EPM

خاک یکی از مهم ترین منابع طبیعی هر کشور است. امروزه فرسایش خاک به منزله یک خطر جدی برای بخش کشاورزی مطرح است و بررسی فرسایش خاک و کنترل آن، امری بسیار ضروری در حوضه های آبخیز به شمار می رود. ارزیابی کمّی و کیفی فرسایش خاک با استفاده از مدل های برآورد فرسایش و رسوب، یکی از راهکارهایی است که از طریق آن می توان فرسایش خاک را تا حدودی کنترل و مقدار آن را به حداقل رساند. هدف از این پژوهش، ارزیابی کارایی مدل های WEPP و EPM در برآورد فرسایش و رسوب حوضه آبخیز سولاچای است. روش کار در مدل WEPP بدین شرح است. پس از آنکه فایل های مربوط به هریک از پارامترهای مدل ساخته شدند، وارد نرم افزار GeoWEPP می شوند، سپس مدل WEPP از طریق نرم افزار فوق به اجرا درمی آید و درنهایت مقدار رسوب محاسبه می شود. مقدار فرسایش ویژه نیز با استفاده از ضریب نسبت تحویل رسوب (SDR) برآورد می شود. در مدل EPM نیز، ابتدا نقشه ضرایب تهیه شده و سپس با توجه به این ضرایب، نقشه شدت فرسایش ترسیم می شود. درنهایت مقدار فرسایش و رسوب تولیدشده با توجه به معادلات ارائه شده به دست خواهد آمد. مقدار رسوب مشاهده ای نیز با استفاده از گرادیان دبی و رسوب محاسبه شده است. مدل WEPP دارای سه روش دامنه، حوضه آبخیز و مسیرهای جریان است. مقدار رسوب برآوردشده به وسیله هریک از روش های فوق، به ترتیب 213/0، 178/0 و 785/0 با مدل EPM، 033/0 و برای رسوب مشاهده ای، 241/0 تن در هکتار در سال محاسبه شد. بنابراین نتیجه می گیریم که مقدار رسوب برآوردشده با مدل WEPP، به مقدار رسوب مشاهده ای نزدیک تر بوده و این مدل از کارایی بالاتری نسبت به مدل EPM در برآورد فرسایش خاک و رسوب منطقه مورد مطالعه برخوردار است.

فرسایش خاک ازجمله فرآیندهایی است که منابع آب و خاک یک کشور را مورد تهدید قرار می دهد. فرآیند فرسایش بسیار پیچیده است و عوامل زیادی در آن دخیل بوده که مهمترین آنها عوامل اقلیمی، شیب زمین، پوشش گیاهی، مدیریت و نحوه کاربری اراضی می باشد. به دلیل عدم وجود اطلاعات در منطقه از بین روش های تجربی، چهار روش MPSIAC ،EPM،FAO، BLM انتخاب و ارزیابی این چهار مدل در یکی از حوزه های استان کهگیلویه و بویر احمد-(حوزه قلعه بنی) انجام پذیرفت. ازبین چهار مدل مذکور دو مدل اولیه فرسایش و رسوب را به صورت کمی و دو مدل دیگر، فرسایش را به صورت کیفی برآورد می کنند. براساس روش MPSIAC میزان فرسایش سالانه حوزه 59/3 تن بر هکتار بر سال و روش EPM این مقدار 76/2 تن بر هکتار بر سال بدست آمد. در روش FAO، BLM امتیازهای نهایی مربوط به فرسایش برای کل حوزه به طور میانگین به ترتیب 9/55 و 9/47 محاسبه گردید. براین اساس در روش FAOمیزان فرسایش در کلاس چهارم قرار می گیرد که نیاز به تغییرات وسیع و همه جانبه در اداره اراضی و محدود کردن عملیات ساختمانی دارد.

