بررسي كارايي مدل فيزيكي WEPPدر پيش‌بيني رواناب و فرسايش خاك در كاربري ديم در شرايط نيمه خشك

Efficiency of WEPP Model for Prediction of Soil Erosion and Runoff on Rainfed Land in a Semi-Arid Region

مدل فرآيندي WEPP تمامي متغيرهاي اثرگذار در فرآيند فرسايش را بر اساس مفاهيم فيزيكي و به كمك معادلات رياضي محاسبه مي‌كند و جهت شبيه‌سازي اين فرآيند در كاربري زراعت كاربرد خوبي دارد. هدف از اجراي اين طرح تعيين قابليت مدل WEPP در تخمين تلفات خاك و توليد رواناب در كاربري ديمزار و تعيين پتانسيل مدل در شبيه‌سازي اثرات عمليات مديريتي در فرسايش بود. اين طرح در كبوده عليا در حوضه آبخيز قره‌سو به مرحله اجرا درآمد. پلات‌هاي آزمايشي جمع‌آوري رواناب و رسوب به ابعاد 3×10 متر با 3 تكرار در شيب‌هاي 6، 12، 16 و 20 درصد نصب شد. داده‌هاي اقليمي بارندگي و دما با نصب باران‌نگار و دماسنج ماكزيمم و مينيمم ثبات در داخل ايستگاه ثبت و داده‌هاي سرعت و جهت باد، تشعشع خورشيدي و درجه حرارت نقطه شبنم از ايستگاه سينوپتيك كرمانشاه تهيه گرديد. شبيه‌سازي فرسايش و رواناب با استفاده از نسخه v2008.9 مدل WEPP در هر پلات انجام شد. بررسي نتايج ارزيابي مدل نشان داد كه با افزايش شيب دقت برآورد رواناب افزايش يافته است. به گونه‌اي كه مقادير منفي شاخص ناش- ساتكليف در دو شيب 6 و 12 درصد و مقادير مجذور ميانگين مربعات خطا (به ترتيب با متوسط 16/3 و 82/4 ليتر) نشان از كارايي پايين مدل در اين دو شيب دارد. همچنين مدل در اغلب پلات‌ها، به استثناي پلات‌هاي شيب 6 درصد، به درجات متفاوتي در برآورد رواناب كم‌برآورد بود. همچنين بيشترين كارايي مدل در برآورد فرسايش در شيب 16 درصد و كمترين كارايي مدل در پلات‌هاي شيب 20 درصد بود، جايي كه خطاي كم برآوردي 5/7 كيلوگرم در پلات در سال و شاخص ناش- ساتكليف مقدار منفي را نشان داد.

The process-based WEPP model can predict all effective variables of soil erosion physically using mathematical equations, especially in arable lands. The main objectives of this study were to determine the capability of hill-slope version of WEPP model in runoff and soil erosion estimation on rainfed lands and its potential in simulating the different management practices effects on soil erosion. This research was conducted in rainfed area of Kabode region, across the Gharasoo watershed. Runoff and sediment collection plots with dimension of 10×3 meter in three replications were installed on the slopes of 6%, 12%, 16%, and 20%. Climate data recorders including rain gauge and Maximum and Minimum temperature recorders were installed in the site to record daily climate data. Additional climate data requirements including wind velocity and direction, solar radiation, and dew point temperature was obtained from Kermanshah synoptic station. Soil erosion and runoff was estimated in each plot for different hill slopes by the v2008.9 version of WEPP. Results from the model assessment indicated that the runoff prediction accuracy was increased with increasing slope steepness such that the negative values of Nash-Sutcliff index in the 6% and 12% slope and the high RMSE’s of, respectively, 3.16 and 4.82 liter indicated lower accuracy of the model in runoff prediction for these slopes. In all plots, with the exception of plots on 6% slope, runoff was under- estimated. Also, maximum accuracy for soil erosion prediction was in 16% slope plots and the minimum efficiency of the model was in 20% slope, where the under-estimation error was 7.5 kg per plot per year and the values of Nash-Sutcliff index were negative.