برآورد مقدار هدررفت خاک با استفاده از رابطه جهانی فرسایش خاک در حوزه آبخیز جونقان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیات علمی/ دانشگاه شهرکرد

2 دانشگاه شهرکرد

3 عضو هیئت علمی، گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد

4 دانشیار دانشکده منابع طبیعی دانشگاه شهرکرد

5 گروه مرتع و آبخیزداری دانشگاه شهرکرد

چکیده

سابقه و هدف: در سال‌های اخیر، فرسایش خاک و تولید رسوب به‌خاطر اثرات اقتصادی و زیست محیطی آن یکی از مهم‌ترین مشکلات مشترک در سراسر جهان و به خصوص حوضه‌های آبخیز ایران می‌باشد. به‌همین دلیل، از سال‌ها پیش تحقیقات و بررسی‌های گسترده‌ای در زمینه برآورد فرسایش خاک در حوزه‌های آبخیز آغاز گردیده است. برای اندازه‌گیری هدر رفت خاک و مقدار رسوب معمولاً می‌توان از دو روش‌ مستقیم و غیرمستقیم اندازه‌گیری استفاده نمود. از آنجا که روش‌های مستقیم اندازه-گیری دشوار، پرهزینه و وقت‌گیر، و همچنین بیشتر حوضه‌های کشور فاقد ایستگاه و وسایل اندازه‌گیری می‌باشند. لذا بیشتر محققین از روش غیرمستقیم اندازه‌گیری شامل روابط و مدل‌های فرسایش و رسوب استفاده می‌نمایند. معمولا روابطی که در کشور استفاده می‌گردد وارداتی بوده و کمتر با شرایط کشور سازگاری دارند، لذا در هنگام کاربرد این روابط، باید نتایج با استفاده از داده‌های مشاهده‌ای، کالیبره و سپس صحت‌سنجی آماری گردند، تا در صورت وجود دقت بالا، در مناطق مشابه از آنها استفاده گردد. در این تحقیق، هدف برآورد کارایی معادله جهانی فرسایش از طریق اندازه گیری میزان فرسایش مشاهده‌ای منطقه مورد مطالعه می‌باشد.
مواد و روش‌ها: این تحقیق در حوضه سد خاکی آیج شهر جونقان در استان چهارمحال و بختیاری انجام گرفت. عوامل شش گانه مدل شامل شاخص فرسایندگی باران با استفاده از روابطه رگرسیونی، عامل فرسایش‌پذیری خاک با نمونه‌برداری خاک در واحدهای همگن و استفاده از نموگراف ویشمایر1987، عامل شیب با استفاده از روش مدل رقومی ارتفاع و مشخص کردن جریان تجمعی، عامل پوشش گیاهی با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و روشNDVI و عامل مدیریت حفاظتی با استفاده از جداول مربوطه به ترتیب با مقادیر متوسط 84/84 مگاژول میلی‌متربر هکتار سال ساعت، 24/0مگاگرم هکتار ساعت بر هکتار مگاژول میلی‌متر، 44/0، 43/0 و 1 به‌دست آمد. در ادامه، اندازه‌گیری مقدار ارتفاع رسوب در خروجی حوزه، با استفاده از پیکه‌گذاری که در 4سال گذشته انجام گرفته بود، به دست آمد. سپس وزن مخصوص ظاهری رسوب با استفاده از روش استوانه‌ای و سطح دریاچه سد با استفاده از نرم‌افزارهای Google Earth و ExpertGPS وAutoCAD محاسبه شد. نسبت تحویل رسوب بر اساس نمودار رابطه مساحت حوضه و بافت خاک، 41/0 در نظر تعیین، و در نهایت با تلفیق موارد ذکر شده میزان فرسایش مشاهده‌ای منطقه محاسبه شد.
یافته‌ها: با تلفیق لایه‌های عوامل رابطه جهانی فرسایش خاک، در نرم‌افزار ArcGIS 9.3 مقدار فرسایش سالانه منطقه، 07/4 تن در هکتار در سال محاسبه شد. از سوی دیگر با در دست داشتن مقدار بار رسوب و نسبت تحویل بار رسوب حوضه، مقدار مشاهده‌ای فرسایش مشاهده‌ای حوزه، 06/4 تن در هکتار در سال به دست آمد.
نتیجه‌گیری: مقایسه مقدار فرسایش به دست آمده از طریق مدل جهانی فرسایش با میانگین فرسایش مشاهده‌ای در منطقه مورد مطالعه، نشان دهنده قابلیت مدل برای استفاده در منطقه مورد مطالعه و مناطقی با خصوصیات مشابه می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimating of the amount of soil loss using universal soil loss equation In the Jonghan watershed

نویسندگان [English]

  • Javad Givi 3
  • null null 4
  • null null 5
3 A member of scientific staff, Soil Science and Engineering Department, Faculty of Agriculture, Shahrekord University
چکیده [English]

