بخشی از مقاله
برآورد فرسايش و رسوب با استفاده از اطلاعات رسوبسنجي و محاسبه رسوب بار معلق در حوزه هاي آبريز رودخانه هاي استان خوزستان
چکيده
در مطالعات حاضر تلاش بر اين است تا با استفاده از آمار و اطلاعات حاصله از عمليات صحرايي نمونه برداري و اندازهگيريهاي بعمل امده رسوب در ايستگاههاي رسوب سنجي رودخانه هاي استان خوزستان بتوان تصويري از وضعيت فرسايش سطحي اراضي بالادست حوضه هاي مورد مطالعه و بالاخص ميزان مواد فرسايش و رسوبي ورودي به مخازن سدهاي در دست بهرهبرداري کارون، دز، مارون و کرخه ارائه نمود. از آنجايي که بخشي از خاک فرسايش يافته از يک حوضه بسته ، در نهايت امر با جريان آب آبراهه خروجي ، از بستر اوليه خود خارج ميشود، در بسياري از مطالعات فرسايش سعي شده است تا ميزان بار رسوبي خروجي با ميزان فرسايش سطحي اراضي بالادست ارتباط داده شده و مقدار فرسايش از اين طريق محاسبه مي شود. طي اين پژوهش جمعً بر روي تعداد ٣٣٣١ نمونه غلظت و دبي رسوب معلق همزمان با همين تعداد دبي آب نمونه برداري و اندازهگيري شده کارهاي آماري تعيين حداقل ، حداکثر و ميانگين پارامترهاي فوق الذکر در ايستگاههاي پل شالو، گتوند، ملاثاني ، اهواز و فارسيات بر روي رودخانه کارون و ايستگاههاي تله زنگ ، دزفول، حرمله و بامدژ برروي رودخانه دز انجام پذيرفته است .همچنين در تحقيق حاضر نتايج دبي رسوب دبي آب براي تعدادي از ايستگاههاي شاخص و مهم رودخانه هاي استان نظير ايستگاههاي پل شالو، سد کارون، ملاثاني و اهواز بر روي رودخانه کارون، ايستگاههاي تله زنگ و دزفول بر روي رودخانه دز، ايستگاههاي ايدنک و بهبهان بر روي رودخانه مارون و ايستگاه پاي پل بر روي رودخانه کرخه در طي يک دوره پنج ساله (٧٠-١٣٦٥) در مختصات لگاريتمي رسم واقدام به تعيين رابطه دبي آب دبي رسوب گرديده و سپس با بکارگيري آمار دبي روزانه ، بار رسوبي معلق در ماهها و سالهاي آبي فوق الذکر براي ايستگاههاي مذکور محاسبه و برآورد گرديده است با توجه به اهميت سدهاي مخزني و در حال بهرهبرداري دز و کارون و با نگاهي به نتايج حاصله ملاحظه مي شود که ساليانه بار رسوب معلق معادل ١٢.٣٤و ١٠.٧ ميليون تن در سال بترتيب در ايستگاههاي تله زنگ و پل شالو که ورودي به سدهاي فوق الذکر مي باشند محاسبه گرديده است . چنانکه وسعت حوضه آبخيز حد فاصل ايستگاههاي مذکور با مخازن سدها را ملحوظ نمائيم ميتوان گفت که ساليانه حدود ١٣.٣٢و١١.٩٤ميليون تن رسوب بار معلق بترتيب به مخازن سدهاي دز و کارون وارد مي شود. با توجه به وسعت کل حوضه آبخيز مورد نظر که براي سدهاي دز و کارون به ترتيب برابر با ١٧٥٢٥ و ٢٧٠١٤ کيلومتر مربع در نظر گرفته شده است ، دبي ويژه رسوبي در سدهاي دز و شهيد عباسپور بترتيب برابر با ٨٧٤.٢ و ٥٣٠.٤٦ تن در کيلومتر مربع در سال محاسبه گرديده است . با توجه به وسعت حوضه هاي مذکور و رسوب ويژه و همچنين ، در نظر گرفتن وزن مخصوص رسوبات ( بطور متوسط ١٢٠٠ کيلوگرم در مترمکعب ) ميزان فرسايش خاک سطحي در حوضه آبريز رودخانه هاي دز و کارون بترتيب برابر٠.٧٣و٠.٤٤ ميلي متردر سال برآورد گرديده است .
