The Relationship between Erosion Intensity and Geologic Units using Two Models with Different Structures (Case Study: Akhtarabad Watershed)

Document Type : Research Article

Authors

• Baharak MotamedVaziri ¹
• Sadegh Valeh ²
• Hassan Ahmadi ³

¹ Associate Professor, Department of Nature Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

² PhD Graduated in Watershed Management, Department of Nature Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

³ Professor, Department of Reclamation of Arid and Mountainous Regions, University of Tehran, Karaj, Iran

https://doi.org/10.22067/geoeh.2022.78329.1269

Abstract

Erosion is primarily caused by precipitation and runoff, while erodibility results from the type of the formations at the catchment scale, which is subject of this study. The objective of this study was to investigate the relationship between geologic units and erosion intensity. Initially, two models of MPSIAC and Fargas were used to study erosion intensity. The Fargas model was presented based on the theoretical principles of two erosion and the erodibility factors, while MPSIAC model was based on 9 factors. BLM method was used to separate the intensities of a type of erosion according to the S.S.F table. RUSLE model was used to estimate soil erosion in the studied sub-basins. To determine the risk of erosion using the value coefficient, Fargas model was used. In the MPSIAC model, coefficients were considered for each of the nine factors. Based on the results of MPSIAC model, 79% of the basin surface had high erosion intensity and 21% had very high erosion intensity, while according to Fargas model, 0.3% had moderate erosion intensity, 10% had high erosion intensity, and 4.7% and 85% were characterized with severe erosion and very severe erosion, respectively. Moreover, in both models, 18% corresponded to very high erosion intensity (very severe), while 7.2% had high erosion intensity. In Fargas model, E1t1, E1t2, E2ig3, Q2f, Qt1, and Qt2 had very strong erosion intensity, whereas, in MPSIAC model, E1t1, Qt1, and Qt2 had high erosion intensity on their surfaces. One reason for this phenomenon could be the erodibility of the formations. Most of E1t2 and Q2t are highly eroded, which contributes to a large amount of drainage in addition to the erodibility of the formations.

Graphical Abstract

Keywords

• Erodibility
• Erosion
• Runoff
• Formation
• Catchment

References

احمدی، حسن؛ محمدی، علی اصغر؛ 1389. بررسی تخمین رسوب با استفاده از مدل‌های PSIAC و EPM با تأثیر عوامل ژئومورفولوژی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز دهنمک).تحقیقات مرتع و بیابان. شماره 3 جلد17. https://ijrdr.areeo.ac.ir/article_102929.html

احمدی، حسن. 1385. ژئومرفولوژی کاربردی، جلد1 (فرسایش آبی). انتشارات دانشگاه تهران. چاپ سوم.  

بابایی، مهنار؛ حسینی، سید زین العابدین؛ نظری سامانی، علی اکبر؛ المدرسی، سیدعلی؛ 1395. پهنه بندی فرسایش خاک با استفاده از مدلRUSLE 3D، مطالعه موردی: حوزه آبخیز کن. مهندسی و مدیریت آبخیز، 8 (2):165-18 https://doi.org/10.22092/ijwmse.2016.106454

پژوهش، مهدی؛ گرجی، منوچهر؛ طاهری، محمود؛ سرمدیان، فریدون؛ محمدی، جهانگرد؛ صمدی، حسین؛1390. اثر کاربری اراضی مختلف حوضه سد زاینده رود علیا در تولید رسوب با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی. نشریه پژوهش آب ایران، 8، صص152-143. https://iwrj.sku.ac.ir/article_10835.html

رضازاده، محمد سهیل؛ بختیاری، بهرام؛ عباس پور، کریم؛ احمدی، محمد؛ 1397.شبیه سازی رواناب، رسوب و تبخیر تعرق با استفاده از سناریوهای مدیریتی برای کاهش بار رسوب با استفاده از مدل .SWAT نشریه علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. شماره 41. 51-40 http://jwmsei.ir/article-1-492-fa.html

رفاهی، حسینقلی. 1379. فرسایش آبی و کنترل آن. انتشارات دانشگاه تهران. چاپ سوم.

