ارزيابي مدل فرآيندي WEPP در برآورد شدت فرسايش بين شياري با استفاده از شبيه-ساز باران

Evaluation of the WEPP Process-based Model in Predicting Interrill Erosion Rate Using Rainfall Simulator

فرسايش بين شياري يكي از انواع رايج فرسايش در اراضي كشاورزي محسوب مي شود. تحقيق حاضر به ارزيابي مدل فرآيندي WEPP در برآورد شدت فرسايش بين شياري با استفاده از شبيه ساز باران مي پردازد. به اين منظور، سه شدت 25، 50 و 75 ميلي‌متر در ساعت باران در چهار شيب 5/2، 0/5، 5/7 و 0/10 درصد فلوم روي سه نمونه خاك زراعي با توزيع اندازه ذرات متفاوت ايجاد شد. ارزيابي مدل در دو حالت بدون واسنجي و با واسنجي، هر يك در دو شرايط شامل؛ تنش برشي هاي كم تر از آستانه و تمامي تنش برشي ها انجام شد. نتايج ارزيابي مدل بدون واسنجي نشان داد كه در تنش برشي هاي كم تر از آستانه، مدل WEPP تمايل به بيش برآورد فرسايش بين شياري دارد. با در نظر گرفتن تنش برشي هاي بيش تر از آستانه به علت نقش رواناب در جدانمودن ذرات، ميزان اريبي مدل كاهش يافت. پس از واسنجي، مقادير فرسايش‌پذيري بين‌شياري پايه (Kib)، براي تنش برشي هاي كم تر از آستانه و تمام تنش برشي ها به ترتيب بين 44/6 تا 05/11 و 57/3 تا 56/9 برابر كم تر از مقادير تخميني مدل، برآورد شد. همچنين مشخص شد كه كارآيي مدل در برآورد شدت فرسايش بين شياري، بستگي به خاك دارد. ارزيابي مدل پس از واسنجي نشان داد كه مدل WEPP، تمايل به بيش برآورد مقادير خيلي كوچك و كم برآورد مقادير بزرگ دارد. از طرفي، با در نظر گرفتن تمامي تنش برشي-ها در مقايسه با تنش برشي هاي كم تر از آستانه، دقت مدل كاهش يافت. در تنش برشي هاي كم تر از آستانه و پس از واسنجي مدل به دو روش ميانگين گيري و مطلوب سازي، ضريب تبيين (R2) به ترتيب 76/0 و 66/0 و ضريب كارآيي به-ترتيب 68/0 و 58/0 به دست آمد. با در نظر گرفتن تمامي تنش برشي ها، مقدار ضريب تبيين (R2) به ترتيب 67/0 و 60/0 و ضريب كارآيي به ترتيب 55/0 و 60/0 تعيين شد. يافته هاي اين تحقيق لزوم ارايه روشي استاندارد براي اندازه-گيري فرسايش پذيري بين شياري و همچنين تشخيص فرسايش غالب بر اساس تنش برشي آستانه را نشان مي دهد.

Interrill erosion has been known as one of the common erosion forms in agricultural lands. This study was carried out to evaluate WEPP process-based model in predicting interrill erosion rate using rainfall simulator. For this purpose, different rain intensities of 25, 50 and 75 mm/h were simulated on three soil samples with different particle size distributions on four slopes of 2.5, 5, 7.5, and 10%. The model was evaluated with and without calibration, each at shear stresses less than the critical value (? < ?0) and all shear stresses (? > 0), as well. The results of model evaluation without calibration for ? < ?0 showed that WEPP tended to over-estimate interrill erosion rates. For ? > 0 due to the flow-driven processes, the differences between predicted and measured values decreased. In consequence of model calibration, the values of baseline interrill erodibility (Kib) for ? < ?0 and ? > 0 were 6.44-11.05 and 3.57-9.56 times less than the model-predicted ones. Also, it was found that the efficiency of the model depended on soil type. The results of model calibration indicated that WEPP tends to over-estimate very small erosion rates and to under-estimate high values. Also, considering ? < ?0 compared to ? > 0, the efficiency of the model was enhanced. For ? < ?0, as a result of model calibration using the averaging and optimizing methods, the coefficients of determination (R2) of 0.76 and 0.66 and also the model efficiency values of 0.68 and 0.58 were obtained, respectively. For ? > 0, these values were 0.67 and 0.60 for R2 and 0.55 and 0.60 for model efficiency, respectively. The findings of this study reveal the need for a standard approach for measuring interrill erodibility and recognizing the dominant erosion based on critical shear stress.