Background and Objectives: In the recent years, the effects of economic and environment, resulting from soil erosion and sediment yield is one of the most important joint issues in around the world and watersheds from Iran especially. To this reason, the extensive studies is began to estimate of soil erosion in watersheds in the last years.
To measure of amount of soil loss and sediment usually can use the two methods, contains the direct and indirect methods. Since, the direct measure methods are difficult, costly, and time consuming, and there are not any station and measure tools in many watersheds of country as well as. So many scientists use indirect methods include: erosion and sediment relations and models. These relations that are usually used in the country were imported and less compatible with the country's conditions. So, when applying these relations, the results should be calibration and statistical validation using observation data, so that if high precision, are used in the same region.
This study was aimed to estimate the efficiency of universal soil loss equation with measuring observation erosion in study area.
Materials and Methods: This study was carried out in the watershed of aij's soil dam in the Chaharmahal va Bakhtyari province. The 6 factors of model include: Rain erosivity factor using regression relations, soil erodibility factor by soil sampling in the homogenous units, and using the wischmeier's anemograph (1987), slope factor using digital elevation model (DEM) and flow accumulation, land cover using satellite's imagine, and conservation management factor using relating table obtained the mean amount 84.84 Mj.mm per hec.yr.hr, 0.24 Mg.hec. y per hec. Mj. mm, 0.44, 0.43, and 1, respectively. In the following, the amount of sediment using scale was measured for 4 last years.
Then, the sediment’s bulk density the area of lake dam were calculated using ring method, and Google Earth, Expert GPS, AutoCAD softwares respectively. Sediment delivery ratio using the relationship graph of the area of watershed and soil texture was determined about 0.41, and in the end, the amount of observation erosion was calculated by combining the items listed.
Results: combining the factors of universal soil loss equation using ARCGIS9.3, the amount of annual soil erosion was estimated about 4.06 ton per hec.yr
Conclusion: the difference of the amount of estimated erosion using soil loss equation with observation erosion showed that, the model has ability to use in the study area and areas with similar characteristics

کلیدواژه‌ها [English]

  • Meerosion and sediment models
  • sediment delivery ratio
  • Joneghan watershed
  • observation erosion
1.Bewket, W., and Teferi, E. 2009. Assessment of soil erosion hazard and prioritization for
treatment at the watershed level: Case study in the Chemoga watershed, Blue Nile basilv
Ethiopia. J. Land Deg. Dev. 20: 6. 609-622.
2.Faiznia, S., and Ahzan, K. 2007. Erodobility estimation of separate deposits using Universal
soil loss equation in Damavand watershed. J. Natur. Resour. Tehran Univ. Pp: 40-52.
(In Persian)
3.Hann, C.T., Barfield, B.J., and Hayes, J.C. 1996. Design hydrology and sediment logy for
small catchments. Academic Press Inc., San Diego, 487p.
4.Hession, W.C., and Shanholtz, V.O. 1988. A geographic information system for targeting
nonpoint-source agricultural pollution. J. Soil Water Cons. 43: 3. 264-266.
5.Khosrowpanah, Sh., and Jocson, J. 2007. Environmental Assessment for Non-Point Sources
of Pollution for Ugum Watershed, Rep, 109, University of Guam, WERI. (In Persian)
6.Kinnell, P.I.A. 2005. Why the universal soil loss equation and the revised version of it do not
predict event erosion well? Hydrol. Process. 19: 851-854.
7.Kinnell, P.I.A. 2003. Event erosivity factor and errors in erosion predictions by some
empirical models. Aus. J. Soil Res. 41: 991-1003.
8.Mati, B.M., and Veihe, A. 2002. Application of the USLE in a Savannah Environment:
Comparative Experiences from East and West Africa. Erosion risk assessment.
9.Meteorological Organization Chaharmahal and Bakhtiari. 2010. (Dezzak Castel) monthly and
yearly statistics meteorological data station. (In Persian)
10.Nasri, M., and Najafi, A. 2015. Determining the mathematical relationship of sediment
delivery ratio and factors of watershed. J. Natur. Ecosyst. Iran. 1-2: 6. 1-12. (In Persian)
11.Nikkami, D., and Mahdian, M.H. 2015. Rainfall erosivity mapping in Iran, J. Water. Engin.
Manage. 6: 4. 364-376. (In Persian)
12.Nekoaian Far, M., and Kiamanesh, H. 2007. Assessing of the trend of optimization erosion
using quantitative method in the Shahidabbas pour dam, the first regional conference on
optimal utilization of water resources and river basins Karoon, Shahrekord University,
Pp: 45-51. (In Persian)
13.Refahi, H.Gh. 2006. Water erosion and its control, Volume I: water erosion. Tehran
University Press, 551p. (In Persian)
14.Tiwari, A.K., Risse, L.M., and Nearing, M.A. 2000. Evaluation of WEPP and its comparison
with USLE and RUSLE. T. Am. Soc. Agric. Engr. 43: 5. 1129-1135.
15.Tofeghi, B. 2003. Assessing of make model of temporal sediment change of the
Zarin_Drakht watershed in chaharmahal va Bakhtyari province. M.Sc. Thesis of watershed,
faculty of sea science and natural resources, Tabriat modares university, Noor. (In Persian)
16.Ventura, S.J., Chrisman, N.R., Conncrs, K., Gurda, R.F., and Martin, R.W. 1988. A land
information system for soil erosion control planning. J. Soil Water Cons. 43: 3. 230-233.
17.Wang, G., Hapuarachchi, P., Ishidaira, H., Anthony, S.K., and Takeuchi, K. 2008.
Estimation of Soil Erosion and Sediment Yield during Individual Rainstorms at Catchment
Scale. Earth and Environmental Science. 23: 8. 89-103.
18.Wischmeier, W.H., and Smith, D.D. 1978. Predicting Rainfall Erosion Losses, A guide to
Conservation Planning. Agric. Handbook No.537, US Dept. of Agric., Washington, D.C.
19.Zanjani Jam, M. 2006. Evaluation of soil erosion using USLE model in GIS (Case study:
Zanjanrood Watershed). Report Geomatics, Pp: 140-146. (In Persian)