مهندسی آبخیزداری

تاریخچه مبارزه با فرسایش در جهان

فرسایش خاک از حدود7000 سال پیش سبب سقوط تمدن های بزرگ شده است.  در قرآن کریم به قوم سبا که رواناب های سطحی را کنترل می کردند وبا احداث سد، سیلاب ها راکنترل و موجب عمران  وآبادانی آن سرزمین شده بودند اشاره شده است،  البته این قوم به سبب نافرمانی از خدا و پیامبران و غفلت و غرور، مستوجب عذاب پروردگار الهی شدند. هم چنین در کتاب تورات نیز به خشک شدن نهر ها و وقوع قحطی اشاره شده است. ایرانیان و یونانیان باستان در نوشته های خود مطالبی در مورد فرسایش زمین بیان کرده اندبه طور مثال هخامنشیان آب را مظهر پاکی می دانستند و هر آن کس و چیزی را که عامل از بین رفتن آب و زمین زراعتی شود، پست می شمردند. افلاطون نیز اظهار میدارد که جاری شدن سیل و فرسایش به علت از بین رفتن پوشش گیاهی است.

 اکثر بررسی های امروزی در مورد فرسایش بعد از ساخت سد های مخزنی به منظور جلوگیری از رسوب آنها در کشور های غربی آغاز شده است. در قرن نوزده الیوت ودین از نخستین افرادی بودندکه به فرسایش خاک توجه کرده اند.  دراین زمینه بررسی هایی انجام دادند وانجام شخم عمیق ،کشت روی خطوط تراز وتراس بندی راتوصیه کردند.

اولین تحقیقات علمی در زمینه فرسایش خاک در بین سال های 1877 و1895 توسط ولنی دانشمند آلمانی انجام گرفت. این دانشمند اثر پوشش را در جلوگیری از برخورد باران با خاک بررسی نمود و به این نتیجه رسید که تاثیر عمده پوشش گیاهی خاک مربوط به خاصیت حفاظتی آن در برابر برخورد قطرات باران است. اوهمچنین تأثیر عوامل مختلف مانند پوشش گیاهی ، شیب زمین و نوع خاک را روی آب سطحی و فرسایش تحت مطالعه قرار داد.

 اولین آزمایش کمی در مورد فرسایش در سال 1915در ایالت یوتای آمریکا توسط سازمان جنگل ها انجام شد و سپس در سال 1917میلر درایالت میسوری آزمایش هایی مشابهی انجام داد و اولین آزمایش های کرتی را عرضه کرد. اونیز مانند ولنی دریافت که فرسایش رابطه مستقیمی با مقدار پوشش نباتی  خاک دارد.

دانشمندان عامل عمده فرسایش را روان آب سطحی می دانستند، بنابر این برای کاهش فرسایش با آبدوی مبارزه می کردند ولی در سال های اخیر این نظریه که ضربه قطرات باران نیز می تواند  فرساینده باشد مورد توجه قرار گرفت و در نتیجه عده ای از دانشمندان به طور جداگانه تاثیر فرساینده قطرات برروی خاک های لخت را مورد مطالعه قرار دادند. السون در سال 1944 در این زمینه مطالعات  مبسوطی انجام داد. او برای اولین بار متوجه شد که عامل اصلی فرسایش ضربه قطرات باران به خاک لخت  است. با کشف اثر ضربه قطرات باران محققین راه حل موفقیت آمیزی برای مبارزه با فرسایش به دست آوردند. روشن نبودن نقش قطرات باران در فرسایش یکی از دلایلی بودکه اقدامات بشر را در طی 7000 سال برای حفظ زمین در برابر فرسایش آبی با مشکل مواجه می ساخت.

اگر ملل باستانی به نقش قطرات باران برروی خاک های لخت آگاه بودند بی گمان زمین های متعلق به این تمدن ها کمتر آسیب می دیدند و امروزه تا این حد اراضی بایر و فرسوده وجود نداشت. بعد ها ویشمایر با به کار گیری تکنیک های پیشرفته برای تجزیه تحلیل داده ها و نتایج آزمایش های مزرعه ای توانست فرسایش را به طور کمی تعیین نماید.

 بعد از کشور های غربی به تدریج در سایر نقاط جهان نیز به مساله حفاظت خاک توجه شد برای نمونه در الجزایر موسسسه دی-آر- اس تاسیس شد. پس از ایجاد این موسسه ساکاردی پس از 5 سال بررسی توانست سیستم بانکت بندی را در شرایط محلی الجزایر پیاده کند. از روش دی – آر – اس الجزایر بعد ها در سایر کشورها از جمله مراکش، تونس، یوگسلاوی، ترکیه، ایران وفرانسه استفاده شد. از سال 1960 عده ای به ایران آمدند تا تکنیک فرانسوی- الجزایری احداث بانکت را در  احیای خاک به ایرانیان ارائه دهند.

