Evaluation of Watershed Management Conservation operations in Reducing Erosion and Sedimentation in the Alanza Watershed Using the MPSIAC Model

mokarram ravanbakhsh ¹ ( )
Maedeh Ghorbanpour ² ( PhD graduated in Rangeland Science and Engineering, Sari University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Mazandaran )
Arman Anaraki ³ ( . Graduate in Rangeland Science and Engineering, University of Tehran )

Submited date : 2025-08-26 Accepted date : 2025-12-28

Keywords: Anzali wetland, Biological and Mechanical operations, Sediment Yield, Watershed Basin,

Abstract :

Erosion and sedimentation pose major challenges to water and soil resource management, exerting detrimental impacts on ecosystems. Human societal development and increased anthropogenic activities have caused land degradation and altered land use patterns, consequently intensifying erosion and sedimentation. Assessing the impact of watershed rehabilitation operations on reducing soil erosion and sediment yield is essential to evaluate their effectiveness and inform optimal implementation strategies. This study evaluated implemented watershed conservation operations and their effects on erosion and sedimentation rates in the Alanza watershed from 2016 to 2023, comparing post-implementation conditions with pre-project baselines using the empirical MPSIAC model. Results indicate that conservation and rehabilitation operations reduced the sediment delivery ratio from 114 to 101 (11.4% decrease) and lowered the specific sediment yield per unit area across the watershed from 3009 m³/year to 1587 m³/year (47% reduction) before and after implementation, respectively. Overall, findings demonstrate that integrated biological and mechanical measures in the Alanza watershed can serve as an optimal strategy for sedimentation mitigation. However, sustaining these outcomes requires full and precise execution of the regional management plan, including: optimal budget allocation for unimplemented mechanical operations in designated areas, expansion of biological interventions (e.g., reseeding and rangeland exclosure), stakeholder education and local community engagement, reduced livestock grazing pressure, and continuous monitoring of erosion-sedimentation dynamics.

References:

1. آرمین،م.، زاهدی خواه، ح.، مزین، م. 1403. ارزیابی تله‌اندازی رسوب در بندهای اصلاحی، مطالعه موردی: حوزه آبخیز نهضت‌آباد. مهندسی و مدیریت آبخیز, 16(4)، 586-599.
2. آژانس همکاری‌های بین المللی ژاپن(جایکا) .1398. پروژه مدیریت اکولوژیک تالاب انزلی- فاز دوم (طرح میان مدت حفاظت از تالاب انزلی از سال2020-2030.
3. بابایی اولم، ط.، عابدینی، م.1403. تجزیه و تحلیل خطر فرسایش خاک و ارتباط آن با عوامل محیطی (مطالعه موردی: حوضه آبخیز ویرمونی، استان گیلان). جغرافیا و روابط انسانی.7(3)،517-497.
4. پژوهشکده محیط زیست جهاد دانشگاهی، (1403). ارزیابی اثربخشی عملیات آبخیزداری در اراضی مرتعی حوضه تالاب انزلی بر میزان فرسایش و تولید رسوب (محدوده مورد مطالعه: اراضی مرتعی بالادست رودخانه مرغک).268 صفحه.
5. دبیری،ر.، عبقری، ه.، قربانی، ا. 1402. اثربخشی عملیات آبخیزداری در کاهش فرسایش و رسوب با استفاده از مدل تجربی MPSIAC (مطالعه موردی: حوزه‌آبخیز سقزچی‌چای استان اردبیل). جغرافیا و مطالعات محیطی، 12(47)، 184-201.‎
6. رفاهی، ح. (1394). فرسایش آبی و حفاظت. چاپ هفتم، تهران، انتشارات دانشگاه تهران. 671 صفحه.
7. روان‌بخش، م.، قربان‌پور دلیوند، م.، اسدی، ک.، رحمانی‌راد، م. 1403. اجرای رویکردهای مدیریت جامع آبخیزداری و کنترل رسوبات در حفاظت از تالاب انزلی.پژوهش و فناوری محیط زیست، 9(15)، 101-113.‎
8. روستایی، ش.، میر اسدالله، ح.، شیرزادی، ه. 1404. برآورد میزان فرسایش ورسوب‌ حوضه‌ آبریز زیمکان در استان کرمانشاه با تاکید بر متغیر‌های تاثیر‌گذار. جغرافیا و مخاطرات محیطی.‎14(1)، 226-210.
9. سبقتی، م.، مسلکی، ح.، پرنده فاروجی، ر.، قادری، ب.، کاکه ممی، آ. 1398. ارائه راه حل مناسب جهت حفاظت از تالاب بندرانزلی با محوریت آبخیزداری نوین. علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، 47، 75-85..
10. صفاری، ا.،نوری، ع.، کرمی، جلال. 1397. بررسی تاثیر تغییرات پوشش و کاربری زمین در قابلیت فرسایش خاک–مطالعه موردی حوضه قره‌سو گرگانرود. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، ۵ (۱) ،.۸۳-۹۶
11. مهندسین مشاور شفق آب.1395. مطالعات اجرایی آبخیزداری حوضه آبخیزمرغک و خالکایی(آلنزه) شهرستان ماسال
12. مهندسین مشاور طرح و سازه شفارود.1398.مطالعات بازنگری با هدف جانمایی و طراحی پروژه آبخیزداری در حوضه آبخیز آلنزه شهرستان ماسال
13. مؤذنی نقندر، س.، علیخانی، ف.، حاتمی یزد، ا. 1401. بررسی اثر اجرای پروژه های آبخیزداری بر رواناب و فرسایش خاک (مطالعه موردی: حوضه نخاب بشرویه). نشریه علمی-پژوهشی مرتع و آبخیزداری. 75(2)، 299-317.‎
14. نورانی، و.، محسن‌زاده، ص.1396. برآورد بار رسوب ماهانه‌ی ایستگاه‌های حوضه‌ی آجی‌چای با استفاده از مدل MPSIAC و ریزمقیاس نمایی آبشاری. هیدروژئومورفولوژی،4(11)، 83-103.‎
15. Adeogun, A. G., Ganiyu, H. O., Okunade, A. B., & Amoo, O. T. 2022. modelling the impacts of selected watershed management strategies on sediment reduction upstream of shiroro dam, nigeria. Journal of Engineering Studies and Research, 28(4), 7-17.
16. Borrelli, P., Robinson, D. A., Fleischer, L. R., Lugato, E., Ballabio, C., Alewell, C., & Panagos, P. 2017. An assessment of the global impact of 21st century land use change on soil erosion, Nature communications, 8(1), 1-13.
17. Casabella-González, M. J., Borselli, L., & García-Meza, J. V. 2023. Improved MPSIAC model for soil erosion rate assessment in semiarid zones. Journal of Arid Environments, 212, 104946.
18. Chen, C., Tfwala, S., & Tsai, C. 2020. Climate Change Impacts on Soil Erosion and Sediment Yield in a Watershed, Water, 12(8), 2247.
19. Cho, S. J., Wilcock, P. R., Belmont, P., Gran, K. B., & Hobbs, B. F. 2019. Simulation model for collaborative decision making on sediment source reduction in an intensively managed watershed. Water Resources Research, 55(2), 1544-1564.
20. Daneshfaraz, R., Rahmati, M., & Akbari Moghanjiq, P. 2017. Soil erosion and sediment mapping in Aidoghmoush watershed appling MPSIAC model and GIS and RS technologies. Environmental Resources Research, 5(1), 35-49.
21. Eisazadeh, L., Sokouti, R., Homaee, M., & Pazira, E. 2012. Comparison of empirical models to estimate soil erosion and sediment yield in micro catchments. EURASIAN JOURNAL OF SOIL SCIENCE, 1, 28-33
22. Fonseca, M. R. S., Chaves, H. M., & Uagoda, R. E. 2023. On‐and off‐site erosion impacts of restoration measures in a tropical karst watershed. Earth Surface Processes and Landforms, 48(9), 1701-1711.
23. Guo, S., Zhu, Z., & Lyu, L. 2018. Effects of climate change and human activities on soil erosion in the Xihe River Basin, China. Water, 10(8), 1085.
24. JICA.2012. The Study on Integrated Management of the Anzali Wetland in the Islamic Republic of Iran-Final Report.
25. Mahdian, M., Hosseinzadeh, M., Siadatmousavi, S. M., Chalipa, Z., Delavar, M., Guo, M., Noori, R. 2023. Modelling impacts of climate change and anthropogenic activities on inflows and sediment loads of wetlands: Case study of the Anzali wetland. Scientific Reports, 13(1), 5399.
26. Mohamadi, P., Ahmadi, A., Feizizadeh, B., Jafarzadeh, A. A., & Rahmati, M. 2022. Utilizing the conventional, object-oriented and pixel-based techniques to estimate erosion and sediment yield by MPSIAC model. Dryland Soil Research (DLSR), 1(1), 113-124.
27. Noori, H., Karami, H., Farzin, S., Siadatmousavi, S., Mojaradi, B., & Kisi, O. 2018. Investigation of RS and GIS techniques on MPSIAC model to estimate soil erosion. Natural Hazards, 91, 221-238.
28. Smith, K. E., Terrano, J. F., Khan, N. S., Smith, C. G., & Pitchford, J. L. 2021. Lateral shoreline erosion and shore-proximal sediment deposition on a coastal marsh from seasonal, storm, and decadal measurements. Geomorphology, 389, 107829.
29. Zeng, Y., Meng, X., Wang, B., Li, M., Chen, D., Ran, L., Shi, Z. 2023. Effects of soil and water conservation measures on sediment delivery processes in a hilly and gully watershed. Journal of Hydrology, 616, 128804.