بخشی از مقاله
بررسی تغییرات ریخت شناسی و ممیزی مناطق آسیبپذیر در رودخانه های مئاندری (مطالعه موردی رودخانه سرباز)
چکیده
پیشبینی تغییرات و جابهجایی رودخانهها تحت تأثیر عوامل مختلفی مانند اقلیم منطقه، مشخصات هیدرولیکی و هیدرولوژیکی حوضه آبریز و تراکم پوششهای گیاهی از جمله فعالیت های مهم در علم مهندسی رودخانه است. تغییرات و جابهجاییها در اثر روند طبیعی و یا مصنوعی (دخالت بشر) در مسیر و ابعاد هندسی رودخانه منجر به عکسالعمل سیستم رودخانه در جهت برقراری موازنه جدید می شود. عمده مشکلات و نابسامانی در رودخانههای مئاندری مانند طغیان سیل، روسوبگذاریهای شدید در قوسهای داخلی و شکلگیری پشتههای رسوبی، براساس مطالعات پایه و بازدیدهای صحرایی شناسایی می شوند. در تحقیق حاضر روند تغییرات رودخانه سرباز واقع در جنوب شرقی استان سیستان و بلوچستان بررسی و بازه های بحرانی رودخانه از دیدگاه ریخت شناسی تعیین گردیده است. شناخت دقیق قوانین حاکم بر رودخانههای مئاندری به دلیل تغییرات زیاد مورفولوژیکی، در کاهش خسارات ناشی از نابسامانیهای موجود در رودخانه، در راستای اجرای طرحهای کنترل سیلاب، ساماندهی و آبگیری از رودخانه و احداث سازه های هیدرولیکی امری حائز اهمیت تلقی میشود.
واژههای کلیدی: ریخت شناسی، رودخانه سرباز، مئاندر.
مقدمه
رودخانهها، تحت تأثیرعوامل مختلفی نظیر زمین شناسی منطقه، خصوصیات تشکیلات آبرفتی، مشخصات هیدرولوژیکی حوضه آبریز بالادست آن، سازههای موجود در آن و شرایط هیدرولیکی جریان دارای رفتار مورفولوژیکی پویا میباشد. روند تغییرپذیری برخی از این عوامل سبب شده تا بازههای مختلف همواره در معرض تغییر و تحول باشد. تغییرات و جابجایی هایی که در اثر روند طبیعی و مصنوعی (دخل و تصرف بشر) در مسیر و ابعاد هندسی رودخانه مورد مطالعه رخ میدهد نتیجه منطقی عکس العمل سیستم آن در جهت برقراری موازنه جدید است. از اینرو برخورد با آن باید کاملاً آگاهانه و مبتنی بر قواعد خاص حاکم بر آن باشد چرا که هرگونه تغییر، هر چند موضعی، در ساختار رودخانه موجب بروز سلسله تحولات جدید در محدوده گستردهتری از آن خواهد شد. بنابراین لازم است قبل از اعمال هر نوع اقدامی، ریختشناسی رودخانه مورد مطالعه کاملاً بررسی گردد.