به طور اجمال آغاز تحقیقات مدون فرسایش خاک به حدود90 سال پیش باز می گردد و قسمت اعظم تحقیقات عملی ومزرعه ای در 50 سال اخیر صورت صورت گرفته است مطالعات در مورد اثر ضربه قطرات باران در فرسایش از آن هم جدیدتر  است.

تاریخچه مبارزه با فرسایش در ایران

مبارزه با فرسایش خاک درایران قدمتی به عمر تمدن های قدیمی ایران دارد. وجود تراس های چندین هزار ساله و سازه های مهار آب وسیلاب همچون سدها نشان از توجه ایرانیان به جمع آوری ونگهداری واستفاده فنی از آن دارد. تقدس آب در ادوار گذشته توسعه روش های ایجاد قنات ومحافظت از تخریب آن یک وظیفه همگانی محسوب می شد، در این راستا وجود مکتوبات وآثار باستانی گذشتگان توجه به حفاظت آب وخاک را به ما آشکار می سازد.

در سال 1328 ادارات بررسی آب وخاک وحفظ منابع در وزارت کشاورزی تشکیل شد.اولین گزارش نسبتاً کامل در مورد فرسایش خاک و لزوم حفاظت آب و خاک در ایران  در سال 1337 توسط کارشناسان فائو به زبان انگلیسی تهیه ومنتشر شد. این کارشناسان پس از مطالعه خاک های مختلف ایران و تهیه گزارش، لزوم ایجاد موسسه ای به منظور حفاظت خاک را پیشنهاد کردند و در پی آن، در همان سال کمیته حفاظت خاک در سازمان جنگل ها به وجود آمد. در سال 1339 همزمان با شروع عملیات احداث سدهای بزرگ مخزنی بویژه سدکرج، متعاقب ارائه گزارش کارشناسان فائو ، خطر رسوبگذاری در مخازن این سدها مورد توجه قرار گرفت. در همین سال اولین برنامه آزمایشی حفــاظت خــاک در حوزه فرعی سیراچال ( بخشی ازحوزه سد آبخیزکرج) در مساحت 600 هکتار به اجراء در آمد. در سال 1346 بخش حفاظت خاک وآب در موسسه خاکشناسی دایر شد و به تدریج 5 ایستگاه حفاظت خاک وآب در استان های آذربایجان شرقی (تکمه داش)، آذربایجان غربی(حیدرلو)، گیلان(کوئین )، کردستان (خرکه) وچهار محال وبختیاری (دوتو)تأسیس گردید که مهمترین مطالعه آنها برای ذخیره رطوبت در دیمزار ها بوده است. سال 1347 دفتر فنی خاک بمنظورمبارزه با فرسایش بادی تثبیت شن های روان و افزایش عمرمفید سدهای در حال بهره برداری به ویژه سدهای سفیدرود وامیر کبیر تاسیس گردید.  

درسال1349  اولین طرح آبخیز داری توسط فارغ التحصیلان دانشکده جنگلداری کرج تهیه شد. در سال 1350 متعاقب توسعه فعالیتهای آبخیزداری و به منظور ایجاد هماهنگی بین واحدهای اجرائی دست اندرکاردر فعالیتهای آب وخاک و عرصه های آبخیز و همچنین جلوگیری از تداخل وظایف شورایعالی آبخیز داری به ریاست معاون نخست وزیر در امورعمرانی تشکیل گردید.

دفتر فنی خاک که در سال 1347 تأسیس شده بود در سال1351 به دفتر حفاظت خاک وآبخیزداری تبدیل شد . تشکیل این دفتر را به لحاظ توسعة چشمگیر فعالیتهای آبخیزداری می توان نفطه عطفی در تاریخ آبخیزداری کشور به حساب آورد.

در مقطع زمانی 1357- 1348 جمعا 698 هزار هکتار از آبخیز های کشور تحت پوشش عملیات آبخیز داری قرار گرفت. در مقطع زمانی 1369-1358 با نگرش به اقدامات اجرایی انجام شده در دوره های قبل و ضرورت انجام مطالعات پایه وجامع آبخیز داری به نحو ملموس تری رخ مینمود . لذا انجام مطالعات جامع وتفصیلی- اجرایی در سطح نسبتاً وسیعی توسط کارشناسان ایرانی دنبال شد. بر این اساس جمعاً4/1 میلیون  هکتار از آبخیزهای کشور تحت پوشش عملیات اجرائی آبخیزداری قرارگرفت.متوسط عملکرد سالانه در این دوره 12 ساله 3/117 هزار هکتار بوده است.

در مقطع زمانی 1379-1370 ارتقاء تشکیلات آبخیزداری کشور از سطح یک دفتر به یک معاونت در وزارت جهادسازندگی موجب گسترش کمی فعالیت ها و اهداف آن گردید. طی این دوره 10 ساله سالانه بطور متوسط 907 هزار هکتار ودر مجموع سطحی بالغ بر067/9 میلیون هکتار زیر پوشش عملیات آبخیزداری قرار گرفت. مقایسه سطح عملکرد فوق نسبت به دهه قبل حدود 8 برابر افزایش را نشان میدهد . در طی این دهه فعالیتهای آبخیزداری در اکثر استانهای کشور در سطح گسترده ای به مرحله اجراء درآمده است.