واژگان کليدي: فرسايش خاک،رسوب معلق ، دبي رسوب، دبي آب، سدهاي مخزني کارون و دز
مقدمه
برآورد فرسايش در حوضه هاي آبخيز و رسوبدهي رودخانه ها در پروژه هايي از قبيل سدسازي ، مهار سيلاب ، آبگيري از رودخانه ها و آبرساني داراي اهميت بسيار مي باشد. بررسي سوابق موجود نشان ميدهد که تحقيق جامع در اين زمينه توسط جلاليان و همکاران (١٣٧٣) و با استفاده از آمار اندازه گيري رسوب ٢٠ ساله مربوط به ١٢٠ ايستگاه رسوب سنجي در حوضه هاي آبريز کرخه ، سفيدرود، مارون ، هيرمند و زهره انجام گرفته و اطلاعات جامعي از ميزان فرسايش سطحي اراضي بالادست حوضه هاي آبخيز فوق الذکر ارائه نموده است . پروژه هاي متعدد آب و خاکي در استان خوزستان يا در حال بهره برداري و يا در حال احداث و مطالعه وجود دارد که هر کدام به نوعي با مشکل فرسايش و رسوب روبرو هستند. سدهاي مخزني دز و شهيد عباسپور احداث شده بر روي رودخانه هاي دز و کارون به ترتيب با حجم مخازن ٣.٤٦ و ٣.١٤ ميليارد مترمکعب و ظرفيت توليد انرژي ٥٢٠ و ٢٠٠٠ مگاوات و نيز سدهاي تنظيمي و انحرافي گتوند، دزفول ، بهبهان ، کرخه و شاوور هم اکنون در حال بهره برداري بوده و ساليانه مقادير قابل توجهي از جريانهاي سطحي استان را ذخيره و براي مصارف مختلف تنظيم مي نمايند (اداره کل امورآب استان خوزستان ،١٣٧٥ و حسيني زارع ، ١٣٧٢). همچنين سدهاي مخزني کرخه (پاي پل )، کارون ٣، کارون ٤ (جرياني )، جره و مارون با حجم مخازن حدود ١٠ ميليارد متر مکعب و ظرفيت توليد انرژي ٣٧٩٤ مگاوات از جمله سدهاي در دست ساخت بوده (سد مارون و کرخه به مرحله بهره برداري رسيده اند) و نيز سدهاي متعدد ديگر بر روي رودخانه زهره (هنديجان ) و شاخه هاي اصلي کرخه و کارون در مراحل مطالعاتي مي باشند. در ارتباط با پروژه هاي سدسازي فوق ، شبکه هاي متعدد آبياري و زهکشي در حال بهره برداري و يا احداث مي باشند که از بين آنها شبکه هاي آبياري و زهکشي دز با سطحي معادل ١٢٥٠٠٠ هکتار، گتوند با مساحت ٤٧٠٠٠ هکتار، حميديه و قدس با سطح ٢٠٠٠٠ هکتار و بهبهان با مساحت ١٤٦٠٠ هکتار و جايزان با ٣٠٠٠ هکتار در حال بهره برداري و شبکه هاي آبياري و زهکشي کرخه عليا و سفلي شامل دشتهاي اوان ، عباس ، دوسالق ، عرايض ، باغه و دشت آزادگان با وسعت ٣٧٠٠٠٠ هکتار، شبکه هاي آبياري و زهکشي طرح هاي توسعه نيشکر و صنايع جانبي با مساحت ٨٤٠٠٠ هکتار، شبکه هاي آبياري و زهکشي آبادان -خرمشهر با وسعت ٣٢٠٠٠ هکتار و بسياري از طرح ها و پروژه هاي ديگر با آبگيري از رودخانه هاي کارون ، کرخه ، مارون (جراحي ) و زهره (هنديجان ) در دست احداث و بعضا در مرحله بهره برداري مي باشند. حفاظت و نگهداري از اين سرمايه هاي ملي و طرح هاي عظيم منابع آب امري لازم و بسيار حياتي مي باشد. انباشت رسوبات در مخازن سدها نه تنها باعث ايجاد اختلال در عملکرد تاسيسات خروجي ميگردد. بلکه تقليل عمر مفيد اينگونه تاسيسات نيز از عواقب آن بشمار مي آيد. با توجه به حجم رسوباتي که در مخازن سدهاي کارون و دز انباشته شده ، ميزان کاهش حجم مفيد و نتيجتا تقليل عمر مفيد بهره برداري از سدها قابل توجه است . با در نظر گرفتن سرمايه گذاري که در احداث اينگونه تاسيسات بعمل آمده و يا مي آيد و اثراتي که در آينده بر کاهش حجم مخزن بر روي بهره برداري تاسيسات پايين دست خواهد داشت و از همه مهمتر با توجه به اين نکته که ساليانه ميليونها تن از خاک گرانبهايي که براي بوجود آمدن هر سانتي متر آن صدها سال وقت لازم است توسط آبهاي جاري ورودي به دشت خوزستان شسته شده و بوسيله رودخانه ها به درياچه سدها، شبکه هاي آبياري و زهکشي مي ريزد و يا از دسترس خارج ميشود، مسلما بررسي مسائل فرسايش و رسوب از اهميت ويژه اي برخوردار بوده و عدم توجه لازم به اين مسئله در آينده مسائل و مشکلات زيادي را بوجود خواهدآورد (دانشگاه شهيد چمران اهواز، ١٣٧٥، دانشگاه تهران ، ١٣٦٨ و سازمان مديريت منابع آب ، ١٣٧٧).
