ارزیابی اثر احداث دو نوع آبرو عرضی روباز بر میزان رسوب‌دهی و هدررفت مصالح رویه جاده‌های جنگلی در طرح جنگلداری دکتر بهرام‌نیا

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار ، گروه جنگلداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشجوی دکتری مدیریت جنگل، دانشکده علوم جنگل، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان.

چکیده

سابقه و هدف: شرایط اقلیمی حاکم بر جنگل‌های هیرکانی و همچنین لحاظ نکردن اعتبارات مورد نیاز به واسطه توقف بهره‌برداری از جنگل باعث گردیده تا عملیات حفاظت و نگهداری جاده‌های جنگلی تقریباً متوقف و در نتیجه شاهد زوال مصالح روسازی و زیرسازی جاده‌های جنگلی به‌ویژه در دامنه‌های پرشیب باشیم. در این شرایط رویه متراکم جاده‌های جنگلی در هنگام بارندگی‌های شدید سبب تولید رواناب و شستشوی مصالح سست و ریزدانه شده که به شکل گیری رسوب می‌انجامد.
مواد و روش‌ها: در این پژوهش اثر سه تیمار شامل نوع آبروهای عرضی روباز، فاصله نصب آبروهای عرضی و مقدار بارندگی بر مقدار هدررفت مصالح رویه قطعات پرشیب جاده‌های جنگلی (9-6 درصد) مورد بررسی قرار گرفت و در پایان نیز کارایی اقتصادی آبروهای عرضی ارزیابی شد. آبروهای عرضی روباز شامل آبروهای جوی و پشته‌ و آبروهای لاستیکی با سه تکرار تا عمق بستر جاده و با زاویه 40 درجه نسبت به آکس راه و در فواصل 30 و 60 متری از رأس قوس‌های قائم (محل ظهور رواناب) قطعاتی از شبکه جاده‌های طرح جنگلداری دکتر بهرام‌نیا نصب و اجرا گردید. در کنار این قطعات، قطعات 60 متری از جاده بدون نصب آبروهای عرضی روباز تحت عنوان شاهد مشخص شدند. مقدار رسوب خروجی از آبروها پس از وقوع 3 رویداد بارندگی طبیعی با مقدار بارندگی 27، 33 و 70 میلیمتر در تله‌های نمونه‌برداری اندازه‌گیری شد. سپس نسبت به محاسبه مقدار هدررفت مصالح اقدام گردید.
یافته‌ها: نتایج نشان داد که نوع آبروهای عرضی روباز، فاصله نصب و همچنین اثرات متقابل بین آنها تأثیر معنی‌داری بر مقدار هدررفت خاک یا مصالح رویه جاده‌های جنگلی نداشت. بیشترین میزان هدررفت مصالح رویه مربوط به تیمار شاهد و همچنین رویداد سوم بارندگی بود. افزایش فاصله نصب آبروها هیچ تأثیر معنی‌داری بر مقدار هدررفت مصالح نداشت اما به‌طور کل، مقدار هدررفت مصالح با افزایش فاصله نصب آبروها، کمی افزایش یافت. میانگین هدررفت مصالح در فواصل نصب 30 متر و 60 متر برای تیمار آبرو جوی و پشته به ترتیب 5/183 و 9/184 گرم در مترمربع و برای تیمار آبرو لاستیکی به ترتیب 8/171 و 3/188 گرم در مترمربع بود. ارزیابی هزینه‌های ساخت، نصب و اجرای تیمارها نشان داد که آبرو جوی و پشته کارکرد اقتصادی مطلوب‌تری نسبت به آبرو لاستیکی دارد.
نتیجه‌گیری: با توجه به عملکرد مشابه دو آبرو روباز و همچنین مقرون به‌صرفه بودن آبروهای جوی و پشته‌ لازم است این نوع آبرو جهت مدیریت رواناب و رسوب جاده‌های با شیب 9-6 درصد منطقه مورد مطالعه به دستگاه‌های اجرایی معرفی شود. همچنین در هر دو فاصله 30 و 60 متر، جریان سطحی قبل از آنکه سبب آبشویی و کانالیزه کردن رویه جاده شود در زمان مناسب به خارج عرض عبور هدایت شد. لذا می‌توان با بیشتر کردن فواصل نصب آبروها، تغییر احتمالی رفتار رواناب و رسوب را بررسی نمود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluating the construction of two types open-top culverts in sedimentation and soil loss of forest road surface materials in Dr. Bahramnia's forestry plan

