بخشی از مقاله
چکیده
بررسی روابط بین دبی آب و رسوب، در محاسبه میزان بار رسوبی در رودخانه، مخازن سدها، مباحث هیدرولیک جریان آب و رسوب، اجرای مدلهای ریاضی و مورفولوژیکی استفاده قابل توجهی دارد. بالا بردن دقت این روابط می تواند در بهبود شبیه سازی پدیده های انتقال رسوب مؤثر باشد. حوضه ی آبخیز قره سو یکی از حوضه های مهم استان کرمانشاه بوده که آب حاصل از روان آبهای سطحی حوضه، جهت نیازهای مصرفی شهری و کشاورزی مورد استفاده قرار می گیرد.
رسوبات ناشی از فرسایش سطح حوزه های آبخیز بالادست یکی از مهمترین مسائل در طراحی سازه های آبی می باشد. مهمترین فاکتور در مطالعات فرسایش، شاخص قابلیت انتقال رسوبات است. با بررسی فرسایش و برآورد رسوب با استفاده مدل برآورد فرسایش و رسوب می توان تا حدودی از این فرسایش جلوگیری کرد. در این پژوهش مدل فورنیه در حوضه آبخیز قره سو مورد بررسی قرار گرفت. در این مدل ارتباط نزدیک بین نسبت لگاریتم مجذور بارندگی مرطوب ترین ماه به میانگین بارندگی سالانه و لگاریتم رسوب تولید شده در رابطه فورنیه وجود دارد.
با توجه به این مدل زیر حوضه خرس آباد دارای بیشترین ضریب رسوب دهی با 0/38 تن در کیلومتر مربع در سال و زیر حوضه حجت آباد با میزان0/36 تن در کیلومتر مربع در سال در ردیف دوم از میزان رسوب دهی با این مدل رتبه بندی شد. مهمترین تأثیر این مدل دخالت دادن عامل بارش در میزان رسوب دهی بوده که در ارتباط ب ا ارتفاع متوسط و سطح حوضه که فرآیند های مورفودینامیکی حوضه آبخیز قره سو می باشد در ارتباط است.
مقدمه
انتقال رسوب توسط رودها، از خشکی به دریاها و اقیانوس ها مهمترین راه انتقال مواد در کره زمین است . - walling, 2006 - یکی از آثار انتقال این مواد، فرسایش و حمل رسوبات در حوضه های آبخیز است. لازمه ی مدیریت بهینه در هرحوزه آبخیز، شناخت اجزاء تشکیل دهنده ی آن و شدت تأثیر هر یک از اجزاء در بهبود و یا تخریب حوضه آبخیز است. به طور کلی تأثیر عملکرد منفی هر یک
از اجزاء تشکیل دهنده ی حوزه های آبخیز را می توان در شدت فرسایش و رسوب تولید شده از آن مشاهده نمود و مورد ارزیابی قرار داد - خواجوی، . - 1390 از طرفی فرسایش و انتقال مواد رسوبی تحت شرایط به خصوصی انجام می گیرد . لذا بایستی عوامل مؤثر در این فرآیند شناخته شود تا بتوان به نحو مؤثری با آن مبارزه کرد - خسروی و صفری . - 1388 تاکنون روشهای مختلفی به صورت مستقیم - اندازه گیری - یا غیر مستقیم - استفاده از مدل - برای تعیین عامل فرسایش پذیری خاک معرفی شده است.
روشهای مستقیم علیرغم دقت مناسب، به سبب وقت گیر بودن و جنبه های اقتصادی زیاد مورد توجه نمی باشد، لیکن استفاده از مدل ها هر روز توسعه بیشتری پیدا می کند - فتوحی و همکاران، - 1390؛ بنابراین با توجه به پیشرفتهای بسیار زیاد فنون و علوم مختلف و بویژه روش ها و تکنیکهای سنجش از دور، همواره تلاش بر استفاده این روش ها در بخشهای مختلف علوم کاربردی و مهندسی است که منابع طبیعی، ژئومورفولوژی و آبخیزداری یکی از زمینه های اصلی کاربرد این روش ها و تکنیک ها است.