 پائیز 1380 با ادغام وزارت جهادسازندگی و کشاورزی و تشکیل وزارت جهاد کشاورزی ، معاونت آبخیزداری وسازمان جنگلها ومراتع کشور در یکدیگر ادغام گردیدند. حجم عملیات انجام شده در این سال 1360 هزار هکتار بوده است.

 انواع فرسایش (تقسیم بندی ژنتیکی فرسایش)

1. فرسایش زمین شناسی

که به آن فرسایش طبیعی نیز گفته می شود عبارتست از فرسایش که منحصراً در نتیجه عوامل طبیعی حاصل می شود.  فرسایش زمین شناسی در سطح کره زمین تقریباً با عمر زمین آغاز گردیده و تغییراتی در سطح آن داده است وآن را به صورتی که امروزه دیده می شود در آورده است. مهمترین تغییراتی که فرسایش زمین شناسی در کره زمین به وجود می آورده یا خواهد آورد عبارتند از:

1) تسطیح سطح زمین

2) تغییر نیمرخ طولی رودخانه

3) پیشروی سواحل در نقطه ای وعقب نشینی در نقطه ای دیگر

4) افزایش شوری آب دریاها

2. فرسایش تشدیدی

 فرسایش که میزان آن خیلی بیشتر از فرسایش طبیعی است و در مواردی رخ می دهد که انسان به علت عدم آگاهی و یا بهره برداری بیش از حد از زمین میزان فرسایش را افزایش دهد. البته فرسایش تشدیدی گاهی در اثر فعالیت حیوانات نیز به وجود می آید.

 فرسایش تشدیدی از همان زمان شروع بهره برداری انسان آغاز شده است. در واقع در شرایط طبیعی بین پوشش گیاهی و عوامل فرساینده توازنی برقرار بوده ولی از زمانی که بشر به کشاورزی و دامپروری پرداخت پوشش طبیعی گیاهی را به منظور کشت و زرع از بین برد و زمین در معرض فرسایش قرار گرفت . به این ترتیب به علت بهره برداری نادرست بشر از زمین تاکنون میلیونها هکتار از جنگل ها،  مراتع و اراضی مزروعی به زمین های بایر تبدیل شده وهمچنین از حاصلخیزی میلیونها هکتار زمین کاسته شده است. به همین دلیل،  فرسایش تشدیدی  یک مشکل جهانیست.

 فعالیت های غیر کشاورزی بشر مانندتوسعه صنعت، استخراج معادن، ساختن جاده ها نیز منجربه فرسایش تشدیدی می شود، ولی نسبت به فرسایشی که در اثر فعالیت های کشاورزی بشر حاصل می شود اهمیت کمتری دارد، زیرا فعالیت غیرکشاورزی نسبت به فعالیت های کشاورزی در سطح بسیار کوچکی انجام می گیرد.

نقش عوامل اقلیمی در فرسایش آبی

باران، تگرگ، برف، یخبندان، دما و باد می توانند از عوامل اقلیمی موثر در ظهور فرسایش آبی خاک باشند.

1. نقش باران

1-1- نقش باران شامل دو پدیده کاملا متفاوت  است. در مرحله اول ذرات خاک سطحی در اثر برخورد قطرات باران به سطح خاک متلاشی می شود و در مرحله دوم رواناب سطحی حاصل از باران این ذرات متلاشی شده را با خود حمل می کند. بنابراین باران را از نظر قدرت فرسایندگی آن و از نظر فراهم آوردن رواناب سطحی باید مورد مطالعه قرار داد.

1-2-  مهمترین خصوصیات باران که در فرسایش وحفاظت خاک اهمیت داردعبارتنداز : مقدار باران، شدت بارندگی، اندازه قطرات باران، توزیع اندازه قطرات باران، سرعت نهایی باران و توزیع بارندگی.

الف ) مقدار بارندگی

 مقدار بارندگی بر حسب میلی متر یا سانتی متر بیان می شودکه مقدار آن را به وسیله باران سنجهای ساده یا ثبات تعیین می شود.

ب ) شدت بارندگی

 شدت بارندگی به دوصورت در فرسایش اثر می گذارد. نخست آن که وقتی شدت زیاد است خاک قدرت جذب آب را ندارد و در نتیجه نزولات به صورت هرزآب حرکت می کند، دیگر آن که هرچه شدت بارندگی بیشتر باشد قطر قطره و انرژی جنبشی آن بیشتر خواهد بود. 

