Prioritization of Kozetopraghi sub-watersheds based on estimated soil erosion and sediment yield using modified PSIAC model and GIS

Abeddini, Mousa; JavadiَAlibabalo, Sajjad; Mostafazadeh, Raoof; Pasban, AmirHesam

doi:10.22034/jargs.2023.373965.0

Prioritization of Kozetopraghi sub-watersheds based on estimated soil erosion and sediment yield using modified PSIAC model and GIS

Document Type : Original Article

Authors

mousa Abeddini

Sajjad JavadiَAlibabalo

Raoof Mostafazadeh

AmirHesam Pasban

10.22034/jargs.2023.373965.0

Abstract

Today، the reduction of land resources due to soil erosion causes many human and financial losses every year. Therefore, in this research in order to estimate soil erosion and sediment production, using the modified PSIAC experimental method (MPSIAC) and the use of geographic information system (GIS) in the Kozetopraghi watershed of Ardabil province. For this purpose, the required information layers were prepared using basic maps and GIS. After collecting, preparing and entering the information layers into the GIS environment and combining these layers, the amount of specific sediment of the basin was calculated between 7.69 and 0.76 tons per hectare per year. The total and average amount of annual soil erosion of the basin was also equal to 0 to 57.62 and 11.66 tons per hectare per year, respectively. Also, the highest and lowest amount of erosion in the sub-basins is based on the prioritization of sub-basins 15 and 36, whose values are respectively It was calculated as 28.50 and 2.83 tons per hectare per year. The average production sediment for the studied basin was estimated to be 3.16 tons per hectare per year. The prioritization of sub-basins based on the amount of soil erosion showed that sub-basins 15 and 34 have the highest and lowest amount of erosion (28.48 and 2.8 tons per hectare per year), respectively. Based on the amount of sediment, sub-basins 16 and 34 produce the highest and lowest amount of sediment respectively (7.16 and 0.76 tons per hectare per year). Based on the results obtained from the analysis of parameters related to erosion in the MPSIAC model, it can be concluded that the prioritization can be considered as the basis for decision-making and management in controlling erosion and sediment production.

