Количественная оценка колебаний выхода донных отложений и стока с использованием GeoWEPP в ответ на меры по сохранению почвы и водных ресурсов

Из-за чрезмерной эксплуатации диких земель горные водоразделы в Иране испытали серьезную деградацию земель и последующее наводнение ниже по течению. Для разработки эффективных стратегий сохранения почвы и воды крайне важно понять, как сток наносов и колебания потока реагируют на методы сохранения. Целью данного исследования была оценка модели GeoWEPP для прогнозирования стока и стока наносов с использованием множественных эндемичных входных данных, а именно, климата, характеристик почвы, рельефа и LULC. Благодаря расчету четырех параметров, связанных со свойствами почвы, а именно, эффективной гидравлической проводимости ( ke), базового критического напряжения сдвига (τc), базовой эродируемости ручейками (kr) и базовой эродируемости между ручьями ( ki ) , оценка начального прогона показывает , что калибровка неизбежна. Учитывая географический контекст и динамику летнего снеготаяния, модель не смогла точно оценить летний сток. Для решения этой проблемы было включено дополнительное моделирование стока талых вод. Значения NSE и R 2 для сброса воды составляют 0,74 и 0,84 соответственно, а для стока наносов — 0,64 и 0,51 соответственно. Результаты показали, что с помощью калиброванной модели GeoWEPP были получены хорошие прогнозы стока и стока наносов в масштабе водосбора. Ключевым вкладом этого исследования является оценка того, как восемь сценариев биологической охраны влияют на поведение водосбора. Было рассмотрено восемь сценариев биологической охраны, представляющих постепенное увеличение покрытия пологом на плохих, средних и хороших пастбищах, как по отдельности, так и в сочетании, а также дополнительный сценарий, включающий расширение покрытия русла. Результаты показали, что увеличение покрытия пологом может снизить сток и сток наносов до 44% и 47% соответственно, в то время как сценарий с покрытием русла может привести к увеличению до 54% ​​и 67% соответственно. Эти результаты демонстрируют эффективность модели в точном воспроизведении гидрологических и эрозионных реакций, возникающих в результате стратегий сохранения почвы и воды.

Quantifying Sediment Yield and Discharge Fluctuations Using the GeoWEPP in Response to Soil and Water Conservation Practices

Owing to the overuse of wild land, the mountainous watersheds in Iran have experienced severe land degradation and consequent downstream flooding. To design effective soil and water conservation strategies, it is crucial to understand how sediment yield and flow fluctuations respond to conservation practices. The purpose of this study was to evaluate the GeoWEPP model for runoff and sediment yield predictions via multiple endemic inputs, namely, climate, soil characteristics, topography, and LULC. Through the calculation of four parameters related to soil properties, namely, the effective hydraulic conductivity (ke), baseline critical shear stress (τc), baseline rill erodibility (kr), and baseline interrill erodibility (ki), the assessment of the initial run illustrates that calibration is inevitable. Given the geographical context and summer snowmelt dynamics, the model was unable to estimate summer runoff accurately. To address this problem, additional modeling for meltwater runoff was incorporated. The NSE and R2 values for discharge are 0.74 and 0.84, respectively, while those for sediment yield are 0.64 and 0.51, respectively. The results indicated that good predictions of runoff and sediment yield were obtained with the calibrated GeoWEPP model at the watershed scale. The key contribution of this research is the assessment of how eight biological conservation scenarios influence watershed behavior. Eight biological conservation scenarios were considered, representing incremental increases in canopy cover in poor, medium, and good pastures, both individually and in combination, as well as an additional scenario including expanded channel cover. The results showed that enhancing canopy cover could lower runoff and sediment yield by up to 44% and 47%, respectively, while the channel-cover scenario could lead to increases of up to 54% and 67%, respectively. These findings demonstrate the model’s effectiveness in accurately replicating the hydrological and erosional responses resulting from soil and water conservation strategies.