ج ) اندازه قطرات باران و دامنه تغییرات آنها

اندازه قطرات باران ودامنه تغییرات آنها با استفاده از روش های مختلف در بسیاری از کشور های جهان و در مورد بسیاری از بارانهای متفاوت تعیین شده است. محققین به این نتیجه رسیده اند که حداقل قطر قطره معمولاً حدود 2/0 میلی متر وحداکثر قطرقطرات معمولاً حدود 5 میلی متر است.  البته خیلی به ندرت قطراتی نیز یافت می شود که قطر آنها بیشتر از 5 یا 6 میلی متر باشد و این در حالتی است که احتمالاً دو قطره در حال سقوط با یکدیگر برخورد کرده و قطره بزرگتری ایجاد کرده اند . عکس برداری سریع و مطالعات صحرایی نشان داده است که قطر ذرات بسیار ریز باران معمولاً کروی است ولی قطرات بزرگ تر به علت مقاومت هوا در قسمت تحتانی مسطح است ، در واقع به شکل کره ای است که قسمت پایین آن در اثر مقاومت هوا پهن شده است.  

 دریک باران ابعاد قطرات به یک اندازه نیست، بلکه از کوچک تا بزرگ تغییر می کند. دانستن نحوه توزیع اندازه قطرات باران در انواع مختلف باران ها از نظر فرسایش خاک ها اهمیت دارد . بارانی که متوسط قطر قطرات آن بالاست نسبت به بارانی که متوسط قطر قطرات آن کم است فرسایش بیشتری ایجاد می کند.

 سرعت قطرات باران ابتدا در اثر نیروی جاذبه مرتباً  افزایش می یابد تا جایی که مقاومت ناشی از اصطحکاک هوا برابر نیروی جاذبه شود، از آن پس سرعت ثابت می ماند. این سرعت ثابت همان سرعت حد باران است . به طور کلی سرعت نهایی قطره باران به قطرآن  بستگی دارد . هر چه قطره باران بزرگ تر باشد سرعت نهایی آن بیشتر است .

د ) توزیع نامناسب نزولات آسمانی

 توزیع نامناسب نزولات آسمانی، یکی از عوامل مؤثر در فرسایش می باشد. برای نمونه در اکثر نقاط ایران قسمت اعظم نزولات در دو فصل زمستان و بهار می بارند و قسمتی نیز مربوط به فصل پائیز می باشد. در طول تابستان با توجه به بالا بودن درجه حرارت و تبخیر، مقدار بارندگی تنها بخش کوچکی از نزولات جوی سالانه است. این عدم پراکنش نزولات جوی اگر با روش نادرست بهره برداری از اراضی همراه باشد تأثیر قابل ملاحظه ای در سیر قهقرایی پوشش گیاهی داشته و فرسایش شدید می شود. قدرت فرسایندگی یک باران ثابت در مراحل مختلف رشد گیاه متفاوت است زیرا گیاه در مراحل مختلف رشد خود مقاومت متفاوتی به فرسایش دارد. برای نمونه وقتی زمین تازه شخم شده و یا تازه کشت شده باشد، ریزش باران شدید می تواند فرسایش شدیدی در پی داشته باشد، درحالی که همین باران پس از رشد گیاه معمولاً فرسایش کمتری ایجاد خواهد کرد. 

2. نقش تگرگ در فرسایش خاک

فرسایش حاصل ازتگرگ به دلیل جرم زیاد و درشتی دانه ها و در نتیجه بالا بودن سرعت سقوط قطرات به مراتب بیشتر ناشی از باران های شدید است، زیرا سرعت سقوط دانه های تگرگ خیلی بیشتر از سرعت سقوط دانه های قطرات باران است. تگرگ علاوه بر اینکه سبب تجزیه خاک می شود، پوشش گیاهی موجود در روی آن را نیز نابود می سازد و این امر فرسایش را تشدید می کند . اثر تخریبی تگرگ در صورتی که همراه با باران باشد بیشتر است زیرا ضربه دانه های تگرگ خاکدانه ها را خرد کرده و خلل وفرج را مسدود می سازد وآب ناشی از باران ذرات خرد شده را منتقل می کند. به طوری که" زاخار" اظهار می دارد تگرگ همراه باران قادر است تمام خاک سطحی را از بین ببرد و سبب فرسایش گردد. در ایران تگرگ معمولاً دراراضی کوهستانی، در اواسط بهار یا اواخر تابستان اتفاق می افتد و سبب وقوع فرسایش و سیل های غیر منتظره می گردد.

3. نقش برف در فرسایش خاک

اثر فرسایندگی باران و تگرگ به علت تخریب خاکدانه ها و پاشمان ناشی از برخورد قطرات با سطح خاک خشک است و فرسایش آب ناشی از برخورد با سطح خاک خیس است، در حالی که اثر فرسایندگی آب ناشی از ذوب برف به دلیل تخریب خاکدانه ها در اثر یخبندان همچنین کاهش نفوذ پذیری به علت یخ زدن لایه های زیرین می باشد. در اثر ذوب برف آبدوی ایجاد می شود که می تواند فرسایش ایجاد کند. با وجود اینکه این فرسایش در برخی از مناطق مهمترین نوع فرسایش است ولی قابل مقایسه با فرسایش حاصل  از ضربات قطرات باران نمی باشد. این نوع فرسایش در صورتی شدید خواهد بود که مقدار زیادی برف برروی زمین متراکم شده، به طور ناگهانی ذوب شود.

