بخشی از مقاله
چکیده
تخمین میزان انتقال رسوبات و بررسی نحوهی انتقال و عوامل موثر بر انتقال رسوب از اهمیت ویژهای در علم مهندسی رودخانه و مدیریت حوزههای آبخیز بالادست آنها دارد. یکی از عوامل تاثیرگذار در میزان و نحوهی انتقال رسوبات رودخانه-ای برداشت شن و ماسه از مقطع رودخانه میباشد. حال آنکه این مهم تاکنون کمتر مورد توجه قرار گرفته است.
در این پژوهش به منظور بررسی تاثیر برداشت شن و ماسه از رودخانه کجور در استان مازندران بر میزان انتقال بار معلق و بستر، به ترتیب تعداد 7 و 2 نمونه رسوب معلق و بستر از قبل و بعد از برداشت محلی شن و ماسه، و دبی از فلوم خروجی مستقر بر رودخانه کجور در حوزه آبخیز جنگلی آموزشی و پژوهشی دانشگاه تربیت مدرّس برداشت و آنالیزهای مربوطه انجام گردید. نمونهبرداری با استفاده از دبههای نمونهبردار و تلهانداز سبدی شکل رسوب بستر انجام شد.
تحلیل نتایج نشان داد که پس از برداشت شن و ماسه از رودخانه بار معلق بین 18 تا 33 درصد افزایش یافته است. بار بستر نیز به طور متوسط 45 درصد بیشتر از حالت بدون برداشت مصالح بوده است. به این ترتیب نسبت بار بستر به معلق نیز به واسطه برداشت شن و ماسه به طور متوسط 30 درصد افزایش داشت.
مقدمه
رسوبات رودخانهای باعث کاهش ظرفیت انتقال جریانهای سیلابی، رسوبگذاری در مخازن پشت سدها و گل آلوده شدن آب ذخیره شده در پشت سدها میشود. بر همین اساس، طراحی و ساخت هر گونه تاسیسات ذخیره کننده و انحراف آب و عملکرد خوب آنها، در گرو شناخت کمیت و کیفیت مواد حمل شده در جریان آب می باشد
لذا اندازهگیری مواد رسوبی رودخانهها به صورت نمونه برداری بار معلق و بار کف ضروری است. بار معلق به رسوباتی اطلاق میگردد که به واسطهی آشفتگی جریان، به مدت قابل توجهی بهصورت معلق بوده و بهوسیلهی جریان انتقال مییابند حال آنکه بار بستر قسمتی از رسوبات کل میباشد که در تماس با بستر و به صورت غلتش، لغزش و گاهی به صورت جهش انتقال مییابند - راحت طلب نخجیری و همکاران، . - 1383 اما در بسیاری از موارد بار بستر به صورت درصدی از بار معلق رودخانه تعیین میشود و این مساله در رودخانههای درشت دانه روشی غیرمنطقی است
از طرفی با رشد روز افزون جمعیت و نیاز به شن و ماسه باعث افزایش دخالتهای بشر در رودخانهها میشود. برداشت شن و ماسه از رودخانهها باعث تغییر در رفتار دینامیک رودخانهها شده و موجب تغییر در الگو و میزان انتقال رسوب توسط جریان میشود - جباری و فرضی، . - 1388 این تغییرات در رفتار هیدرولولیکی رودخانه نه تنها باعث تغییر در میزان انتقال رسوب میشود بلکه احتمال تغییر در نسبت بین بار بستر و معلق خواهد بود که اختلال در مدیریت و برنامه ریزی را به همراه خواهد داشت.
اسکات - 1973 - و وارنر و پیک آپ - - 1975 معتقدند برداشت شن و ماسه باعث کاهش بار رسوبی در محل برداشت شده و افزایش تخریب و برداشت رسوبات ساحلی و بستر رودخانه در پایین دست را در پی داشت. هاروی و شیوم - 1987 - گزارش کردند که برداشت شن و ماسه علاوه بر رودخانه اصلی، بر شاخههای فرعی نیز تاثیر داشته است.
استیونس و همکاران - 1990 - ، کندلف - 1997 - ، رینالدی و سیمون - 1998 - و کندلف و همکاران - 2002 - با مطالعه تاثیر برداشت شن و ماسه بر رژیم جریان و انتقال بار رسوبی در مناطق مختلف جهان به این نتیجه رسیدند که برداشت شن و ماسه و ایجاد چاله های به منظور برداشت نه تنها باعث افزایش قدرت حمل رسوب در پاییندست و افزایش انتقال رسوبات بستری شده بلکه باعث گسترش چالههای برداشت به سمت بالادست نیز شده است.
