پهنه‌بندی شدت فرسایش با استفاده از مدل SWAT در حوضۀ سد قشلاق

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسنده

استادیار گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکدۀ کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد سنندج، ایران

چکیده

فرسایش و رسوب یکی از مشکلات مهم در مدیریت حوضه‌های آبخیز کشور می‌باشد. به‌منظور اجرای برنامه‌های حفاظت، کنترل فرسایش خاک و کاهش رسوب لازم است که حجم کل بار رسوبی و شدت فرسایش‌پذیری در یک حوضه آبخیز برآورد و مناطق حساس و عوامل مؤثر بر فرسایش حوضه شناسایی گردند. در این تحقیق باهدف مدل‌سازی و تخمین میزان فرسایش در حوضه سد قشلاق، از ابزار ارزیابی آب و خاک ( SWAT) و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS ) استفاده شد. بعد از تهیه و معرفی داده‌های هیدرولوژیک و نقشه‌های مورد نیاز حوضه، مدل برای سال‌های 1987 الی 2007 اجرا شد. جهت واسنجی و اعتبارسنجی نتایج حاصله، از برنامه SWAT-CUP و الگوریتم SUFI2 استفاده و داده‌های دبی و رسوب مربوط به دو ایستگاه هیدرومتری چهلگزی و خلیفه‌ترخان بکار گرفته شد. در مرحله واسنجی و اعتبارسنجی رواناب و رسوب، ضرایب R2، NS، p-factor و r-factor در خروجی دو رودخانه اصلی نتایج مناسبی ارائه دادند. بر اساس نتایج مدل SWAT از قابلیت مناسب برای شناسایی مناطق بحرانی برخوردار است. بر اساس نقشه شدت فرسایش به دست آمده، سطح حوضه به پنج کلاس فرسایشی با شدت خیلی زیاد، زیاد، متوسط، کم و خیلی کم تقسیم شد و به‌طورکلی نتایج نشان داد که از 102 زیر حوضه منطقه مورد مطالعه، 55 درصد از کل بار رسوب حوضه، تنها مربوط به پانزده زیر حوضه حساس به فرسایش است. این مناطق بحرانی بیشتر در بخش‌های شمال و شمال شرق حوضه قرار دارند و دارای کاربری زراعت دیم ومرتعداری بر روی اراضی شیب‌دار می-باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Erosion intensity zoning by using SWAT model in Gheshlagh Dam Basin

نویسنده [English]

  • Golaleh Ghaffari
چکیده [English]

Erosion and sediment are the one of the most important problem in the watershed management of Iran. I this manner to carry out the conservation programs, soil erosion control and sediment yield decreasing, estimating the total of the sediment volume, erosion intensity in watershed and determined the sensitive area is necessary. In this research in other to modeling an estimating the amount of erosion in the Gheshlagh dam basin, the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) and Geographic Information System (GIS), was used. After preparing and present hydrological data and the required basin plans, model was ruined for 1987 to 2007 years. In order to calibrate and validate the results, SWAT-CUP programs and SUFI2 algorithms was used and sediment discharge data of Chehelgazi and Khalifetarkhan hydrometric stations was applied. In the calibration and validation of the runoff and sediment, R2, NS, p-factor and r-factor coefficients in outlet of two main rivers have good results. Based on the results SWAT model has the suitable potential to identify critical areas. Based on the intensity erosion map, the basin was divided to five classes of erosion with very high, high, medium, low and very low intensity and in general the results of this study showed that from of the 102 subbasins that have been consider, fifteen sub basin create the 55% of the total sediment yield in watershed. The most critical areas are in northern and northeastern of basin and have rangeland and dry farming on sloping lands.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Simulation
  • Sediment
  • calibration
  • Validation
  • SWAT

ضیایی،حجت‌اله (1387). اصول مهندسی آبخیزداری، انتشارات دانشگاه امام رضا. 345 صفحه.

علوی‌نیا، مرتضی؛ فرزین نصیری‌صالح (1388). شبیه‌سازی آورد رسوب با استفاده از مدل SWAT، هشتمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه. اهواز. 1388.

چپی، کامران (۱۳۷۷). بررسی نوع و میزان فرسایش در رابطه با مدیریت بهره‌برداری از اراضی و تعیین سهم رسوب‌دهی به‌منظور بهینه‌سازی کاربری اراضی،  پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد آبخیزداری. دانشکدۀ منابع طبیعی. دانشگاه تربیت مدرس. ۱۸۵ صفحه.

شفیعی، مجتبی؛ حسین انصاری؛ کامران داودی؛ بیژن قهرمان (1392). واسنجی و تحلیل عدم‌قطعیت یک مدل نیمه‌توزیعی در یک منطقۀ نیمه‌خشک (مطالعۀ موردی: حوضۀ آبریز نیشابور)، مجلۀ علوم آب و خاک- علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. شمارۀ 64. صفحه 137 الی 149.

عارفی‌اصل، اکرم (1390). ارزیابی کارایی مدل SWAT در برآورد فرسایش حوضه و ارائۀ سناریوهای حفاظتی مناسب (مطالعۀ موردی: حوضۀ آبخیز چهل‌چای استان گلستان)، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد. گروه مرتع و آبخیز، دانشکدۀ شیلات و محیط‌زیست و مرتع و آبخیزداری. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

عمانی، نینا (1385). مدل‌سازی تخمین پتانسیل رسوبات ورودی به مخازن سدها به کمک تصاویر ماهواره‌ای و مدل SWAT. پایان‌نامۀ دانشگاه صنعتی شریف. 135 صفحه.

