بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
بررسی میزان رسوب دهی حوزه آبخیز سد امیرکبیر
چکیده
بیشتر حوزههاي آبخیز کوچک و متوسط کشور فاقد ایستگاه رسوب سنجی میباشند وبیشتر حوزه هاي بزرگ نیز داراي آمار طولانی مدت و با کمیت مناسب جهت برآورد رسوب نمیباشد. در نتیجه برنامهریزي جهت حفاظت مؤثر از حوزههاي آبخیز در مقابل فرسایش و توسعه پایدار محیط زیست به سختی امکانپذیر میباشد. از سوي دیگر، یکی از معضلات کشور در حاصل حاضر رسوبگذاري در مخازن سدها میباشد که باعث کاهش عمر مفید سدها خواهد شد. .هدر رفت خاك نیز که در نتیجه فرسایش حاصل میگردد سبب کاهش حاصلخیزي آن میشود. از آنجائی که خاك بستر اصلی تولیدات گیاهی و عامل اصلی در توسعه پایدار محیط زیست و خودکفایی کشور میباشد، لزوم برآورد هدر رفت یا فرسایش خاك به صورت کمی احساس می گردد، در این تحقیق ابتدا آمار بلند مدت ایستگاههاي رسوب سنجی منطقه بررسی و بهترین ایستگاه براي نقاط مطالعاتی انتخاب و آمار آن مورد پردازش قرار گرفت. سپس شاخصه هاي کمی مؤثر در ایجاد رسوب محاسبه گردید . طبق نتایج مطالعـات بـه ترتیـب کـاربري اراضـی ، بافت و ساختمان خاك ، پوشش گیاهی و ساختار زمین شناسی در توسعه رسوب زایی در سطح حوزه آبخیز از عوامل موثر می باشد. بـا شناخت و کنترل عوامل فوق می توان به تثبیت خاك به عنوان بستر توسعه پایدار محیط زیست دست یابی پیدا نمود.
واژه هاي کلیدي: رسوب،حوزه آبخیز،توسعه پایدار، محیط زیست، سد امیرکبیر ، کرج ،فرسایش خاك
مقدمه:
مسئله رسوب و رسوبزایی یکی از مشکلات مهم در سطح کشور میباشد و همواره در طی سالهاي اخیر مورد بحث کارشناسان قرار گرفته است تا با ارائه راهحلها در جهت کاهش حجم رسوبزایی و هدر رفت خاك که یکی از سرمایههاي ارزشمند میباشد جلوگیري نمایند. مسئله تهنشست رسوبات در دریاچه سدها دیگر یک موضوع عادي نیست زیرا ظرفیت مخازن سدها محدود میباشد.و از سویی دیگر مسئله افزایش جمعیت جهان و نیازهاي غذائی مطرح میباشد(.(9 انتقال و جابجایی رسوبات در طول یک رگبار توسط چهار فرآیند انجام می شود ؛ جدا شدن ذرات بوسیله پاشمان قطرات و انتقال توسط روان آب . در تهیه مدل تولید رسوب هر یک از ابنها را باید جداگانه در نظر گرفت(.(12 به همین دلیل روابط تجربی بسیار زیادي در جهت برآورد رسوب در نهایت راههاي کنترل و کاهش میزان رسوب حوزههاي آبخیز ارائه شده است. در این تحقیق بااستفاده از آمار ایستگاه سیرا با استفاده از منحنی سنجه رسوب میزان رسوب بررسی و با آمار رسوب حاصل از ایستگاه رسوب سنجی مقایسه شده است. فلمینـــگ((1969بـــا بررســـی آمـــار رســـوب معلـــق 250 حـــوزه از سراســـر دنیـــا معادلـــه ذیـــل را بدســـت آورد.
