بخشی از مقاله
خلاصه
سیلابدشتها به واسطه نزدیکی به ساحل رودخانه و نیز داشتن عرض زیاد و خاک حاصلخیز همواره از جنبههای مختلف تفریحی، تجاری، کشاورزی و مسکونی مورد توجه بودهاند. حریم رودخانه و سیلابدشتها بهدلیل خاک مناسب برای کشاورزی و دسترسی به آب آبیاری بسیار مورد توجه بشر برای کاربری کشاورزی میباشد. با توجه به اهمیت تاثیر عملکرد سیلابدشتها بر عملکرد مجرای رودخانه به بررسی تاثیر کشاورزی بر عملکرد سیلابدشت رودخانه تجن پرداخته شد.
برای بررسی تاثیر کشاورزی در منطقه بر عملکرد سیلابدشت رودخانه تجن، از بازدید میدانی و نتایج تحقیقات سایر پژوهشگران استفاده شد. نتایج بهدستآمده نشان داد که کشاورزی در سیلابدشت رودخانه تجن بر کیفیت آب رودخانه، اکوسیستم طبیعی رودخانه اثرات نامطلوبی میگذارد و همچنین باعث افزایش قدرت تخریب رودخانهها در مواقع سیلابیشدن میشود. وجود سموم و آفتکشها همچنین میتواند باعث از بین رفتن گونههای گیاهی و جانوری و ایجاد گونههای مقاوم شود و همچنین کشاورزی در سیلابدشت میتواند باعث فروپاشی ساختار خاک، ایجاد فرسایش و کاهش تغذیه آبخوانها شود.
مقدمه
رودخانهها مهمترین منابع حیاتی طبیعت هستند. دشتهای سیلابی و دلتای رودخانهها از دیرباز از اهمیت ویژهای برخوردار بوده و همواره شرایط مناسبی برای استقرار و سکونت بشر و توسعه فعالیتهای اقتصادی را فراهم نمودهاند. اما این نواحی همواره توسط حوادث طبیعی مانند سیلابها مورد تهاجم قرار گرفتهاند. رودخانههای طبیعیمعمولاً از یک کانال اصلی برای انتقال جریان پایه و یک یا دو سیلابدشت که اغلب بهصورت جزئی با پوشش گیاهی از قبیل بوتهها یا درختها پوشیده شده است، تشکیل شدهاند. سیلابدشتها دارای دومین تنوع اکوسیستمی بعد از اقیانوسها میباشند. با وجود اینکه فقط دو درصد از سطح زمین را خشکیها تشکیل میدهند اما سیلابدشتها تقریباً 25 درصد از خدمات مفید اکوسیستم خاکی را فراهم میکنند .[16]
پوشش گیاهی، از مشخصههای بسیاری از جریانها و رودخانهها است. تغییرات عمده کاربری و پوشش اراضی شامل ایجاد و تخریب جنگل، افزایش روز افزون فعالیتهای کشاورزی، زهکشی اراضی مرطوب، احداث جاده و شهرسازی اثرات هیدرولوژیکی را به همراه خواهند داشت. این اثرات هیدرولوژیکی بر روی جریانهای فصلی و سالانه، سیل، کیفیت آب و فرسایش قابل مشاهده میباشد .
تغییر کاربری و کشاورزی در سیلابدشت رودخانهها میتواند بر عملکرد رودخانه و سیلابدشت آن موثر باشد و همچنین باعث ایجاد شرایط تجاوز به حریم رودخانه گردد. با توجه به آییننامه مربوط به بستر و حریم رودخانهها، انهار، مسیلها، مردابها، برکههای طبیعی و شبکههای آبرسانی، آبیاری و زهکشی آن قسمت از رودخانه، نهر یا مسیل که در هر محل با توجه به آمار هیدرولوژیک و داغاب و حداکثر طغیان با دوره بازگشت 25ساله بهوسیله وزارت نیرو یا شرکتهای آبمنطقهای تعیین میشود بستر رودخانه نامیده میشود، همچنین آن قسمت از اراضی اطراف رودخانه که بلافاصله پس از بستر رودخانه قرار دارد از یک تا بیست متر براساس اینکه رودخانه فصلی یا دائمی باشد به عنوان حریم رودخانه میباشد. حریم رودخانه و سیلابدشتها به دلیل خاک مناسب برای کشاورزی و دسترسی به آب آبیاری بسیار مورد توجه بشر برای کاربری کشاورزی میباشد.