در ایران نیز نوحهگر و محمودی - 1382 - با مطالعه تاثیر برداشت شن و ماسه در رودخانهی میناب به این نتیجه دست یافتند که با افزایش برداشت شن و ماسه از رودخانه میزان فرسایش در بالادست محل برداشت افزایش پیدا کرده و دانه بندی رسوبات انتقالی به پایین دست تغییر کرد. صادقی و خالدیدرویشان - 1385 - نیز نقش برداشت شن و ماسه بر افزایش توان حمل رسوب در رودخانه واز را معنیدار ارزیابی نمودند.
جباری و فرضی - 1388 - در بررسی تاثیر برداشت شن و ماسه بر تغییر الگوی رودخانه راز آور - کرمانشاه - کردستان - اعلام نمودند که بار رسوبی در پایین دست محل برداشت تا فاصله 200 متری افزایش و اثرات آن تا فاصلهی 600 متری ادامه داشته است.
مطالعه تحقیقات گذشته حاکی از آن است که برداشت شن و ماسه باعث تغییرات متفاوت در الگوی هیدرولیکی رودخانه شده و باعث تغییر در میزان بار رسوب شده است. از اینرو انجام مطالعات گسترده در این زمینه و در رودخانههای مهم کشور برای رفتارسنجی صحیح رسوبشناسی آنها تاکید میشود. به این دلیل در تحقیق حاضر سعی گردیده است تا تاثیر برداشت شن و ماسه بر میزان بار بستر و معلق رودخانهای و همچنین نسبت بین بار بستر و معلق مورد بررسی قرار گیرد.
مواد روشها
منطقه مورد مطالعه
پژوهش فعلی در محل خروجی حوزه آبخیز جنگلیآموزشی و پژوهشی دانشگاه تربیت مدرّس - کجور - واقع در 30 کیلومتری دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی دانشگاه تربیت مدرس و جنوب شرقی نوشهر با مساحت حدود 50000 هکتار انجام گرفت. ارتفاع متوسط منطقه مورد مطالعه حدود 2000 متر و بهطور عمده در طبقه شیب 40 تا 60 درصد واقع شده است. از نظر زمین شناسی بهطور عمده به دوران دوم زمین شناسی تعلق دارد - صادقی و سعیدی، . - 2010 هم چنین به علت وجود مناطق مسکونی متعدد در خروجی حوزه آبخیز مذکور، برداشت شن و ماسه از مقطع رودخانه بهویژه در فصول گرم سال و در شرایط با دبی کم - دبی پایه - زیاد صورت میگیرد. موقعیت منطقه مورد مطالعه و محل نمونه برداری در شکل 1 - سعیدی و صادقی، - 1389 نمایش داده شده است.
شکل :1 موقعیت حوزهی آبخیز کجور - الف - و محل نمونهبرداری - ب - .
روش تحقیق
به منظور انجام این تحقیق ابتدا تعداد 9 نمونه بار بستر و بار معلق در تیرماه 1390 در محل فلوم واقع در خروجی رودخانه حوزه و بهمنظور بررسی تاثیر برداشت شن و ماسه بر میزان بار معلق و بار بستر و همچنین نسبت بین بار بستر به معلق برداشت گردید. 2 عدد از نمونههای مذکور پس از برداشت شن و ماسه که از فاصله 150 تا300 متر بالاتر از محل نمونه برداری صورت میگیرد، برداشت شد. اندازهگیری بار بستر با استفاده از یک تله انداز آهنی رسوب بستر با ابعاد 120، 60 و 70 سانتیمتر، کف بند مضرس و متناسب با ابعاد فلوم احداث شده در محل خروجی حوزه آبخیز و نیز تغییرات ثبت شده در دبی و بر اساس مبانی حاکم بر تلههای زنبیلی اندازه گیری رسوب بستر - مهدوی، - 1386 گردید.
رسوبات بستری به تله انداخته شده به آزمایشگاه منتقل شدند و وزن آنها بر حسب گرم بر لیتر اندازهگیری شد. بهطور همزمان با اندازه-گیری بار بستر، بار معلق نیز در داخل فلوم با استفاده از بطریهای نمونه برداری بار معلق اندازهگیری گردیده و پس از انتقال به آزمایشگاه به مدت 24 ساعت بهمنظور تهنشینی کامل بار معلق به صورت ثابت در آزمایشگاه نگهداری گردیده و سپس نمونهی رسوب آبکش شده ، صادقی و همکاران، . - 2009 پس از اطمینان از ثابت شدن کاهش وزن بار معلق، نمونه ها وزن گردید و وزن بار معلق نیز بر حسب گرم بر لیتر بهدست آمد. همچنین همزمان با برداشت نمونه بار بستر و معلق دبی جریان نیز از فلوم قرائت گردید که دبی در زمان برداشت تمامی نمونهها ثابت و به مقدار 60 لیتر بر ثانیه - دبی پایه - اندازهگیری گردید.
