شبيه سازي هيدرولوژيكي حوضۀ آبريز سد نهند و شناسايي مناطق بحراني حوضه از نظر فرسايش با استفاده از مدل SWAT

Hydrological simulation of Nahand Watershed and Identification of critical erosion areas using SWAT model

با توجه به قرارگيري كشور ايران در منطقۀ خشك و نيمه خشك و جنس خاك‌هاي متداول در ايران، يكي از معضلات كشورمان ميزان زياد فرسايش و رسوب است. ميزان رسوب توليدي از حوضه هاي آبريز در نتيجۀ اندركنش پيچيدۀ اقليم، نوع خاك، كاربري اراضي و فعاليت‌هاي بشري حاصل ميشود. بر اين اساس، حصول روشهاي مناسب و دقيق در پيش بيني بار رسوبي رودخانه ها را ميتوان به عنوان يكي از چالش‌هاي مهم دانست. هدف اصلي اين مطالعه، شناسايي مناطق بحراني از نظر فرسايش و رسوب در حوضۀ بالادست سد نهند واقع در استان آذربايجان شرقي است. در اين راستا، مدل SWAT براي پيش بيني دبي و بار رسوب ماهانه با استفاده از الگوريتم SUFI-2 واسنجي و صحت سنجي شد. ضريب نش ساتكليف (NS) به عنوان تابع هدف براي دبي در دورۀ واسنجي و صحت سنجي به‌ ترتيب 0/84 و 0/75 به دست آمد. مقدار ضريب نش ساتكليف بار رسوب در دورۀ واسنجي 0/65 و در دورۀ صحت سنجي 0/8 محاسبه شد. در ادامه، با استفاده از نتايج مدل SWAT، ميزان متوسط رواناب و رسوب خروجي زيرحوضه ها با روش گروه بندي شكست طبيعي كلاس بندي شده و مناطق بحراني فرسايش تعيين شد. بر اين اساس، 52 كيلومتر مربع (25 درصد) از مساحت حوضه كه در كلاس با توليد رسوب بيشتر طبقه بندي شدهاند، جزء مناطق بحراني از نظر فرسايش و رسوب هستند و بنابراين، در اولويت نخست براي انجام عمليات كنترل فرسايش قرار دارند. از آنجا كه فرسايش باعث از بين رفتن و كاهش حاصلخيزي خاك ميشود و از طرفي، رسوبات توليدي در مخزن سد رسوب‌گذاري مي كنند، انجام عمليات كنترل فرسايش در اين زيرحوضه ها ضروري است.

Due to the location of Iran in arid and semi-arid regions and type of soils common in Iran, the high rate of erosion and sediment is one of our country problems. The amount of sediment produced is the result of complex interactions between climate, soil type, landuse and human activities. Therefore, obtaining appropriate methods in predicting sediment load can be considered as one of the most important challenges. The main purpose of this study is to identify critical areas in terms of erosion and sediment in upstream watershed of Nahand Dam located in East-Azarbaijan province. In this regard, SWAT model was calibrated and validated using SUFI-2 algorithm to predict monthly discharge and sediment load. Nash-Sutcliffe (NS) as the objective function for discharge in the calibration and validation periods were 0.84 and 0.75, respectively. The Nash-Sutcliffe coefficient of sediment load was calculated to be 0.65 in the calibration period and 0.8 in the validation period. Then, using the results of the SWAT model, the average runoff and sediment outflow of the sub-basins were classified by method of Natural Breaks (Jenks) and the critical areas of erosion were determined. Accordingly, 5,200 square kilometers (25%) of the watershed area, which are classified in the class with more sediment production, are critical areas in terms of erosion and sediment. Since erosion causes the destruction and reduction of soil fertility and on the other hand, the produced sediments are deposited in dam reservoir, so it is necessary to perform erosion control operations in these sub-basins.