بخشی از مقاله
خلاصه
حوضه به عنوان یک سیستم متشکل از خاک، آب، جنگل، مرتع، حیات وحش و ... تعریف می شود که در آن عوامل مختلف طبیعی و انسانی، ارتباط متقابل دارند. حفاظت، احیا و اصلاح های بالادست برای دستیابی به اهداف کامل توسعه اهمیت حیاتی دارد. مشخصه های فیزیوگرافی هر حوضه آبریز، مجموعه ای از پارامترها با مقادیر ثابت و مشخصی هستند؛که نمایانگر وضعیت و خصوصیات کلی هر حوضه می باشد.
استخراج این خصوصیات با روش های متداول همواره از وقت گیرترین و پرهزینه ترین مراحل مطالعات محسوب می گردد. انجام کلیه محاسبات در محیط GIS بسیار دقیق تر و سریع تر انجام گردیده و علاوه بر آن ارزیابی، کنترل نتایج، نگهداری، بایگانی و انتقال آنها ساده تر است. در این پژوهش با استفاده از نقشه های توپوگرافی، مدل رقومی ارتفاعی در محیط نرم افزار ILWIS تهیه و به کمک آن پارامترهای فیزیوگرافی حوضه از جمله زمان تمرکز، ضریب شکل، تراکم آبراهه ها، ارتفاع ماکزیمم و مینیمم و ... به طور دقیق محاسبه گردیده است.
1. مقدمه
آن دسته از مطالعات که به بررسی خصوصیات فیزیکی و شکلشناسی حوضه میپردازد را فیزیوگرافی گویند. آگاهی از خصوصیات فیزیوگرافی یک حوضه همراه با اطلاعاتی از شرایط آب و هوایی منطقه می تواند تصویر به نسبت دقیقی از کارکرد کمی و کیفی سیستم هیدرولوژیک آن حوضه را در اختیار ما قرار دهد
جهت بررسی هر چه بهتر و دقیقتر یک حوضه آبریز آن را به واحدهای هیدرولوژی کوچکتری با عنوان زیر حوضه تقسیم می کنند تا بتوانند هر یک را بطور مجزا مورد تحلیل و بررسی قرار دهند. برخی از خصوصیات فیزیوگرافی و توپوگرافی از جمله ارتفاع و شیب می توانند بسیاری از عوامل آب و هوایی مانند درجه حرارت و نوسانات آن، نوع و میزان بارندگی سالانه، میزان تبخیر و تعرق را تشدید و یا تعدیل کنند و در کل می توان گفت موجب پیدایش انواع آب و هوای موضعی یا منطقه ای شوند.از جمله مهمترین خصوصیات فیزیکی یک حوضه می توان به مساحت، محیط، شکل، ارتفاع، شیب و تراکم زهکشی اشاره کرد.
مطالعات فیزیوگرافی در شناخت، برنامه ریزی و مدیریت حوضههای آبخیز نقش اساسی دارد. زیرا دیگر مطالعات همچون فرسایش و رسوب، هیدرولوژی، هواشناسی و ... بدان وابسته است و بیشتر پارامترهایی که در شناخت فیزیوگرافیک حوضه حاصل می شود در فرمولها و روابط تجربی مورد استفاده میباشند. از اینرو مطالعات فیزیوگرافی حوضه مورد مطالعه با استفاده از آخرین توانمندیهای نرم افزار GIS انجام گرفته است.
با توجه به اینکه پارامترهای هیدرولوژیکی حوضه ها از جمله میزان آبدهی و دبی اوج سیل، به شدت به پارامترهای سطح زمین مانند توپوگرافی، شکل، شیب حوضه و ... بستگی دارد، استفاده از GIS در جمع آوری و پردازش اطلاعات مربوط به این مطالعات بسیار مناسب است. به کارگیری سیستم های اطلاعات جغرافیایی در تهیه داده های مدل های هیدرولوژیک با گسترش چشمگیری در چند سال اخیر روبرو بوده است. ارتفاع، شیب و جهت جریان از جمله داده های مورد نیاز این مدل ها در قالب نقشه هایی با مقیاس مناسب محسوب می گردد.
در این پژوهش پس از ورود نقشه با فرمت TIFF به محیط نرم افزارILWIS و تعریف سیستم مختصات، نقشه ژئورفرنس خواهد شد. سپس مرز حوزه انتخابی رقومی می شود، در مراحل بعدی خطوط کنتوری، نقشه های پلیگونی و نقشه های نقطه ای رقومی می شوند. نرم افزار ILWIS با استفاده از عملیات اندازه گیری روی نقشه های پلیگونی محیط و مساحت زیر حوزه ها و حوزه انتخابی را ارائه می دهد. حاصل عملیات اندازه گیری روی نقشه های خطی مدل رقومی ارتفاع، ایجاد نقشه DEM و سپس تهیه نقشه هیپسومتری خواهد بود، در نهایت با اطلاعات به دست آمده زمان تمرکز، ضریب فشردگی، ارتفاع ماکزیمم و مینیمم و ... حوزه آبخیز به عنوان خروجی ارائه خواهد شد.
