Comparing MPSIAC, Hydrophysical and EPM Models for Soil Erosion Rate and Sediment Yield Estimation Using GIS: (A Case Study in Nojian Watershed)

Document Type : Research Paper

Authors

1 PhD student, Tarbiat Modarres University

2 Assistant Professor, Tarbiat Modarres University

3 Research Assistant, Soil Conservation and Watershed Management Research Center

4 Researcher, Lorestan University, respectively

Abstract

Soil erosion can be considered as one of the most important obstacles in the way of sustainable development of agriculture and natural resources. The sediment from the erosion of watersheds, in addition to soil loss and decline in soil fertility, causes the reduction of water quality and endangers the effective life of reservoirs because of sedimentation. The Nojian watershed, located in Lorestan province, has physiographic and topographic features with specific geological formations that have a basic role in soil erosion and sediment yield pProcesses. Thus, to assess the results of empirical models, this watershed was selected as research area. In this investigation, the erosion and sediment yield of watershed was evaluated qualitatively and quantitatively by using MPSIAC (modified Pacific Southwest Inter-Agency Committee), EPM (Erosion Potential Method) and Hydrophysical models in the program of GIS. To run the selected model, after introducing the information layers into the GIS program and combining the layers in MPSIAC and EPM models, the given catchments were divided into 527 and 278 homogeneous units, respectively. Then, erosion rate and sediment yield were estimated in these homogeneous units. The amounts of sediment yield were estimated to be 1465348.1 and 489372.2 t/y by using MPSIAC and EPM models. For estimating sediment yield by Hydrophysical model, Nojian watershed was divided into 6 hydrological units based on method and amount of sediment that were estimated in these units. The amount of sediment estimated by using Hydrophysical model was 862470.1 t/y. For comparison of the models results, a figure of 81240 t/y, or the amount of sediment measured in hydrometric station was considered as the control level. The outcome of the research showed that estimating sediment by using EPM and MPSIAC models were 1.8 and 0.6 times those of measured amounts, respectively. On the other hand, estimating sediment yield by Hydrophysical model was more accurate as it was only 1.06 times the measured amounts. The results of the assessment on observed differences show that calibration of the empirical models is needed first to resolve the limitation of the models with regard to the existing conditions of the watersheds. Otherwise, the use of the models cannot yield accurate results. 

