ارزیابی کارایی مدل‌های تجربی در برآورد رسوبدهی آبخیزهای کوچک مناطق نیمه خشک با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری شده

محورهای موضوعی : منابع طبیعی

علی باقریان کلات ¹ (محقق بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران. *(مسوول مکاتبات))
علی اکبر عباسی ² (دانشیار پژوهشی بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان خراسان رضوی، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، مشهد، ایران.)
سید مسعود سلیمانپور ³ (استادیار بخش تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان فارس، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، شیراز، ایران.)

تاریخ دریافت : 1397/10/08 تاریخ پذیرش : 1398/04/26 تاریخ انتشار : 1399/08/01

کلید واژه: مدل‌های فرسایش خاک, سدهای کوچک, حفاظت آب و خاک,

چکیده مقاله :

زمینه و هدف: با توجه به نبود ایستگاه‌های رسوب‌سنجی در اکثر حوضه‌های آبخیز کشور و عدم کفایت داده‌ها، مدل‌های تجربی مانند ابزارهای مناسبی برای تخمین رسوبدهی آبخیزها می‌باشند. از آن جا که این مدل‌ها در خارج از ایران طراحی شده، لازم است که کارآیی آن‌ها در کشور بررسی شود. مطالعات پراکنده‌ای در خصوص برآورد فرسایش و رسوب با استفاده از این مدل‌ها در ایران صورت گرفته و اکثر این مطالعات به واسطه فقدان داده‌های رسوب مشاهداتی، ارزیابی مناسبی از این مدل‌ها به دست نمی‌دهند. لذا برای توسعه این مدل‌ها استفاده از داده‌های اندازه‌گیری شده، ضروری است. روش بررسی: در این تحقیق، چهار بند خاکی کوچک در حوضه سد کارده و پنج زیرحوضه دارای حوضچه جمع‌آوری رواناب و رسوب در حوضه سنگانه کلات انتخاب شد. مقدار رسوب ته نشین شده در مخازن سدها با استفاده از نقشه‌برداری به دست آمد. وزن مخصوص ظاهری رسوب با عملیات صحرایی تعیین و حجم رسوب‌ها با در نظر گرفتن سال‌های رسوب‌گیری به وزن تبدیل شد. در زیرحوضه‌های سنگانه نیز پس از هر بارندگی میزان هدررفت خاک اندازه‌گیری شد. در نهایت مقدار رسوب توسط مدل‌های EPM و FSM تخمین زده شد و با مقادیر مشاهده‌ای مقایسه شد. یافته‌ها: نتایج نشان داد با توجه به اختلاف زیاد مقادیر برآوردی مدل FSM و رسوب مشاهده‌ای، ضرایب مدل برای حوضه‌های مورد مطالعه نیاز به اصلاح دارد. در نهایت مقادیر ضریب کارایی نش-ساتکلیف برای مدل EPM و FSM به‌ترتیب 66/0 و 65/0 به‌دست آمد. بحث و نتیجه‌گیری: نتایج حاصل دلالت بر کارایی مدل‌های مذکور در برآورد رسوب حوضه‌های آبخیز کوچک مورد مطالعه دارد.

چکیده انگلیسی:

Background and Objective: Due to the lack of sediment stations in most of the country's watersheds outlets and inadequacy of data, experimental models can be important tools for the production of these information layers. Common Empirical model in Iran is EPM. Method: Since this model has been designed in other countries, it is necessary to examine its performance in Iran. The main objective of the project is Model situations with nature and complete database available about erosion and its affecting factors. In implementing this plan, 4 small soil dams in Kardeh Dam and five sub-basins have a pond to collect runoff and sediment in Sanganeh of Kalat was selected. These catchment areas were studied and information layers for EPM model produced. Amounts of sediment were estimated and were compared with observed sediment. Findings: The results indicated that the uncalibrated FMS model overestimated the eroded materials. Results of the EPM and calibrated FMS model indicated 0.66 and 0.35 Nash-Sutcliff efficiency. Discussion and Conclusion: Therefore, we can accept the estimated results of this model as somewhat reliable.

منابع و مأخذ:

1. Liu, X., Li, J., 2008. Application of SCS Model in Estimation of Runoff from Small Watershed in Loess Plateau of China. Chinese Geographical Sciences, 18(3): 235–241.


2. Hosseini, S. S., Ghorbani, M., 2005. Economics of soil erosion. Ferdowsi University of Mashhad Press, Mashhad.‏ (In Persian)


3. Mishra, S. K., Tyagi, J. V., Singh, V. P.,  Singh, R. 2006. SCS-CN-based modeling of sediment yield. Journal of Hydrology, 324(1-4), 301-322.‏


4. Merritt, W. S., Letcher , R. A., Jakeman,  A. J. 2003. A Review of Erosion and Sediment Transport Models. Environmental Modelling & Software, 761–799.


