هدف از این پژوهش، بررسی قابلیت مدل ها ی معادله ی جهانی فرسایش خاک( USLE) و نسخه های آن( RUSLE، USLE-M و AUSLE) در پیش بینی هدررفت خاک در مقیاس کرت در منطقه ی نیمه خشک زنجان بود. برای این منظور 22 کرت با طول های یک تا 1/22 متر و عرض ثابت 83/1 متر در دامنه ای با شیب 10 درصد احداث شد و تحت مدیریت کرت استاندارد به مدت 14 ماه(از فروردین 1392 تا خرداد 1393) قرار گرفتند. بر اساس نتایج، با افزایش طول کرت از یک متر تا شش متر به دلیل افزایش حجم و ظرفیت انتقال رواناب سطحی، هدررفت خاک در واحد سطح افزایش یافت( از 01/0 تا 07/0 تن در هکتار در سال). میانگین هدررفت خاک برآورد شده برای 22 کرت مورد بررسی با استفاده از مدل های USLE، RUSLE، USLE-M، AUSLE، به ترتیب 2/80، 4/65، 4 و 5/113 برابر بزرگ تر از مقادیر اندازه گیری شده بود. مدل USLE-M کم ترین خطا را در برآورد هدررفت داشت که این موضوع به دلیل درنظرگرفتن رواناب در کنار خصوصیات باران برای محاسبه عامل فرسایندگی است. این پژوهش نشان داد که انجام واسنجی های منطقه ای برای دوره آماری بلندمدت جهت استفاده از مدل های مذکور برای برآورد هدررفت خاک در ابعاد کرت ضروری است.

فرآیند فرسایش شامل دو بخش اصلی فرسایندگی و فرسایش­پذیری است. عامل اصلی فرسایندگی، شدت بارش و رواناب بوده و عامل اصلی فرسایش­پذیری، نوع سازندهای موجود در سطح حوضه است که موضوع مورد تحقیق در منطقه مورد مطالعه است. هدف از مطالعه حاضر بررسی رابطه واحدهای زمین شناسی با شدت فرسایش است. لذا جهت نیل به این هدف در ابتدا به بررسی شدت فرسایش با استفاده از دو مدل پسیاک اصلاح شده و فارگاس پرداخته شد. مدل فارگاس بر پایه اصول نظری دو عامل فرسایندگی و عامل فرسایش پذیری ارائه شده است؛ درصورتی که مدل پسیاک اصلاح شده بر اساس 9 عامل است. در این تحقیق برای تفکیک شدت های یک نوع فرسایش با توجه به جدول S.S.F روش BLM انجام گرفت. برای برآورد فرسایش خاک در زیرحوضه های مورد مطالعه از مدل RUSLE استفاده گردید. برای تعیین خطر فرسایش با استفاده از ضریب ارزشی ارائه شده از مدل فارگاس به دست آمد. و در مدل پسیاک اصلاح شده، برای هریک از عوامل نه گانه ضرایبی در نظر گرفته شد. بررسی ها نشان داد که در مدل پسیاک اصلاح شده 79% از سطح حوضه دارای شدت فرسایش زیاد و 21% دارای شدت فرسایش خیلی زیاد بوده است و در مدل فارگاس 3/0% شدت فرسایش متوسط، 10% زیاد، 7/4% شدید و 85% بسیار شدید بوده است که ازاین بین 18% دارای تطابق با شدت فرسایش بسیار زیاد (بسیار شدید) و 2/7% دارای تطابق با شدت فرسایش زیاد در هر دو مدل بوده است. بررسی سازندها در مدل فارگاس نشان داده است که واحدهای سنگ چینه ای E1t1, E1t2, E2ig3, Q2f, Qt1 و Qt2 دارای شدت فرسایش بسیار شدید بوده اند؛ درحالی که در مدل پسیاک اصلاح شده واحدهای سنگ چینه ای E1t1 ,Qt1 و Qt2 دارای شدت فرسایش زیاد هستند که دلیل آن فرسایش­پذیری سازندها است، همچنین واحدهای سنگ چینه ای E1t2 و Q2t دارای شدت فرسایش خیلی زیاد هستند که دلیل آن علاوه بر فرسایش­پذیر بودن سازندها، تراکم بالای زهکشی در آن ها نیز هست.