مواد و روش ها
روش تحقيق و مطالعه در اين پژوهش مبتني بر کارهاي صحرايي و اندازه گيري هاي صحرايي بوده است به اين صورت که ابتدا توسط اکيپ مجهز و بسته به نوع ايستگاه رسوب سنجي ، از روي پل تلفريک و يا توسط قايق به کمک وسايل و ابزار مربوطه برداشت نمونه هاي رسوب صورت مي گيرد. نمونه برداري بار معلق به دو روش چند مقطعي و سه مقطعي انجام مي شود. در اندازه گيري هاي صحرايي بعمل آمده طي اين پژوهش و همچنين با توجه به عمليات نمونه برداري و اندازه گيري هاي طولاني مدت بعمل آمده رسوب معلق در رودخانه هاي استان خوزستان نمونه برداري بار معلق به روش سه مقطعي بوده است .
بطوريکه متوسط زماني رسوب در حال انتقال در امتداد يک عمق معيني انتگراسيون عمقي انجام مي شود.
همزمان با نمونه برداري رسوب ، آبدهي رودخانه اندازه گيري و مشخصات لازم نظير ايستگاه ، رودخانه ، دما، اشل شروع و پايان اندازه گيري ، تاريخ و نمونه بردار بر روي ظرف نمونه بردار يادداشت و به آزمايشگاه تحويل داده مي شود. پس از تعيين غلظت نمونه هاي رسوب در آزمايشگاه ( بر حسب ميلي گرم در ليتر ppm) و با اطلاع از مقدار آبدهي اندازه گيري شده رودخانه در زمان برداشت نمونه ميزان تن در روز رسوب محاسبه مي شود(حسيني زارع ، ١٣٧٢) در تحقيق حاضر با استفاده از آمار تعداد ٣٣٣١ نمونه غلظت مواد معلق رسوب در کليه نمونه هاي برداشت شده از بدو تاسيس ايستگاههاي رسوبسنجي شاخص مورد مطالعه در حوضه هاي آبريز رودخانه هاي کارون ، دز، کرخه و مارون (١٣٨٢-١٣٣٩) اقدام به تعيين رابطه دبي آب ، دبي رسوب گرديده و با بکارگيري آمار دبي روزانه در طول دوره آماري مذکور (اقدام به محاسبه ميانگين دراز مدت رسوب سالانه رودخانه ها شده است (سازمان مديريت منابع آب ، ١٣٧٧ و سازمان آب و برق خوزستان ، ١٣٨٣). سپس با توجه به وسعت حوضه هاي آبريز بالادست ايستگاههاي رسوب سنجي و حجم رسوب خروجي در هرايستگاه ميزان فرسايش در اراضي بالادست محاسبه و برآورد گرديده است .
روش بکار گرفته شده جهت محاسبات رسوب ابتدا توسط اداره حفاظت خاک ايالات متحده ١ پيشنهاد گرديد، سپس توسط دفتر عمران ايالات متحده ، فرموله شده و در اکثر طرح هاي عمراني مرتبط با آب و خاک بکار گرفته مي شود(سازمان مديريت منابع آب ، ١٣٧٧).
نتايج و بحث
نتايج حاصل از نمونه برداري ، اندازه گيري و همچنين محاسبات بار رسوبي معلق ايستگاههاي رسوبسنجي رودخانه هاي استان خوزستان تهيه و در جداول شماره ١ تا ٣ ارائه گرديده است . بطوريکه جدول شماره يک نشان دهنده خلاصه وضعيت پارامترهاي آماري ميانگين ، حداقل و حداکثر غلظت و دبي رسوبي اندازه گيري شده همزمان با دبي آب در ايستگاههاي شاخص رسوب سنجي حوضه آبريز و رودخانه هاي کارون و دز ميباشد. همچنين معادلات تواني دبي رسوب محاسبه شده در مشخصات لگاريتمي براي ايستگاههاي شاخص رسوب سنجي رودخانه هاي استان خوزستان تهيه و در جدول شماره ٢ گنجانده شده است . جدول شماره (٣) خلاصه نتايج پارامترهاي آماري حداکثر، حداقل ، متوسط و همچنين متوسط فصلي بار رسوب معلق محاسبه شده در ايستگاههاي رسوب سنجي براي يک دوره آماري پنج ساله (٧٠-١٣٦٥) را نشان ميدهد. با توجه به پتانسيل آبدهي و رسوب رودخانه هاي استان خوزستان و با عنايت به سطح حوضه آبريز اراضي بالادست ايستگاههاي رسوب سنجي مورد مطالعه و با در نظر گرفتن وزن مخصوص رسوبات (بطور متوسط ١٢٠٠ کيلوگرم در متر مکعب ) ميزان فرسايش برآورد و در جدول شماره ٤ ارائه گرديده است .