Keywords

Resilience

Earthquake Scenarios

FuzzyANP

District 6 of Tehran City

احمدی، حسن؛ ملکیان، آرش و عابدی، رقیه (1391). مناسب‌ترین روش آماری برآورد رسوب معلق رودخانه جاجرود (مطالعه موردی: ایستگاه رودک حوزه آبخیز جاجرود)، پژوهش‌های فرسایش محیطی، 2(1)، 88-78.
آرخی، صالح و نیازی، یعقوب (1389). بررسی کاربرد RS و GIS برای تخمین فرسایش خاک و بار رسوب با استفاده از مدل RUSLE در حوضه بالادست سد ایلام، پژوهش‌های حفاظت آب و خاک، 17(2)، 27-1.
اسمعلی، اباذر و عبدالهی، خدایار (1389). آبخیزداری و حفاظت خاک، انتشارات دانشگاه محقق اردبیلی، 575 صفحه.
خلیلی، علی و بذرافشان، جواد (1385). ارزیابی دوره بازگشت و ریسک تداوم خشک‌سالی با استفاده داده‌های بارندگی سالانه در ایستگاه‌های قدیمی ایران، دومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران. اصفهان
خیام، مقصود.، غنمی‌جابر، مصطفی.، صمدزاده، رسول. (1392). مقایسه کارایی مدل‌های EPM و MPSIAC در برآورد فرسایش و تولید رسوب‌زایی حوضه آبخیز سقزچی‌چای نمین، ژئومورفولوژی کاربردی ایران، 1(1)، 13-1.
دیوسالار، اسداله؛ ذبیحی، علی‌رضا؛ شعبانی، مرتضی؛ ابراهیمی، شاپور و حمیدیان، ساجده .(1391). برآورد حجم رسوبات و بررسی عوامل محیطی موثر بر آن با استفاده از مدل MPSIAC، در محیط GIS، مطالعه موردی (حوضه آبخیز سولقان قم). پژوهشنامه مدیریت حوضه آبخیز، 4(7)، 113-101.
رفاهی، حسینقلی .(1396). فرسایش آبی و کنترل آن، دانشگاه تهران، 551 صفحه.
سلطانی، میلاد؛ کله‌هویی، مهین؛ سلطانی، عادل و کاویان، عطا‌اله (1396). برآورد فرسایش خاک و تولید رسوب در حوضه کیلک مبتنی بر مدل MPSIAC در محیط GIS، پانزدهمین کنگره علوم خاک ایران. اصفهان.
عابدینی، موسی .(1384)، پژوهشی در فرسایش خندقی ارتفاعات جنوب غرب دشت هادیشهر شمال غرب آذربایجان شرقی از طریق روشها و تکنیک‌های جدید. جغرافیا و توسعه. 6، 133-131.
عابدینی، موسی و سوسن طولابی. (1396). مدلسازی فرسایش خاک و تولید رسوب با سه مدل WEPP، EPM و Fournier در محیط GIS (مطالعه موردی: حوضه آبخیز سولاچای- اردبیل)، تحقیقات جغرافیایی، 125، 105-93.
عابدینی، موسی و سوسن طولابی.(1392)، مقایسه کارایی مدلهای WEPP و EPM در برآورد فرسایش خاک و میزان رسوبدهی حوضه آبخیز سولاچای، مجله انجمن ژئومورفولوژی ایران، 1، 96-79.
عابدینی، موسی.(1388) بررسی کمی مسائل هیدروژئومورفولوژیکی رودخانه لیکوان چای با تاکید بر فرسایش خاک و رسوبدهی (جنوب شرق اردبیل). جغرافیا و توسعه. 15، 88-71.
عابدینی، موسی، شبرنگ، شنو، اسمعلی، اباذر .(1392)، بررسی میزان فرسایش خاک و رسوبدهی در حوضه آبخیز مشکین چای به روش EPM. جغرافیا و توسعه، 11(30): 100 -87.
عابدینی، موسی و نازیلا یعقوب نژاد. (1396). ارزیابی و پهنه‌بندی خطر فرسایش خاک در حوضه آبخیز رودخانه بالیخلو (سد‌یامچی) با استفاده از مدل-فازی، پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی، سال ششم، 1، 155-137.
عسگری، شمس اله؛ ثروتی، محمدرضا و جعفری، سیدمحمدرضا .(1387). برآورد فرسایش خاک و تولید رسوب حوضه سد ایلام با استفاده از مدل MPSIAC، پژوهش‌های جغرافیایی، 40(64)، 35-29.
علایی، نازیلا؛ مصطفی‌زاده، رئوف؛ اسمعلی‌عوری، اباذر؛ شرری، معراج و حزباوی، زینب (1398). ارزیابی و مقایسه پیوستگی سیمای سرزمین در حوزه آبخیز کوزه‌تپراقی، استان اردبیل، بوم شناسی کاربردی، 8(4)، 34-19.
علی‌پور، حمید؛ ملکیان، آرش؛ خیرخواه زرکش، میرمسعود و قره‌چلو، سعید .(1395). برآورد شدت فرسایش و رسوب حوزه آبخیز ایور با استفاده از روش تجربی MPSIAC ، جغرافیا و توسعه، 14(45)، 268-243.
فیض‌نیا، سادات .(1374). مقاومت سنگ‌ها در مقابل فرسایش در اقالیم مختلف ایران، منابع طبیعی ایران، 1(1)، 116-95.
فیض‌نیا، سادات؛ مجدآبادی فراهانی، فرهاد؛ محسنی‌ساروی، محسن و عرب‌خدری، محمود .(1381). طول دوره آماری مناسب برای برآورد میانگین سالانه رسوب و رابطه آن با مساحت، تغییرات رسوبدهی سالانه، خصوصیات اقلیمی، زمین‌شناسی و پوشش گیاهی حوزه آبخیز، 9(3)، 16-3.
قضاوی، رضا؛ ولی، عباسعلی؛ مقامی، یاسر؛ عبدی، ژاله و شرفی، سیامک (1391). مقایسه مدل‌های EPM ،MPSIAC و PSIAC در برآورد فرسایش و رسوب با استفاده از GIS، جغرافیا و توسعه، 10(27)، 126-117.
کمری، حمزه و نوری، آذر .(1395). ارزیابی و برآورد دوره بازگشت بارندگی با استفاده از داده‌های بارندگی سالانه مطالعه موردی: شهرستان کرمانشاه، مهندسی و فناوری، 11، 35-25.
محمودآبادی، مجید؛ چرخابی، امیرحسین؛ رفاهی، حسینقلی و گرجی اناری، منوچهر (1384). پهنه‌بندی خطر فرسایش در حوضه آبخیز گل‌آباد اصفهان با استفاده از مدل MPSIAC و سامانه اطلاعات جغرافیایی، علوم کشاورزی ایران، 36(2)،520-511.
نوری، حامد.، سیادت موسوی، مصطفی.، مجردی، برات. (1396). برآورد میزان فرسایش و تولید رسوب در حوضه‌های آبخیز بر مبنای پردازش تصاویر ماهواره‌ای و فن‌ GIS با استفاده از نمونه‌ی فیزیکی تخمین رسوب EPM (مطالعه‌ی موردی: حوضه‌ی آبریز سد دز). مهندسی منابع آب، 10(32)، 54-45.
نیک‌جو، محمدرضا .(1374). ارزیابی کاربرد مدل PSIAC در برآورد فرسایش و رسوب حوزه آبخیز دریان‌چای، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس.

