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

Abstract

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 ۱۹۸.۴ 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.

Keywords

• حوزه آبخیز شاهد
• نمونه
• کلیژن
• توزیع مکانی
• ارزیابی