ارزيابي و بازنگري مدل MUSLE در پيش بيني هدر رفت خاك در كرت هاي كوچك با استفاده از باران هاي شبيه سازي شده

Evaluation and Modification of the MUSLE in Predicting Soil Loss in Micro Plots using Simulated Rainfalls

معادله جهاني فرسايش خاك تصحيح شده (MUSLE) از جمله مدل هاي برآورد هدر رفت خاك براساس خصوصيات رواناب در ابعاد رگبار مي باشد. اين مدل نيازمند ارزيابي در كرت هاي كوچك براي باران هاي نواحي نيمه خشك مي باشد. جهت ارزيابي كارايي مدل MUSLE، آزمايش صحرايي با استفاده از 21 كرت فرسايشي طراحي شد. كرت ها تحت هفت شدت بارندگي 10، 20، 30، 40، 50، 60 و 70 ميلي متر بر ساعت به مدت 60 دقيقه قرار گرفتند و رواناب و رسوب در بازه هاي زماني 5 دقيقه اي اندازه گيري شدند. هدر رفت خاك با استفاده از شاخص فرسايندگي مدل MUSLE براساس حجم رواناب (Q) و دبي اوج رواناب (qp) به دست آمد و با مقادير مشاهده اي مقايسه شد. هدر رفت خاك برآورد شده به اندازه 3/87 برابر بيشتر از مقدار مشاهده اي بود. براي بهبود برآورد مدل، توان شاخص فرسايندگي رواناب از 0/56 به 0/62 اصلاح شد (0/62(Qqp)). اصلاح اين توان موجب بهبود كارايي مدل از 5/5- به 0/47 و كاهش ريشه ميانگين مربعات خطا از 0/000137 به 0/000031 شد. به طور كلي اين پژوهش نشان داد كه به كارگيري مدل MUSLE در كرت هاي كوچك در منطقه نيمه خشك منجر به بيش برآورد هدر رفت خاك مي گردد. از اينرو ضروري است شاخص فرسايندگي رواناب براساس داده هاي مشاهده اي مورد واسنجي قرار گيرد. مدل بازنگري شده MUSLE مي تواند براي برآورد هدر رفت خاك در كرت هاي كوچك در منطقه نيمه خشك مورد استفاده قرار بگيرد.

Modified Universal Soil Loss Equation (MUSLE) is one of soil loss estimation models which has been developed based on the runoff characteristics in the event scale. However, it needs to be evaluated in the plot scale for the semi-arid rainfall events. With this aim, a field study was designed using twenty one plots. Runoff and soil loss were measured using 5-min samples under seven rainfall intensities consisted of 10, 20, 30, 40, 50 60, and 70 mm h-1 for 60 min. Soil loss was estimated using the MUSLE based on the runoff volume (Q) and runoff peak discharge (qp) and the values were compared with the observed values. The estimated soil loss was about 3.89 times bigger than the observed value on average. In order to improve model estimations, the power of rainfall erosivity index was modified from 0.56 to 0.62, (Q qp)0.62. The modification of the MUSLE model improved model efficiency (ME) from -5.5 to 0.47 and decreased the root mean square error from 0.000137 to 0.000031. This study revealed that the MUSLE overestimates soil loss from the small plots in the semi -arid regions. Therefore it is essential to calibrate runoff erosivity index using the data observed in the area. The modified MUSLE can be reliably used to predict soil loss in the small plot scale in semi-arid regions.