استخراج پارامترهای ریخت شناسی اولین گام به منظور انجام این نوع از مطالعات میباشد. لذا باید با توجه به کم و کیف اطلاعات موجود، پارامترهای مورد نظر انتخاب و هدف نهایی از تجزیه و تحلیل این پارامترها مشخص شود. بدین منظور جهت بررسی ریختشناسی رودخانه مورد مطالعه سعی گردیده است تا پارامترهایی چون مؤلفههای خم و چم، شیب و عرض تعیین شوند و سپس با استفاده از پارامترهای ذکر شده رودخانه مورد مطالعه از نظر ریختشناسی تقسیمبندی و روند تغییرات آن در طول مکان و زمان بررسی گردد(عزیزیان، .(1390
برای چندین دهه، محققین و مهندسین توزیع سرعت و تنش برشی در خم رودخانهها را مورد بررسی قرار دادهاند، چراکه این دو پدیده تاثیر غالب و مهمی روی جابجائی و تغییرشکل چم رودخانهها دارند. تنش برشی یک فاکتور اساسسی در مطالعه آشفتگی، فرسایش بستر و تغییرات هندسی و مورفولوژی رودخانه است و به عواملی چون سطح مقطع مجرا، توزیع زبری بستر و جریان های ثانویه وابسته است(گیوه چی، .(1388
همچنین برایس تغییرات شکل پلان خم و پارامتر نسبت شعاع بر عرض را بررسی نمود و پرزجوسکی و همکاران در سال در مورد ریخت شناسی رودخانه و تغییرات زمانی و مکانی آن تحقیق نمودند (پرزجوسکی و همکاران،.( 1995
کورنیس 1 برای بیان کیفی توسعه و پیشرفت پیچانرودی شدن در رودخانههای آبرفتی و تمایز آنها از یکدیگر، با لحاظ نمودن زاویه مرکزی 6 دسته تقسیمبندی ارائه نمود که عبارتنداز: مستقیم، شبه پیچانرودی، پیچانرودی توسعه نیافته، پیچانرودی توسعه یافته، پیچانرودی بسیار توسعه یافته و شاخ گاوی(هلالات ناصریان، .(1388
مواد و روش ها
در این تحقیق، به منظور تعیین مشخصات ریخت شناسی خم و چمهای موجود در طول مسیر رودخانه مورد مطالعه، ابتدا پلان به بازههای مختلف تقسیم و سپس اقدام به استخراج مشخصات ریختشناسی هر یک از بازهها شده است. پارامترهای مورد بررسی در این بخش عبارتنداز: انحناء نسبی، ضریب پیچشی، زاویه مرکزی خم و وضعیت پلان رودخانه. سپس با استفاده از این پارامترها به شناسایی بازه های بحرانی از دیدگاه ریخت شناسی پرداخته می شود.
محدوده طرح
رودخانه سرباز در استان سیستان و بلوچستان بین طول جغرافیایی 60 º 56' الی 61º 35' درجه شرقی و عرض جغرافیایی 26º الی 27º5' درجه شمالی واقع شده است. محدوده مورد مطالعه به طول 150 کیلومتر بوده که از روستای مچکور به مختصات UTM، x=305554، y=2964180 شروع و به ابتدای مخزن سد پیشین به مختصات x=361525، y=2885380 خاتمه مییابد. همچنین مطالعات تعیین حد بستر و حریم و ساماندهی رودخانه سرباز توسط شرکت سهامی آب منطقه ای سیستان و بلوچستان به شرکت مهندسین مشاور سامان سد رود واگذار گردیده است.
در شکل 1 محدوده ی مورد مطالعه رودخانه سرباز نشان داده شده است.
شعاع نسبی
شعاع نسبی از جمله معیارهای مهم در بررسیهای ریختشناسی رودخانه میباشد که عبارت است از نسبت شعاع دایره محاط بر قوس(خم) به عرض رودخانه. با مشخص شدن شعاع نسبی خم های یک رودخانه در طول بازه مورد نظر و تعیین فراوانی و درصدبندی انواع خمها، نوع غالب خمهای رودخانه بدست میآید. در جدول 1 و شکل 2 وضعیت بازههای رودخانه سرباز از نظر انحناء نسبی ارائه گردیده شده است.
عوامل هندسی و مشخصات جریان و رسوب منجربه اعمال تنش های برشی با توزیعهای متفاوت به بستر و کنارههای رودخانه شده و در نتیجه باعث ایجاد تغییرات در شکل خمها به صورتهای مختلف میشود. انحناء نسبی یکی از مهمترین عوامل در تعیین توزیع تنش برشی در قوسها میباشد، با توجه به جدول 1 و همچنین شکل 1میتوان چنین تفسیر نمود که: 14/3درصد طول بازه مطالعاتی دارای الگوی گسترش (انحناء نسبی بزرگتر از (3/5 میباشد. در این وضعیت، حرکت خمهای رودخانه عمدتاً در جهت جانبی میباشد. همچنین بررسیها نشان میدهد که در حدود 51درصد از خم های بازه مطالعاتی دارای انحناء نسبی کمتر از 3/5 میباشد. در این حالت خم رودخانه به سمت پائیندست چرخش پیدا میکند. حالت چرخش، غالبترین الگوی تغییر شکل خمهای رودخانه سرباز میباشد. جابجائی یک خم معمولا در این حالت صورت میگیرد و این به دلیل فرسایش ناشی از تمرکز زیاد تنش برشی قوی در انتهای قوس خارجی و همچنین تنش برشی نسبتا قوی در ابتدای قوس داخلی خم میباشد. در طول بازه مطالعاتی در حدود 26 درصد خمهای رودخانه دارای انحناء نسبی کمتر از 1/5 میباشد. زمانی که انحناء نسبی یک خم به کمتر از 1/5 برسد، یک ناحیه تنش برشی قوی در اطراف قوس داخلی خم اتفاق میافتد.
