ارزيابي كارآيي مدل EGEM براي برآورد فرسايش خندقي در حوزه آبخيز ايكي‌‌ آغزلي استان گلستان

Efficiency assessment of the EGEM to estimate gully erosion in Iky-Aghzly watershed of Golestan province

سابقه و هدف :يكي از اشكال مهم فرسايش خندقي كه معمولا در اراضي زراعي تشكيل شده و توسعه پيدا مي‌كند، فرسايش خندقي موقتي است. تحقيقات نشان داده است كه خندق‌هاي موقتي سالانه 2 تا 90 مترمكعب در هكتار در سال خاك را از دسترس خارج مي‌كنند. با توجه به رسوب‌زايي بالاي نهشته‌هاي لسي و سطح بالاي زيركشت اراضي استان گلستان، شناخت و بررسي عوامل موثر در فرسايش خندقي موقتي و روند گسترش آن بيش از پيش ضروري است. هدف اصلي اين پژوهش ارزيابي كارآيي مدل فرسايش خندق موقتي (EGEM) براي برآورد فرسايش خندقي موقتي در آبخيز ايكي‌‌ آغزلي بوده است. مواد و روش‌ها: آبخيز ايكي ‌آغزلي با مساحتي معادل 703 هكتار در شرق استان گلستان و شمال كشور در محدوده حوزه آبخيز بزرگ گرگانرود استقرار يافته است. ميزان بارندگي ساليانه در منطقه به طور متوسط 424 ميلي‌متر و ميانگين دماي ساليانه معادل 15/7 درجه سانتي‌گراد مي‌باشد. ابتدا از طريق بازديدهاي ميداني در طي سه مرحله به فاصله سه ماه، 12 خندق موقتي شناسايي و با ثبت موقعيت آنها ازطريق GPS، اقدام به ثبت مورفومتري و نمونه‌برداري خاك در قسمت سر هر خندق شد. علاوه بر خصوصيات مورفومتريك و برخي از خصوصيات فيزيكي و شيميايي خاك، مرز آبخيز مشرف به هر خندق موقتي نيز تعيين شد. ارزيابي كارآيي مدل EGEM با استفاده از آزمون خي در محيط نرم‌افزار R، با مقايسه متغيرهاي مشاهداتي متوسط سالانه فرسايش و عرض خندق‌‌هاي موقتي با خروجي متناظر مدل، انجام شد. يافته‌ها: متوسط تلفات خاك ناشي از فرسايش خندقي موقتي 156/7 تن در سال براي كل خندق‌هاي موقتي بدست آمد. عمق اين خندق‌ها بين 10 تا 45 سانتي‌متر و عرضي بين 15 تا 60 سانتي‌متر در اندازه‌گيري نهايي ثبت شد. متوسط تلفات خاك براي 12 خندق موقتي به ازاي هر خندق 3/76 تن در هكتار تعيين شد. نتايج نشان داد كه بين متوسط سالانه فرسايش خندقي اندازه‌گيري شده و برآورد شده با مدل، اختلاف معني‌داري در سطح پنج درصد برقرار است، در حالي كه بين متوسط سالانه عرض خندق‌هاي موقتي با خروجي متناظر مدل، اختلاف معني‌‌داري مشاهده نشد. مدل EGEM توانايي برآورد نرخ فرسايش خندقي موقتي در آبخيز ايكي آغزلي را در سطح قابل قبول ندارد، در حالي كه براي عرض خندق‌هاي موقتي كارآيي قابل قبولي را دارا است. نتيجه گيري: در مجموع با عنايت به نتايج اين پژوهش، مي‌توان مطرح نمود كه در طول انجام اين تحقيق، خندق‌هاي موقتي با بارش‌هاي پاييزه و همزمان با عمليات خاكورزي (4 خندق موقتي) و در اواخر زمستان (8 خندق موقتي) تشكيل شد. مي‌توان دلايلي چون شدت بارندگي، شرايط رطوبت قبلي خاك، خاكورزي در امتداد شيب دامنه در منطقه مورد مطالعه را در اين مهم دخيل دانست. با توجه به اين نتايج توصيه مي‌شود براي بررسي دقيق‌تر فرسايش خندقي موقتي در آبخيز ايكلي ‌آغزلي، EGEM براي هر بارش منفرد، مورد ارزيابي قرار گرفته و با نتايج متوسط سالانه تلفات خاك مورد مقايسه قرار گيرد

Background and Objectives: An important form of gully erosion which usually develops in farmlands is ephemeral gully erosion. Researches have shown that soil loess due to ephemeral gullies is around 2 to 90 m3.h1.yr1. Given the high soil loess of loess deposits and intensive cultivated lands in Golestan province, assessment of factors affecting the development of ephemeral gullies is of great importance. The main objective of this study is the efficiency assessment of the Ephemeral gully erosion model (EGEM) to estimate gully erosion in the Iky-Aghzly watershed. Materials and Methods: The area of Iky-Aghzly watershed is around 703 hectares, located in the basin of the Gorganroud (Golestan province). Its mean annual precipitation and temperature is 424 mm and 15.7 ºC, respectively. Through field reconnaissance in three stages (seasonally), 12 ephemeral gullies were identified and their locations recorded by GPS. Morphometric characteristics recordings and soil sampling were conducted in the head of gullies as well. Apart from measuring of morphometric characteristics and soil physicochemical properties, physical specifications of watershed adjacent to each gully was calculated. EGEM efficacy was validated by Chi-square test in R software, by comparing the observed variables (mean annual soil erosion and width of ephemeral gullies) with the same variables estimated by the model. Results: The average soil loss caused by ephemeral gully erosion was around156.7 t yr-1 for all ephemeral gullies. The depth and width of gullies was between 10 to 45 cm and 15 to 60 cm in the last measurements. The average soil loss per each ephemeral gully was around 3.76 to 12 t h-1. The results showed that there is a significant difference at the 5% level between the measured annual average gully erosion rate and estimated erosion by the model. But the annual average width of ephemeral gullies corresponding to the model output variable, was not significantly different. The rate of ephemeral gullies erosion estimated by The EGEM is not acceptable in the Iky Aghzly watershed, while the width of ephemeral gullies (EGEM) was near the observed width. Conclusion: Generally, according to the results of this research, it can be concluded that the ephemeral gullies were formed coinciding with the autumn rains and tillage (4 ephemeral gullies) and in the late winter (8 ephemeral gullies (.The reasons for ephemeral gullies emerging are rainfall intensity, antecedent soil moisture content, tillage along the slopes in the study area. According to these results, for accurate assessment of EGEM as event-based model in Iky-Aghzly watershed, individual participations is recommended.