کاربرد سیستم اطلاعات جغرافیایی و مدل SEDMODL در تخمین فرسایش و رسوب جاده‌های جنگلی (مطالعه موردی: جاده کهیان، شهرستان لردگان)
Mohammad Nekooeimehr
1
(
عضو هیأت علمی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان چهارمحال و بختیاری
)
صالح یوسفی
2
(
عضو هیأت علمی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان چهارمحال و بختیاری
)
سید نعیم امامی
3
(
عضو هیأت علمی مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی استان چهارمحال و بختیاری
)
کلید واژه: فرسایش خاک, تولید رسوب, جاده¬سازی, دسترسی, زاگرس,
چکیده مقاله :
در مطالعه حاضر از مدل تحویل رسوب جاده (SEDMODL) و سیستم اطلاعات جغرافیایی برای تخمین میزان و درصد رسوب دهی متوسط سالانه ناشی از شبکه جاده های جنگلی در جنگل های بلوط غرب کشور در استان چهار محال و بختیاری استفاده شد. در این تحقیق از جاده های جنگلی منطقه کهیان واقع در شهرستان لردگان به طول 3493 متر به عنوان منطقه مطالعاتی استفاده شد. در این مطالعه، ابتدا نقشه های مورد نیاز شامل زمین شناسی، جاده، شیب، بارندگی و تراکم زهکشی تهیه و در محیط نرم افزار Arc GIS 10.8 رقومی شد و همچنین طی بازدید های میدانی جنس، سن و ترافیک جاده های مطالعاتی تعیین شد. با تلفیق نقشه‌های تهیه شده بر اساس سه عامل پایه در مدل، رسوب ناشی از شبکه جاده های جنگلی مطالعاتی بر آورد شد. همچنین در این تحقیق به منظور اندازه‌گیری میدانی میزان فرسایش و رسوب در قسمت های مختلف جاده های مطالعاتی، 48 پیکه فرسایشی نصب و در طول یک سال میزان تغییرات آن‌ها اندازه گیری شد و میانگین فرسایش خاک بر اساس اندازه‌گیری صورت گرفته 6/3 میلیمتر در یک سال برآورد شد. بر اساس نتایج میزان فرسایش بر اساس مدل SEDMODL در جاده کهیان 496 تن در سال در طول جاده مطالعاتی می¬باشد. میزان رسوب‌دهی کل بر اساس مدل SEDMODL در جاده های کهیان 106 تن در سال است. همچنین آنالیز لکه های داغ نتایج نشان داد 5/14 درصد از جاده های جنگلی کهیان دارای تولید فرسایش بسیار زیاد می باشند.
چکیده انگلیسی :
In this study, the road sediment delivery model (SEDMODL) and geographic information system were used to estimate the amount and percentage of average annual sedimentation caused by the forest roads network in the oak forests in Chaharmahal and Bakhtiari provinces. In this research, Kohian forest roads located in Lordegan county with a length of 5828 meters was used as a study area. In this study, first, the required maps including geology, road networks, slope, rainfall and drainage density were prepared and digitized in the Arc GIS 10.8 software, and also during field visits, the type, age and traffic of the study roads were determined. By combining the maps prepared based on three basic factors in the model, the sediment caused by the study forest road network was calculated. Also, in this research, in order to measure the amount of erosion and sediment in the field, 48 erosion markers were installed in different parts of the study roads, and during one year, their changes were measured. The average soil erosion was estimated to be 3.6 mm in one year based on the measurements. According to the results, the erosion rate based on the SEDMODL on the Kohian road is 496 tons per year along the study road. Also, the amount of total sedimentation based on the SEDMODL in the roads of Kohian is 106 tons per year. In addition, the analysis of hot spots showed that 14.5% of Kohian forest roads have very high erosion production.
1- اسداللهی ذ, یوسفی ص, محمدی، مجید. 2013. تعیین سهم جاده‌ها در تولید رسوب حوزه آبخیز با استفاده از مدل تحویل رسوب و GIS. مجله پژوهش‌های فرسایش محیطی. 3:13–26.
2- عبیات س, عرب خدری م, احمدی ع. 1394. برآورد تولید رسوب جاده با استفاده از تلفیق روش های نمونه گیری آماری با مدل . . . WARSEM . پژوهش های آبخیزداری (پژوهش و سازندگی) [Internet]. 28:26–39. Available from: https://www.sid.ir/fA/Journal/ViewPaper.aspx?id=296978
3- Akay AE, Erdas O, Reis M, Yuksel A. 2008. Estimating sediment yield from a forest road network by using a sediment prediction model and GIS techniques. Build Environ. 43:687–695.
4- Barber CP, Cochrane M a., Souza CM, Laurance WF. 2014. Roads, deforestation, and the mitigating effect of protected areas in the Amazon. Biol Conserv [Internet]. 177:203–209. Available from: http://dx.doi.org/10.1016/j.biocon.2014.07.004
5- Benda L, James C, Miller D, Andras K. 2019. Road Erosion and Delivery Index (READI): A model for evaluating unpaved road erosion and stream sediment delivery. JAWRA J Am Water Resour Assoc. 55:459–484.