بدلیل اینکه در معادله فوق الذکر تنها دبی متوسط سالانه و وضعیت تقریبی پوشش گیاهی لحاظ شده است و از عوامل مهم دیگري چون زمینشناسی یا توپوگرافی و پراکنش دبی در طول سال ذکري به میان نیامده است، این معادله کاربرد فراوانی نمیتواند داشته باشد .(8) رابطه بین رسوب و دبی روان آب ممکن است با تغییرات حجم روان آب و در نتیجه در فصل هاي مختلف تغییر نماید . مهمترین عیب این نوع مدل این است که هیچ گونه اطلاعاتی در مورد اینکه چرا فرسایش صورت می گیرد به دست نمی دهد 13) ).دز بررسی ارتباط بین غلظت مواد معلق برحسب میلیگرم بر لیتر(Cs )و دبی آب بر حسب متر مکعب بر ثانیه((Q را در طی دو سال 1992 و 1993در ایالت متحده آمریکا روابط زیر ارائه شده است(.(12
نتایج حاصل از بررسی هاي آماري روابط دو گانه رسوب دهی متوسط سالانه و هر یک از متغیر هاي مستقل درحوزه آبخیز قره سو با مساحتی حدود 163765 هکتار در دامنه شمالی رشته کوه هاي البرز نشان می دهد که از میان پارامتر ها عبارتند از مساحت حوزه آبخیز , در صد شیب وزنی آبراهه اصلی , قطر حوزه آبخیز , عامل شکل هورتون , بارندگی متوسط سالانه ,دبی متوسط سالانه , دبی حداکثر دو ساله ,دبی حداکثر ده ساله , آبدهی ویژه , نسبت انشعاب پذیري , فراوانی آبراهه , شدت بارندگی و سنگ شناسی حوزه آبخیز ،عامل سنگ شناسی داراي همبستگی بیشتري می باشد به منظور تبیین مدل برآورد رسوب , بین رسوب دهی متوسط سالانه و چند متغیره مستقل روابط رگرسیون بر قرار گردید . (10 )
مواد وروش ها:
موقعیت جغرافیایی و مساحت حوزه
حوزه آبخیز سد امیرکبیر در شیبهاي جنوبی سلسله کوههاي البرز بین عرض شمالی طول شرقی واقع شده است.مساحت حوزه آبخیز 83976 هکتار و محیط حوزه 146/4 کیلومتر میباشد.88/13 درصد حـوزه در استان تهران و 11/87 درصد آن در استان مازندران واقع گردیده است.
فیزیوگرافی حوزه
حوزه آبخیز مورد مطالعه شامل سه تیپ اراضی کوهستانی، تپهاي، فلات و حاشیه دره ها و رودخانهها میباشد .اراضی کوهستانی حدود 15 درصد از سطح حوزه آبخیز کرج را در بر میگیرد. که شامل 12596/4 هکتار میباشد.اراضی تپه بیشترین سطح حوزه آبخیز حدود62982 هکتار معادل 75 درصد از سطح حوضه را در برمیگیرد. اراضی فلات و حاشیه درهها در حدود 10 درصد از سطح حوزه آبخیز مورد مطالعه برابر با 839/6 هکتار را شامل میگردد.
الف- مواد تحقیق:
الف -1-کارت مشاهده براي ثبت داده هاي میدانی الف -2-کارت آزمون براي ثبت خصوصیات خاکشناسی، زمین شناسی و گیاه شناسی
الف 3- عکسهاي هوایی براي داده هاي کاربري اراضی و پوشش گیاهی ب-روش انجام تحقیق:
مرحله اول : بررسی وضعیت حوزه آبخیز از نظر شرایط اقلیمی مرحله دوم : جمعآوري دادههاي میدانی از قبیل خاك، لیتولوژي، پوشش گیاهی و کاربري
مرحله سوم : بازسازي نواقص آماري با استفاده از روشهاي همبستگی ، ایستگاه معرف و سایر روشهاي متداول مرحله چهارم : بدست آوردن اطلاعات رسوب منطقه مطالعاتی با توجه به جمعآوري دادههاي میدانی از قبیل خاك، لیتولوژي، پوشش گیاهی و کاربري مرحله پنجم : مشخص کردن پارامترهاي کمی مؤثر در تولید رسوب
نتایج
-1وضعیت طبقات ارتفاعی
حداقل ارتفاع حوزه مورد مطالعه 1750 متر از سطح دریا و در محل سد میباشد. حداکثر ارتفاع حوزه 4500 متر و مربوط به قله کهار است.. بالاترین درصد مساحت حوزه مربوط به طبقات ارتفاعی 2600-2800 متر، کمترین درصد نیز مربوط به طبقات ارتفاعی 4200-4400 بوده که بترتیب 16/04 و 0/15 درصد از کل مساحت حوزه را بخود اختصاص میدهند.
