بخشی از مقاله
خلاصه
هر ساله بالغ بر 20 میلیارد تن رسوب انتقال یافته توسط رودخانههاي جهان باعث خسارات زیادي به سدها و تأسیسات مربوطه میشود و همچنین مطالعه و بررسی تولید و انتقال رسوب از ابعاد مختلف برنامه ریزي و مدیریت حائز اهمیت است. در همین راستا این تحقیق با هدف بررسی تأثیر احداث سد بر میزان بار رسوبی، بر روي 4 ایستگاه هیدرومتري قزاقلی، گنبد، سد وشمگیر و آققلا واقع در طول شاخه اصلی رودخانه گرگانرود استان گلستان انجام گرفت. بعد از محاسبه شیب خط معادله دبی جریان و رسوب معلق با آزمون رگرسیونی مقایسه شیبها، براي بررسی روند تغییرات بار رسوبی در طول مسیر از 2 روش استفاده گردید. -1 در ایستگاهایی که شیب خط یکسان بهدست آمد از مقادیر عرض از مبدأ معادله هر ایستگاه استفاده گردید. -2 در ایستگاههایی که شیب خط متفاوت از دیگر ایستگاهها بهدست آمد با تقسیم دامنه دبیها به کلاسهاي کوچکتر از آزمون دانکن براي دستهبندي ایستگاها از نظر نحوه عملکرد استفاده گردید. نتایج آزمون رگرسیونی مقایسه شیبها نشان داد که3 ایستگاه گنبد، قزاقلی و سد وشمگیر داراي شیب یکسانی هستند و با مقایسه مقادیر عرض از مبدأ آنها مشخص گردید که در دبیهاي یکسان ایستگاه سد وشمگیر داراي بار رسوبی کمتري از دو ایستگاه قبل خود است که نشانگر نقش سد در کاهش بار رسوب معلق میباشد. همچنین در ایستگاه آققلا شیب متفاوتی از دیگر ایستگاهها بهدست آمد و با انجام آزمون دانکن این نتیجه حاصل شد که ایستگاه آققلا میزان بار رسوبی کمتري نسبت به ایستگاههاي قبل از سد دارا میباشد.
کلمات کلیدي: روند تغییرات بار رسوبی، ایستگاه هیدرومتري، گرگانرود، آزمون رگرسیونی مقایسه شیبها
.1 مقدمه
آب مهمترین عامل فرسایشی پوسته زمین بوده و در مسیر حرکت خود موادي را به صورت محلول، معلق و بار بستر حمل میکند - پیري و همکاران . - 1384 هرساله بالغ بر 20 تا 52 میلیارد تن رسوب توسط رود خانههاي جهان انتقال مییابد و در آبهاي ساکن تهنشین میشود - فیض نیا و همکاران . - 1381 رودهاي کشور ما در مقایسه با رودخانههاي جهان رسوب بیشتري حمل میکنند - رفاهی . - 1375 اطلاعات دقیق و صحیح از فرسایش در کشور ما بسیار کم است و بین اندازهگیريها و برآوردهاي انجام شده نیز اختلافهاي زیادي مشاهده میشود - محمدي و همکاران . - 1386 شناخت وضعیت رسوبدهی و میزان رسوب خروجی یک حوضه، درك درستی از پدیده فرسایش و عواقب آن را بدست میدهد - پیري و همکاران . - 1384تغییرات میزان رسوب در حال حاضر در رود خانهها اغلب تابع تغییرات دبی میباشد روش اندازهگیري بار معلق که بر پایه اندازه گیري غلظت رسوب معلق و دبی جریان استوار است، روش مطمئنی است که مستلزم اندازه گیري پیوسته میباشد و معمولا تنها براي رودخانههاي مهم و دائمی مقدور میباشد - محمدي و همکاران. - 1386 به منظور برآورد رسوب انتقالی رودخانهها به طور معمول از معادله انتقال رسوب که بصورت W است استفاده میشود - مساعدي و همکاران . - 1385 این معادله را فلیمینگ - 1979 - با بررسی آمار رسوب معلق 250 رودخانه دنیا، براي حوضههاي فاقد آمار ارائه داد. در عین حال برآورد رسوب از طریق این معادله همواره با مقداري خطا همراه میباشد - محمدي و همکاران . - 1386
