل جزء من أجزاء المنحدر، فإن قيمة طوله ودرجة إنحداره تحدد قيمة التعرية به.
فالإنحدار الحاد مع الشكل المستقيم يعطى أعلى تعرية، فى حين أن المنحدر المقعر قد يؤدى إلى حدوث تراكم للمادة المعراة به، أما المحدب فيؤدى إلى ترسيب جزء من المادة المعراة أسفله فى إتجاه المنحدر. والمحصلة الكلية للتعرية تتوقف على مدى تتابع واستمرارية اشكال المنحدر الموجودة.
3- الغطاء النباتى :
ترجع أهمية الغطاء النباتى إلى أنه يؤدى إلى التقليل من معدلات التعرية المائية، حيث يقوم بدور رئيسى فى عدم تصادم قطرات المطر مع سطح التربة، مما يؤدى إلى تقليل طاقة قطرات المطر الساقطة، وتتوزع بالتالى الطاقة الحركية للقطرات على سطح كل من أوراق النبات والتربة، كذلك يؤدى وجود النبات إلى تقليل معدلات الجريان السطحى كنتيجة لتخشين سطح التربة بواسطة النباتات القائمة، مما يعطى فرصة أكبر لرشح الماء خلال التربة.
ومن ناحية أخرى، فإن وجود النباتات والبقايا النباتية وأمتدادات الجذور تؤدى إلى تحسين حالة البناء الارضى، وبالتالى تقلل من فرص التعرية المائية.
وفى بعض الدراسات على الأرض الخالية من النباتات وصلت معدلات التعرية فى 10 سنوات إلى 126.6 كجم / م2 فى حين لم تتعد 0.9 كجم / م2 فى الحقول المغطاة بالحشائش.
المعادلة العامة لفقد التربة
قدمت المعادلة العامة لفقد التربة Universal soil ioss equation (USLQ) عام 1965 بواسطة Wischmeier والتى طورت فى صورتها العامة لتشمل العوامل الرئيسية المتعلقة بالتعرية المائية، وتبعا للقيم المتحصل عليها كنتائج عن القيم المشمولة فى المعادلة يمكن التعرف على قدرة التعرية المائية السائدة، وتشمل المعادلة العامة لفقد التربة 6 عوامل رئيسية تشكل صورتها التالية :
A = R. K. L. S. C. P
حيث :
A = مقدار التربة المفقودة بالحساب بالطن المترى لكل وحدة مساحة (هكتار) من الارض فى السنة. وتعرف من حاصل ضرب باقى العوامل بالمعادلة.
R = عامل المطر Rainfall factor ، ويعبر عنه بدليل الإنجراف بالمطر Rainfall erosion index وهو تقدير لقوة المطر على جرف التربة.
K = عامل قابلية التربة للانجراف بالماءfactor Soil erodibility ، وهو معدل الإنجراف بالطن لوحدة المساحة للوحدة من عامل المطر لتربة معينة محروثة فى إتجاه المنحدر غير مزروعة مشرقة fallow ، ولم تجر لها أعمال صيانة، وذات ميل 9% وطول 22 متر.
L = عامل طول منحدر الأرض وهو النسبة بين مقدار التربة المفقودة من حقل ذى طول إنحدار معين إلى المقدار المفقود من أرض ذات طول إنحدار 22 م من نفس النوع ولها نفس درجة الانحدار.
S = عامل ميل المنحدر وهو النسبة بين الفقد من الارض من حقل ما إلى مقدار الفقد من أرض ذات ميل 9% من نفس النوع ولها نفس طول الانحدار.
C = عامل خدمة المحصول Crop practice factor وهو النسبة بين فقد أرض حقل ما ذات نظام إدارة ودورة محصولية معينة إلى أرض من نفس النوع (ذات قيمة K متساوية) وبدون زراعة ومشرقة.
P = عامل خدمة الصيانة Conservation practice ، وهو النسبة بين فقد أرض أقيمت فيها نظم صيانة التربة (الحرث على الكونتور والمصاطب) إلى الفقد من أرض تحرث فى اتجاه المنحدر.
وبعد تقدير كل عامل من هذه العوامل، يمكن استخدام المعادلة لوضع أساس لاختيار المحصول وأسلوب الخدمة الذى يحفظ الارض فى حدود مقبولة، ويمكن مناقشة تقييم وأهمية هذه العوامل فيما يلى:
1- عامل المطر The Rainfall factor (R) :
ويمكن حسابه عن طريق متوسطات الارصاد الجوية لفترات طويلة نسبيا لحساب:
- الطاقة الكلية للعاصفة، والتى تعتمد على حجم قطرات المطر وعددها والكمية الكلية للمطر الذى يسقط (E).