براساس سندی که ابتدا توسط شورای منابع آب ایالات متحده در سال 1979 به عنوان یک برنامه هماهنگ ملی برای مدیریت سیلابدشت تهیه شده است عملکرد منابع سیلابدشت ساحلی و رودخانهای را به سه دسته تقسیم مینماید: -1 منابع آب -2 منابع زیستمحیطی -3 منابع فرهنگی. تقسیمبندی بین این سه دسته مخصوصاً منابع آب و منابع زیستمحیطی تا حدودی اختیاری است. این منابع با هم در ارتباط بوده و درهم آمیختهاند. ساختار این سه دسته در زیر شرح داده شده است:
-1 منابع آب: کنترل طبیعی سیلاب و فرسایش - ذخیره سیلاب و انتقال آن، کاهش سرعت سیلاب، کاهش اوج سیلاب، کاهش رسوبگذاری - ، نگهداری کیفیت آب سطحی - تصفیه و فیلتر مواد مغذی و ناخالصیها از روانابها، جریان فاضلاب آلی، اعتدال درجه حرارت آب - ، تغذیه آبهای زیرزمینی - ارتقاء نفوذ و تغذیه آبخوان، کاهش فرکانس و طولمدت جریانهای زیرسطحی - .
-2 منابع زیستمحیطی: بهرهوری زیستمحیطی - حمایت از نرخ بالای رشد گیاه، حفظ تنوع زیستی، حفظ یکپارچگی اکوسیستم - ، ماهی و زیستگاه حیاتوحش - ایجاد زمینهای برای پرورش و تغذیه اراضی، ایجاد و تقویت زیستگاه برای پرندگان آبی، محافظت از زیستگاهها برای گونههای نادر و در معرض خطر - .
-3 منابع فرهنگی و اجتماعی: وجود محصولات وحشی و بومی - افزایش میزان زمینهای کشاورزی، ایجاد مکانهایی برای آبزیپروری، بازیابی و افزایش زمینهای جنگلی - ، فرصتهای تفریحی - ایجاد زمینههایی برای کاربردهای فعال و غیرفعال، ایجاد فضای باز، ایجاد تفرجگاه - ، زمینههایی برای مطالعه علمی و آموزشی در فضای باز - شامل منابع فرهنگی - اماکن تاریخی و باستانشناسی - ، ایجاد فرصتهایی برای مطالعات زیستمحیطی و سایر موارد - .
همه سیلابدشتها دارای منابع طبیعی یکسان نیستند و در تلاش برای حفاظت از سیلابدشتها همیشه به همه منابع یکسان و برابر توجه نشده است. اتصال سیلابدشتها میتواند میزان سیلاب را به دو روش کاهش دهد. اول، اینکه میتواند در زمان طغیان رودخانهها به سمت فعالیتهای سازگاری حرکت کند. استفاده از زمینهای مقاوم در برابر سیل میتواند میزان آسیب را کاهش داده و از خسارات وارده بکاهد.
دوم اینکه گسترش سیلابدشتها میتواند باعث ذخیره و نگهداشت سیلاب شده و خطر ریسک سیلاب را برای زمینهای مجاور کاهش دهد. همچنین وجود سیلابدشتها میتواند انعطافپذیری در زیرساختهای مدیریت آب را افزایش دهد. وجود سیلابدشتها میتواند نیاز به ذخیره آب در بالادست را برای کنترل سیلاب پاییندست کاهش دهد. سیلابدشتها با پوشش گیاهی طبیعی میتواند از بهرهوری و تنوع بیولوژیکی حمایت کند
با توجه به اهمیت نقش سیلابدشتها در عملکرد مجرای رودخانهها بررسی عملکرد آنها بسیار حائز اهمیت میباشد و تحقیقات بسیاری در این زمینه انجام شده است. در تحقیقات انجام شده در زمینه عملکرد سیلابدشتها یونسی و همکاران با استفاده از یک مدل فیزیکی به بررسی اثر زبری سیلابدشت بر هیدرولیک جریان در مقاطع مرکب با سیلابدشت واگرا پرداختند. ایشان آزمایشها را در سه عمق نسبی، سه زاویه واگرایی و سه زبری سطح سیلابدشت انجام دادند. سرعت جریان در کانال اصلی و سیلابدشت در طول منطقه واگرایی - ابتدا، وسط و انتهای محدوده واگرایی - ، با سرعتسنج سهبعدی - ADV - و میکرومولینه اندازهگیری و با استفاده از دادههای به دستآمده، مقادیر تنش برشی، متوسط عمق سرعت جریان، ضریبهای زبری مکانی و منطقهای، مقادیر آشفتگی و نحوه تقسیم دبی بین کانال اصلی و سیلابدشتها را محاسبه نمودند.
