ارزیابی تأثیر عملیات مکانیکی آبخیزداری بر روی ذخیره رواناب حوزه‌های آبخیز (مطالعه موردی: حوزه آبخیز کاریزک شهرستان خلیل‌آباد)

سابقه و هدف: افزایش جمعیت و مصرف‌گرایی جوامع انسانی، فشار بر منابع آب و خاک را افزایش داده و منجر به کاهش نفوذپذیری خاک، زوال پوشش گیاهی، تشدید فرسایش، رسوب‌گذاری، و بروز مشکلات اقتصادی و اجتماعی شده است. عملیات آبخیزداری به‌عنوان راهکاری برای کاهش رواناب، کنترل سیلاب، و جلوگیری از رسوب‌گذاری در پشت سدها در بسیاری از مناطق ایران اجرا شده است. با این حال، به دلیل سابقه کوتاه این اقدامات، ارزیابی کمی و کیفی آن‌ها کمتر مورد توجه قرار گرفته است. این مطالعه با هدف بررسی تأثیر عملیات مکانیکی آبخیزداری بر ذخیره رواناب و کاهش سیلاب در حوزه آبخیز کاریزک شهرستان خلیل‌آباد، واقع در استان خراسان رضوی، انجام شد. هدف اصلی، تحلیل میزان نفوذ آب و کاهش دبی اوج سیلاب در اثر احداث سازه‌های خاکی و گابیونی و ارائه راهکارهایی برای بهبود مدیریت این اقدامات بود.

مواد و روش‌ها: منطقه مورد مطالعه، حوزه آبخیز کاریزک با مساحت 1/5695 هکتار، در بخش مرکزی شهرستان خلیل‌آباد قرار دارد. این حوزه دارای اقلیم خشک سرد و رژیم رطوبتی و حرارتی آریکوترمیک است. برای انجام پژوهش، داده‌های توپوگرافی، شیب، و طبقات ارتفاعی با استفاده از مدل ارتفاعی رقومی استخراج شد. مشخصات 9 سازه خاکی و 4 گابیون احداث‌شده از طریق نقشه‌برداری میدانی ثبت گردید. سرعت نفوذ آب در خاک با استفاده از استوانه‌های مضاعف در مناطق رسوب‌گرفته و شاهد (بدون رسوب) در مخازن بندهای خاکی اندازه‌گیری شد. این آزمایش در سه ناحیه (جنوب شرقی، جنوب، و جنوب غربی) و در مخازن بندهای خاکی شماره 4، 5، و بند قدیمی دهه هفتاد انجام شد. همچنین، حجم تبخیر و نفوذ در مخازن بندها با محاسبه سطح آب در بازه‌های 10 روزه از زمان احداث تا پایان سال آبی 98-1397 برآورد شد. داده‌های بارش و کاربری اراضی نیز برای تحلیل واکنش حوزه به بارش قبل و بعد از اقدامات آبخیزداری استفاده شد.

یافته‌ها: نتایج نشان داد که سرعت نفوذ آب در مناطق رسوب‌گرفته به دلیل پر شدن خلل و فرج خاک توسط رسوبات دانه‌ریز، به‌طور قابل‌توجهی کمتر از مناطق شاهد است. در بندهای خاکی، حجم نفوذ آب حدود 10 میلیون متر مکعب (92 درصد حجم سیلاب) و حجم تبخیر حدود 9/0 میلیون متر مکعب (8 درصد حجم سیلاب) برآورد شد. این امر نشان‌دهنده نقش برجسته نفوذ نسبت به تبخیر در کاهش حجم آب در مخازن بندها است، که احتمالاً به زمان بارش‌ها (فروردین تا اواسط خرداد) و دمای پایین‌تر در این دوره مرتبط است. همچنین، سازه‌های مکانیکی با کاهش دبی اوج سیلاب، خسارات ناشی از سیل را کنترل کرده و تغذیه قنوات را بهبود بخشیدند. با این حال، اشکالاتی در جانمایی و ارتفاع سازه‌ها نسبت به حجم رواناب بالادست مشاهده شد. از نظر اقتصادی، نسبت هزینه به درآمد در طرح‌های مکانیکی 6/10، در طرح‌های بیولوژیکی 4/4، و در کل حوزه 9/4 بود، که نشان‌دهنده توجیه اقتصادی اقدامات آبخیزداری است.

نتیجه‌گیری: اقدامات آبخیزداری در حوزه کاریزک با افزایش نفوذ آب و کاهش دبی اوج سیلاب، تأثیر مثبتی بر مدیریت منابع آب و خاک داشته است. این اقدامات با ذخیره حدود 11 میلیون متر مکعب آب، نقش مهمی در تغذیه قنوات و کاهش اثرات خشکسالی ایفا کرده‌اند. با این حال، بهبود جانمایی و طراحی سازه‌ها برای افزایش کارایی ضروری است. نتایج این مطالعه بر اهمیت ارزیابی مستمر اقدامات آبخیزداری و تدوین روش‌های دقیق برای تحلیل عملکرد آن‌ها تأکید دارد. پیشنهاد می‌شود در مطالعات آتی، تعداد و محل بهینه سازه‌ها با استفاده از مدل‌های پیشرفته‌تر شبیه‌سازی شود تا کارایی این اقدامات بیش از پیش افزایش یابد.