4. نقش یخبندان در فرسایش خاک

     یخبندان می تواند به روش های مختلف در فرسایش موثر باشد :

الف ) آب باران وبرف وارد شکاف وخلل وفرج خاک ها شده، در اثر یخبندان منبسط گردیده،  فشار زیادی به خاک وارد می آورد، در نتیجه خاک دانه ها را خردکرده و ذرات ریز زیادی از خاک جدا می کند و یا موجب آماس خاک می شود. اگر در پی این پدیده باران شدیدی ببارد، یا برف متراکم شده به طور ناگهانی ذوب شود، آبدوی زیادی ایجاد کرده، آب حاصل می تواند سبب شسته شدن خاک گردد.

ب ) هنگامی که زمین یخ بزند مانع نفوذ آب در داخل خاک می شود، بنابر این آب باران از یک طرف به جای نفوذ در خاک به صورت آبدوی جاری می شود و ممکن است فرسایش ایجاد کند از طرف دیگر به جای آنکه ذخیره شود، برای رشد گیاهان مورد استفاده قرار گیرد  هرز میرود، این عامل خود سبب کاهش پوشش گیاهی که نقش مهمی در جلوگیری از فرسایش دارد می شود.

ج ) در مواردی که قسمت سطحی لایه یخ زده خاک، آب شود و قسمت پایین آن به صورت یخبندان باقی بماند سبب فرسایش شدیدی در روی شیب ها می شود زیرا خاکی که یخ در داخل آن ذوب شده باشد به شکل مخلوطی از آب وخاک می باشد که حتی در صورت عدم وجود آبدوی، خود تمایل به حرکت دارد، همچنین لایه یخ موجود در زیر سطح خاک لغزنده است و مخلوط آب و خاک  در روی آن می تواند به سهولت لغزیده و به طرف پائین حرکت کند.

5. نقش حرارت در فرسایش خاک

درجه حرارت نیز از عواملی است که در فرسایش خاک دخالت دارد سرما وگرما موجب خرد شدن سنگ ها شده، فرسایش پذیری آنها را افزایش می دهد. این تاثیر به ویژه در تشکیلات مارنی ، شیلی، آهک های رسی، تشکیلات گچی، نمکی و مارنی است که عمدتاً  از پوشش خوبی برخوردار نیستند.

6. نقش باد در فرسایش خاک

باد از عواملی است که در فرسایش آبی دخالت دارد. باد با تغییر دادن سرعت قطرات باران و زاویه برخورد آنها  با خاک می تواند در فرسایش آبی دخالت داشته باشد. باد همچنین سبب کاهش رطوبت خاک می شود و در نتیجه پوشش گیاهی را کاهش یافته، شرایط را برای فرسایش فراهم می آورد.

نقش خصوصیات خاک در فرسایش آبی

خصوصیاتی از خاک که در فرسایش پذیری آن مؤثرند عبارتند از سرعت نفوذ، ظرفیت کل آب خاک، ظرفیت نگهداری آب خاک، بافت خاک وکلوئید های خاک.

1. نقش سرعت نفوذ در فرسایش پذیری خاک

هرچه سرعت نفوذ در خاک بیشتر باشد میزان رواناب و در نتیجه فرسایش خاک کمتر خواهد بود. بنابر این یکی از روش های جلوگیری از فرسایش افزایش نفوذ پذیری است. یکی از روش های افزایش نفوذ پذیری و در نتیجه کاهش آبدوی اضافه کردن مواد آلی به خاک می باشد. یکی دیگر از روش های افزایش نفوذ پذیری خاک به ویژه در مورد خاک های رسی، افزودن آهک به خاک می باشد .در مورد بالا بردن نفوذ پذیری یک خاک به منظور کاهش فرسایش، در زمین های شیب دار باید به لایه های زیرین خاک توجه داشت. در مواردی که لایه های زیرین غیر قابل نفوذ و یا با نفوذپذیری خیلی کم باشند، در اثر افزایش نفوذپذیری ممکن است خاک سطحی به حالت اشباع در آمده و در روی خاک تحت الارض غیر قابل نفوذ در جهت شیب حرکت کند.  

2. نقش ظرفیت کل آب خاک

هرچه ظرفیت کل آب خاکی بیشتر باشد مقدار بیشتری آب باران جذب می کند و در نتیجه مقدار آبدوی و فرسایش کمتر خواهد بود.  مقدار این ظرفیت بر حسب بافت خاک تغییر می کند.  خاک های که در آنها تخلخل کل بیشتر است ظرفیت ذخیره آنها بیشتر می باشد. با افزایش عمق خاک مقدار این ظرفیت افزایش می یابد،  بنابراین در صورت یکسان بودن سایر شرایط فرسایش در خاک های عمیق کمتر از فرسایش در خاکهای کم عمق می باشد.

3. نقش ظرفیت نگهداری آب خاک در فرسایش پذیری خاک

بخشی از آبی که در خاک نفوذ می کند از خاک خارج می شود و بخش دیگر آن در خاک باقی می ماند. مقدار آب  باقی مانده در خاک به ظرفیت نگهداری آب در خاک بستگی دارد. هرچه ظرفیت نگهداری آب خاکی بیشتر باشد، مقدار آبدوی و در نتیجه فرسایش کمتر خواهد بود.

