مدل EPM

نحوه استفاده و نوع کاربری اراضی از عوامل تاثیرگذار بر افزایش میزان فرسایش خاک و کاهش درآمدهای حاصل از اراضی است و با تعیین کاربری مناسب برای اراضی می توان به توسعه پایدار دست یافت. تحقیق حاضر با هدف بهینه سازی کاربری اراضی حوضه زارم رود در مازندران و به منظور کاهش میزان فرسایش خاک صورت گرفته است. برای برآورد میزان فرسایش در سطح حوضه از مدل EPM در محیط GIS استفاده شده است. در این مدل با امتیازدهی به عوامل لیتولوژی، شیب زمین، کاربری اراضی و وضعیت فرسایش، شرایط حوضه شبیه سازی می شود. بنابراین، در صورت تغییر کاربری اراضی، تنها امتیاز عامل کاربری در مدل تغییر خواهد کرد و در نتیجه می توان تاثیر تغییر کاربری اراضی را در میزان فرسایش و رسوب بررسی نمود. سه مدل EPM برای حوضه زارم رود تنها با اختلاف در امتیاز کاربری اراضی برای مزارع و باغ ها (مکان های با امکان تغییر کاربری و نوع کشت) در محیط GIS تهیه و نحوه فرسایش به صورت کیفی و کمی برای این سه مدل مقایسه شد. نتایج حاصله بیانگر آن است که با تغییر کاربری اراضی، بخصوص دیمزارها و باغ ها می توان شدت فرسایش و میزان آن را به طور قابل ملاحظه ای کاهش داد. از طرفی، درآمدها و هزینه های هر یک از کاربری های موجود در سطح حوضه بررسی و کاربری با حداکثر درآمد و حداقل فرسایش، انتخاب گردید.

در ایران بر اساس نتایج تحقیقات به عمل آمده در بسیاری از موارد، اختلاف نسبی بین مقادیر فرسایش و رسوب برآورد شده توسط مدل EPM با مقادیر رسوب اندازه گیری شده بیشتر از 10 درصد گزارش شده است. در تحقیق حاضر اقدام به بررسی 13 روش برآورد نسبت تحویل رسوب، جهت مقایسه با روش محاسبه آن در مدل EPM جهت ارتقاء دقت مدل در دو حوضه آبخیز خمین و مزلقان واقع در استان مرکزی شده است، نتایج تحقیق نشان دهنده این است که روش مو و منگ (1977) و روش روئل (1977) به ترتیب با داشتن حداقل اختلاف نسبی در حوضه های آبخیز خمین و مزلقان، مناسب ترین روش ها هستند. بر این اساس توصیه می شود از روش محاسبه نسبت تحویل رسوب مو و منگ (1977)، در حوضه های آبخیز خشک و از روش روئل (1977)، در حوضه های آبخیز نیمه خشک ایران در صورت بکارگیری مدل EPM استفاده شود.

حوضه ی آبخیز مشکین چای با وسعتی معادل 9/521 کیلومترمربع، بخشی از دامنه ی شمالی سبلان- قوشه داغ و قسمتی از فرورفتگی ساختمان مشکین- اهر می باشد. حاکمیت اقلیم نیمه مرطوب سرد با متوسط بارش سالانه 9/372 میلیمتر، شیب نسبتاً زیاد دامنه ها و سازند های حساس به فرسایش موجب شده تا حوضه ی مورد مطالعه به شدت فرسایش پذیر باشد. علاوه بر عوامل طبیعی ذکر شده آثار فعالیّت های انسانی به صورت تغییر کاربری اراضی در حوضه ی مورد مطالعه فرسایش را شدت بخشیده است. هدف از این تحقیق مشخص نمودن وضعیت رسوبدهی حوضه ی آبخیز مشکین چای در ارتباط با عوامل مؤثر در تولید رسوب می باشد. در این راستا از نرم افزار ARC GIS، تصاویر ماهواره ای IRS، داده های ایستگاههای هیدرومتری، هواشناسی، نقشه های توپوگرافی، زمین شناسی در اجرای مدل EPMمورد استفاده قرار گرفت. بررسی نتایج حاصل نشان می دهد که سه عامل مهم توپوگرافی، لیتولوژی و تغییرات کاربری اراضی در کنترل فرسایش و رسوب نقش مهمی ایفا نموده اند. مقدار ضریب شدت فرسایش (Z) عدد 2، میانگین مقدار کل رسوب 10123764 متر مکعب در سال، دبی رسوب ویژه 9/19397 و فرسایش ویژه 3/21553 به دست آمد که نشان دهنده ی فرسایش خیلی شدید در حوضه ی آبخیز مورد مطالعه است.

