قابلیت زیرمدل دامنة WEPP در پیش‌بینی دینامیک رواناب و فرسایش خاک در چند تیپ مرتعی نیمه‌خشک

پرویزی, یحیی; قیطوری, محمد; حشمتی, مسیب

doi:10.22059/jrwm.2015.53469

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

استادیار مرکز تحقیقات کشاورزی و منابع طبیعی کرمانشاه، کرمانشاه

https://doi.org/10.22059/jrwm.2015.53469

چکیده

مدل فیزیکی WEPP رواناب و فرسایش خاک را به کمک مفاهیم فیزیکی فرسایش و هیدرولیک جریان و ملاحظة متغیرهای رشد گیاه، تجزیة بقایا، و فرایندهای زمستانه به صورت پویا شبیه‌سازی می‌کند. هدف این مقاله تعیین قابلیت این مدل در تخمین فرسایش و رواناب در چند تیپ مرتعی و بررسی اثر مدیریت در آن است. این طرح در محدودة کبوده علیا در حوضة آبخیز قره‌سو با نصب پلات‌های فرسایش به ابعاد 3×10 متر با 3 تکرار در سه تیپ مرتعی در شیب‌های 25، 35، و 45 درصد اجرا شد. داده‌های اقلیمی بارندگی و دما در داخل ایستگاه ثبت شد و سایر اطلاعات اقلیمی نظیر سرعت و جهت باد، تشعشع، و حرارت نقطة شبنم از ایستگاه سینوپتیک کرمانشاه تهیه گردید. شبیه‌سازی فرسایش و رواناب به صورت تک‌واقعه با استفاده از نسخة v2008.9 مدل در هر پلات انجام شد. ارزیابی نتایج مدل در برآورد روانابْ بیشترین دقت مدل را در شیب 45 درصد نشان داد. همچنین، در شیب 25 و 35 درصد مدل با خطای نسبی متوسط 61_/0 لیتر رواناب را برآورد می‌نمود. در مجموع، کارایی مدل در برآورد رواناب در هر سه شیب خوب بود و ضریب کارایی ناش- ساتکلیف بین 69_/0 تا 73_/0 متغیر بود. کمترین و بیشترین خطای برآورد فرسایش خاک به‌ترتیب در شیب‌های 35 و 45 درصد بود. مدل در برآورد فرسایش در همة شیب‌ها کم‌برآوردی از خود نشان داد. همچنین، مقادیر منفی شاخص ناش- ساتکلیف مؤید کارایی پایین مدل در برآورد فرسایش به‌ویژه در شرایط حاکم بر دو شیب 25 و 35 درصد بود.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Capability of hillslope version of WEPP model in prediction of runoff and soil erosion dynamic in different type of semi-arid rangeland

نویسندگان [English]

yahya Parvizi
mohammad gheitury
Mosieb Heshmati

چکیده [English]

The WEPP physically model is able to dynamically simulate runoff and soil erosion using physical concepts of erosion and hydraulic of overland flow science considering plant growth, residue decomposition, winter process. Determination of the capability of this model in runoff and erosion estimation in different range type with investigation the effects of management were the main objectives of this research. This research was conducted in the Kabode placed across the Gharasoo watershed by installing erosion plot with dimension of 10×3 meter and three replications in three range types at the slopes of 25, 35 and 45%. Climate data including rainfall and air temperature was recorded in the site and additional data including wind velocity and direction, solar radiation and dew point temperature was prepared from Kermanshah synoptic climate station. Event based erosion and runoff was simulated in each plot by the v2008.9 version of the model. Results from model assessment for prediction of runoff indicated that the maximum model accuracy was in 45% slope. Also, mode relative error in runoff in 25 and 35% slope was about 0.61 liter. Overall, model performance in runoff estimation was sought in all three slopes, so that Nash-Sutcliff index was 0.96 to 0.73. Minimum and maximum estimation error in erosion prediction was occurred in 35 and 45% slope, respectively. Model prediction results indicated under-estimation in all the slopes. Negative amounts of Nash-Sutcliff index indicated confirms the low efficiency model especially in conditions prevailing in two slopes of 25 and 35%.

کلیدواژه‌ها [English]

WEPP
erosion
Runoff
model efficiency
Rangeland

مراجع

[1] Ahmadi, H., Jafari, M., Golkarian, A., Abrisham, E. and Laflen, J. (2009). Estimating water erosion and sediment using WEPP model (Case study of Bar-Erieh Watershed, Neyshabur), Pajouhesh & Sazandegi, 75, 161-172.

[2] Asadi, H., Roohipour, H., Refahi, H. and Shorafa, M. (2007). Evaluation of WEPP model for interrill erosion prediction in laboratory condition, Iranian Journal of Agricultural Science, 38(4): 553-562.

[3] Bowen, W., Baigorria, G., Barrera, V., Cordova, J., Muck, P. and Pastor, R. (1998). A Process-based model (WEPP) for simulating soil erosion in the Andes, CIP Program Report, Natural Resource Management in the Andes, 403-408.

