فصل اول: مقدمه 1-1 بیان مساله فرسایش خاک یکی از جدی­ترین مشکلات و مسائل محیط زیست در دنیا و به­ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک است (یان[1]، 2002؛ سایگین[2] و همکاران، 2011). فرسایش خاک بسته به نوع عامل انتقال دهنده ذرات، به دو نوع آبی و بادی تقسیم می­شود. فرسایش بارانی یا پاشمانی از اشکال اصلی و مهم فرسایش آبی است که بستر را برای ایجاد سایر اشکال فرسایش فراهم می­کند. الیسون[3] در سال 1944 برای اولین بار متوجه شد كه عامل اصلی فرسایش آبی ضربه قطرات باران به خاك لخت است. اگر ملل باستانی به نقش قطرات باران برروی خاك­های لخت آگاه بودند بی­گمان زمین­های متعلق به این تمدن­ها كمتر آسیب می­دیدند و امروزه تا این حد اراضی بایر و فرسوده وجود نداشت (رفاهی،1387). بسیاری از دانشمندان و متخصصین خاک معتقد هستند درک درست از فرسایش ناشی از قطرات باران به عصر مبارزات بی­حاصل با فرسایش خاتمه خواهد داد (ذاکر،1982). آمار و ارقام موجود در مورد میزان فرسایش و رسوب و خسارات ناشی از آن­ها شامل، تخریب و کاهش حاصلخیزی خاک، کاهش ظرفیت آبراهه­ها و مخازن، و آلوده شدن محیط زیست در سطح جهانی (لال[4]،1994) و در ایران (مهدوی،1381)، هشداری جدی در مورد ابعاد پدیده فرسایش خاک بیان می­کنند. تشخیص، تعیین، پیش­بینی و همانندسازی این فرآیند طبیعی، که البته به شدت تحت تاثیر فعالیت­های انسان است می­تواند راهگشا و راهنمای مدیریت و برنامه­ریزی حفاظت خاک باشد. انجام این مهم نیازمند مدل­سازی خواهد بود. مدل­سازی پدیده فرسایش و رسوب از جمله مهمترین روش­های مطالعه تلفات خاک است که بسیار مورد توجه بوده است(پژوهش،1390). 2-1 انواع فرسایش و اهمیت آنها فرسایش خاک بسته به نوع عامل انتقال دهنده ذرات، به دو نوع آبی و بادی تقسیم می­شود که بسته به شدت فرسایش، شکل­های مختلفی از فرسایش آبی رخ می­دهد که یکی از مهم­ترین فرسایش­های آبی، فرسایش بارانی (پرتابی) یا پاشمانی است که در اثر برخورد قطرات باران به سطح خاک ایجاد می­شود. این نوع فرسایش به عنوان اولین مرحله در فرسایش­های آبی شناخته شده است و نیروی محرکی برای شروع فرسایش­های دیگر است که با ایجاد فرسایش پاشمانی و ادامه بارندگی به ترتیب فرسایش­های صفحه­ای، بین شیاری، شیاری، خندقی و …. بسته به شرایط و ویژگی­های موجود در منطقه ممکن است رخ دهد. بنابراین با شناخت و بررسی عوامل موثر بر پاشمان ذرات خاک و جلوگیری از اولین مرحله­ی فرسایش، تا حد زیادی می­توان فرسایش خاک را کنترل کرد. 3-1 فرسایش در ایران و جهان فرسایش تشدیدی خاک در جامعه مدرن امروز یک مشکل جهانی می­باشد که اثرات شدید اقتصادی(پیمنتال[5]، 1995) و زیست محیطی (لال،1994) را به دنبال دارد. کوودا[6](1983) بیان می­کند که از شروع کشاورزی تاکنون فرسایش خاک حدود 430 میلیون هکتار از اراضی حاصلخیز را در دنیا نابود کرده است. دودال[7] (1981) بیان می­نماید، سرعت فعلی تخریب اراضی کشاورزی به وسیله­ی فرسایش خاک منجر به از دست رفتن غیر قابل برگشت حاصلخیزی حدود شش میلیون هکتار در سال در جهان می­شود. در مورد میزان فرسایش خاک ایران و اثرات آن بر تخریب اراضی، کاهش حاصلخیزی خاک، و آلودگی­های زیست محیطی تاکنون مطالعه­ی جامعی صورت نگرفته است. مشكل فرسایش خاك در ایران با شرایط اقلیمی خشك و نیمه خشك که بخش وسیعی از آن را مناطق كویری در بر گرفته است و خاك از پوشش مناسبی برخوردار نیست، بسیار بارز و چشمگیر می­باشد. و اهمیت حفاظت از منابع آب و خاك در آن دو چندان است. هر چند شرایط اقلیمی و وضع كنونی زمین­شناسی ایران، به گونه­ای است كه آن را به صورت یك كشور مستعد به فرسایش خاك درآورده است، ولی حقیقت آن است كه میزان فرسایش خاك در ایران، بیش از مقدار مورد نظر می­باشد. و برخلاف اهمیت این مسئله و نیز تلاش­ها و پژوهش­های انجام گرفته در بیش از نیم قرن گذشته، فرسایش خاك در كشور ایران، بسیار بیشتر از میانگین جهانی است (صالحی،1390). آمارهای منتشرشده نشان می­دهند كه تلفات خاك در اثر فرسایش در کشور ما، چندین برابر بیش از میانگین آن در كشورهای آمریكایی و اروپایی است. در ایران، نرخ فرسایش خاک (25 مگاگرم در هکتار در سال) چهار برابر بیشتر از متوسط آن در جهان است (عباس­زاده­افشار و همکاران، 2010؛ جلالیان و همکاران، 1996). 4-1 علل فرسایش خاک در استان چهارمحال و بختیاری و منطقه مورد مطالعه استان چهارمحال و بختیاری با وسعتی بالغ بر 16 هزار و 500 کیلومتر مربع در بخش میانی زاگرس واقع شده است که بیش از 70درصد از وسعت آن از مناطق کوهستانی تشکیل شده است. میانگین بارش سالانه این استان حدود 700 میلی­متر بوده و لذا این استان با وجود مساحت کم، حدود ده درصد از منابع آب کشور را در اختیار دارد. اما پراکنش مکانی منابع آب استان بسیار نامناسب است به طوری که مقدار بارندگی سالانه آن کمتر از 300 میلی­متر از مناطق شرقی تا بیشتر از 14700 میلی­متر در مناطق غربی تغییر می­کند. وجود پستی و بلندی در سطح زمین باعث شده که در هنگام نزول باران و ایجاد جریان سطحی، آب از ارتفاعات قلل در امتداد شیب زمین و در جهات مختلف جریان پیدا کرده و به سمت نقاط پست حرکت کند. در نتیجه رواناب حاصل از بارش باران و آب چشمه ها و قنوات در سطح زمین جاری شده و رودخانه­ها را تشکیل می­دهند. بنابراین ویژگی­های اقلیمی و توپوگرافی باعث شده رودخانه­های پرآبی در آن تشکیل شود که این رودخانه ها سرچشمه اصلی دو رودخانه مهم کارون و زاینده رود به حساب می­آیند(صمدی بروجنی و ابراهیمی، 1389).