هورویتز - - 2002، عرب خدري و همکاران - . - 2004 اعظمی و همکاران - - 1384 نشان داند که رگرسیون خطی و غیر خطی تخمین پایین تري از رسوبدهی را نشان میدهند. محمدي و همکاران - 1386 - در روشی دیگر ابتدا دبیهاي جریان با یک نمو معین به تعدادي دسته تقسیم میشوند و براي دبی متوسط هر دسته، میانگین رسوب همان دسته تعیین میگردد و منحنی سنجه بدست آمده از آنها بدست میآید. جانسون - - 1996 روش اصلاحی را براي حل این مشکل پیشنهاد داد. در این روش ابتدا دبیهاي جریان با یک نمو معین به تعدادي دسته تقسیم می شوند و براي دبی متوسط هر دسته، میانگین رسوب همان دسته تعیین میگردد و منحنی سنجه بدست آمده از آنها بدست میآید.
با توجه به مرور منابع تحقیقات انجام شده تنها به بررسی روشی براي برآورد رسوب معلق پرداختهاند و مقایسهاي بین میزان رسوب معلق ایستگاههاي واقع در طول یک رودخانه و بررسی روند تغییرات آنها انجام نشده است. تحقیق حاضر به منظور بررسی روند تغییرات رسوب معلق در 4ایستگاه هیدرومتري واقع بر شاخه اصلی رودخانه گرگانرود و با هدف ارزیابی تأثیر سد بر بار رسوب معلق در ایستگاههاي پایین دست سد انجام شده است.
-2 مواد و روش ها
-1-2 موقعیت منطقه
حوزه آبخیز گرگانرود با مساحت 1097 کیلومتر مربع یکی از حوضههاي شمال شرقی کشور بوده که بخش وسیعی از آن در استان گلستان واقع میباشد. این حوزه از جنوب مشرف به سلسله جبال البرز شرقی، از شرق به کوههاي آلاداغ و گلی داغ، از شمال به حوزه آبخیز اترك و از غرب به دریاي خزر و حوزه آبخیز قرهسو محدود می شود. این حوزه در محدوده مختصات طول شرقی 54° 10´ تا 56° 26 ´ و عرض شمالی 36° 35´ تا 15´
38° قرار گرفته است. بر روي شاخه اصلی گرگانرود 8 ایستگاه هیدرومتري وجود دارد که در این تحقیق به مطالعه 4 ایستگاه آققلا، سد وشمگیر، قزاقلی و گنبد پرداخته شده است. دو ایستگاه قزاقلی و گنبد قبل از سد و ایستگاه آققلا بعد از سد وشمگیر قرار گرفته است.
ایستگاه آق قلا، خروجی سد، قزاقلی و گنبد یه ترتیب با اعداد 1، 2، 3و 4 شماره گذاري شدهاند - شکل. - 2 به دلیل اینکه مقایسه ایستگاهها در دوره آماري مشترکی باید انجام بگیرد دادههاي آماري از سال 1353 تا 1388که تمامی ایستگاهها داراي آمار بودند، مورد استفاده قرار گرفت.
شکل -1 موقعیت حوزه مورد مطالعه
شکل-2 موقعیت شماتیک ایستگاههاي ایستگاههاي هیدرومتري مورد مطالعه رودخانه گرگانرود2
-2-2 روش کار
از آنجایی که تخمین حاصل از مدل غیر خطی با استفاده از روش تکرار - بر اساس آزمون و خطا - به دست میآید و همیشه به جواب نمی-رسد - عربخدري و همکاران، - 1377، همچنین مقدار خطاي باقیمانده نیز در این روش قابل محاسبه نمیباشد. معادله - 1 - که در رابطه بین رسوب و دبی بهکار میرود با یک تبدیل لگاریتمی به یک معادله خطی تبدیل میشود. بنابراین در این مقاله از فرم خطی شده آن استفاده گردید.