[4] Brazier, R.E. Beven, K.J., and Freer, J. and Rowan, J.S. (2000). Equifinality and uncertainty in physically based soil erosion models: application of the GLUE methodology to WEPP-the water erosion prediction project-for sites in the UK and USA, Earth Surface Processes and Landforms, 25(8): 825-845.

[5] Dun, S., Wu, J.Q., Elliot, W.J., Robichaud, P.R., Flanagan, D.C., Frankenberger, J.R., Brown, R.E. and Xu, A.C. (2009). Adapting the Water Erosion Prediction Project (WEPP) model for forest applications, Journal of Hydrology, 366, 46-54.

[6] Elliot, W.J. (2004). WEPP Internet Interfaces for Forest Erosion Prediction, Journal of the American Water Resources Association, 40(2): 299-309.

[7] Flanagan, D.C., Gilley, J.E. and Franti, T.G. (2007). Water erosion prediction project (WEPP): Development history, model capabilities, and future enhancements, Biological Systems Engineering: Papers and Publications,Paper 27. University of Nebraska - Lincoln. USA.

[8] Flanagan, D.C. and Nearing, M.A. (ed.). (1995). USDA-Water Erosion Prediction Project: Technical Documentation, NSERL Report No. 10. West Lafayette, IN, USA.

[9] Foltz, R.B., Elliot, W.J. and Wagenbrenner, N.S. (2011). Soil erosion model predictions using parent material texture-based parameters compared to using site specific parameters, Transactions of the ASABE American Society of Agricultural and Biological Engineers, 54(4): 1347-1356.

[10] Ghidey F., Alberts, E.E. and Kramer, L. (2000). Comparisons of measured and WEPP predicted runoff and sediment loss from deep Loess soils watershed, Soil Erosion for 21st century symposium, USDA-Agricultural Research Service.

[11] Grace, J.M. (2007). Modeling Erosion from Forest Roads with WEPP, http://www.dcs.ufla.br/site/_adm/upload/file/pdf/Prof%20Marx/Aula%205/Outro%20art%20interesse/Grace_WEPP_estradas%20florestais.pdf (21/02/2013).

[12] Halil, K. (2002). Comparison of Erosion and Runoff Predicted by WEPP and AGNPS Models Using a Geographic Information System, Turkish Journal of Agriculture, 26, 261-268.

[13] Kincaid, D.C. (2002). The WEPP model for runoff and erosion prediction under center pivot irrigation, Transactions of the ASAE American Society of Agricultural Engineers, 45(1): 67-72.

[14] Laflen, J.M., Flanagan, D.C. and Enge, B.A. (2008). Soil erosion and sediment yield prediction accuracy using WEPP, Journal of the American Water Resources Association, 40(2): 289-294.

[15] Lane, L.J., Nichols, M.H. and Paige, G.B. (2009). Modeling erosion on hillslopes: Concepts, theory, and data, USDA-Agricultural Research Service, Tucson AZ, USA.

[16] Nash, J.E. and Sutcliffe, J.V. (1970). River flow forecasting through conceptual models, 1: A discussion of principles, Journal of Hydrology, 10,282-290.

[17] Pieri, L., Bittelli, M., Wu, J.Q., Dun, S., Flanagan, D.C., Pisa, P.R., Ventura, F. and Salvatorelli, F. (2007). Using the Water Erosion Prediction Project (WEPP) model to simulate field-observed runoff and erosion in the Apennines Mountain Range, Italy, Journal of Hydrology, 336, 84-97.

[18] Srivastava, A., Dobre, M., Bruner, E., Elliot, W.J., Miller, I.S. and Wu, J.Q. (2011). Application of the WEPP model to simulate streamflow in Apnforest watershed, Proceedings of International Symposium on Erosion and Landscape Evolution, Anchorage, Alaska.

[19] Wilcox, B.P. and Simanon, J.R. (1996). Predicting runoff in semiarid woodlands: Evaluation of the WEPP model, USDA- ARS. TEKTRAN.

[20] Zhang, X.C., Nearing, M.A., Risse, L.M. and McGregor, K. (1995). Evaluation of WEPP runoff and soil loss predictions using natural runoff plot data, American Society of Agricultural Engineering, p. 95-2381. ASAE Meeting, Chicago, IL June, 18-23, 1995.

نشریه علمی - پژوهشی مرتع و آبخیزداری

قابلیت زیرمدل دامنة WEPP در پیش‌بینی دینامیک رواناب و فرسایش خاک در چند تیپ مرتعی نیمه‌خشک

مراجع

مراجع

دوره 67، شماره 4 - شماره پیاپی 4
بهمن 1393
صفحه 501-513

قابلیت زیرمدل دامنة WEPP در پیش‌بینی دینامیک رواناب و فرسایش خاک در چند تیپ مرتعی نیمه‌خشک

مراجع

مراجع

دوره 67، شماره 4 - شماره پیاپی 4بهمن 1393صفحه 501-513

دوره 67، شماره 4 - شماره پیاپی 4
بهمن 1393
صفحه 501-513