زنگنه اسدی، محمد علی؛ ناعمی تبار، مهناز؛ زندی، رحمان؛ 1400.بررسی پتانسیل مناطق مستعد با مدل‌های ICONA، ماشین بردار پشتیبان، چاید و جنگل تصادفی (مطالعه موردی: حوضه گناباد). جغرافیا و مخاطرات محیطی. شماره40. 112-93.   https://doi.org/10.22067/GEOEH.2021.71162.1080

فیض نیا، سادات. 1374.مقاومت سنگ‌ها در برابر فرسایش در اقالیم مختلف ایران. منابع طبیعی ایران. شماره47.https://www.sid.ir/paper/421172/fa      

فیضی زاده، بختیار؛ 1396. مدلسازی تغییرات کاربری اراضی و اثرات آن بر سیستم فرسایش در حوضه سد علویان با استفاده از تکنیک­های سنجش از راه دور  و GIS. هیدروژئومورفولوژی. 3 (11) : 21-38              .GIS https://hyd.tabrizu.ac.ir/article_6712.html  

  محمدی، شاهین؛ کریم زاده، حمیدرضا؛ علیزاده، میثم؛ 1397.بررآورد مکانی فرسایش خاک ایران با استفاده از مدل .RUSLE اکوهیدرولوژی، 5(2):569-551.https://doi.org/10.22059/IJE.2018.239777.706  

مختاری، لیلا گلی؛ شفیعی، نجمه؛ رحمانی، ابوالفضل؛ 1397. برآورد میزان فرسایش خاک با استفاده از مدل :RESLEمطالعه موردی حوضه آبریز نورآباد ممسنی. هیدروژئومورفولوژی، 17،صص 21-1.https://journals.tabrizu.ac.ir/article_8601_bdcae205e0711afa44105744d1bf14fc.pdf

مزبانی، مهدی؛ رضایی مقدم، محمدحسین؛ حجازی، اسدالله؛ 1400.ارزیابی خطر فرسایش خاک در کاربری‌های اراضی با استفاده از معادله اصلاح شده جهانی فرسایش خاک (مطالعه موردی: حوضه آبریز سیکان). جغرافیا و مخاطرات محیطی. شماره 37. 63-41.https://doi.org/10.22067/GEOEH.2021.67238.0

 

Ashraf, A., 2020. Risk modeling of soil erosion under different land use and rainfall conditions                           in  Soan river basin. Sub -Himalayan region and mitigation options. Modeling Earth Systems and Environment, 6: 417–428.https://doi.org/10.1007/s40808-019-00689-6

Fargas ,D., Martinez, J.A., Poch, R.M., 1997. Identification Of Critical Sediment  Sourse Area     At    Regional  Level. Physics & Chemistry of the earth, 22 (3-4).

 https://doi.org/10.1016/S0079-1946(97)00158-4

Kumar, T., jahria ,D.C., Pandey, H.K., 2019. Comparative study of different models for soil erosion and sediment yield in Pairi watershed, Chhattisgarh, India. Journal Geocarto internathinal ,  9:112- 124.https://doi.org/10.1080/10106049.2019.1576779

Lai,R.,Bium.W.H.,Valentie,C.,and Stewart,B.A., 1998. Methods for assessment of soil degradation.Advances in soil Sciences.558PP 42. https://www.routledge.com/Methods-for-Assessment-of-Soil-Degradation/Lal-Blum-Valentin-Stewart/p/book/9780367448097

Morgan, R.P.C., 1995. "Soil erosion and conservation". Second edition. Silsoe College, Cranfield University. 198pp. https://www.amazon.co.uk/Soil-Erosion-Conservation-R-Morgan/dp/0582244927   

Muche ,H., Temesgen ,M., Yimer ,F., 2013. Soil loss prediction using USLE and MUSLE under conservation tillage integrated with ‘fanya juus’ in Choke Mountain, Ethiopia. International ournal of Agricultural Sciences 3: 046-052.

https://www.internationalscholarsjournals.com/articles/soil-loss-prediction-using-usle-and-musle-under-conservation-tillage-integrated-with-fanya-juus-in-choke-mountain-ethiop.pdf

Santos, J. C. N., Andrade, E. M., Medeiros, P. H. A., Joao, M., 2017. Land use impact on soil erosion at  different scales in the Brazilian semi-arid. Revista Ciencia Agronomica. 48(2): 251-260.https://www.scielo.br/j/rca/a/kYpYkhdmPvbX6VvFXHGLnTF/?lang=en