- أعلى متوسط شدة لسقوط المطر خلال فترة 30 دقيقة (I30)
ويمكن حسابه باستخدام المعادلة الآتية :
R =
حيث:
R = دليل الانجراف بالمطر
E = الطاقة الحركية الكلية للمطر
I30 = أعلى شدة مطر فى 30 دقيقة
1- قابلية التربة للتعرية (نوعية التربة) Soil erodibility:
إن حالة التربة – والتى هى محصلة لخواصها المختلفة – تؤثر بصورة مباشرة على معدل الرشح خلالها، فضلا عن مدى تماسكها وبالتالى مقاومتها لظروف التعرية المائية.
وتنحصر خواص التربة الأساسية المؤثرة على معدل الرشح فى القوام – البناء والرطوبة الارضية وترتيب الطبقات . ويأتى فى المقام الثانى العوامل المؤثرة على البناء الارضى مثل المادة العضوية ونوع معدن الطين والمواد اللاحمة، وكلها تؤثر بصورة غير مباشرة على معدلات رشح التربة.
وعند دراسة تأثيرات القوام يتضح مدى مقاومة الحبيبات الكبيرة فى حجمها للتعرية، وذلك كنتيجة لزيادة أو كبر القوى المطلوبة لتحريكها، وفى الجانب الآخر ، فإن مقاومة الحبيبات الصغيرة فى أقطارها تكون كبيرة أيضا نظرا لقوى التماسك بين هذه الحبيبات، وعلى ذلك، فالحبيبات الاقل مقاومة هى حبيبات السلت والرمل الناعم، لذلك فالارض المحتوية على 40-60% سلت هى أكثر الاراضى قابلية للتعرية. وفى نفس الوقت فإن قدرة التربة الرملية على رشح الماء خلالها تقلل من قيم الجريان السطحى.
ومن ناحية أخرى فإن الاراضى الطينية تتميز بإنخفاض معدل الرشح فضلا عن ظروف طبقت تحت التربة، والتى قد تعيق الرشح، وبالتالى تصبح هذه الاراضى قابلة للتعرية المائية خاصة فى وجود بناء غير ثابت. أما فى وجود بناء جيد فإن مقدرة التربة على الاحتفاظ بالماء تصل إلى حوالى 85% من ماء المطر وحتى درجة إنحدار 17% مما يقلل من فرص حدوث التعرية المائية.
2- تأثير الطبوغرافية على الانجراف المائى:
يعتبر الانحدار من العوامل الاساسية المحددة لكمية ماء الجريان السطحى وسرعته، وبالتالى التعرية لسطح التربة. ولا تمثل التعرية مشكلة كبيرة فى الاراضى المسطحة، وما أن تبدأ التربة فى التموج حتى تصبح التعرية مشكلة.
وتشمل عناصر الطبوغرافية المؤثرة على التعرية المائية درجة الانحدار وطول المنحدر وشكل المنحدر.
• 2/1: درجة الانحدار :
درجة الانحدار تعتبر من أهم العوامل المؤثرة على التعرية. وتزداد التعرية بمعدل الضعف بمضاعفة درجة الانحدار فى المنحدرات التى يقل إنحدارها عن 10%. والمعادلة التالية تشير إلى مقدار الفقد الكلى للأرض (Xc) وذلك بمعلومية النسبة المئوية للإنحدار S (عن Zingg).
Xc = 0.065 S1.49
• 2/2: طول المنحدر :
تحت ظروف إنحدار ثابت وعوامل محلية ثابتة، وبفرض أن طول الفترة المطرية أكبر من الفترة الزمنية التى تحتاجها قطرات المطر للانتقال إلى أسفل المنحدر، فإن كثافة الجريان السطحى تزداد بزيادة طول المنحدر، وتربط معدلات التعرية أو الجريان السطحى (Xc) بقيمة طول المنحدر (L) بالمعادلة التالية:
Xc = 0.0025 L1.53
ولوحظ أن مضاعفة طول الانحدار لا تسبب مضاعفة التعرية. وقد ربط العديد من الباحثين علاقة فقد التربة (X) بكل من طول المنحدر ودرجة ميله، وكذلك بمجموعة من العوامل الارضية الاخرى، وقدمت العديد من المعادلات نذكر منها:
X = CS1.4 L1.6
حيث S درجة الانحدار و L طول المنحدر و C عامل يتعلق بكل من نفاذية التربة وخصائصها الفيزيائية والدوام المطرى الساقط وشدته. وفى صورة أخرى يمكن أن تقاس كثافة التعرية المتوقعة (SP) من المعادلة التالية:
SP = KP Kv S1.35 L0.35 I1.35
حيث : Kp = معامل يتوقف على خصائص التربة
Kv = معامل يتوقف على الغطاء النباتى
I30 = المطر فى فترة 30 دقيقة بأعلى كثافة تحدث فى عامين
• 2/3: شكل المنحدر Slope shape :
يتأثر مقدار التعرية المائية بدرجة كبيرة بشكل المنحدر (مقعر – محدب – مستوى – مركب) حيث يتأثر كل جزء من أجزائه بصورة تختلف عن الاخرى. وفى كل جزء من أجزاء المنحدر، فإن قيمة طوله ودرجة إنحداره تحدد قيمة التعرية به.