5. Beyer Portner, N. 1998. Erosion des basins versant alpins scusses par ruissellement de surface. PhD Thesis. Laboratoire de Constructions Hydrauliques-LCH. No. 1815. Laussanne. Switzerland.


6. Verstraeten, G., Poesen, J., De Vente, J., Koninckx, X. 2003. Sediment yield variability in Spain: A quantitative and semiqualitative analysis using reservoir sedimentation rates. Geomorphology.50 (4): 327– 348.


7. Globevink, L. D., Holjevic, G., Petkovesk , J. Rubinic. 2003. Applicability of the Gavrilovic method in erosion calculation using spatial data manipulation techniques. In: De Boer, D. W. Froehlich, T. Mizuyama, A. Pietroniro (Eds.), Erosion prediction in Ungauged Basin: Integrating methods and Techniques. IAHS Publication. 279: 224-233.


8. Emmanouloudis, D.A. Christou, O.P., Filippidis, E. 2003. Quantitative estimation of degradation in the Aliakmon river basin using GIS. In: De Boer, D. W. Froehlich, T. Mizuyama & A. Pietroniro (Eds). Erosion prediction in Ungauged Basin: Integrating methods and Techniques. IAHS Publication. 279: 234-240.


9. De Vente, J., Poesen, J., Verstraeten, G. 2004.The application of semi-quantitative methods and reservoir sedimentation rates for the prediction of basin sediment yield in Spain. Journal of Hydrology. 305: 63–86.


10. Milanesi, L., Pilotti, M., Clerici, A. 2015. The Application of the Erosion Potential Method to Alpine Areas: Methodological Improvements and Test Case. In Engineering Geology for Society and Territory-Volume 3 (pp. 347-350). Springer, Cham.‏


11. Meshesha, D.T., Tsunekawa, A., Tsubo, M., Haregeweyn, N. 2011. Spatial analysis and semi-quantitative modeling of specific sediment yield in six catchments of the central rift valley of Ethiopia. Journal of Food, Agriculture & Environment. 9(3– 4): 784–792.


12. Hashemi, A.A., Arabkhedri, M. 2008. Evaluation of MPSIAC and EPM models using sedimentation survey within some small dam reservoirs in Semnan province. Soil Conservation and Watershed Management Institute. Final Report of Research Plan, 93 pages. (In Persian)


13. Nabipay Lashkarian, S., Hashemi, S.A.A., Shadfar, S. 2013. FSM model efficiency for sediment yield estimation in Semnan province. Watershed Engineering and Management. 5(1): 51–58. (In Persian)


14. Mohamadiha, S., Peyrowan, H.R., Mousavi Harami, R., Feiznia, S., Bayat, R. 2009. Evaluation of erosion and sediment rate using FSM model and rainfall simulator in Evanaki Basin and its subbasins. The 6th Iranian Engineering Geology and the Environment. Tarbiat Modares University. 1089–1096. (In Persian)


15. Kavian, A., Askarian, R., Nateghi, T., Jafarian Joloudar, Z., Safari, A. 2014. Performance evaluation of FSM, PSIAC and EPM models to estimate sediment yield in the rangelands (Case study: Sorkh Abad Watershed, Mazandaran province). Journal of Geographic Space. 14(48): 57–79. (In Persian)


16. Ghahari, Gh., Nabipay Lashkarian, S., Mesbah, S.H. 2018. Evaluation of the FMS empirical model using sediment survey of small reservoirs in the Fars Province. Watershed Management Research.118: 2-12. (In Persian)


17. Haregeweyn, N., Poesen, J., Nyssen, G., Verstraeten, J., De Vente, G., Govers, S., Deckers Moeyersons, J. 2005. Specific sediment yield in Tigray-Northern Ethiopia: Assessment and semiquantitative modeling. Geomorphology. 69: 315–331.


18. Gavrilovic, Z. 1988. The use of an empirical method (erosion potential method) for calculating sediment production and transportation in unstudied or torrential streams. Proceeding of international conference on River Regime. May 1988. Published by John Wiley and sons. Paper.12. p.411-422.


19. de Vente, J. (2009). Soil Erosion and Sediment Yield in Mediterranean Geoecosystems - Scale issues, modelling and understanding. 264 Pp.


20. Devent, J., and Poesen, J. 2005. Peredictig Soil erosion and sediment yield at the basin scale, Scale issues and and semi-quanlitation Model. Earth Science, 20: 1-31.