شدت فرسایش با استفاده از فناوری برآورد فرسایش (که همان مدل های فرسایشی هستند) ارزیابی می گردد. هدف از این تحقیق، به دلیل احداث سد بر ری رودخانه گابریک، برآورد شدت فرسایش و میزان رسوب در حوضه آبریز گابریک با استفاده از مدل تجربی EPM به کمک سیستم های اطلاعات جغرافیایی و کارایی این سیستم ها در مطالعات فرسایش و رسوب حوضه های آبریز و در نهایت کاهش رسوبات در سطح حوضه و نهایتاً پشت سد و به جهت انجام طرح های کنترلی و عمرانی می باشد. در این تحقیق ازاسناد و مدارک مختلف از جمله نقشه 1:250000 زمین شناسی، لایه های خاک شناسی، کاربری اراضی، پوشش گیاهی، آمارهای مختلف مربوط به ایستگاه های باران سنجی واقع در اطراف حوضه و مدل ارتفاعی رقومی (DEM) به عنوان ابزار تحقیق مورد استفاده قرار گرفت که نتایج نشان می دهند رسوب ویژه و رسوب کل حوضه آبریز گابریک به ترتیب 64/40 مترمکعب در کیلومتر مربع در سال و 8/227725 مترمکعب در سال می باشد، همچنین میزان رسوب ویژه و میزان کل رسوب تولید شده در حوضه مورد مطالعه به ترتیب 84/243 تن در کیلومترمربع در سال و 1666355 تن در سال می باشد که با قرار گرفتن حوضه آبریز در کلاس شدید اعمال روش های مختلف کنترل فرسایش را در سطح حوضه ضروری می نماید.

فرسایش خاک از مشکلات زیست محیطی موجود در استان خراسان شمالی و حوضه آبخیز بدرانلوست. بررسی ها نشان می دهد سالیانه حدود 461574 تن خاک از زمین های حاصلخیز لُسی حوضه بدرانلو فرسایش می یابد که به کاهش حاصلخیزی خاک و انباشت رسوبات منجر شده و رسوبات حاصل از فرسایش موجب کاهش عمر مفید سدها و سازه های آبی بخش پایاب حوضه می شود. در این پژوهش که با هدف ارزیابی کمّی فرسایش آبی در حوضه بدرانلو انجام شده، از روش تجربی پتانسیل فرسایش([1]EPM ) استفاده شده است. در پژوهش حاضر ضمن ارزیابی کمّی فرسایش آبی خاک، مقدار رسوب ویژه برای زیرحوضه ها و کل حوضه آبخیز بدرانلو در نرم افزار ILWIS 3.3 محاسبه و نقشه مقدار رسوب ویژه حوضه (GSp) تهیه شد؛ سپس ضمن تحلیل فرسایش زمین شناسی و فرسایش تشدیدی در آنالیز آماری و بررسی نقش عوامل توپوگرافی در شدت فرسایش خاک، از روش ANOVA در نرم افزار SPSS استفاده شد. نتایج به دست آمده وضعیت نگران کننده ناپایداری بوم شناختی را در سطح حوضه گوشزد کرده است؛ به گونه ای که میانگین سالیانه فرسایش آبی خاک در حوضه حدود 73/23 تن در هکتار است. در بین زیرحوضه ها، زیرحوضه 4 واقع در مرکز حوضه با سالیانه حدود 89/63 تن در هکتار بیشترین میزان فرسایش خاک را دارد. فرسایش شیاری و توده ای، فرسایش آبی متداول در سطح حوضه است. علاوه بر شرایط لیتولوژی و تغییر کاربری اراضی، در بین عوامل توپوگرافی، شیب و جهت شیب با توجه به همبستگی زیاد بیشترین تأثیر را در شدت فرسایش خاک حوضه دارند.