لاینگل و همکارانش - 2006 - مدل های کمی را در مطالعه دبی و رسوب معلق در حوضه شرق پاریس انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که وقوع سیل در کوتاه مدت دارای ویژگی خاصی است و این منطقه نسبت به فرسایش حساس است - Laignel et al, . - 2006 اسکات و همکاران - 2004 - در بررسی روند رسوبدهی رود ساکرمنتوی کالیفرنیا نشان دادند که بر اساس مدل های کمی آماری، جریان مشخص رسوب دهی معلق سالانه به احتمال زیاد روند کاهشی خواهد داشت و برای تصمیم گیری درباره ی مدیریت حوضههای آبخیز باید به نقش فعالیت های انسانی در پایین دست رودها بیشتر توجه شود . - Scott , Wright, and David, 2004 - باکا - 2002 - نشان داد که رسوب رودها، تابعی از شرایط انرژی است؛ یعنی در شرایط کم آبی رسوب ذخیره شده و در شرایطی که رسوب زیاد است، رسوب انتقال پیدا می کند .
- Baca, 2002 - مساعدی و همکاران - 1385 - در مطالعات ایستگاه های گرگان رود اظهار داشتند که مدل متداول برآورد رسوب که در آن فقط از یک معادله سنجه رسوب استفاده شده است، دقت و کارایی مدل منحنی سنجه جهت انتخاب روش مناسب برآورد رسوب معلق رودخانه مناسب است - مساعدی و همکاران، . - 1385 نتایج کار زنجان جم و رسولی - 1385 - نشان داد که در حوضه آبخیز زنجان رود، مراتعی که در که در آنها اقدامات حفاظتی کشت رعایت نمی گردد دارای فرسایش زیادی است - زنجانی-جم و رسولی،. - 1385 واعظی و همکاران - 1387 - نیز نشان دادند که شاخص فرسایندگی مدل USLE، مناسب ترین شاخص برای پیش بینی هدر رفت خاک در رخدادهای گوناگون باران است - واعظی و همکاران، . - 1387 بیاتی خطیبی و همکاران - 1391 - در پژوهشی به این نتیجه رسیدند که طول و شیب دامنه بهعنوان عوامل توپوگرافی نقش اصلی در فرایند فرسایش ایفا میکند - بیاتی خطیبی و همکاران، . - 1391با توجه به مسائل فوق مشخص شد که مدل های کمی در برآورد رسوب حوضه های آبخیز نتایج قابل قبولی را به دنبال داشته اند.
حوضه آبخیز قره سو نیز به دلیل اینکه از تراکم آبراهه های چهار زیر حوضه تشکیل شده است و با توجه به اینکه پارامترهای مورفودینامیکی در آن فعال می باشند، می توان نتیجه گرفت که با استفاده از مدل های کمی بتوان میزان حمل رسوب حوضه را به دست آورده و وضعیت فرسایش آن را برآورد کرد. بدین منظور از مدل فورنیه برای بررسی وضعیت پارامترهای مؤثر در فرسایش حوضه مورد مطالعه استفاده می شود و با توجه به آن سؤال اصلی پژوهش به این صورت بیان طرح می شود. نحوه فرسایش زیرحوضه های قره سو با استفاده از مدل فورنیه چگونه است؟
منطقه مورد مطالعه
حوضه آبخیز قرهسو به مختصات جغرافیایی 34o 00' 24" تا 34o 55' 08" عرض شمالی و 46o 22' 26" تا 47o 42' 05" طول شرقی با مساحت5442/7 کیلومترمربع از حوضه های داخلی استان کرمانشاه است. رودخانه قرهسو از به هم پیوستن دوشاخه اصلی مرگ و رازآور به وجود آمده است. در نقشه - 1 - محدوده مورد مطالعه و موقعیت نسبی آن نشان دادهشده است.