فالإنحدار الحاد مع الشكل المستقيم يعطى أعلى تعرية، فى حين أن المنحدر المقعر قد يؤدى إلى حدوث تراكم للمادة المعراة به، أما المحدب فيؤدى إلى ترسيب جزء من المادة المعراة أسفله فى إتجاه المنحدر. والمحصلة الكلية للتعرية تتوقف على مدى تتابع واستمرارية اشكال المنحدر الموجودة.
3- الغطاء النباتى :
ترجع أهمية الغطاء النباتى إلى أنه يؤدى إلى التقليل من معدلات التعرية المائية، حيث يقوم بدور رئيسى فى عدم تصادم قطرات المطر مع سطح التربة، مما يؤدى إلى تقليل طاقة قطرات المطر الساقطة، وتتوزع بالتالى الطاقة الحركية للقطرات على سطح كل من أوراق النبات والتربة، كذلك يؤدى وجود النبات إلى تقليل معدلات الجريان السطحى كنتيجة لتخشين سطح التربة بواسطة النباتات القائمة، مما يعطى فرصة أكبر لرشح الماء خلال التربة.
ومن ناحية أخرى، فإن وجود النباتات والبقايا النباتية وأمتدادات الجذور تؤدى إلى تحسين حالة البناء الارضى، وبالتالى تقلل من فرص التعرية المائية.
وفى بعض الدراسات على الأرض الخالية من النباتات وصلت معدلات التعرية فى 10 سنوات إلى 126.6 كجم / م2 فى حين لم تتعد 0.9 كجم / م2 فى الحقول المغطاة بالحشائش.
المعادلة العامة لفقد التربة
قدمت المعادلة العامة لفقد التربة Universal soil ioss equation (USLQ) عام 1965 بواسطة Wischmeier والتى طورت فى صورتها العامة لتشمل العوامل الرئيسية المتعلقة بالتعرية المائية، وتبعا للقيم المتحصل عليها كنتائج عن القيم المشمولة فى المعادلة يمكن التعرف على قدرة التعرية المائية السائدة، وتشمل المعادلة العامة لفقد التربة 6 عوامل رئيسية تشكل صورتها التالية :
A = R. K. L. S. C. P
حيث :
A = مقدار التربة المفقودة بالحساب بالطن المترى لكل وحدة مساحة (هكتار) من الارض فى السنة. وتعرف من حاصل ضرب باقى العوامل بالمعادلة.
R = عامل المطر Rainfall factor ، ويعبر عنه بدليل الإنجراف بالمطر Rainfall erosion index وهو تقدير لقوة المطر على جرف التربة.
K = عامل قابلية التربة للانجراف بالماءfactor Soil erodibility ، وهو معدل الإنجراف بالطن لوحدة المساحة للوحدة من عامل المطر لتربة معينة محروثة فى إتجاه المنحدر غير مزروعة مشرقة fallow ، ولم تجر لها أعمال صيانة، وذات ميل 9% وطول 22 متر.
L = عامل طول منحدر الأرض وهو النسبة بين مقدار التربة المفقودة من حقل ذى طول إنحدار معين إلى المقدار المفقود من أرض ذات طول إنحدار 22 م من نفس النوع ولها نفس درجة الانحدار.
S = عامل ميل المنحدر وهو النسبة بين الفقد من الارض من حقل ما إلى مقدار الفقد من أرض ذات ميل 9% من نفس النوع ولها نفس طول الانحدار.
C = عامل خدمة المحصول Crop practice factor وهو النسبة بين فقد أرض حقل ما ذات نظام إدارة ودورة محصولية معينة إلى أرض من نفس النوع (ذات قيمة K متساوية) وبدون زراعة ومشرقة.
P = عامل خدمة الصيانة Conservation practice ، وهو النسبة بين فقد أرض أقيمت فيها نظم صيانة التربة (الحرث على الكونتور والمصاطب) إلى الفقد من أرض تحرث فى اتجاه المنحدر.
وبعد تقدير كل عامل من هذه العوامل، يمكن استخدام المعادلة لوضع أساس لاختيار المحصول وأسلوب الخدمة الذى يحفظ الارض فى حدود مقبولة، ويمكن مناقشة تقييم وأهمية هذه العوامل فيما يلى:
1- عامل المطر The Rainfall factor (R) :
ويمكن حسابه عن طريق متوسطات الارصاد الجوية لفترات طويلة نسبيا لحساب:
- الطاقة الكلية للعاصفة، والتى تعتمد على حجم قطرات المطر وعددها والكمية الكلية للمطر الذى يسقط (E).
- أعلى متوسط شدة لسقوط المطر خلال فترة 30 دقيقة (I30)
ويمكن حسابه باستخدام المعادلة الآتية :
R =
حيث:
R = دليل الانجراف بالمطر
E = الطاقة الحركية الكلية للمطر
I30 = أعلى شدة مطر فى 30 دقيقة
تعليق