تاثیر روش‌های مختلف محاسبه عامل توپوگرافی بر صحت برآورد هدررفت خاک در مقیاس رگبار

مقدمه و هدف: فرسایش خاک موجب کاهش حاصل‌خیزی زمین، تضعیف پوشش گیاهی، رسوبگذاری، تغییر شکل و پر شدن آبراهه‌ها به‌دلیل تجمع بیش از حد ناشی از سیل و کاهش کیفیت آب می‌شود. لذا تخمین صحیح فرسایش خاک در مدیریت آبخیزها بسیار ضروری است. در میان مدل‌هایی که برای پیش‌بینی فرسایش در مقیاس رگبار پیشنهاد شده است، یکی از پرکاربردترین آن‌ها، نسخه اصلاح شده رابطه جهانی فرسایش خاک (rusle) است. به‌دلیل اهمیت عامل ls در آبخیزهای کوچک و با توپوگرافی پیچیده بر نتایج مدل rusle، در این نوشتار فرسایش خاک حاصل از کاربرد چهار روش مختلف محاسبه عامل توپوگرافی مورد بررسی قرار گرفت. مواد و روش‌ها: فرسایش خاک با استفاده از مدل rusle و چهار روش محاسبه عامل ls شامل moore et al. (1991)، desmet and govers (1996)، boehner and selige (2006) و روش دستی برای 38 رگبار ثبت شده طی سال‌های 1390 تا 1398، در حوزه آبخیز گلازچای واقع در استان آذربایجان غربی محاسبه شد.یافته‌ها: نتایج نشان داد که مقدار متوسط عامل توپوگرافی برای روش‌های moore et al. (1991)، desmet and govers (1996)، boehner and selige (2006) و روش دستی به‎ترتیب 9/91، 5/26، 13/29 و 6/54 بوده‌است. تحلیل مقایسه نتایج روش‌های مورد استفاده با شیوه دستی نشان می‌دهد که نسبت متوسط مقادیر برآوردی از 0/80 تا 2/03 متغیر بوده است. با مقایسه مقدار متوسط نقشه‌های ls با روش دستی به‌عنوان روش مبنا و محاسبه میزان خطا مشخص شد که روش desmet and govers (1996) با حداقل اختلاف، در تخمین عامل توپوگرافی و نهایتاً مقدار متوسط فرسایش خاک حاصل از رگبارهای مطالعاتی موفق‌تر بوده است. در این پژوهش علی‌رغم وجود اختلاف در مقادیر فرسایش خاک، الگوی مکانی تقریباً یکسانی در همه روش‌ها مشاهده شد.نتیجه‌گیری: تحلیل نتایج حاصل از روش‌های مختلف برآورد عامل توپوگرافی برای حوزه آبخیز گلازچای اشنویه دلالت بر تاثیر قابل توجه روش‌های مورد بررسی در مقدار فرسایش خاک برآوردی و ضرورت انتخاب روش مناسب محاسباتی برای دست‌یابی به مقادیر صحیح فرسایش خاک برای جلوگیری از خطا و کمینه‌سازی عدم قطعیت‌ها دارد. برآورد نادرست فرسایش خاک موجب مدیریت ناصحیح حوزه‌های آبخیز و هدررفت هزینه و انرژی می‌شود. پژوهش حاضر از لحاظ ارزیابی مقایسه‌ای اثر روش‌های محاسباتی مختلف یکی از عامل‌های حساس رابطه جهانی فرسایش خاک و نسخه‌های مختلف آن بر میزان هدررفت خاک برآوردی در مقیاس رگبار و حوزه آبخیز جدید و از حیث معطوف‌سازی توجه کارشناسان اجرایی و برنامه‌ریزان محلی در ضرورت انتخاب روش محاسباتی مناسب نوآوری دارد. اگرچه انجام مطالعات گسترده‌تر برای بررسی سایر روش‌های محاسبه ls و حتی دیگر عوامل rusle، در مقیاس‌های مکانی مختلف به‌منظور مقایسه دقیق‌تر مقدار فرسایش خاک و ارائه جمع‌بندی‌های جامع پیشنهاد می‌شود.

effects of different methods for calculation of topographic factor on precision of storm-wise soil loss estimation

extended abstractintroduction and objective: soil erosion reduces soil fertility, weakens vegetation, deposits sediments, deforms and fills rivers due to floods, and reduces water quality. therefore, the precision of soil erosion estimation is essential for proper watershed management. among all-soil erosion prediction models proposed for storm-scale, one of the most widely used is the revised universal soil loss equation (rusle). due to the importance of the ls factor in small watersheds with complex topography on the final estimation of the rusle model, in this current research, the soil erosion results were obtained from four different ls factor methods were investigated.material and methods: soil erosion obtained by the rusle model and four methods of ls factor calculation including the moore et al. (1991), desmet and govers (1996), boehner and selige (2006), and manual method; for 38 storm events recorded during 2011 to 2019 for the galazchai watershed, west azerbaijan province, iran.results: the results showed that the mean of the topographic factor for moore et al. (1991), desmet and govers (1996), boehner and selige (2006), and manual methods were 9.91, 5.26, 13.29, and 6.54, respectively. comparison analysis of the methods used by the manual method showed that the ratio of the estimated mean values varied from 0.80 to 2.03. comparing the mean of ls maps with the manual method as the basic method and calculating error estimation found that desmet and govers’ (1996) method was more successful in the ls factor estimation, resulting in better estimation of soil erosion for the study storm events. despite the difference in soil erosion values, almost the same spatial pattern was observed in all methods.conclusion: analysis of the results obtained from different ls factor methods in the galazchai watershed verified the significant effect of the studied methods on the estimated soil erosion. therefore, soil erosion studies need to select an appropriate method to achieve precise soil erosion to prevent errors and minimize uncertainties. incorrect estimation of soil erosion leads to erroneous management of watersheds and loss of money and energy. the present study is new in term of comparative evaluation of one of the sensetive factors in usle and its different versions on the estimated storm-wise soil loss at the watershed scale. it is also innovative in viewpoint of focusing on the necessity of selection of appropriate computational methods for the local managers and experts. extensive studies are recommended to investigate other methods of calculating ls, and even other rusle factors at different scales are recommended for a better conclusion.