4. نقش بافت خاک در فرسایش پذیری خاک

بین مقدار سیلت یک خاک و فرسایش پذیری آن ارتباطی وجود دارد. هرچه مقدار سیلت خاک بیشتر باشد فرسایش پذیری آن افزایش می یابد، زیرا سیلت چسبندگی ندارد. البته باید درنظر داشت حتی در خاک های سیلتی معمولاً خوب دانه بندی شده وقتی مرطوب می شوند،  خاکدانه ها به سهولت شکسته و ذرات سیلت جدا و منتقل می شود.

5. نقش ساختمان خاک در فرسایش خاک

ساختمان خاک از نظر مقاومت در برابر عوامل فرساینده به دو نوع تقسیم می شود ساختمان پراکنده و ساختمان تجمعی.

 در ساختمان پراکنده، پیوندی بین ذرات خاک وجود ندارد و ذرات از هم جدا هستند، بنابر این خاک هایی که دارای این نوع ساختمان هستند، در اثر ضربات باران به سرعت پراکنده می شوند. ولی در ساختمان تجمعی ذرات خاک به هم پیوسته اند، بنابر این خاک هایی که دارای این نوع ساختمان هستند در برابر ضربات باران مقاومت می کنند.

خاک هایی که دارای ساختمان دانه ای هستند دیرتر از خاک هایی که ساختمان پوک دارند فرسوده می شوند. به طورکلی خاکدانه های درشت وبا ثبات مقاوم به فرسایش هستند. وجود چنین خاکدانه هایی قابلیت نفوذ خاک را افزایش می دهد. این امر سبب کاهش فرسایش می گردد. عواملی که در اندازه و ثبات خاکدانه ها ودر نتیجه درکاهش فرسایش مؤثرند عبارتند از: بافت خاک، نوع یون ها در کمپلکس کاتیون تبادلی ، نوع کانی های رس،  مواد آلی و نوع مواد سیمانی.

6. نقش کلوئید های خاک در فرسایش پذیری خاک

 نوع کلوئید های خاک به دلیل تاثیرشان در میزان نفوذ پذیری در فرسایش خاک مؤثرند. هرچه کلوئید های خاک در اثر جذب رطوبت بیشتر متورم شود از قطر خلل و فرج آنها بیشتر کاسته می شود. به این دلیل است که آبدوی حاصل در خاک های کاملاً رسی مرکب از رسهای آماس پذیر بیشتر خواهد بود. البته خاک های حاوی کلوئید های ئیدروفیل (آبدوست) نیز با جذب آب میزان آبدوی را کاهش داده ، فرسایش را محدود می سازند.

مراحل ایجاد فرسایش آبی

1. مرحله تهیه و برداشت

برای اینکه سنگ و یا خاک آماده برداشت گردد، عوامل گوناگونی دخالت دارندکه عبارتند از:

• تخریب فیزیکی یا مکانیکی

• تخریب شیمیایی

• تخریب انحلالی

 پس از اینکه سنگ و یا خاک تحت تأثیر عوامل تخریب قرار گرفت و به صورت عناصر ناپیوسته وجدا درآمده و به وسیله آب ویا باد حمل می گردد. علاوه برآن، آب نیز مستقیماً در اثر انرژی خود در روی دامنه، مواد را برداشت وحمل نموده واشکال مختلف فرسایش آبی را ایجاد می نماید. این پدیده موقعی اتفاق می افتد که حالت چسبندگی خاک در اثر از بین رفتن مواد آلی و هوموس، کاهش یافته و قابلیت جذب آب آن کم شده در این صورت آب به جای نفوذ در خاک در سطح آن جاری گردیده و انواع مختلف فرسایش را موجب می گردد.

2. مرحله حمل یا انتقال

پس از اینکه عوامل مختلف تخریب، عناصر را به شکل ناپیوسته ایجاد نمودند، آب به عنوان فرآیند حمل، مواد را برداشت کرده و با توجه به نیروی خود حمل می نماید، طول مسیر حمل متفاوت می باشد. گاهی عامل برداشت وحمل، سیلاب بوده که در زمان بسیار کوتاه، هزاران تن خاک را تخریب نموده و با خود حمل می نماید.

3. مرحله رسوب گذاری یا تجمع مواد

 مواد محموله آب وقتی به منطقه ای با شیب کم برسد،  نیروی خالص آب کاهش یافته، قادر به حمل مواد نخواهد بود و مواد محموله بسته به دانه بندی رسوب می نماید. این منطقه ممکن است در پای دامنه، در یک مخروط افکنه، سردشت، دشت و یا در پلایا ویا در دریاچه کویر و یا در دریاچه های سد و همچنین در دریاها و یا اقیانوس ها انجام گیرد. 