ارزیابی پروژه های اجرا شده آبخیزداری و ارائه دورنمایی از نتایج عملکرد آن ها، اطلاعات مناسبی را برای برنامه ریزی بلندمدت در اختیار مدیران و تصمیم گیران قرار می دهد. امروزه با استفاده از نرم افزارهای توانمند سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی می توان محاسبات لازم را با دقت و سرعت بیشتری انجام داد. هدف از این تحقیق، ارزیابی اثرات طرح های آبخیزداری اجراشده در حوزه آبخیز ریمله بااستفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور از نظر فرسایش و رسوب و رواناب بوده است. جهت پیش بینی فرسایش قبل از اجرای طرح های آبخیزداری و بعد از اجرای آن ها، از مدل EPM استفاده شد. از روش شماره منحنی انجمن حفاظت خاک امریکا (SCS) برای محاسبه رواناب قبل از اجرای طرح های مدیریتی آبخیز و بعد از اجرا استفاده شد. ضریب CN برای دو کاربری تهیه شده در سال ۱۳۷۰ و فعلی محاسبه شد. آزمون t زوجی به منظور بررسی تفاوت آماری اختلاف رواناب تولیدی و میزان فرسایش و رسوب قبل و بعد از اجرای طرح های آبخیزداری استفاده شد. میزان فرسایش و رسوب کل سالیانه در شرایط کنونی نسبت به قبل از اجرای طرح های حفاظتی آبخیزداری به ترتیب به طور متوسط حدود ۶۷۹۳ مترمکعب و ۵۷۱۲ تن کاهش یافته اند. مقدار تفاوت حجم رواناب سالیانه بین قبل از اجرای طرح ها و شرایط کنونی به طور متوسط حدود 15256 مترمکعب می باشد. نتایج آزمون t زوجی نشان داد که اقدامات حفاظتی آبخیزداری انجام شده در حوضه ریمله توانسته اند اختلاف معنی داری را در کاهش فرسایش و رسوب و رواناب تولیدی را ایجاد کنند و نتیجه گیری کلی اینکه این اقدامات اثر مثبت معنی داری را در کاهش فرسایش و رسوب و رواناب تولیدی داشته اند.

آگاهی از میزان خطر فرسایش، امکان شناسایی نواحی بحرانی و اولویت بندی برنامه های مدیریتی و حفاظتی را فراهم می کند. این مطالعه با هدف استفاده از مدل های منطق فازی، EPM و BLM دربرآورد شدت فرسایش و محاسبه کل رسوب تولیدشده در مدت یک سال در حوضه آبریز رزن، به کمک فناوری سنجش از دور و GIS انجام گرفته است و سپس دقت هر یک از مدل های مورد مطالعه با یکدیگر مقایسه شد. براساس نتایج به دست آمده از مدل BLM، بیشتر منطقه مورد مطالعه در تیپ فرسایش کم قرار دارد. در ادامه با استفاده از مدل EPM مقدار کل رسوب تولیدشده در حوضه آبریز رزن محاسبه شد. بنا بر نتایج به دست آمده از مدل EPM، شدت فرسایش در منطقه مورد مطالعه در کلاس فرسایش متوسط قرار دارد. همچنین نتایج حاصل از عملگر گامای فازی 98/0 فازی فرسایش منطقه مورد مطالعه را در 5 دسته از خطر خیلی کم تا خیلی زیاد نشان داد. درنهایت نتایج اعتبار سنجی مدل ها نشان داد که نتایج مدل EPM با داده های برداشت شده در مطالعه میدانی مطابقت بیشتری دارد که نشان دهنده دقت مدل EPM در بررسی فرسایش در منطقه مورد مطالعه است. براساس پهنه بندی صورت گرفته با استفاده از مدل EPM به ترتیب 44/28، 16/32، 40/39 درصد از مساحت منطقه در کلاس های خطر خیلی کم، کم، متوسط قرار گرفته است.

