شناسایی و اولویت‌بندی مناطق بحرانی حوزه آبخیز از نظر فرسایش و رسوب با مدل SWAT

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد

2 دانشیار، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد

3 استادیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان

چکیده

در این پژوهش از مدل SWAT برای شبیه‌سازی فرسایش و انتقال رسوب در حوضه قره‌سو استان گلستان و شناسایی و اولویت‌بندی مناطق بحرانی حوضه از نظر فرسایش و رسوب استفاده شد. پس از واسنجی، اعتبارسنجی و تحلیل عدم قطعیت مدل با روش نیمه‌خودکار SUFI2، از خروجی‌های مدل واسنجی شده، برای بررسی تغییرات مکانی فرسایش و رسوب در سطح حوضه استفاده شد. برای این کار، چهار شاخص شامل رسوبدهی در واحد سطح، غلظت رسوب، بار رسوب و شاخص کلی بر اساس خروجی‌های مدل تعریف و تحلیل شد. نتایج نشان داد که علی‌رغم کمبود و عدم قطعیت داده‌های موجود، کارایی مدل SWAT برای شبیه‌سازی فرسایش و رسوب در حوضه قره‌سو نسبتا قابل قبول است. دقت شبیه‌سازی رسوب ماهانه با استفاده از شاخص نش-ساتکلیف در دوره واسنجی 0.24 و با شاخص PBIAS، منفی 17 درصد و در دوره اعتبارسنجی به‌ترتیب 0.2 و 12.1- درصد به‌دست آمد که بیانگر ضعف نسبی مدل در شبیه‌سازی نوسانات رسوب و توانایی خوب آن در پیش‌بینی کلی متوسط رسوب می‌باشد. بررسی توزیع مکانی شاخص‌های فرسایش و رسوب نشان داد که به‌طور کلی، زیرحوضه‌های بحرانی از نظر شاخص رسوبدهی در واحد سطح، در مناطق بالادست حوضه واقعند در حالی‌که زیرحوضه‌های حساس از نظر غلظت رسوب در مناطق میانی حوضه و زیرحوضه‌های حساس از نظر بار رسوب عمدتا در پایین‌دست قرار دارند. در ادامه، اقدامات حفاظتی مناسب برای اجرا در هر یک از مناطق پیشنهاد شد. نتایج این پژوهش می‌تواند به‌عنوان یک راهنمای اولیه و نقطه شروع برای برنامه‌ریزی اقدامات مدیریتی در منطقه به کارشناسان و مدیران کمک کند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Identification and prioritization of critical areas of soil erosion and sediment using SWAT model

نویسندگان [English]

  • Arash Zare Garizi 1
  • Ali Talebi 2
  • Monireh Faramarzi 3
1 PhD student, Faculty of Natural Resources and Desert Studies, Yazd University, Iran
2 Associate professor, Faculty of Natural Resources and Desert Studies, Yazd University, Iran
3 Assistant professor, Faculty of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Iran
چکیده [English]

In this study, SWAT model was used for simulating soil erosion and sediment transport in Gharesou Watershed, Golestan Province and for identifying and prioritizing critical areas of soil erosion. After model calibration, validation and uncertainty analysis using semi-automatic SUFI-2 method, the outputs of the calibrated model were used for assessing spatial pattern of soil erosion and sediment. For this purpose, four indices including: load per unit area index, concentration index, load index and total index were defined and analyzed based on the model outputs. The results indicated that, despite lack and uncertainty of available data, SWAT model performance in simulating soil erosion and sediment transport in Gharesou watershed is quite acceptable. During calibration, the simulated monthly sediment loads matched the observed values with a Nash-Sutcliffe coefficient of 0.24 and PBIAS of -17%. The values for validation period were 0.2 and -12.1% respectively, indicating the model’s weakness in simulating sediment dynamics and its capability in predicting average sediment load. Assessing spatial pattern of erosion and sediment indices showed that, in general, critical sub-watersheds based on load per unit area index are located in upstream areas of watershed while sensitive sub-watersheds in terms of sediment concentration are situated in the middle part of the watershed, and sensitive sub-watersheds with respect to sediment load are in downstream. Suitable conservation practices were recommended for each zone based on their ecohydrological conditions. The outputs of this study can help experts and managers in planning of management practices for the watershed.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Critical Sub-Basins
  • Gharesou Watershed
  • simulation
  • Soil and Water Conservation