6- Burroughs ER, King JG. 1989. Reduction of soil erosion on forest roads. Gen Tech Rep - US Dep Agric For Serv. 264.
7- Cao L, Elliot W, Long JW. 2021. Spatial simulation of forest road effects on hydrology and soil erosion after a wildfire. Hydrol Process. 35:e14139.
8- Cerdà A. 2007. Soil water erosion on road embankments in eastern Spain. Sci Total Environ. 378:151–155.
9- Conroy WJ, Dubé K V., Koler TE. 2004. Comparison of methods to evaluate surface erosion from logging roads using watershed analyses. In: Watershed Manag Oper Manag 2000. Vol. 105. [place unknown]; p. 1–10.
10- Elliot WJ, Foltz RB, Robichaud PR. 2009. Recent findings related to measuring and modeling forest road erosion. In: 18th World IMACS Congr MODSIM 2009 - Int Congr Model Simul Interfacing Model Simul with Math Comput Sci Proc. [place unknown]; p. 4078–4084.
11- Gayen A, Pourghasemi HR, Saha S, Keesstra S, Bai S. 2019. Gully erosion susceptibility assessment and management of hazard-prone areas in India using different machine learning algorithms. Sci Total Environ. 668:124–138.
12- Hawks BS, Aust WM, Bolding MC, Barrett SM, Schilling E, Fielding JAH. 2022. Linkages between Forestry Best Management Practices and erosion in the southeastern U.S. J Environ Manage. 305:114411.
13- Kavian A, Safari A, Parsakhoo A. 2016. Assessment of forest roads sediment yield using WARSEM, SEDMODL and direct measurement through rainfall simulation. J Range Watershed Manag. 69:167–186.
14- Kramer BW. 2001. Forest road contracting, construction, and maintenance for small forest woodland owners.
15- Moayedi H, Mehrabi M, Mosallanezhad M, Rashid ASA, Pradhan B. 2019. Modification of landslide susceptibility mapping using optimized PSO-ANN technique. Eng Comput. 35:967–984.
16- Naghdi R, Dalir P, Gholami V, Pourghasemi HR. 2017. Modeling of sediment generation from forest roads employing SEDMODL and its calibration for Hyrcanian forests in northern Iran. Environ Earth Sci. 76:1–12.
17- Parsakhoo A, Lotfalian M, Kavian A, Hosseini SA. 2014. Prediction of the soil erosion in a forest and sediment yield from road network through GIS and SEDMODL. Int J Sediment Res. 29:118–125.
18- Reid LM, Dunne T. 1984. Sediment production from forest road surfaces. Water Resour Res. 20:1753–1761.
19- Rijsdijk A, Sampurno Bruijnzeel L a., Sutoto CK. 2007. Runoff and sediment yield from rural roads, trails and settlements in the upper Konto catchment, East Java, Indonesia. Geomorphology. 87:28–37.
20- Sekot W, Holzleitner F, Stathis D, Kirkenidis C, Sapountzis M, Lafevor MC, Skaugset AE, Meadows MW. 2021. Estimating sediment yield from a forest road network using SEDMODEL and GIS technique ( case study Arasbaran forests ). 9:235–249.
21- Seutloali KE, Beckedahl HR. 2015. A review of road-related soil erosion: An assessment of causes. Earth Sci Res J. 19:73–80.
22- Sidle RC, Ziegler AD, Negishi JN, Rahim A, Siew R, Turkelboom F. 2006. Erosion processes in steep terrain — Truths , myths , and uncertainties related to forest management in Southeast Asia. 224:199–225.
23- Solgi A, Naghdi R, Zenner EK, Hemmati V, Behjou FK, Masumian A. 2021. Evaluating the effectiveness of mulching for reducing soil erosion in cut slope and fill slope of forest roads in hyrcanian forests. Croat J For Eng. 42:259–268.
24- Sun G, McNulty SG. 1998. Modeling soil erosion and transport on forest landscape. In: Win Solut risky Probl Proc Conf 29, Reno, 1998 (International Eros Control Assoc. Reno: Miscellaneous Publication; p. 189–198.
25- Vahabzadeh G, Safari A, Farhoudi MH, Abdollahi HR, Fathizad H, Khosravi GR. 2015. Assessment of Erosion Value and Sediment Delivery Ratio in the Unsealed and Forest Roads. JWSS-Isfahan Univ Technol. 18:295–313.
26- Varol T, Ertuğrul M, Özel HB, Emir T, Çetin M. 2019. The effects of rill erosion on unpaved forest road. Appl Ecol Environ Res. 17:825–839.
27- Yorulmaz G, Gumus S. 2022. Comparison of Wepp:Road Batch Model and ABAG Model Results for Estimating the Amount of Top Soil Erosion in Forest Road Fill Slopes. Eur J For Eng. 8:26–34.
28- Yousefi S, Moradi H, Boll J, Schönbrodt-Stitt S. 2016. Effects of road construction on soil degradation and nutrient transport in Caspian Hyrcanian mixed forests. Geoderma. 284:103–112.
29- Yousefi S, Pourghasemi HR, Emami SN, Pouyan S, Eskandari S, Tiefenbacher JP. 2020. A machine learning framework for multi-hazards modeling and mapping in a mountainous area. Sci Rep. 10:1–14.