Assessment of soil erosion risk in land uses using Revised Universal Soil Loss Equation (Case Study: Sikan Basin)

جغرافیا و مخاطرات محیطی

Article 3, Volume 10, Issue 1 - Serial Number 37, March 2021, Pages 41-63   

Document Type: Research Article

DOI: 10.22067/geoeh.2021.67238.0

Authors

Mehdi Mezbani^* ; MohammadHosein Rezaei Moghadam; Asadollah Hejazi

Department of Geomorphology, University of Tabriz, Tabriz, Iran

Abstract

In this study, quantitative assessment of soil erosion and sediment was done using the famous RUSLE model in the framework of GIS and remote sensing technology. The results showed the erosion values ​​of the basin vary from 0.001 to 257 (t ha^-1y^-1) at the pixel level and the average erosion in the study basin is 17.62 (t ha-1y-1). Medium rangelands have high average erosion values for two reasons; One is due to the steep slope and consequently the runoff speed in the destruction and transport of particles, which intensifies the role of LS factor and weakens the vegetation factor and the other is the high values of precipitation, which shows the role of rain erosion factor (R). Classification of erosion values showed that about 42% of the study basin with value higher than 16 (t ha-1y-1) is in a severe situation in terms of soil loss. Therefore, due to the erosion situation in the study basin, the role of watershed management, soil protection, and watershed management operations with a focus on the upstream basin and in areas with high slopes is more necessary.

Keywords

Erosion; RUSLE; Sentinel; Sikan basin; Darrehshahr

References

آرخی، صالح؛ نیازی، یعقوب؛ 1389. بررسی کاربرد  GISو RS برای تخمین فرسایش خاک و بار رسوب با استفاده مدل RUSLE (مطالعه موردی: حوضه بالادست سد ایلام). مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 7 (2): 27-1.

بابایی، مهنار؛ حسینی، سید زین­العابدین؛ نظری سامانی، علی اکبر؛ المدرسی، سیدعلی؛ 1395. پهنه­بندی فرسایش خاک با استفاده از مدل RUSLE 3D، مطالعه موردی: حوزه آبخیز کن. مهندسی و مدیریت آبخیز، 8 (2): 18-165.

بیگلربیگی، محمدرضا؛ کوچ­پیده، نوراله؛ پاشاپور، میترا؛ 1387. سند توسعه منابع طبیعی و آبخیزداری در افق 1404. پونه، 1، صص 44. 

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.

جوان­دوست، هانیه؛ اونق، مجید؛ حسنعلی­زاده، محسن؛ سکوتی، رضا؛ 1393. برآورد فاکتور فرسایندگی با استفاده از الگوریتم­های زمین آمار برای برآورد فرسایش در مدل WaTEM/SEDEM در حوضه روضه چای. پانزدهمین کنفرانس دانشجویان عمران سراسر کشور، دانشگاه ارومیه، صص، 11.

جوزی، سیدعلی؛ مرادی مجد، نسرین؛ 1394. ارزیابی عوامل مؤثر بر شدت فرسایش خاک در روش شش عامله فائو با استفاده از تکنیک TOPSIS. نشریه حفاظت و بهره­برداری از منابع طبیعی، 4 (1): 100-79.

حاجی، خدیجه؛ اسمعلی عوری، اباذر؛ مصطفی­زاده، رئوف؛ نظر­نژاد، حبیب؛ 1394. تهیه و ارزیابی نقشه فرسایش خاک حوزه آبخیز روضه پای ارومیه با استفاده از GIS و RUSLE. دومین همایش ملی صیانت از منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه محقق اردبیلی، 13-12 اسفند. 6-1.

حبشی، خلیل؛ محمدی، شاهین؛ کریم­زاده، حمیدرضا؛ پورمنافی، سعید؛ 1397. ارزیابی خطر فرسایش خاک در دشت کوهپایه – سگزی با استفاده از مدل تجدید نظر شده جهانی فرسایش خاک (RUSLE). مخاطرات محیط طبیعی، 7 (15): 178-161.

صادقی، سید حمیدرضا؛ مصطفی­زاده، رئوف؛ سعدالدین، امیر؛1394. پاسخ رسوب نمود و حلقه­های سنجه رسوب به نوع و توزیع مکانی کاربری اراضی. نشریه مهندسی و مدیریت آبخیز، 7 (1): 26-15.

طالبی خیاوی، حسین؛ ذبیحی، محسن؛ مصطفی­زاده، رئوف؛ 1396. تأثیر سناریوهای مختلف مدیریت کاربری اراضی بر میزان فرسایش خاک با استفاده از مدل USLE و GIS در آبخیز سد یامچی اردبیل. علوم آب و خاک - علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، 21 (2): 234-221.

فیضی زاده، بختیار؛ 1396. مدلسازی تغییرات کاربری اراضی و اثرات آن بر سیستم فرسایش در حوضه سد علویان با استفاده از تکنیک‌های سنجش از دور وGIS. هیدروژئومورفولوژی، 3 (11): 38-21.

محمدی، شاهین؛ کریم­زاده، حمیدرضا؛ علیزاده، میثم؛ (1397). برآورد مکانی فرسایش خاک ایران با استفاده از مدل.RUSLE اکوهیدرولوژی، 5 (2): 569- 551.

محمدی، مازیار؛ فلاح، مقدسه؛ کاویان، عطاءاله؛ غلامی، لیلا؛ امیدوار، ابراهیم؛ 1395. کاربرد مدل RUSLE در تعیین توزیع مکانی خطر هدر رفت خاک. اکوهیدرولوژی، 3 (4): 658-645.

مختاری، لیلا گلی؛ شفیعی، نجمه؛ رحمانی، ابوالفضل؛ 1397. برآورد میزان فرسایش خاک با استفاده از مدل RUSLE: مطالعه موردی حوضه آبریز نورآباد ممسنی. هیدروژئومورفولوژی، 17، صص 21-1.