هر ساله هزاران تن خاک حاصلخیز از اراضی مختلف کشور مشتمل بر اراضی جنگلی، مرتعی و زراعی در اثر فرسایش خاک از دسترس خارج شده و با انباشت در مناطق رسوب گذاری موجب بروز خسارات قابل ملاحظه ای می شوند. برای جلوگیری و مهار این پدیده لازم است مناطق تولید رسوب (تحت فرسایش) همراه با شدت و مقدار آن شناسایی شوند تا از این طریق افزون بر تعیین نقاط بحرانی و رده بندی مناسب بتوان اقدام به برنامه ریزی مقتضی در قالب طرح های حفاظت خاک یا آبخیزداری نمود. هدف از تحقیق حاضر، بررسی نتایج مدل های EPM و فورنیه با هدف تعیین مناسب ترین مدل برای برآورد فرسایش و رسوب در حوضه ی آبریز شهر چای میانه و هم چنین بررسی کارایی مدل ساده ای مانند مدل فورنیه به جای مدل های هزینه بر و زمان بر می باشد. به منظور ارزیابی مدل های مورد استفاده و تعیین مدل مناسب، از داده های مشاهده ای و اندازه گیری شده ی رسوب (آمار 40 ساله ایستگاه کوهسالار) استفاده گردید. بدین منظور 22 زیر حوضه در منطقه ی مورد مطالعه در نظر گرفته شد. برای هر یک از زیر حوضه ها، لایه های مورد نیاز اعم از لایه های عناصر اقلیمی مانند دما و بارش، توپوگرافی مانند شیب و ... با استفاده از تکنیک های سنجش از دور و GIS تهیه گردید. نتایج نشان می دهد مدل EPM با خطای نسبی 9/9 درصد همخوانی نزدیکی با وزن رسوب مشاهداتی دارد. هم چنین مدل فورنیه بسیار کم تر از حد، وزن رسوب تولیدی را نشان می دهد و تغییر وزن رسوب ویژه در زیر حوضه ها تقریباً عدد مشابهی را در منطقه ی مورد مطالعه نشان می دهند و این پارامتر مساحت زیر حوضه ها است که در تبدیل رسوب ویژه به رسوب کل عامل تغییر در مقدار وزن رسوب در زیرحوضه ها می گردد.

فرسایش خاک پدیده ای اجتناب ناپذیر است که به طور جدی منابع آب و خاک را تهدید می کند و تابع عوامل مختلفی است که بر اساس شرایط خاص هر منطقه ممکن است یک یا چند عامل در تشدید آن مؤثر باشد لذا بررسی فرسایش خاک ارزیابی متغیرها و پارامترهای تأثیر گذار بر آن ضروری می باشد. هدف از این پژوهش برآورد فرسایش و رسوب از طریق ارزیابی متغیرهای تأثیرگذار در حوضه آبریز کرگانرود با استفاده از روش EPM می باشد. بنابراین در این پژوهش از مطالعات کتابخانه ای، میدانی همچنین جهت برآورد مدل کمی برآورد فرسایش و رسوب از نرم افزار ArcGIS استفاده شده است. با توجه به آن که در فرسایش خاک پارامترهای متعددی به صورت سیستمی تأثیر دارند و شناخت آن ها به عنوان فاکتورهای مؤثر بر میزان فرسایش و رسوب دارای اهمیت زیادی است لذا از بین روش های متعدد برآورد فرسایش و رسوب، مدل EPM، به دلیل مطابقت با شرایط آب و هوایی ایران، به عنوان تکنیک منتخب مورد استفاده قرار گرفته و پارامترهای محیطی در قالب این مدل قرار داده شده اند. نتایج حاکی از آن است که حوضه مورد مطالعه از نظر شدت فرسایش در طبقه چهار، یعنی فرسایش کم قرار گرفته است. میزان فرسایش کل و رسوب کل حوضه به ترتیب 68/239997 و 3/206396 مترمکعب در سال برآورد شد.