فرسایندگی، توانایی عوامل فرساینده در جداسازی ذرات خاک را بیان می کند. این پژوهش به منظور تعیین شاخص فرسایندگی مناسب بر اساس مدل های USLE،MUSLE ،RUSLE  و USLE_M انجام گرفت. آزمایش های صحرایی در دیمزارهای ناحیه نیمه خشک در منطقه ای به ابعاد 30 کیلومتر در شهرستان هشترود واقع در شمال غربی ایران طی سال 1384 و 1385 انجام شد. در سطح منطقه، 36 کشتزار دارای شیب 9 درصد و تحت آیش انتخاب و در هر کشتزار، سه کرت استاندارد ایجاد شدند. مقدار رواناب و هدررفت خاک در 41 رخداد باران منجر به رسوب طی دوره دو ساله اندازه گیری شدند. شاخص فرسایندگی در مدل های یاد شده بر اساس داده های باران و رواناب تعیین شد. نتایج نشان داد که رواناب بالاترین همبستگی را با شاخص فرسایندگی مدل USLE_M با ضریب تبیین 90 درصد دارد. بر اساس نتایج، شاخص فرسایندگی مدل USLE، مناسب ترین شاخص (P<0.001، R2=0.88) برای پیش بینی هدررفت خاک در رخدادهای گوناگون باران در منطقه است. جهت پیش بینی آسان مقدار هدررفت خاک در ناحیه نیمه خشک مورد بررسی می توان به گونه مستقیم از شاخص انرژی جنبشی باران به گونه قابل اطمینانی (P<0.001، R2=0.80) استفاده کرد.

فرسایندگی باران یکی از مهم ترین عوامل در فرسایش خاک می باشد. این عامل معمولا در قالب شاخص های فرسایندگی که مبتنی بر خصوصیات بارندگی است، بیان می شود. در این پژوهش پس از احداث 12 کرت رواناب و رسوب در ایستگاه تحقیقات مرتع نیر در استان یزد، مقادیر رواناب و رسوب هر یک از کرت ها در 12 واقعه بارش که منجر به ایجاد رواناب و تلفات خاک شده بودند، پایش و اندازه گیری شدند. اطلاعات شدت و مقدار رگبارها نیز با استفاده از باران نگار دیجیتالی واقع در محل ایستگاه، ثبت و مورد استفاده واقع شدند. سپس، با توجه به مرور منابع گسترده در سطح جهان، نهایتاً 61 شاخص فرسایندگی باران شناسایی شدند. پس از استخراج عوامل مورد نیاز، مقادیر هر یک از شاخص های فرسایندگی باران برای هر یک از رگبارها تعیین شدند. در ادامه جهت تعیین بهترین شاخص فرسایندگی باران، همبستگی بین هر یک از شاخص ها و مقادیر تلفات خاک تعیین شد. نتیجه حاکی از آن بود که در منطقه مورد مطالعه شاخص های فرسایندگی باران به ترتیب RI60، RPI302، RPI602، PI302، PI602 با ضرایب همبستگی 0. 730، 0. 713، 0. 703، 0. 694 و 0. 664، بالاترین مقدار همبستگی را با مقادیر تلفات خاک داشتند. به طور کلی، در این شرایط اقلیمی، غلبه شاخص های مبتنی بر شدت بارش که به صورت حاصل ضرب مقدار کل بارش در مربع بیشینه شدت های 60 و 30 دقیقه ای بارش، نسبت به سایر شاخص های مورد مطالعه مشاهده می شود.

یکی از عوامل تعیین کننده میزان فرسایش آبی خاک، فرسایندگی باران است. فرسایندگی باران به وسیله کل انرژی رگبار و حداکثر شدت 30 دقیقه ای تعیین می شود. از آنجا که فرسایندگی باران رابطه نزدیکی با مقدار بارش و رژیم شدت بارش دارد، انتظار می رود که فرسایندگی باران به صورت ماهانه و فصلی در طول سال متغیر باشد. هدف اصلی این مطالعه، مدل سازی تغییرات مکانی و زمانی فرسایندگی باران، تراکم فرسایندگی و تأثیر آن بر میزان فرسایش خاک در حوزه آبخیز مندرجان است. در این پژوهش با استفاده از داده های بارش یک دقیقه ای ایستگاه های باران نگار مجاور حوضه در طول دوره آماری 11 ساله (1394-1384) عامل فرسایندگی باران به صورت متوسط ماهانه محاسبه شد، سپس با استفاده از فناوری های زمین آمار اقدام به پهنه بندی شد. مقایسه نقشه های فرسایندگی بارش ماهانه، فصلی و سالانه نشان داد که بیشترین فرسایندگی باران در فصل پاییز (حدود 41 درصد) و کمترین آن در فصل تابستان (کمتر از یک درصد) مشاهده شد. نتایج نشان داد که آبان ماه با 65 (مگاژول در میلی متر بر هکتار بر ساعت بر ماه) بیشترین مقدار فرسایندگی و مردادماه با مقدار صفر، کمترین مقدار فرسایندگی را دارد. این مطالعه نشان داد، انتظار می رود بالاترین خطر فرسایش خاک در ماه آبان باشد، زیرا که در این ماه نه تنها فرسایندگی باران زیاد است، بلکه تراکم فرسایندگی نیز زیاد است.