Abdolalizadeh, Z., Ghorbani, A., Mostafazadeh, R., & Moameri, M. (2020). Rangeland canopy cover estimation using Landsat OLI data and vegetation indices in Sabalan rangelands, Iran. Arabian Journal of Geosciences, 13(6), 1-13. https://doi.org/10.1007/s12517-020-5150-1.
Hill, J., Mehl, W., & Altherr, M. (1993). Land degradation and soil erosion mapping in a Mediterranean ecosystem. Part of the Eurocourses: Remote Sensing book series (EURS, 4: pp. 237-260.
Meshram, S.G., Singh,V.P., Kahya, E., Alvandi, E. Meshram, Ch. & Sharma, S.K. (2020). The feasibility of multi-criteria decision-making approach for prioritization of sensitive area at risk of water erosion. European Water Resources Association (EWRA), 34(15), 4665-4685.
Pmental, D., Harvay, C., Resosudarmo, P., Sinclair, K., Kurz, D., McNair, M., Crist, S., Shipritz, L., Fitton, L., Saffouri, R., & Bilar, R. (1995). Environmental and economic costs if Soilerosion and conservation benefits. College of Agriculture and life Sciences, Cornell University, Ithaca, USA, 267, 1117-1123.
Sadoddin, A., Sheikh, V.B., Mostafazadeh, R., & Halili, M.Gh. (2010). Analysis of Vegetation-based management scenarios using MCDM in the Ramian Watershed, Iran. International Journal of Plan Production. 4(1):51-62.
Samantaray, S., & Ghose, D. (2018). Evaluation of suspended sediment concentration using descent neural networks. Procedia Computer Science 132: 1824-1831.
Talebi Khiavi, H., & Mostafazadeh, R. (2021). Land use change dynamics assessment in the Khiavchai region, the hillside of Sabalan mountainous area. Arabian Journal of Geosciences, 14(22), 1-15. https://doi.org/1007/s12517-021-08690-z.
Talebi Khiavi, H., & Mostafazadeh, R. (2022) The spatiotemporal dependencies of terrain indices with soil characteristics in a steep hillslope mountainous area. Arabian Journal of Geosciences, 15, 937 (2022). https://doi.org/10.1007/s12517-022-10220-4
Wischmeier, W.H., & Smith, D.D. (1978). Predicting rainfall erosion, losses: a guide to conservation planning, United States Department of Agriculture - Handbook, Washington DC. 537: 13-27.