نوع و شدت فرسایش خاک در یک منطقه، تابع شرایط اقلیمی، پستی و بلندی زمین، خاک و کاربری اراضی است که در این میان، اهمیت کاربری اراضی به دلیل نقش مؤثر انسان بر آن نسبت به دیگر عوامل زیادتر است. هدف پژوهش حاضر، بررسی روند تغییرات کاربری اراضی/ پوشش گیاهی و تأثیر آن بر فرسایش و رسوب، با استفاده از تصاویر ماهواره ای سال های 1366، 1389 و 1398 لندست و مدل EPMدر حوضه کال آجی استان گلستان است. نقشه کاربری اراضی با استفاده از روش حداکثر احتمال تهیه گردید. برای ارزیابی صحت نتایج، از داده های آموزشی استفاده به عمل آمد. سپس مهم ترین روش های ارزیابی صحت، شامل دقت کل و ضریب کاپای طبقه بندی استخراج شد که برای سال های 1366، 1389 و 1398 به ترتیب، برای دقت کل 95، 98 و 95 و ضریب کاپا 93/0، 96/0 و 93/0 درصد بود. نقشه های پهنه بندی شدت فرسایش و رسوب با استفاده از نقشه های کاربری اراضی حاصل و عواملی چون شیب، لیتولوژی، خاک و بارش با استفاده از روش EPM انجام شد. نتایج نشان می دهد از مهم ترین عوامل مؤثر در افزایش فرسایش و رسوب در حوضه آبخیز کال آجی از بین رفتن پوشش گیاهی مرتعی و تبدیل آن به اراضی کشاورزی است؛ یعنی با تغییر کاربری بالطبع فرسایش و رسوب نیز افزایش یافته است. توسعه سطوح کاربری اراضی کشاورزی و کاهش سطوح مرتعی در بین سال های 1366 تا 1398 به میزان 83/16 درصد نسبت به سال 1366 است. این تغییرات نقش مهم تخریب مراتع و پوشش گیاهی حوضه آبخیز کال آجی در افزایش میزان رسوب خروجی نشان می دهد. بر اساس نتایج به دست آمده، مجموع مقادیر رسوب ویژه مربوط به بازه زمانی 1366 (4353 مترمکعب) بوده که این میزان در سال 1398 به 5164 مترمکعب افزایش داشته است که نشان از تغییرات کاربری اراضی رخ داده در حوضه است.

یکی از مشکلات مدیریت و کنترل فرسایش و رسوب حوضه های آبخیز کشور، فقدان داده های آماری جهت برآورد دقیق میزان فرسایش و رسوب است. بدین منظور استفاده از روش های تجربی کارآمد الزامی است. هدف از تحقیق حاضر، برآورد شدت فرسایش و میزان رسوب حوضه ی زیدشت با استفاده از مدل تجربی EPM و نرم افزار GIS و کارایی این سیستم در مطالعات فرسایش و رسوب حوضه های آبخیز و در نهایت کاهش حجم رسوبات در سطح حوضه و پشت سدها می باشد. فرسایش سازندهای سنگی و ورود حجم عظیمی از رسوبات به دریاچه سد طالقان، بر اهمیت و لزوم مطالعه ی چگونگی تولید و حمل رسوبات در حوضه آبخیز زیدشت می افزاید. نتایج مطالعه نشان می دهد که حوضه ی آبخیز زیدشت از نظر فرسایش و تولید رسوب در وضعیت متوسط قرار داشته و میزان ضریب شدت فرسایش آن 69/0Z= است. همچنین با طبقه بندی کلاس شدت فرسایش معلوم شد که حوضه ی مورد نظر در 2 کلاس شدید و متوسط قرار دارد و میزان فرسایش و رسوب در آن به حدی است که اجرای برنامه های حفاظت آب و خاک ضرورت و اولویت دارد. بیشترین و کمترین میزان ضریب شدت فرسایش به ترتیب در زیرحوضه های Dint2 و D1 بوده است که دلیل آن، وجود سازند (گل سنگ و مارن و نهشته های گراولی) Ngm و Q1g و کاربری کشاورزی و باغات در شیب های تند و بدون پوشش گیاهی زیر درختان در زیرحوضه Dint2 و وجود سازند مقاوم (توف اسیدی و گدازه بازی) Ekv, Ekta و کاربری مرتع خوب در D1 می باشد.

پژوهش حاضر با هدف بررسی ارتباط بین سنجه های سیمای سرزمین و الگوی فرسایش خاک در حوزه آبخیز شریف بیگلو استان اردبیل برنامه ریزی شد. ابتدا با استفاده از نرم افزار Fragstats 4.2.1، 9 سنجه سیمای سرزمین شامل تراکم لکه، شاخص بزرگ ترین لکه، حاشیه کل، تراکم حاشیه، شاخص شکل لکه، میانگین اندازه لکه، میانگین فاصله نزدیک ترین همسایه اقلیدسی، شاخص گسستگی سیما و شاخص تکه شدگی مورد محاسبه قرار گرفت. سپس شدت فرسایش خاک منطقه با استفاده از مدل پتانسیل فرسایش (EPM) با عملکرد قابل قبول بر اساس مطالعات پیشین برآورد شد. در ادامه نتایج حاصل از محاسبه ی سنجه ها و شدت فرسایش خاک وارد نرم افزار SPSS شده و رابطه معنی داری حاکم بر آن ها تعیین شد. نتایج نشان داد که در حوضه مورد مطالعه کاربری کشاورزی دارای فرسایش زیاد، کاربری های مرتع و باغ فرسایش متوسط، مسکونی فرسایش کم و بدنه آبی دارای فرسایش جزئی می باشد. در سطح سیما، برای حوضه شریف بیگلو میزان تعداد لکه 49، تراکم لکه 15/1، شاخص بزرگترین لکه 64/80، حاشیه کل 008/75508، تراکم حاشیه 75/17، شاخص شکل لکه 56/4، میانگین اندازه لکه 79/86، گسستگی سیما 34/0 و تکه شدگی 52/1 محاسبه شد. در سطح کلاس، میزان تکه تکه شدگی در بدنه آبی بالا ترین مقدار است. می توان نتیجه گرفت ارتباط آن با مجموعه هایشان قطع شده است که در نهایت با دخالت تغییرات سنجه های سیمای سرزمین، مطالعه فرسایش خاک نیز به شکل بهتری به انجام رسید به طوری که نقشه پتانسیل فرسایش نشان داد که مناطق با شدت فرسایش بالا متأثر از شاخص های سنجه به کار رفته و خصوصیات هیدروژئومورفولوژی به کار گرفته شده می باشد.