بررسی ها در سطح دنیا نشان می دهد که به رغم استفاده گسترده از شاخص فرسایندگی EI30 به عنوان بهترین شاخص فرسایندگی باران، در بسیاری از نقاط شاخص مزبور از اعتبار کافی برخوردار نبوده و ضروری است تا با توجه به شرایط جغرافیایی هر منطقه، بهترین شاخص فرسایندگی باران تعیین و بر اساس آن نقشه های دقیق فرسایندگی باران برای مدیریت صحیح و خردمندانه حوزه های آبخیز و اراضی کشاورزی تهیه شود. در این تحقیق 18 کرت رواناب و رسوب در دو تیمار شخم در جهت شیب و شخم عمود بر جهت شیب (هر یک با سه تکرار) در کاربری کشت گندم دیم، در سه طبقه شیب اراضی (12- 0، 20 - 12 و 40- 20 درصد) در ایستگاه پخش سیلاب سهرین در استان زنجان، احداث شدند. مقادیر رواناب و رسوب هر یک از کرت ها در 14 واقع بارش که منجر به ایجاد رواناب و تلفات خاک شده بود، پایش و اندازه گیری شد. اطلاعات شدت و مقدار رگبارها نیز با استفاده از باران نگار ثبات دیجیتالی واقع در محل ایستگاه، ثبت و مورد استفاده واقع شدند. سپس با توجه به مرور منابع گسترده در سطح جهان، در نهایت 45 شاخص فرسایندگی باران شناسایی شد. با تهیه یک برنامه کامپیوتری با استفاده از زبان برنامه نویسی VB، هر یک از رگبارها تجزیه و تحلیل شده و مقادیر هر یک از شاخص های فرسایندگی باران برای هر یک از رگبارها تعیین شد. مطالعه های تجزیه و تحلیل آماری با استفاده از نرم افزار SPSS بین هر یک از شاخص های فرسایندگی باران و مقادیر تلفات خاک انجام شد. نتیجه نشان داد که در منطقه مورد مطالعه شاخص فرسایندگی I2 (مربع شدت متوسط رگبار) به عنوان بهترین شاخص فرسایندگی باران بالاترین مقدار همبستگی (ضریب همبستگی 0.89) را با سطح معنی داری 100 درصد با مقادیر تلفات خاک داشته است. در پایان با معرفی فرایند نحوه سنتز نقشه هم فرسای باران در محیط نرم افزار GIS ARC، چگونگی استفاده از آن در مدیریت فرسایش خاک تشریح شده است.

آمار دقیق در مورد میزان رسوب حاصل از فرسایش خاک در حوزه های آبخیز، برای طراحی سازه ها به منظور حفاظت آب و خاک ضروری است. از آنجایی که اندازه گیری رسوب در بسیاری از حوزه های آبخیز انجام نمی گیرد، لذا تهیه و یا شناسایی روشهای دقیق و مبتنی بر داده های موجود، همواره مورد نیاز مهندسین و مدیران می باشد. در این تحقیق، سعی گردیده تا اختلاف برخی از روشهای مورد استفاده در برآورد عامل فرسایندگی باران در مدلهای تخمین فرسایش سالانه خاک شامل AOF, EUSLE, Hudson, USLE و  USLE-Mدر حوزه آبخیز امامه مورد سنجش قرار گیرد. مقادیر عامل فرسایندگی سپس بر اساس روش کار ارایه شده در هر مدل و برای هر رگبار محاسبه و ضمن مقایسه با یکدیگر، کاربرد آنها در تخمین میزان رسوب ناشی از رگبارها ارزیابی گردید. نتایج ارزیابی ضمن تایید اختلاف معنی دار بین روشهای مورد استفاده در برآورد مقادیر عامل فرسایندگی، بر عدم وجود ارتباط معنی دار بین عامل فرسایندگی هر یک از روشها و مقادیر مشاهده ای رسوب رگبارها با حداکثر ضریب همبستگی 26% در خصوص روش محاسبه عامل فرسایندگی در مدل AOF دلالت دارد.