مصطفی­زاده، رئوف؛ حاجی، خدیجه؛ اسمعلی عوری، اباذر؛ نظرنژاد، حبیب؛ 1396. اولویت­بندی زیرحوزه­های بحرانی از لحاظ فرسایش و رسوب با استفاده از مدل پاسخ فرسایش حوزه (WERM) و آنالایز مورفومتری (مطالعه موردی: حوزه آبخیز روضه چای استان آذربایجان غربی). پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، 8 (16): 156-142.

مهدیان، محمد حسین؛ 1384. بررسی وضعیت تخریب اراضی در ایران. همایش ملی فرسایش و رسوب، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری کشور. 6 تا 9 شهریور. دوره 3، صص 6.

 

Cebecauer T, Hofierka J., 2007. The consequences of land- cover changes on soil erosion distribution in Slovakia. Geomorphology. 98: 187-198.

Drzewiecki W, Wężyk P, Pierzchalski M, Szafrańska B., 2014. Quantitative and qualitative assessment of soil erosion risk in Małopolska (Poland), supported by an object-based analysis of high-resolution satellite images. Pure and Applied Geophysics. 171: 867-895.

Ganasri B.P, Ramesh H., 2016. Assessment of soil erosion by RUSLE model using remote sensing and GIS: A case study of Nethravathi Basin. Geoscience Frontiers. 7 (6): 953-961.

Garcia-Ruiz G.M, Lasanta T, Ruiz-Flano P, Ortigosa L, White S, Gonzalez C, Marti C., 1996. Land-use changes and sustainable development in mountain areas: A case study in the Spanish Pyrenees. Landscape Ecology. 11(5): 267-277.

Jones D.S, Kowalski D.G, Robert B.S., 2008. Calculating Revised Universal Soil Loss Equation (RUSLE) Estimates on Department of Defense Lands: A Review of RUSLE Factors and U.S. Army Land Condition-Trend Analysis (LCTA) Data Gaps. Center for Ecological Management of Military Lands Department of Forest Science, Colorado State University Fort Collins, CO 80523.

Jose A, MartõÂnez C, IneÂs SaÂnchez B., 2000. Impact assessment of changes in land se/conservation practices on soil erosion in the PenedeÁs-Anoia vineyard region. Soil & Tillage Research.57: 101-106.

Karaburun A., 2010. Estimation of C factor for soil erosion modeling using NDVI in Buyukcekmece watershed. Ozean Journal of Applied Sciences. 3 (1): 77-85. 

Li H, Chen X, Kyoung J.L, Cai X, Myung S., 2010. Assessment of Soil Erosion and Sediment Yield in Liao Watershed, Jiangxi Province, China, Using USLE, GIS, and RS. Journal of Earth Science. 21 (6): 941–953.

Maerker M, Sommer C, Zakerinejad R, Cama E., 2017. An integrated assessment of soil erosion dynamics with special emphasis on gully erosion: Case studies from South Africa and Iran. EGU General Assembly Conference Abstracts.

Nearing M.A, Jetten V, Baffaut C, Cerdan O, Couturier A, Hernandez M, Le Bissonnais Y, Nichols M.H, Nunes J.P, Renschler C.S, Souchre V, Van Oost K., 2005. Modeling response of soil erosion and runoff to changes in precipitation and cover. Catena. 61:131-154.

Nwaogu C, Okeke OJ, Adu SA, Babine E, Pechanec V., 2017. Land use land cover change and soil-gully erosion relationships: A study of Nanka, South-Eastern Nigeria using geoinformatics. Proceedings of GIS Ostrava: Dynamics in GIscience. Pp. 305-319.

Remortel Van R, Hamilton M, Hickey R., 2001. Estimating the LS factor for RUSLE through iterative slop length processing of digital elevation data. Cartography,30(1): 27-35.

Renard K, Foster G, Weesies G, McCool D, Yoder D., 1997. Predicting soil erosion by water: a guide to conservation planning with the Revised Universal Soil Loss Equation RUSLE). US Department of Agriculture (Ed.).Agricultural Handbook.US Department of Agriculture, Washington. 703: 1–251.

Renard K.G, Freidmund J.R., 1994. Using monthly precipitation data to estimate the R-factor in the RUSLE, J. Hydro. 157: 287-306.

Sadeghi S.HR.2017. Soil erosion in Iran: state of the art, tendency and solutions. Transcultural Studies. 63(3).

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.

Sharma A, Kamlesh N., 2010. Effec of land use land cover change on soil erosion potential in a agricultural watershed.Environ Monit Assess.173: 789-801.

Shi Z.H., 2002.Assessment of Erosion Risk with the Rusle and Gis in the Middle and Lower Reaches of Hanjiang River. 12th ISCO Conference Beijing. 73-78.

Shinde K.N, Manjushree S., 2010. Prioritization of micro watersheds on the basis of soil erosion hazard using remote sensing and geographic information system. International Journal of Water Resource and Environmental Engineering. 2(3): 130-136.

Teng H, Rossel RA, Shi Z, Behrens T, Chappell A, Bui E., 2016. Assimilating satellite imagery and visible_near infrared spectroscopy to model and map soil loss by water erosion in Australia. Environmental Modelling & Software. 77:156-167.

Wischmeier W.H, Smith.D.D., 1978. Predicting rainfall erosion losses: a guide to conservation planning. The USDA Agricultural Handbook. No. 537, Maryland.

Zakerinejad R, Maerker M., 2015. An integrated assessment of soil erosion dynamics with special emphasis on gully erosion in the Mazayjan basin, southwestern Iran. Natural Hazards. 79 (1): 25-50.