بخشی از مقاله
چکیده
تحلیل شرایط همدیدی الگوهای گردش جوی، در شناسایی عوامل موثربر وقوع بارشهای سنگین حائز اهمیت است. به ویژه آنکه این نوع بارش با تبدیل به رواناب، میتواند پیامدهای زیانباری به دنبال داشته باشد. در اکثر حوضههای آبخیز ایران به ویژه مناطق جنوب و جنوبغرب کشور همهساله بارشهای سنگین، سیلهای مخربی را ایجاد میکند. رودخانه کارون ازمهمترین و پرآبترین رودخانههای حوضه آبریز خلیج فارس می باشد که حوضه بازفت یکی از مهمترین سرشاخههای رود کارون محسوب می شود که میزان بارندگی درآن نسبتاً درحد بالایی است.
در این پژوهش جهت بررسی شرایط همدید بارشهای سیلزا در حوضه بازفت از دادههای روزانه و ساعتی دبی و دادههای روزانه بارش در طی دوره آماری 29 ساله - - 1388-1360 استفاده شد. با توجه به دادههای دبی ایستگاه مرغک که در خروجی حوضه قرار دارد 220 سیل شناسایی شد و نمودارهای فراوانی ماهانه و سالانه این پدیده ترسیم گردید. همچنین جهت واکاوی همدید سازوکار این رخداد، سیلاب هفت روزه 1370/12/4 تا 1370/12/9 - 1992/2/28 - 1992/2/23 - به عنوان مورد مطالعاتی انتخاب شد. به منظور بررسی همدیدی - پویشی سامانههای سیلزا، نقشههای تراز دریا، تراز 500 هکتوپاسکال، شارهمگرایی، مولفه مداری ونصف النهاری باد در ساعت 00 درگستره -10 تا 120 درجه طول شرقی و صفر تا 80 درجه عرض شمالی ترسیم شد. بررسی الگوهای جوی روزهای مورد مطالعه نشان داد که شکلگیری یک ناوه بر روی شرق مدیترانه و قرارگیری منطقه واگرایی ناوه بر روی حوضه بازفت با فرارفت هوای گرم و مرطوبی که در سطح زمین ایجاد شده، سبب ایجاد ناپایداری گسترده بر روی حوضه مورد مطالعه شده است. مهمترین منابع رطوبتی این بارشها دریای مدیترانه، دریای سرخ و خلیج فارس بوده است.
کلمات کلیدی: واکاوی همدید ، بارشهای سیلزا ، حوضه بازفت
مقدمه
آب ماده ای حیاتی است که حیات بدون آن میسر نیست.علی رغم اهمیت بسیار زیاد آب، گاه با طغیان و سرریز شدنش خسارت های سنگینی به بار می آورد - . - 1 با وجود این که بخش ها زیادی از ایران دارای اقلیم خشک و نیمه خشک بوده و همچنین فاقد منابع رطوبتی عمده ای برای تامین بارشهای بسیار سنگین است؛گاهی مناطقی از ایران شاهد بارشهای بسیار سنگین و رگباری هستند. جهت ایجاد بارندگیهای شدید عامل رطوبت و صعود ازمهمترین شرایط آن می باشد. بالا بودن رطوبت ورد سپهر در مکان بارش و تزریق رطوبت از طریق وزش نقش اساسی در رخداد بارشهای سنگین دارند - . - 2
ریزش بارانهای سنگین اساسی ترین عامل وقوع سیل می باشد. دراکثر حوضه های آبخیز ایران به ویژه مناطق جنوب و جنوب غرب کشور همه ساله بارشهای سنگین، سیلهای مخربی را ایجاد می کند - . - 3 بارش های سنگین به عنوان عاملی مخاطره انگیز در بروز حوادث طبیعی مثل سیل مطرح می باشند. از این رو مطالعه سینوپتیک سیستم های مولد آن می تواند نقش مهمی در تشخیص به موقع و کنترل سیلاب، آبگرفتگی های شهری و آبخیزداری و کاهش ضایعات و تخریب داشته باشد. در این راستا شناخت چگونگی تکوین، تقویت، مکانیسم فعالیت قانونمندی حاکم بر حرکت الگوهای سینوپتیکی منجر به بارش های سنگین و سیل زا، زمینه لازم برای پیش بینی چنین توفان هایی را فراهم میکند - . - 4
در دهه های اخیر مطالعات همه جانبه ای برای پیش بینی وقوع این پدیده انجام شده است. در همه طرحهای زیربنایی و اجرایی، انجام این مطالعه از اولویت خاصی برخوردار است. امروزه بررسی سیلاب و پیش بینی آن قبل از وقوع، یکی از مسائل مهم و مورد بحث در آب شناسی است.
