ارزیابی توانایی مدل وپ در تلفیق با سامانة ژئووپ برای برآورد مکانی فرسایش خاک در حوزه‌های زوجی طالقان

سابقه و هدف: حفاظت از آب و خاک کار اساسی برای بهبود منابع طبیعی در هر کشوری است. کمبود آمار و اطلاعات موجود در زمینه فرسایش خاک یکی از محدودیت‌های مدیران منابع طبیعی برای اعمال حفاظت خاک و آب در مقیاس حوزه آبخیز است. در طول دهه‌های گذشته چندین مدل فرسایش تحت شرایط محیطی مختلف ابداع شده‌اند، اما می توان از تعداد بسیار محدودی در مقیاس حوزه آبخیز استفاده کرد که قادر به در نظر گرفتن اقدامات حفاظت از خاک هستند. در میان روش‌های موجود، مدل وپ به عنوان یک مدل فرآیند گرا شناخته شده‌است که می‌تواند در مقیاس فضایی مختلف یعنی: دامنه، حوزه آبخیز و حوزه بزرگ مورد استفاده قرار گیرد. مدل وپ به مقدار زیادی از داده‌های ورودی نیاز دارد و کارایی مدل با داده‌های ورودی مرتبط است. هدف اصلی تحقیق حاضر، ارزیابی مدل وپ و گسترش فضایی ژئووپ برای تخمین فرسایش خاک و تولید رسوب در حوضه زوجی است.مواد و روش‌ها: منطقه مورد مطالعه در حوضه زوجی زیدشت با مساحت 198.4 هکتار و در حوزه آبخیز طالقان واقع شده‌ است. تمام داده‌های محیطی شامل ویژگی‌های خاک، پوشش گیاهی، داده‌های آب و هوایی با تجزیه و تحلیل داده‌های صحرایی و آزمایشگاهی برای پنج پلات فرسایش و کل حوزه آبخیز استخراج شدند. واسنجی مدل براساس پارامتر نفوذ و فرسایش پذیری از طریق نش- ساتکلیف، r2 و همچنین ضرایب rmse انجام شد.یافته‌ها: برای واسنجی خروجی رواناب از پارامتر هدایت هیدرولیکی (تا حد 50% اولیه) بهره گیری شد و کارایی مدل با استفاده از ضریب نش- ساتکلیف، 64/0 شد که رواناب برآوردی هر پلات نزدیک به مقادیر مشاهده‌ای است. برای مقدار رسوب نیز با استفاده از مقادیر پایه روابط مدل، مدل نتیجه مناسبی را به دنبال نداشته است و بهترین نتایج را با افزایش 100 درصدی برای فرسایش‌پذیری شیاری و 150 درصدی برای فرسایش بین شیاری و کاهش 9 درصدی برای تنش برشی و 12 درصدی برای هدایت هیدرولیکی به دست آورده است و کارایی مدل با استفاده از ضریب نش- ساتکلیف، 51/0 شد که مقادیر برآورد شده به مقادیر مشاهده‌ای پلات‌ها نزدیک است. همچنین نتایج حاصل نشان داد در سال 2016 (1395) مقادیر رسوب در سطح دامنه به ترتیب برای شاهد و نمونه 2/0 و 1/0 ton/ha/yr و در حوزه آبخیز به ترتیب برای شاهد و نمونه 1/1 و 3/0 ton/ha/yr به دست آمد. بنابراین مدل وپ در منطقه مطالعاتی، زمانی کارایی مناسبی خواهد داشت که پارامترهای فرسایش‌پذیری و هدایت هیدرولیکی با دقت زیاد اندازه‌گیری شوند. از طرفی نتایج ژئووپ نیز، در حوضه شاهد و نمونه به ترتیب 3/3 و 5/2 ton/ha/yr به‌دست آمد.نتیجه گیری: بر پایه مشاهدات میدانی و اشکال فرسایش، الحاقیه مکانی ژئووپ قادر است تا وضعیت مکانی فرسایش خاک را در قالب مدل فرایند محور نشان دهد. با توجه به اینکه این الحاقیه می‌تواند محدودیت اجرای مدل از نظر مساحت را بر طرف می‌کند، بنابراین برای برآورد توزیعی مکانی مقدار کمّی فرسایش خاک در قالب مدل فرایند محور (فیزیکی‌پایه) در مقیاس حوزه آبخیز می‌توان اززیر بخش ژئووپ بهر‌گیری کرد. علاوه بر این با توجه به‌ قابلیت‌هایی که مدل وپ در بازنمایی عملیات حفاظت آب و خاک و به ویژه معرفی سازه‌ها و بندهای اصلاحی آبخیزداری دارد، می‌توان با تلفیق این مدل و سامانه ژئووپ نسبت به شبیه سازی پیش از اجرای آنها اقدام کرد و فعالیهای مناسبتر را از پیش شناسایی نمود.

evaluation of the wepp model in combinationwith the geowepp system for spatial assessmentof soil erosion in taleghan's pair catchments

background and purpose: protection of water and soil is the fundamental work for development natural resources in any country. lake of available data of soil erosion is a limitation for land managers to apply soil and water conservation in the watershed scale. over the past decades several erosion models have been invented under different environmental conditions, but, very limited numbers can be used under watershed scale that are enable to considering soil conservation measures. among the existing methods, wepp model, has been known as a process oriented model that can be used in different spatial scale namely: hillslope, watershed and large basin. the wepp model requires a large amount of input data and the model efficiency is highly related into the input data. the main aim of the present investigation was the assessment of wepp model and spatial extension of the geowepp for estimating of soil erosion and sediment yield in the paired watershed. materials and methods: the study area is located into the taleghan watershed and the pair catchments of zaidasht with area of 198.4 ha. all environmental data including: soil attributes, vegetation, climate data were extracted by field and laboratory data analysis for the five erosion plots and whole of the watershed. model calibration was conducted based on the both infiltration and erodibility parameter through nash- sttcliff and r2 as well as rmse coefficients.results: after optimizing the base value of hydraulic conductivity to about 50% for runoff, the efficiency of the model using the nash-sutcliffe coefficient was 0.64, which means that the estimated runoff of each plot is close to the observed values. for the amount of sediment, using the basic values of the model relationships, the model did not provide the right result and the best results were obtained with an increase of 100% for rill erodibility and 150% for interrill erosion, and a decrease of 9% for shear stress and 12% for conductivity. has obtained hydraulics and the efficiency of the model using the nash-sutcliffe coefficient was 0.51%, the estimated values are close to the observed values of the plots. also the results showed that in 2016 , the sediment on the submontane level was 0.2 and 0.1 ton/ha/yr for the control and the sample, respectively and in the watershed, 1.1 and 0.3 ton/ha/yr were obtained for control and sample, respectively.therefore, the weep model in the study area will be effective when the parameters of erodibility and hydraulic conductivity are measured with high accuracy. on the other hand, the results of geowepp were obtained in the control and sample basins, respectively, 3.3 and 2.5 ton/ha/yr.conclusion: based on the field observations and forms of erosion, geowepp spatial extension was able to present a realistic picture of the erosion situation at the basin level considering that this extension can remove the limitation of the model implementation in terms of area, therefore it is recommended to estimate the sediment in the scale of the watershed and in a distributed manner.