ارزیابی دقت و کارایی معادله جهانی فرسایش خاک و نسخه‌‌های مختلف آن در تخمین رسوب رگبار منفرد در مراتع نیمه خشک (مطالعه موردی: پایگاه تحقیقات حفاظت خاک سنگانه- مشهد)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیارگروه منابع طبیعی دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور

2 دانشجوی کارشناسی ارشد آبخیزداری دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور

3 استادیار پژوهشی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی خراسان رضوی

چکیده

توسعه و بهبود روش­های برآورد فرسایش خاک با فراهم آوردن ابزاری برای آزمایش تأثیر راهبرد­های مختلف مدیریت زمین روی تلفات خاک و طراحی استفاده بهینه از اراضی، برای متخصصین علوم زمین لازم و ضروری می‌باشند. معادله جهانی فرسایش خاک یکی از قدیمی­ترین مدل­های تجربی برآورد فرسایش می­باشد که به­طور گسترده­ای مورد استفاده قرار گرفته است. دراین تحقیق، میزان کارایی معادله جهانی فرسایش خاک و برخی نسخه‌‌های آن شامل MUSLT، USLEM، MUSLE-E، MUSLE-S، AUSLE وAOF درمقیاس رگبار درمراتع نیمه­خشک خراسان ارزیابی شد. بدین منظور مقادیر رسوب اندازه­گیری شده ناشی از 20 مورد رگبار در3 قطعه با خصوصیات یکسان، کاربری مرتعی و بدون انجام هیچ­گونه عملیات حفاظتی با مقادیر برآوردی هر یک از نسخه‌‌هابررسی و مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج بیانگر آن است که مقادیر برآوردی چهار روش MUSLT، MUSLE-E،MUSLE-Sو USLEM همبستگی معنی­داری با رسوب مشاهداتی داشته و مدل­سازی فرسایش در این روش­ها منطقی­تر می­باشد.از بین روش­ها روش MUSLTدارای کمترین مقدار میانگین نسبی مجذور مربعات خطا (257/4RRMSE=)و بیشترین میانگین کارایی (011/0ME=) بوده و در برآورد مقدار رسوب مشاهداتی در مقیاس رگبار در منطقه مورد تحقیق دارای کارایی نسبی بیشتریمی­باشد. سایر روش­های مورد بررسی برآوردهای غیرمنطقی از مقدار رسوب ارائه می­ دهند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment of Efficiency and Accuracy of USLE and its Versions for Estimating Event Base Sediment in the Semi-Arid Rangelands (Case study: Sanganeh soil conservation research Institute of Mashhad)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Javadi 1
  • Saeid Rahmati 2
  • Abdolsaleh Rangavar 3
1 Assistant professor, Department of Natural Resources, Islamic Azad University, Nour Branch
2 Msc Student of watershed management, Department of Natural Resources, Islamic Azad University, Nour Branch
3 Assistant professor, Agricultural and Natural Resources Research Center of KhorasanRazavi Province
چکیده [English]

Development and improvement of soil erosion estimation schemes with providing feature to examine various strategies effects of land management on soil losses is essential to land science experts. The Universal Soil Loss Equation (USLE) is one of the primitive empirical models in estimation of erosion that is used continuously. In this study, the efficiency amount of USLE and some of its versions include MUSLT،USLEM،MUSLE-E،MUSLE-S, AUSLE and AOF are evaluated in North Khorasan semi-arid rangelands in event base and for 20 selected events. For this goal, the measured sediments due to 20 events in three plots with same characteristics include range land use and without protective measures are considered and compared with estimated values for each version. The results show that the estimated obtained from MUSLT, MUSLE-E, MUSLE-S and USLEM methods have significant correlation with the observed sediment and the modeling procedure in these methods is logical than others. The MUSLT has the lowest Relative Root Mean Square Errors (RRMSE = 4.257) and greatestMean Efficiency(ME=0.011) has a relative efficiency in estimating of observed sediment in event base in the studied area. Other considered methods estimate non-reasonable sediment values.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Experimental Plot
  • sediment yield
  • Universal Soil Loss Equation Versions
  • Mashhad

1. Boardman, J., Ligneau, L., De Roo, A.P.J. and Vandaele, K. )1994). Flooding of property by runoff from agricultural land in northwestern Europe. Geomorph, NO, 10. pp:183-196.

2. Clark, R.D. (1980). Erosion condition classification system.Bureau of Land Management, Denver Service Center, Denver, CO. Tech Note 346.