که در آن :ys لگاریتم دبی جریان، :xs لگاریتم دبی رسوب، :ά عرض از مبدأ و :b شیب خط هستند.
براي مشخص کردن این که تا چه حد این منحنی با دادههاي مشاهداتی تطابق دارد از معیار ضریب تعیین R2 استفاده گردید. نمودار معادلات لگاریتمی - خطی - براي هر ایستگاه تهیه گردید.
براي مقایسه بار رسوب خروجی ایستگاهها و نحوه تغییرات آن باید این مقایسات در میزان دبیهاي یکسان انجام شود. براي محاسبه محدوده مشترك دبی میان ایستگاهها، میزان حداقل و حداکثر دبی در هر ایستگاه مشخص گردید. سپس دادههاي دبی که در محدوده بزرگترین حداقل و کوچکترین حداکثر قرار داشتند انتخاب گردیدند و تمامی محاسبات بر روي این دادهها صورت گرفت. مقایسه بین ایستگاههاي مورد مطالعه در دو حالت انجام گرفت.
حالت اول: اگر همه ایستگاههاي مطالعاتی داراي شیب خط یکسان باشند - که در ادامه نحوه آزمون برابري شیب ها انجام میگیرد - در این صورت مقایسه عرض از مبدأ آنها و وجود اختلاف معنیدار بین آنها مشخص میکند که کدام ایستگاه از بار رسوبی بالاتري برخوردار است. براي مشخص کردن شیب خط معادله، پس از تبدیل لگاریتمی داده ها، معادله خطی براي هر ایستگاه محاسبه و شیب خط تعیین میگردد - شکل 3، 4، 5 و . - 6 اما اعداد بهدست آمده به تنهایی براي متفاوت یا یکسان بودن شیب خط معادلات ایستگاهها کافی نیست و براي بررسی صحت این ادعا از روش- هاي رگرسیونی مقایسه شیبها - بهبودیان، - 1382 استفاده گردید و ایستگاههایی که بر اساس نتایج بهدست آمده از این روش شیب خط یکسانی دارند از لحاظ عرض از مبدأ مورد مقایسه قرار گرفتند .
حالت دوم: اگر بعضی از ایستگاهها داراي شیب خط متفاوتی نسبت به بقیه ایستگاهها باشند نشان میدهد که عملکرد این ایستگاهها در دبی-هاي کم و دبیهاي زیاد در مقایسه با سایر ایستگاهها متفاوت است. که در این حالت باید در دبیهاي مختلف به مقایسه ایستگاهها از لحاظ بار رسوبی پرداخت. به این صورت که ابتدا دبی ها به دستههاي منطقی کوچکتر، به نحوي که انتظار میرود دبیهاي موجود در هر دسته عملکرد یکسان داشته باشند، تقسیمبندي شد. سپس از هر دسته 5 نقطه به تصادف انتخاب میشود و با قرار دادن این مقادیر در معادله بهدست آمده از هر ایستگاه میزان لگاریتم باررسوبی معادل آن محاسبه میشود. در مرحله بعد آنالیز واریانس براي مقایسه در هر دسته براي بار رسوبی آنها صورت میگیرد. پس از انجام آنالیز واریانس و معنیدار بودن آن براي مشخص کردن ایستگاههایی که با این ایستگاه اختلاف دارند از آزمون دانکن استفاده گردید.
-3 نتایج
پس از تبدبل معادله غیرخطی به صورت لگاریتمی نمودار هر معادله کشیده شد که بهصورت زیر میباشد.
1-3 نمودارهاي حاصل از معادله خطی ایستگاهها
