تاثیر الگوی توزیع زمانی شدت بارندگی بر رواناب و هدررفت خاک در دامنه‌ای شیب‌دار در منطقه نیمه‌خشک

الگوی توزیع زمانی بارندگی می‌تواند در تولید رواناب و هدررفت خاک طی بارندگی نقش ایفا کند. در این پژوهش چهار الگوی بارندگی یکنواخت، پیش‌افتاده، بینابین و دیرکرده بررسی شدند. مقدار بارندگی در همه الگوهای بارندگی 20 میلی‌متر بود. در الگوی بارندگی یکنواخت، شدت بارندگی (20 میلی‌متر بر ساعت) ثابت بود و در الگوهای بارندگی غیریکنواخت، بیشترین شدت (40 میلی‌متر بر ساعت) در دوره 15 دقیقه اعمال شد. آزمایش‌ها در کرت‌هایی به ابعاد 60 سانتی‌متر در 80 سانتی‌متر در دامنه‌ای با شیب 9 درصد در سه تکرار انجام گرفت. الگوهای بارندگی در پنج رخداد با فاصله یک هفته بر کرت‌ها اعمال شدند. نتایج نشان داد که تفاوتی معنی‌دار بین الگوهای بارندگی از نظر رواناب و هدررفت خاک وجود دارد (0/01 >p). این تفاوت به‌دلیل تخریب ساختمان خاک سطحی و کاهش نفوذپذیری خاک به‌ویژه در زمان اوج شدت بارندگی (40 میلی‌متر بر ساعت) بود. بیشترین مقدار رواناب در باران دیرکرده (3/43 میلی‌متر) و بیشترین مقدار هدررفت خاک (61/47 گرم بر مترمربع) در باران بینابین رخ داد که دلیل آن وقوع اوج شدت بارندگی در اواخر بارندگی و نقش موثر آن در تخریب بیشتر ساختمان خاک و کاهش شدت نفوذ بود. بررسی تغییرات رواناب و رسوب در رخدادهای بارندگی نشان داد که روند هدررفت خاک در الگوی بارندگی یکنواخت همسو با روند تولید رواناب است؛ درحالی‌که در سایر الگوها تغییرات هدررفت خاک از تغییرات رواناب پیروی نکرد. این نتایج نشان می‌دهد که در الگوهای بارندگی غیریکنواخت، در کنار مقدار تولید رواناب، دردسترس‌بودن ذرات فرسایش‌پذیر نیز عامل موثر در هدررفت خاک است. نتایج این پژوهش ضرورت آگاهی از الگوی توزیع بارندگی و تغییرات رخداد به رخداد آن را برای پیش‌بینی دقیق فرسایش خاک در منطقه نیمه‌خشک آشکار می‌کند.

the effect of temporal distribution pattern of rainfall intensity on runoff and soil loss in a hillslope in a semi-arid region

the temporal distribution pattern of rainfall can play a role in the production of runoff and soil loss during rainfall. this study investigated four rainfall patterns: uniform, advanced, intermediate, and delayed rainfall under field conditions. the rainfall height in all rainfall patterns was 20 mm. in the uniform rainfall pattern, a constant rainfall intensity (40 mm h-1) was used and in the non-uniform rainfall patterns, a maximum rainfall intensity of 40 mm h-1 was applied for a 15-minute duration. the experiments were carried out in 60 cm × 80 cm plots on a hillslope with a slope gradient of 9% at three replications. rainfall patterns were set up on the plots in five events with an interval of one week. the results showed a significant difference between rainfall patterns in runoff and soil loss (p<0.01). this difference was due to the destruction of surface soil structure and the reduction of water infiltration rate, especially during peak time of rainfall intensity (40 mm h-1). the highest runoff occurred in the delayed rainfall (3.43 mm) while, the highest soil loss (61.47 g m-2) was observed in the intermediate rainfall, which was associated with the peak intensity of rainfall at the end of the rainfall and its role in the destruction of the soil structure on the one hand, and the loss of infiltration rate on the other hand. variation of runoff and soil loss from one event to another indicated that soil loss is in line with runoff production in uniform rainfall, while soil loss did not follow runoff in other rainfalls. soil loss in these rainfalls was affected by both runoff production and availability of erodible soil particles. these results revealed the necessity of studying the rainfall intensity distribution pattern for accurate prediction of soil erosion and determining soil loss variation event by event in the semi-arid region.