     تولید رسوب یکی از پیامدهای مهم فرسایش خاک است و در شکل های مختلف سبب اثرات درون و برون منطقه ای می گردد. با توجه به این که هر ساله هزاران تن خاک حاصلخیز از اراضی مختلف کشور، در اثر فرسایش از دسترس خارج شده و با انباشت در مناطق رسوب گذاری، موجب بروز خسارات قابل ملاحظه ای می شوند، بنابراین، لازم است مناطق تولید رسوب همراه با شدت و مقدار آن شناسایی شوند تا از این طریق علاوه بر تعیین مناطق بحرانی و رده بندی مناسب بتوان اقدام به برنامه ریزی در قالب طرح های حفاظت خاک و یا آبخیز داری نمود. در این تحقیق با استفاده از سه مدل برآورد و پهنه بندی فرسایش و رسوب، شامل EPMn style="font-size: small;"> ، BLM و Fargas با هدف شناسایی و معرفی مدل مناسب، اقدام به ارزیابی مدل ها در پهنه بندی فرسایش در حوضه آبخیز کهمان شده است. اعتبارسنجی مدل EPM نشان داد که این مدل برای این حوضه آبخیز مناسب نیست زیرا مقدار رسوب برآورد شده را بسیار بیشتر از مقدار واقعی نشان می دهد. براساس مدل EPM مقدار رسوب کل حوضه 6/181320 متر مکعب در سال برآورد شد. اما بر اساس اطلاعات ایستگاه هیدرومتری منطقه مورد مطالعه، مقدار رسوب واقعی حوضه 8/75416 متر مکعب در سال می باشد. با توجه به بازدیدهای صحرایی از منطقه فرسایش موجود با فرسایش به دست آمده از مدل فارگاس نیز مطابقت ندارد اما مدل BLM با فرسایش منطقه مطابقت بیشتری دارد.

تحقیق حاضر با عنایت به اهمیت مسئله فرسایش خاک به خصوص در حوضه های کوهستانی کشور به منظور ارزیابی وضعیت فرسایش خاک در حوضه آبخیز تاجیار واقع در شمال غرب کشور صورت گرفت. در این راستا با استفاده از مدل های تجربی MPSIAC و EPM و با بهره گیری از قابلیت های سامانه اطلاعات جغرافیایی سعی گردید تا میزان فرسایش و رسوب دهی در حوضه مورد مطالعه برآورد گردد. داده های مورد استفاده شامل نقشه ها، تصاویر ماهواره ای، آمار ایستگاه های هواشناسی و هیدرومتری بود. نتایج به دست آمده نشان داد که تفاوت های قابل توجهی میان دو مدل مذکور از لحاظ مقدار فرسایش و رسوب برآوردی وجود دارد به طوری که میزان رسوب کل در مدل MPSIAC، برابر با 99342/76 تن درسال و در مدل EPM، برابر با 16089/37 تن در سال برآورد گردید و نشان داد که حوضه مورد مطالعه با اعمال روش MPSIAC در کلاس فرسایشی متوسط و با به کارگیری مدل EPM در کلاس فرسایشی کم قرار دارد. در نهایت نتایج تحقیق نشان داد که مدل MPSIAC به لحاظ دخیل کردن عوامل بیشتر و تاثیر دهی توامان عوامل از یک سو و دقت بیشتر جداول امتیاز دهی و معادلات مربوطه از سوی دیگر از کارایی بهتری نسبت به مدل EPM برخوردار می باشد. با این حال کالیبره کردن مدل مزبور در جهت کاهش خطاها و پیش بینی دقیق تر می تواند به نتایج بهتر و قابل اعتمادتری بینجامد