نویسندگان [English]

  • Aydin Parsakho 1
  • aiub rezaei mutlagh 2
1 Corresponding Author, Associate Prof., Dept. of Forestry, Faculty of Forest Sciences, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
2 Ph.D. student of forest management, Faculty of Natural Resources, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan
چکیده [English]

Background and objectives: The climatic conditions governing the Hyrcanian forests and also the decrease in the income of forestry projects due to the cessation of forest exploitation caused the protection and maintenance of forest roads to be almost stopped and as a result, the deterioration of the roads especially in steep slopes. In this situation, the dense surface of the forest roads during heavy rains causes the production of runoff and the washing of loose and fine-grained materials, which leads to the formation of sediment.
Materials and methods: In this research, the effects of three treatments including type of open-top culverts, installing distance of open top culverts and amount of rainfall on road materials loss from steep sections (6-9%) were investigated and then the economic efficiency was evaluated. Open top culverts including grooved and ridged culverts and rubber culverts with three repetitions up to the depth of the road bed and at an angle of 40 degrees to the road axis and at distances of 30 and 60 meters from the top of the dome arches (where the runoff originates), parts of the network The roads of Dr. Bahramnia's forestry plan were installed and implemented. Several road segments with a length of 60 meter and without installation of open-top culvert were determined as control plots. The amount of sediment coming out of the drains after 3 rainfall events (27, 33 and 70 mm) was measured in the sampling traps. Then the amount of material wastage was calculated.
Results: The results showed that the type of open-top embankments, the installation distance and also the mutual effects between them did not have a significant effect on the amount of soil loss or surface materials of forest roads. The highest amount of top material loss was related to the control treatment and also the third rain event. The increase in the distance between the installation of the beams did not have any significant effect on the amount of material wastage, but in general, the amount of material wastage slightly increased with the increase of the installation distance of the beams. The average loss of materials at the installation distances of 30 meters and 60 meters was 183.5 and 184.9 grams per square meter for the furrow and ridge treatment, respectively, and 171.8 and 188.3 grams per square meter for the rubber treatment, respectively. The evaluation of the costs of construction, installation and implementation of the treatments showed that the groove and stack has a more favorable economic function than the rubber one.
Conclusion: Considering the similar performance of the two open culverts and also the cost-effectiveness of the groove and pile culverts, it is necessary to introduce this type of culvert to the executive bodies for the management of runoff and sediment in road segment of 6-9% in study area. Also, at both distances of 30 and 60 meters, the surface flow was directed outside the crossing width at the right time before it caused the washing and channelization of the road surface. Therefore, it is possible to increase the installation distance of the culverts to assess the runoff and sediment behavior.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Furrow and ridge embankment
  • Rubber embankment
  • Amount of Rainfall
  • Soil loss
  • Sampling traps