غلامی، شعبانعلی (۱۳۸2). مدل شبیه‌سازی رسوب روزانه با استفاده از مدل توزیعی SWAT در حوضه‌های کوهستانی (حوضۀ امامه) فصلنامۀ پژوهش و سازندگی 59: 28-33.

مفتیان، سارا (1389).  برآورد رواناب و رسوب حوضۀ آبخیز تمر با استفاده از مدل SWAT، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد خاک‌شناسی. گروه علوم خاک. دانشکده مهندسی آب‌ و خاک. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

مهاجی اشجعی، محمد‌حامد (1363). وزارت جهاد کشاورزی، معاونت تحقیقات و آموزش کشاورزی، مؤسسۀ تحقیقات خاک و آب، مبانی ارزیابی اراضی. نشریۀ 655. تهران.

همت‌جو، م. ح (1388). برنامه‌ریزی استفاده از اراضی زیر‌حوضه شاخۀ اصلی زاینده‌رود به کمک مدل SWAT و ارزیابی اراضی، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد خاک‌شناسی. دانشکده کشاورزی. دانشگاه صنعتی اصفهان.

Abbaspour, K. C., Yang, J., Maximov, I., Siber, R., Bogner, K., Mieleitner,J., Zobrist, J., and Srinivasan, R (2007). Modeling hydrology and water quality in the pre-alpine/alpine Thur watershed using SWAT. Journal of hydrology. 333:413-430.

Abbaspour, KC (2015). User Manual for SWAT-CUP, SWAT Calibration &Uncertainty Analysis Programs. Swiss Federal Institute of Aquatic Science and Technology, Eawag: Dubendorf, Switzerland.

Arnold, J. G., Kiniry, J. R., Srinivasan, R.,Williams, J. R., Haney, E. B & Neitsch, S.L. (2011). SWAT Input/Output File‌ Documentation, Version 2009. Grassland Soil and Water Research Laboratory, Temple, Texas, USA.

Arnold, J.G., Srinivasan, R., Muttiah, R.S. and Williams, J.R. (1998). Large area hydrologic modeling and assessment part I: model development. J. American Water Resources Association 34 (1):73-89.

Betrie, G., Griensven, A.V., Mohammed, Y.A., Popescu, I., Mynett, A.E., Hummel, S. (2011). Linking SWAT and SOBEK using open modeling interface (OPENMI) for sediment transport simulation in the blue nile river basin. ASABE. 45(5): 1749-1757.

Chekol, AD (2006). Modeling of hydrology and soil erosion of upper Awash river basin, Ethiopia. Pub. PhD Thesis, University Bonn.

Faramarzi, M., Abbaspour, KC,. Yang, H., Schulin, R. (2009). Application of SWAT to quantify internal renewable water resources in Iran. Hydrological Processes, 23, 486–501. DOI: 10.1002/hyp.7160.

Ijam,A.Z & E.R. Tarawneh (2012). Assessment of sediment yield for Wala dam catchment area in Jordan. European Water. 38: 43-58.

Kim, J. G., Park, Y., Yoo, D., Kim, N. W., Engel, B.A, Kim, S.J, Kim, K. S., and lim, K. J (2009). Development of a SWAT patch for better estimation of sediment yield in steep sloping watersheds. Journal of the American water resources association. 45(4): 963-972.

Neitsch, S.L., Arnold, J.G., Kiniry, J.R., & Williams, J. R (2011). SWAT user manual, version 2009. Texas Water Resources Institute Technical Report. A & M University, Texas, USA.

Oeurng, C. and Sauvage, Sabine Sanchez-Pérez, José-Miguel (2011). Assessment of hydrology, sediment and particulate organic carbon yield in a large agricultural catchment using the SWAT model. Journal of Hydrology, Vol. 401 (n°3-4). PP. 145-153.

Rostamian, R., A. Jaleh, M. Afyuni, S. F. Mousavi, M. Heidarpour, A. Jalalian and K. C. Abbaspour.(2008). Application of a SWAT model for estimating runoff and sediment in two mountainous basins in central Iran. Hydrol. Sci. J. 53(5): 977-988.

Schuol, J., Abbaspour, K.C. Yang, H. Reichert, P. Srinivasan, R. Schar Ch. and Zehnder, A. J. B (2006). Estimation of ‌‌‌‌‌‌‌‌ freshwater availability in the west Africa subcontinent. J. Hydrol. 254:58-69.

Tyagi, J. V., S. P. Rai, N. Qaz, M. P. Singh (2014). Assessment of discharge and sediment transport from different forest cover types in lower Himalaya using Soil and Water Assessment Tool (SWAT). International Journal of Water Resources and Environmental Engineering. 6 (1), PP. 49-66.

Yang, J., Reichert P., Abbaspour, K.C., Xia, J., & Yang. H (2008). Comparing uncertainty analysis techniques for a SWAT application to the Chaohe Basin in China. Journal of Hydrology, 358 (1-2), 1-23.