3. Esmaeli, A. and Abdolahi, KH. (2010). Watershed Managment and Soil  Conservation. MohagheghArdebili  Co. Ardabil.

4. Foster, G.R. and Meyer, L.D. (1977). Soil erosion and sedimentation by water  and overview Process. National Symposium on Soil Erosion and Sedimentation by Water.Am.Soc. Of Agric. Eng, Michigan, pp: 1-13.

5. Gholami, L. (2007). Presentation of  estimation of sediment production model for Gheshlagh watershed, KordestanProvince, Msc thesis of watershed management .TarbiatModares university.

6. Hashemi, S.A.A., Arabkhedri, M. (2007). Evaluating of  EPM model using measurement method  in small dam reservoirs.Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, Vol,11, No,42. B. pp: 345-355.

7. Kargar, M. (2013). Comparison of  EfficiencyUSLE model and some of its versions in standard plot in Event Based. Msc thesis of watershed management .Islamic Azad University –Nour Branch.

8. Kinnell, P.I.A. (2001). The USLE-M and modeling erosion within cachments.10th International soil Conservation Organization Meeting held, PurdueUniversity and the USDA-ARS National Soil Erosion Research Laboratory. pp:924-928.

9. Kinnell, P.I.A. and Risse, L.M. (1998). USLE-M: Empirical modeling rainfall erosion though runoff and sediment concentration. Soil Sci. Soc. Am. J.,VOL 62.pp: 1667-1672.

10. Miguel, p., Samuel-Rosa, A., SimaoDinizDalmolin, R., de AraْjoPedron,  F., MouraBueno, J., Balbinot, A. (2011). The USLE model for estimating soil erosion in complex topography areas.Annals XV Brazilian Symposium on Remote Sensing, (SBSR), Brasil.pp: 9227-9230.

11. Morris, G.L., Fan, J. (1998). Reservoir Sedimentation Handbook, McGraw-Hill Book Co. New York.

12. Olivares, B.K., Vargas, D.L., and Silva, O. (2011). Evaluation of  the USLE model to estimate  water  erosion  in an Alfisol. J, Soil Sci. Plant Nature, 11 (2). PP: 73 - 86 .

13. Pimental, D., Harvey, C., Resosudarmo, p., Sinclair, K.,  Kurz, D., McNair ,M., et al. (1995). Environmental costs of soil erosion and conservation benefits. Science, NO. 267.pp: 1117-1123.

14. Pongsai, S., Schmidt, D.V, Rajendra, P., Shrestha, R., Clemente, S. and Eiumnoh, A . (2010). Calibration and validation of the Modified Universal Soil Loss Equation for estimating sediment yield on sloping plots: A case study in Khun Satan catchment of northern Thailand. J .Soil Sci, Vol,  90. pp: 585-596.

15. Renard, K.G., Foster, G.R., Weesies, G.A., McCool, D.K. and Yoder, D.C. (1997). Predicting soil erosion by water: A guide to conservation planning with the revised universal soil loss equation (RUSLE).United States Department of Agriculture Co.

16. Sadeghi, S.H.R., Mizuyama, T. (2007). Applicability of the modified universal soil loss equation for prediction of sediment yield in Khanmirza watershed, Iran.Hydrological Sciences Journal, Vol, 52, No,5. PP: 1068-1075.

17. Sadeghi, S.H.R., Pour ghasemi, H.R., Mohamadi, M. and Agha razi, H. (2008). Assessment of efficiency of USLE and USLE different versions in storm-wise sediment estimation (khosbijan  natural resource Research Site-arak). Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, Vol,46, No,12. pp: 323-334.

18. Sadeghi, S.H.R., Singh, J.K. and Das, G. (2004). Efficacy of annual soil erosion models for storm-wise sediment prediction. Iran. Intl. Agric. Eng. J, Vol, 13,No,1&2.pp: 1-14.

19. Shahoee, S.S. (1992). Relationship between Factors Associated With The Erosion Rate During a Storm. Selected Papers Of The Third Congress Of  SoilSience, Iran.pp:  41-56.

20. Talebbidokhti, N., Shahoei, S., Behnia, A.K., Behbodi, F.,  Sadeghi, S.H.R.,  Malek, A. and Sharifi, F. (2003). Special cultural erosion and sediment.national committee erosion and sediment. Iranian National Commission for UNESCO.Press,388p.

21. Williams, J.R. and Berndt, H.D. (1977). Sediment yield prediction based on watershed hydrology. Trans ASAE, Vol, 20,No,6.pp: 1100-1104.

22. Wischmeier, W.H., Smith, D.D. (1978).  Predicting rainfall erosion losses - aguide to conservation planning.US Department of Agriculture, Agricultural Handbook 537. USDA Washington DC.