مراجع

1.Asce, S.A.E., Rajaratnam, N., Asce, F., Katopodis, C., and Asce, M. 2002. Generalized study of hydraulics of culvert fishways. J. of Hydraulic Engineering. 128: 10-18.
2.Reid, L.M., and Dunne, T. 1984. Sediment production from forest road surfaces. J. of Water Resour Res. 20: 1753-1761.
3.Forsyth, AR., Bubb, KA., and Cox, M.E. 2006. Runoff, sediment loss and water quality from forest roads in a southeast queensland coastal plain pinus plantation. J. of Forest Ecology Management. 221: 194-206.
4.Arnaez, J., Larrea, V., and Ortigosa, L. 2004. Surface runoff and soil erosion on unpaved forest roads from rainfall simulation tests in northeastern Spain. J. of Catena. 57: 1-14.
5.Akbarimehr, M., and Naghdi, R. 2012. Reducing erosion from forest roads and skid trails by management practices.
J. of Forest Science. 58: 4. 165-169. (In Persian)
6.Qianggou, C., Guiping, W., and Yongzong, C. 1998. Erosion induced sediment yield process and simulation in small watersheds on the loess plateau, beijing: science press, pp. 148-151.
7.Turk, Y., Aydin, A., and Eker, R. 2019. Effectiveness of open-top culverts in forest road deformation: preliminary results from a forest road section Duzce-Turkey. 2nd International Symposium of Forest Engineering and Technologies, 4-6 September 2019, Tirana, pp. 147-150.
8.Scandari, S., and Hosseini, S.A. 2011. Evaluation of drainage system of forest roads in Iran: Darabkola forest roads. J. of Development and Agricultural Economics 3: 703-709.
9.Fathi, K., Jourgholami, M., Hosseini, S.A., and KhalighiSigaroodi, Sh. 2021. Optimal distance among water diversion structures for mitigating runoff on the skid trails (case study: Kheyrud forest). Iranian J. of Forest, 13: 4. 237-250.
(In Persian)
10.Brinker, R.W. 1995. Forest road and construction associated water divers on devises. Alaban, Alaban Cooperatives Extension System. pp. 1-27.
11.Croke, J., Mockler, S., Fogarty, P., and Takken, I. 2005. Sediment concentration changes in runoff pathways from
a forest road network and the resultant spatial pattern of catchment connectivity. J. of Geomorphology. 68: 257-268.
12.Montgomery, D.R. 1994. Road surface drainage, channel initiation, and slope instability. J. of Water Resources Research. 30: 1925-1932.
13.Nasiri, M., and Askari, B. 2020. Improving drainage conditions of forest roads using the GIS and forest road simulator. J. of Forest Science. 66: 361-367.
14.Lang, A.J. 2016. Soil Erosion from forest haul roads at stream crossings as influenced by road attributes. PhD thesis in Forest Resources and Environmental Conservation, Virginia Polytechnic Institute and State University, USA, 158p.
15.Nikoy Siahkal, M. 2001. Cross drainage design of forest road in shafarood basin. [M.Sc. Thesis.] Tehran, University of Tehran. (In Persian)
16.Schiess, P., Krogstad, F., and Damian, F. 2004. Locating ditch relief culverts to reduce sediment delivery to
streams an interactive design tool. In: 12th International Mountain Logging Conference, Vancouver B.C., pp. 13-16.
17.Dunjo, G., Pardini G., and Gispert, M. 2004. The role of land use-land cover on runoff generation and sediment yield at a microplot scale, in a small Mediterranean catchment. J. of Arid Environments. 57: 2. 99-116.
18.Ekwue, E.I., and Ramoutar, S.D. 2011. Soil loss-rainfall duration relations as affected by peat content. Soil type and compaction effort, Soil erosion studies. Dr. Danilo Godone (Ed.), In Tech. pp. 180-192.
19.Zhang, Y., Zhao, Y., Liu, B., Wang, Z., and Zhang, S. 2019. Rill and gully erosion on unpaved roads
under heavy rainfall in agricultural watersheds on China's Loess Plateau. Agriculture, Ecosystems & Environment, 284: 580-585.
20.Solgi, A., Naghdi, R., Labelle, E.R., BehjouFarshad, K., andHemmati, V. 2019. Evaluation of different practices for erosion control on machine operating trails. Croatian J. of Forest Engineering, 40: 2. 319-328.
21.Takken, I., Croke, J., and Lane, P. 2008. A methodology to assess the delivery of road runoff in forestry environments. J. of Hydrological Processes. 22: 254-264.
22.Ghoreishy, M.H.R., Soltani, S., and Naderi, G. 2008. Studies on properties of short filter reinforced natural rubber composites. Iranian. J. Poly. Sci. Tech. 3: 259-267.
پژوهش‌های علوم و فناوری چوب و جنگل
دوره 29، شماره 3
مهر 1401
صفحه 135-150

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار