كليدواژه :
فسفر , نيتروژن , هدررفت عناصر غذايي , SWAT , SUFI- 2
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: يكي از اثرات بسيار مضر فرآيندهاي فرسايشي از دست رفتن مواد غذايي خاك به وسيله رواناب و رسوب ناشي از فرسايش مي‌باشد. نيتروژن و فسفر از عناصر غذايي اصلي خاك در حوضه‌هاي آبخيز هستند، اما انباشتگي اين عناصر در آب رودخانه‌ها و آبراهه‌ها يكي از موضوعات مهم در هدررفت عناصر غذايي خاك بوده و مي‌تواند منجر به رشد گياهان آبزي، جلبك‌ها و پديده يوتريفيكاسيون آب‌ها گردد. هدف از اين تحقيق شبيهسازي ميزان فسفر و نيتروژن كل حمل شده توسط رواناب و رسوب در زير حوضه‌هاي سد قشلاق، تهيه نقشه‌ي مناطق هدررفت عناصر غذايي در سطح حوضه و تعيين زير حوضه‌هاي بحراني با استفاده از مدل SWAT (Soil and Water Assessment Tool) است.
مواد و روش‌ها: در اين پژوهش براي شبيهسازي باررسوب و بررسي ميزان هدرروي عناصر غذايي خاك، از مدل پيوسته و نيمه توزيعي SWAT استفاده شد. بدين منظور ابتدا اقدام به جمع‌آوري نقشه‌هاي مدل رقومي ارتفاع، شبكه آبراهه، كاربري و خاك شد. پايگاه داده‌هاي اقليم، خصوصيات خاك و مديريت براي حوضه آبخيز سد قشلاق تهيه شد. پس از اجراي مدل از داده‌هاي مشاهده‌اي رواناب، رسوب و كيفيت آب سال‌هاي 1993 تا 2003 براي واسنجي مدل و داده‌هاي مشاهداتي سال‌هاي 2004 تا 2007 براي اعتبارسنجي مدل با استفاده از الگوريتم SUFI-2 استفاده گرديد.
يافته‌ها: نتايج نشان داد كه مدل SWAT دبي، باررسوب، فسفر و نيتروژن حوضه سد قشلاق را به خوبي شبيهسازي كرده است. به عنوان مثال ضرايب R2، NS، r-factor و p-factor براي واسنجي رواناب ماهانه در ايستگاه چهلگزي به ترتيب 0/80، 0/72، 0/78 و 0/52 و در ايستگاه خليفه‌ترخان و 0/82، 0/74، 0/80 و 0/54 برآورد شد. اين ضرايب براي فسفر در ايستگاه چهلگزي به ترتيب 0/68، 0/63، 0/39 و 0/55 و در ايستگاه خليفه‌ترخان 0/69، 0/66، 0/55 و 0/49 مي‌باشد. وضعيت حوضه براي حمل نيتروژن آلي، نيترات، فسفر آلي، فسفر محلول و فسفر معدني به ترتيب 323، 12، 48، 0/18 و 71 كيلوگرم بر هكتار، شبيهسازي شد. بيشترين منابع هدررفت عناصر خاك به ترتيب در زير حوضه‌هاي شماره 50، 47، 43، 51، 48، 34 و 31 قرار دارند كه منشاء حدود 30 درصد هدررفت عناصر خاك در حوضه مي‌باشند.
نتيجه‌گيري: نتايج نشان داد كه اين مدل مي‌تواند به‌طور كار‌آمدي براي تعيين زير حوضه‌هاي بحراني از نظر تلفات مواد مغذي فسفر و نيتروژن به كار گرفته شود. زير حوضه‌هاي داراي كاربري زراعي بر روي اراضي شيبدار غرب حوضه، داراي وضعيت بحراني از نظر هدررفت عناصر غذايي خاك هستند. به منظور كنترل هدررفت عناصر غذايي خاك حوضه آبخيز سد قشلاق، بهترين عمليات مديريتي، كاهش و كنترل كودهاي شيميايي نيترات و فسفات، تبديل زمين كشاورزي شيبدار به مراتع و جنگلكاري و نهايتاً ايجاد يك منطقه حائل در طول رودخانه مي‌باشد.
چكيده لاتين :
Background and Objectives: One of the harmful effects of erosion processes is soil nutrient
loss by runoff and sediment. Nitrogen and phosphorus are the main nutrients of soil in
watersheds, but the accumulation of these elements in rivers and channels is the one of the most
important issues in the nutrient soil loss, that can lead to the growth of aquatic plants, algae and
led to Eutrophication phenomena. The aim of this study is to simulate the amount of total
phosphorus and nitrogen that carried by runoff and sediment in the sub-basins of the Gheshlagh
dam basin, mapping of nutrient loss in the basin and determining the critical sub-basins using
the Soil and Water Assessment Tool (SWAT) model.
Materials and Methods: To simulate the sediment load and the amount of soil nutrients loss,
continuous and semi-distributed SWAT model was used. For this purpose, at first the DEM,
network of streams, land use and soil maps were collected. The climate, soil and management
databases were prepared for Gheshlagh dam basin. The observation data of runoff, sediment and
water quality of 1993 to 2003 years were used for model calibration and those for 2004 to 2007
years were used for model validation using the SUFI-2 algorithm.
Results: The results showed that the SWAT model has simulated discharge, sediment,
phosphorus and nitrogen in Gheshlagh dam basin very well. For example, the R2, NS, r-factor
and p-factor coefficients for monthly runoff calibration in Chehelgazi station were estimated
0.80, 0.72, 0.78 and 0.52 respectively and in Khalyfetarkhan station 0.82, 0.74, 0.80 and 0.54.
The coefficients for phosphorus in Chehelgazi station are 0.68, 0.63, 0.39 and 0.55 respectively
and in Khalyfetarkhan station 0.69, 0.66, 0.55 and 0.49. The organic nitrogen, nitrate, organic
phosphorus, soluble phosphorus and mineral phosphorus were estimated to be 323, 12, 48, 0.18
and 71 kg per hectare, receptively. The sub-basins with highest sources of soil loss are 50, 47,
43, 51, 48, 34 and 31 sub-basins, respectively, which are the source of about 30 percent of total
nitrogen and phosphorus load in the basin.
Conclusion: The results showed that the model can be effectively applied to determine the
critical sub-basins with regard to nitrogen and phosphorus loss. The cultivated lands on steep
slopes in west of basin have critical situation in terms of soil nutrient loss. In order to control
soil nutrient loss of Gheshlagh dam watershed, the best management practices are reduction and
control of nitrate and phosphate fertilizers, conversion of agricultural land to rangeland or forest
in slopes and also creating a buffer zone along the river to reduce nitrogen and phosphorus
losses entering to the reservoir basin.