لنا و همکاران - - 2007، به بررسی الگوهای جوی بوجود آورنده بارشهای سنگین جزایر بالریک طی دوره آماری 2004-1995 پرداخته و با استفاده ازتحلیل خوشه ای بر روی مولفههای اصلی بدست آمده هشت الگوی گردشی اصلی بدست آوردند که بیشتر این الگوها ارتباط قوی رابین بارش سنگین و چرخندها نشان می دادند - . - 5 دیمیترو و همکاران - - 2009 شرایط محیطی و متغیرهای هواشناسی بارش 155 روز یک دوره 4 ساله را در بلغارستان برای تشخیص نوع بارش بررسی کرد و ارتباط بارش های تگرگی با ابرهای ناشی از همرفت پیشانی جبهه را نشان دادند - . - 6 هلستروم - - 2005 شرایط جو را در زمان رخداد بارشهای سنگین و غیرسنگین در سوئد مطالعه کرد و براساس داده های روزانه بارش 366 ایستگاه، سوئد را به 11 پهنه بارشی تقسیم کرد. و شرایط جوی بارشهای سنگین و غیر سنگین را در 9 تراز بررسی نمود - . - 7
شوتمان و همکاران - - 2009 الگوهای همدید بارش روزانه گرینلند را بررسی کردند. ایشان 35 الگوی مختلف تراز دریا را شناسایی نموده و به این نتیجه رسیدند که بارشهای سنگین توسط چرخندهای مرتبط با جریانات ساحلی ایجاد می شوند - . - 8 مفیدی و همکاران - 1390 - ، الگوهای همدید بارشهای شدید زمستانه در سواحل جنوبی دریای خزر را مورد مطالعه قرار دادند. یافته های تحقیق نشان ازبارشهای شدید زمستانه در سواحل جنوبی دریای خزر در نتیجه استقرارسه الگوی پرفشار، ترکیبی و کم فشار بر روی منطقه خزری بوده و در تمامی الگوها گردش واچرخندی همراه با بادهای شمالی در ترازهای زیرین جو بر دریای خزر تسلط داشته است - . - 9 مسعودیان و محمدی - - 1389 با رویکرد محیطی به گردشی به مطالعه بارشهای سنگین ایران پرداخته و بعد از ترسیم نقشه های همبارش روزهای مورد مطالعه، دریافتند که الگوی پرفشار اروپا- کم فشار عراق در رویداد این بارشها موثر بوده است - . - 10 سیلاب یکی از رخدادهای طبیعی است که هم نقش مهمی در تامین آب دریاچه سدها، تغذیه مصنوعی و تقویت سفره-های آبهای زیرزمینی دارد و هم تاثیر قابل ملاحظهای در نابودی تاسیسات و تمدنهای بشری داشته است. از آنجا که شناخت رفتار هیدرولیکی بازتابی از شرایط فیزیکی حاکم بر حوضهها و علاوه بر آن عوامل هواشناسی به ویژه بارش است و بارش نیز تابع سیستم-های بارانزای همدیدی و وضعیت توپوگرافی است این مقاله به بررسی الگوهای همدیدی سامانههای سیل زا در هنگام وقوع سیل میپردازد. بنابراین اگر الگوی گردشی به وجود آورنده سیلاب شناسایی شود میتوان از حداقل یک یا دو روز قبل با رویت آغاز توالی الگوی سیلابی، وقوع سیل را پیشبینی کرد.
محدوده مورد مطالعه
استان چهارمحال و بختیاری با مساحت16332 کیلومتر مربع در بخش مرکزی کوه های زاگرس واقع شده است. این استان از شمال و شرق به استان اصفهان، از غرب به استان خوزستان، از جنوب به استان کهکیلویه و بویراحمد و از شمال غرب به استان لرستان محدود است. منطقه مورد مطالعه در این تحقیق، حوضه بازفت از زیر حوضه های حوضه آبریز کارون بزرگ می باشد که در استان چهارمحال و بختیاری واقع شده است. از نظر تقسیمات کشوری این حوزه در غرب و شمال غرب استان چهارمحال و بختیاری واقع شده و بوسیله استانهای اصفهان و خوزستان محصور شده است. این حوضه در دامنه های غربی زاگرس بین 49° 34' تا 50° 32' طول شرقی و 31° 37' تا 32° 39' عرض شمالی قرار دارد. از سمت شمال و شمال غرب به حوضه آبریز دز، از شمال شرق به حوضه آبریز زاینده رود، از شرق به حوضه آبریز کوهرنگ، از جنوب به حوضه آبریز لردگان و خرسان و از سمت غرب به حوضه آبریز کارون بزرگ محدود می شود. نام بازفت در این حوضه از رودخانه دائمی بازفت گرفته شده که در جهت شمال غربی - جنوب شرقی به موازات رودخانه کوهرنگ جاری می شود. رودخانه بازفت یکی از سرشاخه های مهم تشکیل دهنده رودخانه کارون است.