-2رابطه بارندگی با ارتفاع در منطقه مورد مطالعه
جهت بررسی تغییرات بارندگی با ارتفاع و تعیین میزان بارندگی در ارتفاعات مختلف منطقه مورد مطالعه،از همبستگی آمار متوسط بارندگی 25 ساله ایستگاههاي منتخب((57-82 و ارتفاع آنها استفاده شده است(شکل .(1
از پارامترهاي مهم جوي است که همراه مقدار بارندگی خصوصیات کلی یا ناحیه را نشان میدهد. همبستگی بین ارتفاع و درجه حرارت : گرادیان حرارتی منطقه مورد مطالعه طی سالهاي( (57-82 از طریق گرادیان حرارتی، رابطه درجه حرارت و ارتفاع ایستگاههاي مختلف حوضه (در ماههاي مختلف) مورد بررسی قرار گرفت. توسط معادله فوق، گرادیان قائم تغییر درجه حرارت با ارتفاع به دست آمد.با توجه به ارتفاع، دماي متوسط حوضه 6/3 oc میباشد(شکل .(2
-4تجزیه و تحلیل بارندگیهاي 24 ساعته منطقه مورد مطالعه
این پارامتر حداکثر بارش را در طول 24 ساعت و در عرض یکماه و یا یکسال مشخص میسازد و در حقیقت نشانگر نحـوه وقـوع بارندگی در طی سالهاي آماري منطقه میباشد(جدول .(1
-5تبخیر و تعرق (Evapotranspiration)
با توجه به فرمول بیلان آبی P = I + D + R + ETr + ds با در نظر گرفتن ربایش (I) و ذخیره چالابی (D) در تبخیر و تعرق واقعی و میزان رطوبت خاك، این دو مقدار از معادلات حذف میشوند، و نیز با صفر قرار دادن تغییرات حجم آب ذخیره شده در خاك ds در مقیاس سالانه و بخصوص در مورد چندین سال آمار طرح، معادله بیلان آبی به شکل ساده زیر در میآید:
متوسط تبخیر سالانه حوزه آبخیز سیرا برابر با 1135 میلیمتر است و معادله رگرسیونی زیر رابطه تبخیـر سـالانه (میلیمتـر) بـا ارتفاع (m) را در این حوضه نشان میدهدکه در هر یک از زیر حوزه ها ارائه شده است(شکل 3و جدول .(2
اقلیم منطقه
اقلیم، حالت متوسط یک منطقه را که نتیجه تاثیر توام پدیدههاي مختلف هواشناسی است در یک منطقه مشخص بیان میکند.
از مهمترین این ویژگیها پدیده خشکی است. خشکی، عامل مهم جهت تشکیل خاك، میزان ذخیره آبهاي زیرزمینی، رشد و نمو گیاهان به حساب میآید.جهت بررسی وضعیت اقلیمی و ارزیابی پدیده خشکی معیارهاي مختلفی ارائه شده که در این مطالعه ضرایب آمبرژه و دومارتن را مورد مطالعه قرار گرفته است(جدول .(3
-1-6روش آمبرژه
که دو عامل میزان بارندگی و درجه حرارت را از عوامل مهم در تعیین وضعیت اقلیمی میداند ضریب خـشکی از رابطـه زیـر بـه
دست میآید :
= P میانگین سالانه بارندگی (mm)
= M متوسط دماي حداکثر گرمترین ماه سال به سانتیگراد
= m متوسط دما حداقل سردترین ماه سال به سانتیگراد
-2-6روش دو مارتن
از رابطه تجربی زیر جهت تعیین ضریب دومارتن استفاده میگردد.
: IA ضریب خشکی