مواد و روش پژوهش
داده های مورد استفاده از چهار ایستگاه منتخب در محدوده مورد مطالعه بدست آمده است. این چهار ایستگاه هیدروسنجی شامل ایستگاه پل کهنه، دوآب مرگ، حجت آباد و خرس آباد است. حوضه قره سو از چهار زیر حوضه تشکیل شده است که ایستگاه های معرفی شده دبی جری ان و رسوب خارج شده از آن ها را اندازه گیری می کنند. روش پژوهش حاضر توصیفی- تحلیلی و نوع آن کاربردی است. به این منظور ابتدا آمار دبی و بارندگی چهار ایستگاه موجود در حوضه ی آبخیز قره سو جمع آوری شد.
این داده ها باید دارای بیشترین طول دوره ی آماری مشترک بارندگی و دبی باشند و پراکنش مناسب در سطح حوضه ی آبخیز قره سو را دارا باشند. سپس داده های بارندگی و دبی فصلی و سالانه ی هر ایستگاه در سال های مختلف مورد ارزیابی قرار می گیرند. که برای انجام این بررسی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی - GIS - مراحل مختلف آن در نرم افزارهای Arc GIS 10/1 مورد بررسی قرار می گیرد. به منظور آشنایی با حوضه ی مورد مطالعه خصوصیات آن در جدول - 1 - نشان داده شده است.
میزان دبی و رسوب حوضه قرهسو
در این مرحله میزان رسوب حوضه آبخیز قره سو طی سال های 1359 تا 1389 مورد بررسی قرار گرفته است؛ بدین منظور متوسط و حداکثر دبی رسوب چهار ایستگاه مورد نظر در شکل شماره - 2 - نشان داده شده است. با توجه به شکل مشخص می شود که ایستگاه پل کهنه دارای بیشترین می زان رسوبدهی و دوآب مرگ دارای کمترین مقدار از نظر متوسط رسوب دهی طی 30 سال اخیر بوده است.
شکل - 3 - میزان دبی جریان و رسوب را به هنگام برداشت در سال آماری 1383 برای چهار ایستگاه منتخب نشان می دهد. با توجه به این نمودارها می توان نتیجه گرفت که ماه اسفند دارای بیشترین دبی رسوب و ماه فروردین به بیشترین دبی جریان در ایستگاه هیدرومتری خرس آباد می باشد. فروردین ماه برای ایستگاه دوآب مرگ نیز دارای حداکثر دبی جریان و رسوب را نشان می دهد.
وضعیت حداکثر دبی جریان و رسوب برای ایستگاه پل کهنه نی ز متعلق به فروردینماه بوده و بعد از آن میزان دبی ها کاهش یافته و باز هم در اسفند ماه سیر صعودی پیدا می کند. در ایستگاه حجت آباد، اسفندماه دارای بیشترین دبی جریان و رسوب را نشان می دهد. اوایل سال نیز میزان دبی و رسوب بالا بوده و این نشاندهنده میزان بارش زیاد و افزایش رواناب در حوضه است.
با توجه به تجزیه و تحلیل میزان دبی و رسوب سال آماری 1383، می توان فرآیندهای تأثیرگذار در افزایش این دبی ها پی برد. یکی از عوامل مهمی که باعث افزایش میزان دبی جریان و رسوب در اواخر و اوایل سال می شود، افزایش میزان بارش های روزانه و کاهش دما در این ماه از سال است. از طرفی میزان پوشش گیاهی در این ماه از سال در دامنه ها و بستر آبراهه ها کم بوده و این عامل به افزایش میزان رواناب کمک می کند. عامل دیگری که می توان در افزایش میزان دبی و رسوب، اواخر فصل زمستان و اوایل فصل بهار به آن اشاره کرد، دمای پایین و کاهش میزان تبخیر و از طرفی وجود یخبندان و برف روی زمین و درنهایت افزایش میزان رواناب در حوضه قره سو است.