ضریب پیچشی
این عامل نشاندهنده نسبت طول خط محور رودخانه به طول دره یا طول خم میباشد و میزان تکامل خم را نشان میدهد. معمولا در طول یک رودخانه تعداد متنابهی خم با مشخصات گوناگون شکل گرفته و این خمها در طول زمان نیز در حال توسعه و افزایش ضریب پیچشی میباشند. یکی از عوامل تعیین نوع رودخانه، بررسی خمها و ضریب پیچشی آنها میباشد.
ضریب پیچشی بزرگتر از 1/4 تا 1/5 بیانگر پیچشی بودن رودخانه و کمتر از آن مستقیم بودن رودخانه و بازه موردنظر است. بر اساس معیار ولفرت1 در مورد تقسیمبندی رودخانهها بر حسب میزان ضریب پیچشی، چهار نوع رودخانه شامل مستقیم (ضریب پیچشی بین 1تا (1/05، سینوسی (ضریب پیچشی بین 1/06 تا (1/25، پیچانرودی (ضریب پیچشی بین 1/25 تا (2 و پیچانرودی شدید ( ضریب پیچشی بزرگتر از (2 معرفی شده است.
زمانی که سواحل رودخانه در میزان بار رسوبی رودخانه مؤثر باشند، موقعیت نواحی فرسایشپذیر ارتباط نزدیکی با موقعیت گودیهای موضعی بستر رودخانه دارد. زمانی که ضریب پیچشی به میزان 1/4 و یا کمتر برسد، در طول پیچاب تعداد دو گودی موضعی پایدار ایجاد میگردد. در صورتیکه ضریب پیچشی بیش از 1/4 باشد، در طول پیچاب تعداد 3 گودی و یا بیشتر ایجاد میگردد. به طور خلاصه با افزایش این ضریب، میزان ناپایداری گودیهای موضعی و تعداد آنها افزایش مییابد که نهایتاً ممکن است منجربه تشکیل خمهای مرکب شود. در این حالت، فاصله بین گودی-های موضعی بهطور متوسط 5 تا 6 برابر عرض رودخانه شده و زمانی که فاصله بین گودیهای موضعی تقریباً 10 برابر عرض رودخانه گردد، یک گودی موضعی جدید در بین گودیهای قبلی تشکیل خواهد شد.
بررسی پارامتر ضریب پیچشی رودخانه سرباز در طول بازه مطالعاتی بر اساس معیار ولفرت نشان میدهد که حدود 72درصد تعداد بازههای موجود در این رودخانه دارای ضریب پیچشی بین 1 تا 1/05 بوده و لذا در زمره بازههای پایدار (مستقیم) قرار دارند. حدود 24/1 درصد تعداد بازههای موجود نیز دارای ضریب پیچشی بین 1/06 تا 1/25 می-باشند و لذا این بازهها در زمره رودخانههای سینوسی قرار میگیرند. 3/9درصد از تعداد کل بازههای موجود نیز به صورت پیچانرودی میباشند.
اما بررسی ضریب پیچشی به لحاظ تشکیل گودیهای موضعی بستر حاکی از آن است که 84/7 درصد تعداد بازههای موجود پایدار میباشند. با افزایش این ضریب تعداد گودیهای موضعی بستر رفته رفته افزایش مییابد به طوریکه بررسیها نشان میدهد، در 11/7درصد تعداد بازههای موجود دو گودی موضعی پایدار و در حدود 2درصد بازه-های موجود نیز سه گودی موضعی پایدار شکل گرفته شده است. در جدول 2 و شکل شماره 3 مشخصات ریخت-شناسی رودخانه سرباز از لحاظ ضریب پیچشی در طول بازه مطالعاتی ارائه شده است.