Keywords

References

  1. آقارضی، حشمت الله؛ قدوسی، جمال (1380). بررسی رابطه کاربری اراضی و شیب با فرسایش خاک و تولید رسوب، مجموعه مقالات همایش ملی مدیریت اراضی- فرسایش خاک و توسعه پایدار، اراک، بهمن، 1380، صفحه 369-362.
  2. احمدی، حسن (1374). ژئومورفولوژی کاربردی، جلد اول ( فرسایش آبی)، انتشارات دانشگاه تهران.
  3. آرنوف، استان (1375). سیستمهای اطلاعات جغرافیایی، ترجمه سازمان نقشه برداری کشور.
  4. اسدی، سید مجتبی (1374). بررسی کاربرد روش PSIAC در برآورد فرسایش و رسوب زیرحوزه B2 آبخیز سد زاینده‌رود اصفهان با بهره‌گیری از روش کیفی ژئومورفولوژی، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، دانشگاه تهران.
  5. اعظمی‌راد، محمود (1377). بررسی پتانسیل رسوبدهی در حوزه آبخیز سد کارده ( با استفاده از روش هیدروفیزیکی)، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، دانشگاه تهران.
  6. باقرزاده کریمی، مسعود (1372). بررسی کارایی مدلهای برآورد فرسایش و رسوب و تکنیکهای سنجش از دور و GIS در مطالعات فرسایش خاک، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، دانشگاه تربیت مدرس.
  7. بیات، رضا (1378). بررسی کارایی مدلهای MPSIAC وEPM در برآورد فرسایش و رسوب حوزه آبخیز طالقان رودبه کمک GIS، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، دانشگاه تهران.
  8. پاک‌پرور، مجتبی (1374). ارزیابی روشهای PSIAC وEPM در برآورد رسوب و تعیین پراکنش فرسایش در قسمتی از حوزه سد لتیان، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، دانشگاه تهران.
  9. جزایری، بهمن؛ ماجدی، محمود (1361). بررسی پتانسیل رسوبدهی در مناطق مختلف حوزه آبریز با استفاده از یک مدل هیدرولوژیکی، گزارش ارائه شده در" سمینار علوم زمین" سازمان زمین شناسی کشور.
  10. جعفری، محمد رضا (1381). برآورد کمی و کیفی فرسایش و رسوب حوزه آبخیز رودخانه چیخواب با استفاده از GIS. (پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی.
  11. حکیم‌خانی، شاهرخ (1381). مروری بر مطالعات و پایان‌نامه‌های انجام شده بر روی مدل تجربیPSIAC در ایران و بررسی ایرادهای وارده بر آنها و تهیه دستورالعمل استفاده از آن، (سمینار دوره دکتری آبخیزداری)، دانشگاه تهران.
  12. رزمجو، پیمان (1379). بررسی کارایی روش PSIAC در برآورد فرسایش و رسوب در سه حوزه آبخیز سدهای کرج، لار و لتیان، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.
  13. رفاهی، حسینقلی (1375). فرسایش آبی و کنترل آن، انتشارات دانشگاه تهران.
  14. سرخوش، احمد (1375). بررسی کارایی مدل MUSLE در برآورد رسوب و مقایسه آن با مدل MPSIAC در حوزه آبخیز درکه، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، دانشگاه تهران.
  15. شیخ‌حسنی، حسین (1374). بررسی پتانسیل تولید رسوب در واحدهای فرسایشی حوزه آبخیز سد مخزنی طالقان، (پایان نامه کارشناسی ارشد)، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه تربیت مدرس.
  16. صارمی، حسین (1374). بررسی پتانسیل فرسایش و رسوب حوزه مرکزی سد درودزن با استاده از مدلهای تجربی و ریاضی، (پایان نامه کارشناسی ارشد)، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه آزاد نجف آباد.
  17. طهماسبی‌پور، ناصر (1373). کاربرد و ارزیابی مدل جدید پسیاک (MPSIAC) برای تهیه نقشه فرسایش و رسوب در حوزه آبخیز جاجرود (لوارک) با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، دانشگاه تربیت مدرس.
  18. فرجی، محمد (1373). بررسی رابطه شدت فرسایش و تولید رسوب با واحدهای ژئومورفولوژی (کیفی) و روشهای PSIAC وEPM در حوزه بابا احمدی خوزستان، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته آبخیزداری)، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران.
  19. فرهادی‌نژاد، طاهر؛ غیومیان، جعفر؛ شریعت رضوی، محسن (1381). ارزیابی خطر زمین لغزش در حوزه نوژیان (سرخاب). با استفاده از GIS، طرح تحقیقاتی مرکز تحقیقات منابع طبیعی و امور دام استان لرستان.
  20. قادری چوکانلو، حسن (1377). برآورد میزان فرسایش و تخمین بار رسوب با استفاده از مدلهای تجربی در حوزه آبخیز قزلقان، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، گروه جغرافیا، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی.
  21. مسلمی کوپایی، عبدالحمید (1376). بررسی فرسایش و رسوب به روش‌EPM و روش ژئومورفولوژی در حوزه‌های آبخیز درکه و سولقان، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته آبخیزداری)، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران.
  22. نپی لشکریان، سعید (1379). بررسی اثرات کاربری اراضی در فرسایش خاک و رسوبدهی حوزه آبخیز ماسوله رودخانه در گیلان، (پایان نامه کارشناسی ارشد)، دانشکده مرتع و آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.
  23. نیکجو، محمد‌رضا (1374). ارزیابی کاربرد مدل PSIAC در برآورد فرسایش و رسوب حوزه آبخیز دریان‌چای، (پایان‌نامه کارشناسی ارشد)، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس.
  24. Clark, K. B. (1999). An estimate of sediment yield for two small watershed in a Geographic Information System. M. Sc. Thesis, Geography, University of New Mexico.
  25. Gavrilovic, Z. (1988). The use of an empirical method production and transportation in unstudied or torrential streams. Proceeding of International Conference on River Regime. 18-2 May 1988. Published by john Wiley and sons. Paper 12. P: 411-422.
  26. Hadley, R. F (1984). Measuring and predicting soil erosion. In, R. F. Hadley and D. E. Walling, (Eds), Erosion and sediment yields some methods of measurement and modeling. GeoBooks, Norwich. UK, P. 1-14.
  27. Johnson, C.W and Gebhardt, K. A (1982). Predicting sediment yields from rangelands. In proceedings of workshop on estimating erosion and sediment yield on rangelands, Tucson, Arizona, March 1981 US Department of Agriculture, Agriculture Reviews and Manuals, Western Series , No. 26, P. 145-146.
Iranian Journal of Soil Research
Volume 19, Issue 1
May 2005
Pages 61-76

Files

Share

How to cite

Statistics