نتایج نشان داد که با افزایش نسبت زبری سیلابدشت در مقایسه با کانال اصلی، اختلاف سرعت جریان بین کانال اصلی و سیلابدشتها، هم در کانال منشوری و هم در کانال غیرمنشوری، افزایشیافته و در نتیجه تبادل مومنتوم در ناحیه تبادل جریان بین کانال اصلی و سیلابدشت، زیاد شده و بر میزان آشفتگی جریان اضافه خواهدشد. همچنین با افزایش این نسبت، ضریب زبری مکانی و منطقهای، در منطقه تبادل جریان کانال اصلی و سیلابدشت افزایش مییابد. در مقاطع غیرمنشوری، با افزایش زاویه واگرایی، از اختلاف سرعت جریان بین کانال اصلی و سیلابدشتها کاسته شده و ضریب زبری مکانی و منطقهای، در منطقه تبادل جریان کاهش مییابد. نتایج همچنین نشان داد که افزایش عمق نسبی جریان سبب کاهش اختلاف سرعت بین کانال اصلی و سیلابدشتها و همچنین کاهش مقدار شدت آشفتگی شدهاست. در این حالت سیلابدشتها سهم بیشتری در انتقال دبی عبوری جریان برعهده خواهند داشت .
در تحقیقی دیگر صفارزاده و رضایی به بررسی میدان جریان در کانالهای مرکب منشوری شامل توزیع عرضی سرعت متوسط در عمق و تنش برشی به صورت عددی با استفاده از نرمافزار شبیهساز ANSYS-CFX پرداختند. مقایسه نتایج حاصل از شبیهسازی عددی با دادههای آزمایشگاهی نشان داد که کم و بیش انطباق خوبی بین آنها وجود دارد و همچنین با استفاده از شبیهسازی عددی به مطالعه تأثیر دبی و هندسه کانال مرکب بر روی اندرکنش جریان بین کانال اصلی و سیلابدشتها پرداختند که بررسی توزیعهای عرضی سرعت نشان میدهد که در عمقهای نسبی بالای 0/3 اختلاف سرعت متوسط جریان در کانال اصلی و سیلابدشتها کاهش یافته، در نتیجه اندرکنش بین کانال اصلی و سیلابدشت کم میگردد
محسنی و همکاران با شبیهسازی جریان در کانال مرکب با وجود پوشش گیاهی صلب غیرمستغرق در سیلابدشت و معرفی مناسبترین مدل، به محاسبه فاکتور اصطکاکی، ضریب لزجت گردابهای و پارامتر جریان ثانویه پرداختند. همچنین از یک مدل دوبعدی تحلیلی برای پیشبینی سرعت متوسط عمقی در کانالهای مرکب با وجود پوشش گیاهی در سیلابدشتها استفاده نمودند.
به منظور صحتسنجی، نتایج مدل عددی را با نتایج آزمایشگاهی مقایسه نمودند. ایشان آزمایشها را در دو شیب و سه عمق نسبی مختلف انجام دادند. با توجه به نتایج آزمایشگاهی معادله کلبروک وایت، قادر به محاسبه دقیق ضریب اصطکاک ناشی از پوشش گیاهی در سیلابدشت نمیباشد و خطای قابلتوجهی در محاسبه سرعت در سیلابدشت ایجاد میکند. با بررسی مطالعات مختلف، استفاده از معادله نادینگ را برای محاسبه فاکتور اصطکاک، مناسب و خطای مشاهده شده به میزان قابلتوجهی کاهش مییابد، بنابراین از این مدل برای محاسبه ضریب اصطکاک در سیلابدشت استفاده نمودند. با توجه به مدلهای مختلف ارائه شده برای در مطالعات مختلف، مدل آلاوین و چو به عنوان مناسبترین مدل، بر اساس کمترین اختلاف میان دادههای مشاهداتی و محاسباتی معرفی نمودند .
جردن و همکاران در تحقیقی به بررسی پاسخ سیلابدشت به تغییرات دما و پوشش و کاربری اراضی در پاییندست حوضه رودخانه Missouri پرداختند. ایشان در تحقیق خود از آمار 30 ساله تغییرات آب و هوایی و آرشیو دادههای لندست اصلاح کاربری اراضی و از ضریب تغییرات سالیانه - COV - نرمالسازی شاخص پوشش گیاهی برای اندازهگیری پیامدهای زیستمحیطی در رابطه با تأثیر تغییرات آب و هوا و پوشش و کاربری اراضی استفاده نمودند.
شیب خطی رگرسیون شاخص سالانه COV به عنوان یک شاخص پایداری برای ارزیابی روند تغییرات پوشش بهکار گرفته شد. نتایج نشان داد شاخص پوشش گیاهی سالیانه بیشتر و COVسالیانه کمتر برای اراضی که در بالادست رودخانه تقریباً پایدار ماندند تخمین زده شد و در اراضی پاییندست شاخص پوشش کمتر با COV بیشتر مشاهده شد