2. منطقه مورد مطالعه
مختصات جغرافیایی سنندج در موقعیت 14 درجه و 35 دقیقه عرض شمالی و 46 درجه طول شرقی از نصف النهار گرینویچ قرار دارد و ارتفاع آن از سطح دریا بین 1450 تا 1538 متر در نقاط مختلف شهر متغیر است.سنندج، مرکز استان کردستان با مساحت 6/3688 هکتار در غرب ایران و در بخش جنوبی استان کردستان قرار دارد. شهر سنندج از نظر طبیعی محصور بین تپههایی در یک جام فضائی قرار گرفتهاست. بخشهای زیادی از شهر سنندج برروی تپههایی واقع شده است.
وضعیت توپوگرافی شهر و کوههای اطراف آن باعث گردیدهاست که شهر به صورت طبیعی در یک دره نسبتاً مسطح محصور گردد و قطعاً شکل گیری در جهات دیگری گسترش پیدا کردهاست و همچنین شکل گیری شبکه معابر و خیابانهای اصلی و فرعی، کوچهها و محلات بر حسب شیب زمین بوده و حتی بیشتر قسمتهای شهر، ساختمانها به صورت پله بندی و تراس بندی استقرار یافته و غیر از محلات نو ساز - چون اکثر شهرکهای تازه ساخت اطراف شهر - اغلب کوچهها باریک و پر پیچ و خم و پلهای میباشند.
رود قشلاق به طول 95 کیلومتر از سه کیلومتری مشرق سنندج عبور میکند. امروزه حجم آب دهی رود قشلاق به دلیل گسترش و توسعه فیزیکی شهر و کمبود بارش به شدت پایین آمدهاست. رود همیشگی قشلاق از کوههای شمال خاوری سنندج سرچشمه گرفته و از سه کیلومتری خاور سنندج میگذرد و به گاو رود می پیوند.[4] نقشه توپوگرافی منطقه مورد مطالعه در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل -1 نقشه منطقه مورد مطالعه
رودخانههای شهرستان سنندج عبارتند از:-1 رودخانه قشلاق که از ارتفاعات باینجوب و چرنو در شمال و مغرب حسینآباد سرچشمه میگیرد و در 6 کیلومتری شرق شهر سنندج در جهت جنوبی جریان داشته و از کنار آبادی قشلاق گذشته و در جنوب سنندج و در شمال آبادی بزلانه به رودخانه گاورود ملحق میشود و پس از پیوستن به رودخانه سیروان به خاک عراق میریزد. -2 رودخانه گاوه رود از کوههای سنقر و کلیایی سرچشمه گرفته و پس از پیوستن به رودخانه سیروان به خاک عراق میریزد.-3رودخانه گزان از کوههای سختاع، باینجوب سرچشمه گرفته و به رودخانه قشلاق میریزد. -4رودخانه چرنو از کوههای چرنو سرچشمه میگیرد و به رودخانه قشلاق میریزد. -5 رودخانه قزل اوزن که از کوههای جنوبی دهستان سارال و مسجد میرزا سرچشمه میگیرد و بعد از پیوستن به رودخانه تلوار به دریای خزر در گیلان میریزد.
3. مواد و روش ها
مساحت حوضه یکی از عوامل مهم فیزیکی است که بر روی مقدار دبی پیک سیلاب ها، حجم رواناب و فرم هیدروگراف تاثیرگذار است. حوضه آبریز به مساحتی از زمین گفته می شود که اطراف آن را ارتفاعات فرا گرفته و در نتیجه رواناب حاصل از بارندگی روی این سطح در گودترین نقطه آن تمرکز یافته و از نقطهای که کمترین ارتفاع را دارد از حوضه خارج می گردد.
به عبارت دیگر حوضه آبریز مساحتی است که رواناب سطحی در آن بطور طبیعی به نقطه واحدی به نام نقطه تمرکز هدایت می شود. محدودهای از سطح زمین که بارش داخل آن به طرف نقطه تمرکز متمایل می شود سطح حوضه نامیده می شود. حوضهها از نظر مساحت به سه دسته کوچک با مساحت کمتر از 100 کیلومتر مربع، متوسط با مساحت بین 100 تا 1000 کیلومتر مربع و بزرگ با مساحت بالغ بر 1000 کیلومتر مربع تقسیم می شوند
با توجه به نقشه توپوگرافی و آبراهههای موجود زیرحوضههای منطقه مورد مطالعه مطابق استخراج گردیدند. نقشه زیرحوضههای استخراج شده در شکل 2 نمایش داده شده است. با توجه به زیرحوضههای استخراج شده و ترکیب آنها، زیرحوضههای اصلی منطقه - بزرگترین زیرحوضه - برای انجام مطالعات فیزیوگرافی استخراج شد.
شکل -2 زیر حوضه های منطقه سنندج
شکلی که از تصویر یک حوضه آبریز روی یک صفحه افقی فرضی حاصل می گردد شکل حوضه آبریز نامیده می شود. شکل حوضه آبریز به دلیل تاثیر در خصوصیات هیدرولوژیکی مورد مطالعه و بررسی قرار می گیرد. شکل حوضهها تعیین کننده مقدار آبی است که از سرچشمه رودخانه تا محل خروج از حوضه می گذرد. از نظر ظاهری حوضه های آبریز دارای شکلهای گوناگونی هستند
