شبیه‌سازی رواناب و بار رسوب جنگل بهره‌برداری‌شده (مطالعۀ موردی: حوزۀ آبخیز ذیلکی‌رود)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

2 گروه جنگلداری دانشکده منابع طبیعی

3 استاد موسسۀ علوم و فناوری آب، Eawag، دانشگاه ETH زوریخ، سوئیس

4 استاد گروه جنگلداری و اقتصاد جنگل، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

چکیده

در این پژوهش، تأثیر بهره‌برداری و جاده‌سازی جنگل بر تولید رواناب سطحی و بار رسوب حوزۀ ذیلکی‌رود بررسی شد. از مدل SWAT،SWAT-CUP و الگوریتم SUFI-2 در شبیه‌سازی رواناب و بار رسوب و بهینه‌سازی پارامترهای این مدل و تعیین حساسیت پارامترهای مدل در حوزۀ آبخیز ذیلکی‌رود استفاده شد. مقادیر تابع هدف ضرایب NS و  برای مرحلۀ واسنجی رواناب به‌ترتیب 72/0 و 88/0و برای مرحلۀ اعتبارسنجی آن 83/0 و 89/0 و این ضرایب برای مرحلۀ واسنجی بار رسوب به‌ترتیب 51/0و 56/0 و برای مرحلۀ اعتبارسنجی آن 66/0و 73/0 به‌دست آمد. مقادیر تابع هدف در دورۀ واسنجی و اعتبارسنجی نشان‌دهندۀ شبیه‌سازی مطلوب دبی رواناب و بار رسوب ماهانۀ حوزۀ آبخیز رودخانۀ ذیلکی‌رود و کارایی مدل SWAT2012 پس از واسنجی پارامترهای آن با استفاده از الگوریتم SUFI-2 بود. براساس نتایج آنالیز حساسیت پارامترهای مدل، پارامترهای چگالی خاک در حالت مرطوب (SOL_BD) و شمارۀ منحنی در شرایط رطوبتی متوسط (CN2) به‌عنوان حساس‌ترین پارامترها در تعیین مقدار دبی رواناب خروجی از حوزه و پارامترهای شمارۀ منحنی در شرایط رطوبتی متوسط (CN2) و ضریب زبری مانینگ آبراهه‌ها و زهکش‌ها (CH_N2)، حساس‌ترین پارامترها در تعیین مقدار بار رسوب خروجی از حوزه تشخیص داده شدند. می‌توان نتیجه‌گیری کرد که بهره‌برداری جنگل با کاهش سطح تاج‌پوشش و با فشرده کردن خاک در مسیرهای چوبکشی، سبب کاهش نفوذپذیری و ظرفیت ذخیرۀ آب در خاک می‌شود و سرعت رواناب به رودخانه‌ها را افزایش می‌دهد. همچنین جاده‌سازی جهت جریان رواناب به رودخانه را تغییر می‌دهد و با افزایش سرعت جریان‌های سطحی و فرسایش خاک سبب افزایش پیک سیلاب و بار رسوب می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation runoff and sediment yield in a harvested forest (Case study: Zailakirood Basin, northern Iran)

نویسندگان [English]

  • Adel Kazemi Talkouyee 1
  • Meghdad Jourgholami 2
  • Karim Abbaspour 3
  • Jahangir Feghhi 4
1 Ph.D. student., Department of Forestry and Forest Economics, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, I. R. Iran
2 Associate Prof., Department of Forestry and Forest Economics, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, I. R. Iran
3 Eawag, Swiss Federal Institute for Aquatic Science and Technology Ueberlandstr. 133, P.O. Box 611, 8600 Duebendorf, Switzerland
4 Prof., Eawag, Swiss Federal Institute for Aquatic Science and Technology, Switzerland
چکیده [English]

In this research, the impacts of forest operation and road construction on runoff and sediment yield were investigated in Zailakirood Basin. As there was only one hydrometric station and sediment measurement at the outlet of the basin, estimation of runoff and sediment from different parts of the Basin was not possible which limits our understanding of the effective factors. We used Soil and Water Assessment Tools (SWAT2012) and SWAT-CUP and SUFI-2 algorithm to model the monthly runoff and sediment yield at the outlet of the Basin. The values of the objective function, NS, and the coefficient of determination, R2, for runoff were 0.72 and 0.88, respectively, for calibration and 0.83 and 0.89 for validation. For sediment yield, we obtained R2 0.51 and 0.56 for calibration and 0.66 and 0.73 for validation, respectively. Overall, we concluded that the SWAT model performance and capabilities were acceptable for simulating the monthly runoff and sediment yield in the Zailakirood Basin. Based on the results of sensitivity analysis for runoff,SOL_BD and CH_N2 were determined as the most sensitive parameters, whereas CH_N2 and CN2 were identified as the most sensitive parameters for sediment yield. It can be concluded that forest harvesting reduced the forest canopy and compact the soil of the skidding path, decreased the permeability and capacity of soil water storage, and increased the speed of runoff into rivers. Road construction changed the direction of runoffs to the rivers, increasing the speed of surface runoff and soil erosion. Overall, deforestation resulted in increases in the peak flows and sediment yield. 

کلیدواژه‌ها [English]

  • SWAT model
  • Calibration
  • Validation
  • Sensitivity analysis
  • Zailakirood Basin