شکل - 1 موقعیت حوضه بازفت در بین حوضه های آبریز ایران و حوضه آبریز کارون بزرگ
داده هاو روششناسی دادهها
به همین منظور جهت انجام این تحقیق و دستیابی به اهداف آن از دادههای محیطی استفاده شده است. در این پژوهش، داده های مربوط به مقدار بارش 33 ایستگاه باران سنجی حوضه بازفت و ایستگاه های اطراف حوضه و دبی روزانه و ساعتی ایستگاه هیدرومتری مرغک انتخاب شد. این داده ها به صورت خام از وزارت نیرو تهیه شد . بر اساس این داده ها، پایگاه داده بارش و دبی این ایستگاه ها از 1360/1/1 تا 10413 - 1388 / 6 /31 روز - فراهم شد. داده های مذکور بر روی یاخته هایی - 546یاخته - به ابعاد 5×5 کیلومتر، به روش کریجینگ میانیابی شد.
داده های مربوط به متغییرهای جو که در این پژوهش استفاده شده عبارتند از: -1 ارتفاع ژئوپتانسیل - بر حسب متر-2 - m فشار تراز دریا - بر حسب هکتوپاسکال-3 - hpa نم ویژه - بر حسب هکتوپاسکال-4 - hpa باد مداری - بر حسب متر بر ثانیه - 5 - m/s باد نصف النهاری - بر حسب متر بر ثانیه - m/s بالا است که این داده ها نیز از سایتwww.cdc.noaa.gov که مربوط به کشور ایالات متحده امریکا است اخذ شد. داده های جو بالا با استفاده از نرم افزار grads تحلیل شد.
روششناسی
روش تحقیق در این پژوهش رویکرد محیطی به گردشی است. در این رویکرد محقق بر مبنای شرایط محیطی معیارهای برای وارد کردن داده های گردشی در فرایند طبقه بندی بنا میکند. به منظور استخراج سیلابهای رخ داده در این حوضه، علاوه بر دادههای هیدرومتری از کلیه منابع موجود و سازمانهای مرتبط کمک گرفته شد. بدین ترتیب در مرحله نخست با بررسی دبیهای روزانه و ساعتی ایستگاه هیدرومتری مرغک،220 سیل در دوره زمانی 29 سال - - 1388- 1360 استخراج گردید. سپس با توجه به فراوانیهای بدست آمده، نمودارهای ماهانه و سالانه این پدیده ترسیم گردید. همچنین جهت تحلیل همدید سازوکار این رخداد، سیلاب شش روزه 1370/12/4 تا - 1992/2/28 -1992/2/23 - 1370/12/9 به عنوان مورد مطالعاتی انتخاب شد. به منظور بررسی همدیدی - پویشی سامانههای سیلزا، نقشههای تراز دریا، تراز 500 هکتوپاسکال،شارهمگرایی، مولفه مداری ونصف النهاری باد در ساعت 00 درگستره -10 تا 120 درجه طول شرقی و صفر تا 80 درجه عرض شمالی ترسیم شد. کلیه مراحل محاسباتی و ترسیمی در این پژوهش به وسیله نرم افزارهای Matlab، Grads ، GIS و Surfer انجام شده است.
بحث و نتایج
تمام اندازه گیریهای آبسنجی از قبیل سطح آب، عمق آب و سرعت، برای آن است که بتوان مقدار دبی را تخمین زد. منظور از دبی حجم آبی است که در واحد زمان از مقطعی از رودخانه - که عمود بر جهت جریان باشد - عبور کند. با توجه به اینکه ایستگاه مرغک دقیقاً در خروجی محدوده بازفت واقع شده است ، آبدهی ماهانه و سالانه محدوده مطالعاتی بازفت نیز معادل ایستگاه مرغک میباشد. آبدهی متوسط حوضه بازفت 70/15 مترمکعب در ثانیه میباشد که بیشترین بده متوسط ماهانه مربوط به فروردینماه با 172/7مترمکعب بر ثانیه و کمترین مقدار در مهرماه با 58/19 مترمکعب بر ثانیه میباشد. براساس برآوردهای انجامشده بده خروجی از انتهای محدوده مطالعاتی بازفت معادل 2242 میلیون مترمکعب در سال است.