انواع فرسایش آبی

اولین تقسیم بندی فرسایش  بر مبنای آبدوی بوده است و به این صورت فرسایش آبی به صورت فرسایش ورقه ای ،شیاری، خندقی وکناره ای تقسیم گردید. دراین طبقه بندی فرسایش بارانی یعنی بر اثر برخورد قطرات باران با سطح خاک که اولین و مهمترین پدیده فرسایش است در نظر گرفته نشده است در حالی که فرسایش آبی از دو پدیده کاملاً متمایز تشکیل شده است. در مرحله اول خاکدانه ها وکلوخ های خاک در اثر برخورد قطرات باران متلاشی شده و تبدیل به ذرات ریز می شوند و در مرحله دوم رواناب سطحی، این ذرات را با خود منتقل می کند و سپس با تجمع در جویبارها فرسایش شیاری و نهایتاً فرسایش خندقی به وجود می آورد.

 بنابر عقیده "زاخار" فرسایش ناشی از باران شامل فرسایش سطحی و فرسایش زیر زمینی می باشد فرسایش سطحی شامل فرسایش بارانی،  فرسایش صفحه ای یا ورقه ای،  فرسایش بین شیاری،  فرسایش شیاری،  فرسایش خندقی و فرسایش بدلند است.

فرسایش زیر زمینی فرسایشی است که درآن شکل های فرسایش دیده نمی شود مانند فرسایش درونی یا عمودی،  فرسایش تونلی،  فرسایش حاصلخیزی و فرسایش شبه کارستی اً

 از آنجا که هر نوع فرسایش مرحله ای از نوع دیگر فرسایش است، به عبارت دیگر ظهور هر نوع فرسایش به ایجاد و ظهور نوع دیگر فرسایش کمک می کند، ممکن است در یک واحد اراضی اشکال مختلف فرسایش وجود داشته باشد.  معمولاً در یک منطقه فرسایش به طور توام وجود دارند ولی نوعی از آنها غالب بوده وحضور فعال تری را نشان می دهد.

اشکال مختلف فرسایش آبی

1. فرسایش بارانی(پاشمان)

این فرسایش را فرسایش پرتابی نیز می گویند. فرسایش بارانی در اثر برخورد قطرات باران به سطح خاک به وجود می آید.  قطرات باران پس از برخورد با خاک خشک قسمتی از خاکدانه  وکلوخ های خاک را خرد کرده، به ذرات ریز تبدیل می کند و خود جذب خاک می گردد. با ادامه بارندگی خاک به تدریج مرطوب می شود. در این حالت قطرات باران پس از برخورد با خاک مرطوب از یک طرف باعث فشرده شدن خاک می شوند و از طرف دیگر به صورت ذراتی به طور مایل به هوا پرتاب می شوند، ضمن پرتاب مقداری از ذرات متلاشی شده قبلی را نیز  با خود به هوا پرتاب می کند.  معمولاًسرعت حرکت این ذرات حدود دو برابر سرعت قطرات باران است، ترشدن لایه خاک در اثر ادامه بارندگی خود سبب کم شدن نیروی چسبندگی بین ذرات خاک شده و به متلاشی شدن ذرات  در اثر باران کمک می کند.

2. فرسایش ورقه ای یا صفحه ای

فرسایش ورقه ای در اثر آبدوی حاصل از باران ویا ذوب برف به وجود آید. این فرسایش نقش کوچکی در جداسازی مستقیم ذرات دارد و ذراتی که در اثر عوامل مختلف مانند ضربه قطرات باران، یخبندان، تغییرات شدید درجه حرارت، اثر شخم از خاکدانه ها، جدا شده و یا به صورت سست و ناپایدار در آمده اند با خود حمل می کند. بنابر این عامل عمده به وجود آمدن فرسایش ورقه ای ضربه قطرات باران است. در به وجود آمدن این نوع فرسایش دو عامل بیشترین تأثیر را دارد، اول فقدان پوشش گیاهی کافی برای جلوگیری از انرژی سینتیک  قطرات باران و دوم وقوع رگبارهای شدید در فصول خشک .

در فرسایش ورقه ای شیارها یا آبراهه های مشخصی در سطح زمین مشاهده نمی شود، بنابر این آثار این نوع فرسایش پس از یک بار بارش به سادگی قابل تشخیص نیست ولی وجودآن را میتوان با مشاهده هرزآبهای گل آلودی که از مزارع کشاورزی یا زمین های لخت جریان می یابد تشخیص داد. البته عمیق تر شدن خاک در پای شیب ها نیز وجود این فرسایش را نشان می دهد.

3. فرسایش بین شیاری

 فرسایش سطح زمین بین شیارها را فرسایش بین شیاری می نامند، این فرسایش در واقع نوعی از فرسایش ورقه ای است. خاک اراضی بین دو شیار به دو صورت فرسوده شده و به داخل شیارها  می ریزد. یکی اینکه ذرات جدا شده از ضربه قطرات باران به وسیله جریان آب سطحی به شیار ها منتقل می شود، دیگر اینکه ذرات جدا شده از ضربه قطرات باران مستقیماً وارد شیارها می شود. مقدار مواد منتقله به وسیله پرتاب مستقیم ذرات به داخل شیارها خیلی کم است زیرا این عمل  فقط در فاصله کمی از شیار ها می تواند انجام گیرد. مقدار این مواد هنگامی می تواند قابل توجه باشد که شیارها به هم نزدیک باشند.

