شبیه سازی اثرات سناریوهای توسعه مناطق مسکونی بر رسوب با استفاده از مدل WetSpaدر حوزه زیارت استان گلستان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشگاه لرستان

چکیده

فرسایش و انتقال رسوب یک فرآیند پیچیده بوده که تحت تاثیر بافت خاک، توپوگرافی منطقه، اقلیم، کاربری اراضی، فعالیت‌های انسانی نظیر سیستم‌های کشت و اقدامات حفاظتی خاک و توسعه شهرنشینی می‌باشد. در این تحقیق به بررسی اثرات توسعه مناطق مسکونی بر رسوب حوزه آبخیز زیارت واقع در استان گلستان پرداخته شده است. نقشه‌های رقومی شامل مدل ارتفاع رقومی، پوشش اراضی و بافت خاک (با اندازه سلولی 30 متر) و سری‌های زمانی پیوسته بارش، تبخیر و دمای هوا در گام زمانی ساعتی 4 سال آماری (1386-1390) به‌عنوان ورودی‌های اصلی مدل WetSpa استفاده شد. داده-های دبی جریان و رسوب معلق برای واسنجی مدل مورد استفاده قرار گرفت. نتایج ارزیابی مدل نشان داد که، دقت شبیه‌سازی دبی جریان در دوره واسنجی براساس معیار نش- ساتکلیف 02/67 درصد و ارزیابی شبیه‌سازی رسوب براساس معیار نش-ساتکلیف برای غلظت رسوب معلق و انتقال رسوب به‌ترتیب 08/63 و 22/72 درصد بود. سپس سناریوهای توسعه مناطق مسکونی در محیط نرم افزار GIS تهیه شد و به‌عنوان ورودی به مدل واسنجی شده وارد شد. سپس با مقایسه مؤلفه‌های غلظت رسوب معلق و انتقال رسوب نتایج نشان می‌دهد که با افزایش وسعت مناطق مسکونی غلظت رسوب از23/0گرم بر لیتر در سناریو افزایش صفر درصدی مناطق مسکونی به 27/2 گرم بر لیتر در سناریو افزایش 100٪ مناطق مسکونی رسید و مقدار انتقال رسوب معلق از 253 گرم بر ثانیه در افزایش صفر درصدی مناطق مسکونی به 1143 گرم بر ثانیه در سناریو افزایش 100٪ مناطق مسکونی رسید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Simulation of scenarios urbanization impacts on and sediment using WetSpa model in Ziarat watershed, Iran

چکیده [English]

Erosion and sediment transport is a complex process that is influenced by soil texture, topography, regional climate, land use, human activities such as farming systems and soil conservation measures. This study examines the effects of changes in land use and residential development on erosion and sedimentation in Ziarat watershed in Iran.. In this study, the basic WetSpa model inputs were the maps of a digital elevation model (DEM), land use and soil type in GIS raster format, and hydrometeorological data including hourly precipitation, evapotranspiration and temperature for 4 years (2007-2010). Hourly discharge and suspended sediment at the watershed outlet were used for the model calibration and validation. The accuracy of flow simulations based on the Nash - Sutcliffe model efficiency was 67.02% respectively. The evaluation of suspended sediment simulations for the calibration period based on the Nash – Sutcliffe criteria was 63.08% and 72.22 % for the suspended sediment concentration and sediment yield, respectively. Then, the residential development and land use change scenarios were developed in GIS environment and were used as input maps for the calibrated model. Comparison of the components of erosion and sediment transport results showed that by increasing the residential areas, suspended sediment concentration changed from 0.23 g/l for current situation (zero scenario) to 2.27 g/l in Scenario IV(100% increase in residential areas). Also the amount of suspended sediment yield increased from 253 g/s in current situation to 1143 g/s.

کلیدواژه‌ها [English]

  • distributed hydrological WetSpa model
  • Golestan Province
  • Land Use Changes Suspended Sediment Concentration