نمودار - 1 میانگین ماهانه آبدهی و مجموع میزان آبدهی روزانه طی دوره - 1388-1360 -
بررسیهای اولیه نشان میدهد که رژیم جریان این حوضه همانند بیشتر حوضههای آبریز ایران زمین بهاره و دارای چهار فاز مختلف است. فاز اول که میتوان آنرا فاز - آرامش - نامید تقریباً منطبق بر ماههای شهریور و مهر است.در این دوره نوسان آب بسیار کم است. فاز دوم دوره - خیزش - است که شامل ماههای آبان ،آذر ، دی ، بهمن و نیمه اول اسفند است. دراین دوره آبدهی حوضه با رفتاری پلکانی رو به افزایش میگذارد. فاز سوم شامل نیمه دوم اسفند ، فروردین و نیمه اول اردیبهشت است .در این دوره آبدهی حوضه آبریز در اوج قراردارد و میتوان آن را دوره - بالش - نامید. فاز چهارم که از نیمه دوم اردیبهشت آغاز میشود و ماههای خرداد، تیر و مرداد را در بر میگیرد دوره - فروکش - آب حوضه است. در این حوضه دو فصل طغیانی ، یکی در حوالی آذرماه و دیگری در حوالی فروردین ماه دیده میشود. نمودار سیلابهای رخ داده نیز این قضیه را تایید میکند یعنی بیشترین سیلابهای اتفاق افتاده دراین دو فصل میباشد.[11] با توجه به نمودار ضریب تغییرات، ضریب تغییرپذیری درماههای آبان و آذر بیشتر است که نشانگر بینظمی آبدهی در این دو ماه است. این بینظمیها ناشی از بارندگیهای فراوان و ناگهانی در این ماهها می-باشد.
کمترین ضریب تغییرات در روزهای گرم سال - خرداد و سه ماه تابستان - مشاهده میشود. زیرا در این ماهها میزان بارش کم بوده و در نتیجه آبدهی رودخانه تقریبا ثابت میباشد. حوضه آبریز بازفت در امتداد کوههای زاگرس واقع شده، بنابراین تحت تاثیر سامانههای مهاجر عرضهای میانه در طول ماههای پاییز، زمستان و اوایل بهار قرار دارد.
نمودار - 2 فراوانی ماهانه و سالانه سیلابهای رخ داده در طی دوره آماری در حوضه بازفت
نمودار سیلاب سالانه حوضه بازفت نشان میدهد که دوره آماری 1365 - 1363 سیلاب روند افزایشی دارد. بعد از آن به مدت دو سال یعنی در سالهای67-66سیلابی در این حوضه رخ نداده است. در دوره 77- 68مجدداً سیلاب روند افزایشی داشته است. در سال 1377 تعداد سیلهای اتفاق افتاده به میزان زیادی در حوضه بازفت کاهش یافته است. طی دوره آماری 1386 - 1378 روند افزایشی سیل در این حوضه را شاهد هستیم. به منظور واکاوی همدیدی - پویشی سیلهای رخ داده در این حوضه، سیلاب شش روزه 1370/12/4 تا 1370/12/9 به عنوان نمونه بررسی و تحلیل گردید.
بررسی و تحلیل نقشههای فشار تراز دریا
بر اساس نقشههای فشار سطح زمین، مرکز پرفشاری بر روی جنوب اروپا و مدیترانه ایجاد شده و هسته مرکزی آن با فشار 1030 هکتوپاسکال بسته شده است. در امتداد رو به شرق این مرکز پرفشار، مرکز پرفشار دیگری - 1035هکتوپاسکال - در شرق ازبکستان و ترکمنستان دیده میشود. مرکز کم فشار دوهسته ای، یکی با فشار مرکزی 1005 هکتوپاسکال بر روی ترکیه و دیگری با فشار مرکزی 1010 هکتوپاسکال بر روی عراق ایجاد شده است. زبانه 1015 هکتوپاسکال آن پس از گذر از روی خلیجفارس و حوضه بازفت تا شمال دریای خزر و به سمت جنوب تا سودان و آفریقای مرکزی کشیده شده است. مرکز کمفشار ایسلند نیز با فشار مرکزی 970 هکتوپاسکال در شمال نروژ و سوئد قرار گرفته است. بنابراین ایران تحت تاثیر این مراکز فشار واقع شده و شرایط ناپایداری بر ایران حاکم میباشد. پرفشار مستقر بر روی هند و چین که زبانه 1015 هکتوپاسکال آن تا دریای عرب کشیده شده است با حرکت واچرخندی خود باعث انتقال رطوبت دریای عمان و عرب و قسمت جنوبی دریای سرخ بر روی ایران میشود. این پرفشار جریانات شمال