میانگین اندازه ذرات انتقال یافته از زمین بین شیاری معمولاً کوچکتر از میانگین ذرات توده  خاک اصلی انتخابی می باشد زیرا در فرسایش بین شیاری دانه بندی انتخابی است علت این انتخابی بودن آنست که ذرات ریز در اثر ضربه قطرات باران رها می شوند و ذرات درشت موجود نیز در اثر ضربه باران متلاشی شده و به صورت ذرات ریز در می آیند و جریان آب سطحی این ذرات ریز را  با خود حمل و وارد شیارها می سازد. پس ذرات انتقال یافته از زمین بین شیارها کوچک تر از ذرات منتقله به وسیله فرسایش شیاری خواهد بود زیرا اندازه رسوبات حاصل از فرسایش شیاری معمولاً شبیه اندازه ذرات توده خاک اصلی است.

4. فرسایش شیاری

وقتی آب در شیبی از قسمت بالا به سمت پایین حرکت می کند به تدریج در فرورفتگی های سطح زمین جمع می شود. پس از اینکه فرورفتگی های خاک از آب پرشده، آب از لبه پایین فرورفتگی با حجم زیادی جریان پیدا می کند و آبراهه هایی در زمین به وجود می آورد. این آبراهه های ایجاد شده را در صورتی فرسایش شیاری می گوئیم که با انجام عملیات کشت وزرع معمولی از بین بروند.

 شیارها پس از به وجود آمدن، به طرف بالا دست و پائین دست خود گسترش می یابند. البته اکثر شیارها ابتدا با پسروی به طرف بالادست گسترش می یابند. سرعت این پسروی به مقدار جریان، شیب زمین و مقاومت خاک به فرسایش، بستگی دارد.

 به طورکلی گسترش فرسایش شیاری به نیروی برشی آن و مقاومت خاک در برابر جدا شدن ذرات آن از یکدیگر بستگی دارد.  

5. فرسایش خندقی

این فرسایش را فرسایش گودالی یا آبکند نیز می گویند. خندق آبراهه ای است نسبتاً دائمی که جریان های موقت آب در هنگام بارندگی از آن می گذرد و مقدار بسیار زیادی رسوب در خود حمل می کند. به طور کلی وقتی آبراهه های فرسایش یافته موجود در سطح زمین به اندازه ای بزرگ باشد که وسایل کشت وزرع نتواند به طور عمومی از آنها عبور کند یا به عبارت دیگر نتوان آنها را به وسیله عملیات کشت و زرع معمولی تسطیح کرد خندق نامیده می شود. باید در نظر داشت که فرسایش خندقی از بسیاری جهات شبیه فرسایش شیاری است به عبارت دیگر مرز مشخصی که فرسایش خندقی و شیاری را از یکدیگر جدا کند وجود ندارد. در واقع تفاوت فرسایش خندقی و شیاری در این است که در فرسایش خندقی عرض و عمق خندق ها خیلی با هم اختلاف ندارند، در حالی که فرسایش شیاری عرض شیارها معمولاً چندین برابر عمق آنهاست. "فوستر" فرق بین شیار و خندق را بر اساس تعداد و تراکم آنها در سطح زمین بیان می کند. یعنی شیارها مجاری کوچکی هستند که در یک منطقه به مقدار زیاد وبه طور متراکم وگسترده وجود دارند، در حالی که تعداد خندق ها در یک سطح کمتر می باشد . او همچنین فرق شیار و خندق را بر اساس مقدار رسوب حاصل از آنها نسبت به رسوب کل منطقه بیان کرده است، به این صورت که اگر مقدار رسوب منتقله به وسیله آبراهه نسبت به مقدار کل رسوب حوزه قابل توجه باشد فرسایش از نوع خندقی است و در غیراین صورت شیاری می باشد.

فرسایش خندقی غالباً در مناطق با خاک های فقیر غیر مستعد برای کشاورزی خوب و با پوشش گیاهی پراکنده و همچنین در تشکیلات مارنی و شیل دیده می شود. در این نوع فرسایش علاوه بر عوامل زمین شناسی وآب و هوایی، عوامل انسانی به ویژه راه سازی و بهره برداری های نادرست کشاورزی نقش عمده ای دارد.

6. فرسایش سیلابی

در این نوع فرسایش ، باران های معمولی فرورفتگی ها،  مخازن آب، دریاچه ها و برکه ها را پرکرده و خاک را اشباع می کند، اگر به دنبال آن باران شدیدی ریزش کند تقریباً تمامی آب جاری شده و سرانجام از دره کوهها به سمت پائین دست حرکت می کند. در این نوع فرسایش آب قدرت فرسایندگی زیادی دارد و معمولاً مواد درشت را در قسمت های پائین قرار می دهد.