بررسی کارایی مدل‌های تجربی sedmodl2، stjeros و warsem در برآورد میزان تحویل رسوب جاده‌های جنگلی با استانداردهای مختلف

سابقه و هدف: جاده‌های جنگلی منبع بالقوه تولید رسوب در حوزه‌های آبخیز جنگلی شناخته می‌شوند. هدف از پژوهش حاضر بررسی و مقایسه کارایی مدل‌های تجربی در برآورد میزان تحویل رسوب جاده‌های جنگلی و همچنین بررسی تاثیر سطح استاندارد فنی راه بر مقدار تحویل رسوب جاده‌های جنگلی است. مواد و روش‌ها: در جاده‌های جنگلی طرح جنگل‌داری‌ دکتر بهرام‌نیا، 30 قطعه مناسب از نظر امکان نصب تله رسوب‌گیر، مشخص شد. این قطعات با توجه به برخی مشخصات فنی نظیر میانگین شیب طولی، درصد پوشش دیواره‌های خاکی، فاصله از سرچشمه رواناب تا نزدیک‌ترین آبرو، تراکم ترافیک، وضعیت روسازی و غیره به قطعات با استاندارد پایین، استاندارد و استاندارد بالا طبقه‌بندی شدند. میزان تحویل رسوب قطعات پس از هر بار بارندگی (از فروردین ماه تا پایان اسفند) از طریق تله‌گذاری مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. محل تله‌گذاری در پایین‌ترین نقطه ارتفاعی و مجاور آبرو بود.در داخل هر تله، 5 شاخص مدرج برای تکرار اندازه‌گیری‌ها نصب ‌گردید.بعد از هر بارندگی ارتفاع رسوب (متر) و سطح رسوب‌گذاری (متر مربع) جهت محاسبه حجم رسوب مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. در انتهای سال سه نمونه به کمک سیلندر از هر تله رسوبگیر جهت اندازه گیری وزن مخصوص ظاهری رسوب تهیه شد.سپس مقدار تحویل رسوب قطعات از طریق مدل‌های sedmodl2، stjeros و warsem نیز برآورد و با مقدار واقعی مقایسه شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد که مقدار رس، فاصله سرچشمه رواناب تا آبرو، مقدار سیلت، نوع پوشش کف جوی، میانگین خاک لخت ترانشه، کیفیت رویه جاده و تراکم ترافیک به‌ترتیب مهمترین عوامل تاثیرگذار بر میزان تحویل سالانه رسوب از جاده‌ها هستند. مقدار تحویل سالانه رسوب از جاده‌هایی که استاندارد پایین دارند (35/0 تن در سال) به‌طور معنی‌داری بیشتر از جاده‌های استاندارد (24/0 تن در سال) و استاندارد بالا (27/0 تن در سال) بود. مقدار واقعی رسوب تولید شده از قطعات جاده (27/0 تن در سال) به‌طور قابل ملاحظه‌ای کمتر از مقدار برآورد شده توسط مدل‌های sedmodl2 (74/1 تن در سال)، stjeros (32/1 تن در سال) و warsem (58/1 تن در سال) بود. بررسی‌های آماری نشان داد که فقط در مورد جاده‌های با استاندارد پایین تفاوت معنی‌داری بین مقدار واقعی رسوب و مقدار برآورد شده توسط مدل‌ها وجود نداشت.نتیجه‌گیری: از یافته‌های این پژوهش می‌توان چنین نتیجه‌گیری کرد که هیچ‌یک از مدل‌های تجربی مورد بررسی قادر نبودند میزان تحویل سالانه رسوب جاده‌های جنگلی منطقه مورد مطالعه را با دقت قابل قبول برآورد نمایند و همگی مقدار رسوب را بسیار بیشتر از واقعیت میدانی تخمین زدند. بنابراین پیشنهاد می‌شود ضمن بررسی مدل‌های دیگر نسبت به بومی سازی مدل‌ها بر حسب شرایط منطقه‌ای اقدام شود.واژه‌های کلیدی: قطعات جاده، تله رسوب‌گیر، کارایی مدل‌های برآورد رسوب، سطح استاندارد جاده، جنگل‌ دکتر بهرام‌نیا

Investigating the performance of the empirical models of SEDMODL2, STJEROS and WARSEM in estimating sediment yield from forest roads with different standards

AbstractBackground and Objectives: Forest roads are recognized as potential source of sediment production in forest watersheds. The aims of this research were to determine the performance of the empirical models in estimating sediment yield from forest roads and investigate the effect of technical standards of road on sediment yield.Materials and Methods: In the forest roads of Bahramnia forestry plan, 30 segments which were suitable for sediment trap installation were determined. These segments were classified into low standard, standard and high standard segments based on some technical characteristics Such as average longitudinal slope, percentage of cutslope coverage, distance from runoff source to nearest reputation, traffic density, pavement condition, etc . Sediment yield from segments were measured after each rainfall event (from March 2019 to February 2020) with the use of trapping at the end of each segment.The location of the trap was at the lowest point and adjacent to the reputationInside each trap, 5 graduated indicators were installed to repeat the measurements.After each rainfall, sediment height (meters) and sedimentation area (square meters) were measured to calculate sediment volume. At the end of the year, three samples were prepared with the help of cylinders from each sediment trap to measure the apparent specific gravity of the sediment.Then estimated sediment yield by SEDMODL2, STJEROS and WARSEM was compared with real field values.Findings: Results indicated the amount of clay, distance of runoff to culvert, amount of silt, ditch cover, bare soil on cutslope, road surface quality and traffic volume were respectively effective factors in sediment yield from roads. Annual sediment yield from roads with low standard (0.35 ton per year) was significantly more than standard roads (0.24 ton per year) and high standard roads (0.27 ton per year). The measured sediment yield from road segments (0.27 ton per year) was considerably less than estimated values by SEDMODL2 (1.74 ton per year), STJEROS (1.32 ton per year) and WARSEM (1.58 ton per year) models. Statistical analysis showed that only in roads with low standards there wasn’t significant difference between measured values and estimated values by models. Conclusions: From the results of present study it can be concluded that none of models can estimate the annual sediment yield from forest roads of study area and all of them shows values more than real measured values. It is suggested that other models were evaluated and localized according to local properties. Keywords: Road segments, Sediment trap, Performance of sediment estimation models, Road standard level, Bahramnia forest