بخشی از مقاله
چکیده
در یک حوضه آبخیز رسوب در اثر فرایند فرسایش تحت تآثیر عواملی مانند تخریب مراتع، تغییر کاربری،کشاورزی غیر اصولی، و سایر موارد به وجود می آید که مشکلاتی نظیر رسوبگذاری در مخازن سدها، کاهش حجم مفید آنها، کاهش کیفیت آب و غیره ... را سبب میشود. برای پایداری و مدیریت حوضه و برای ممانعت از هدر رفت خاک و رسوب در حوضه و رودخانه، همچنین جهت احداث طرحهای حفاظتی آبخیزداری نیاز به تخمین میزان رسوب معلق در روخانه ها می باشد.
برای محاسبه میزان رسوب عبوری از رودخانه در ایستگاه های رسوبسنجی غلظت مواد معلق بر حسب گرم در لیتر با دبی متناظرآن بر حسب متر مکعب بر ثانیه طی یک دوره طولانی اندازه گیری می شود. رسوب بر حسب تن در روز محاسبه می شود. برای برآورد رسوب از روشهای مختلفی استفاده می گردد .در این تحقیق با مدل های سالانه، فصلی، ماهانه، دوره مشابه هیدرولوژیکی، دبی کلاسه، مدل توانی - - و حد وسط دسته ها اقدام به برآورد رسوب در ایستگاه پاتاوه در حوضه آبخیز کارون شد. بدین منظور ازآمار متناظر دبی و رسوب سال های 1372تا سال 1390 استفاده شد برای مقایسه رسوبات برآوردی و اندازه گیری از شاخص های آماری میانگین مربعات خطا، ضریب تبیین و نش ساتکلیف استفاده می شود که در این مطالعه بهترین مدل پیشنهادی مدل حد و سط می باشد.
مقدمه
رسوب محصول فرسایش است بنابراین میزان بار رسوبی در یک حوضه توسط عواملی که فرایندهای فرسایش و رسوبگذاری را کنترل می کنند، تحت تاثیر قرار می گیرد. بر اساس مطالعات انجام شده در سطح دنیا تاثیر عوامل اقلیمی، مرفولوژی زمین شناسی، توپوگرافی، خاکشناسی، هیدرولوژی و کاربری اراضی بویژه در ارتباط با نوع و میزان پوشش گیاهی در رسوبدهی حوضه ها به اثبات رسیده است.
بار معلق به رسوباتی اطلاق می شود که درون آب و بالاتر از لایه بستر در حرکت هستند و بدلیل وزن کم شان، توسط جریان آب به راحتی حمل شده و به خاطر مولفه های روبه بالای جریان های متلاطم برای مدت زمان قابل ملاحظه ای به حالت معلق باقی می مانند. تغییرات بار رسوبی در یک رودخانه پارامتر مهمی در مدیریت پروژه های آبی و شاخصی جهت نشان دادن وضعیت فرسایش خاک و شرایط اکولوژیکی حوضه می باشد تخمین بار رسوبی در محدوده وسیعی از مسائل از جمله طراحی مخازن و سدها، انتقال رسوب و آلودگی به رودخانهها، و تعیین تاثیرات مدیریت آبخیزها کاربرد دارد. - وروانی، . - 1380
با توجه به محدودیت منابع آبی در طبیعت، توزیع زمانی و مکانی غیر بکنواخت منابع آبی، افزایش آلودگی ها، تخریب منابع طبیعی و همچنین افزایش جمعیت، رشد و توسعه جوامع شهری و فعالیت های کشاورزی و صنعتی ضرورت برنامه ریزی و مدیریت صحیح منابع آبی اجتناب نا پذیر است. شبیهسازی و ارزیابی آورد رسوب رودخانه نیز از جمله مسائل مهم و کاربردی در مدیریت منابع آب می باشد.
رسوبات حمل شده توسط رودخانه ها مشکلات زیادی از جمله رسوبگذاری در مخازن سدها وکاهش حجم مفید آنها، تغییر مسیر رودخانه به دلیل رسوبگذاری در بستر آنها، کاهش ظرفبت عبور کانالها و تاسیسات انتقال آب وتغییر کیفیت آب به لحاظ مصارف شرب و کشاورزی را به وجود می آورد. هورویتز - 2002 - ، با همکاری U.S.G.S در بررسی های خود در امتداد رودخانه می سی سی پی برای تخمین غلظت رسوب معلق از منحنی سنجه رسوب استفاده کرد که در نهایت تخمین کمتر رسوبدهی با استفاده از رگرسیون خطی و غیر خطی را نشان داد. دقت برآورد رسوب سالیانه با اندازه گیری های ماهیانه دبی به کمتر از ±%20 رسید.
همچنین در ا ین تحقیق مشخص شد که هر چه طول دوره آماربرداری بیشتر و فواصل بین اندازه گیری ها کمتر باشد مقادیر بیش برآورد و کم برآورد کمتر خواهد شد عرب خدری و همکاران - - 1382 ، اعتبار روشهای برون یابی در برآورد میانگین رسوبدهی معلق سالانه در 17 ایستگاه هیدرومتری کشور انجام دادند که در آن تحقیق، روش تلفیق جریان روزانه و منحنی سنجه حدوسط دسته ها به عنوان روش مبنای برآورد رسوبدهی با کمترین خطای آماری انتخاب گردید. میرزای - - 1380 در حو ضه گرگان رود روش حد وسط دسته ها - دبی روزانه را بعنوان دقیق ترین روش معرفی کرد.
مواد و روش
رودخانه بشار یکی از زیر حوضه های آبخیز کارون با مساحت 2800 کیلومتر مربع در استان کهگیلویه وبویراحمد شهرستان یاسوج قرار دارد. ایستگاه پاتاوه در شمال شرقی حوضه واقع شده درطول جغرافیای 51-15-00 در عرض جغرافیای 30-57-00 با ارتفاع 1545 متر از سطح دریا قرار دارد.
روش هیدرولوژیکی برآورد بار معلق رودخانه
در روش براورد رسوب در ایستگاه های رسوب سنجی غلظت مواد معلق - c - بر حسب گرم در لیتر بادبی متناظر آن - Qw - بر حسب متر مکعب بر ثانیه طی یک دوره طولانی اندازه گیری می شود. رسوب با استفاده از رابطه زیر بر حسب تن در روز - Qs - محاسبه می شود. در تحقیق حاضر با روش USBR با دسته بندی سالانه، فصلی، ماهانه، و دوره مشابه هیدرولوژیکی، روش دبی کلاسه و حد وسط دسته ها اقدام به برآورد رسوب در ایستگاه پاتاوه شد، بدینمنظور از آمار متناظر دبی و رسوب سال های 1372تا سال 1390 استفاده شداست. پس از تعیین معادلات رسوب با استفاده از روشهای مختلف ، با استفاده از مقایسه پارامتر های آماری میانگین مر بعات خطا MSE - - ، ضریب تبیین - R - و نش ساتکلیف - NS - بهترین معادله برای برآورد رسوب روزانه با از دبی انتخاب می گردد.
روش اداره عمران اراضی ایالات متحده - روش - USBR
در این روش پس از تعیین غلظت نمونه های رسوب، با اطلاع از مقدار آبدهی رودخانه در زمان برداشت نمونه، یک رابطه ریاضی بین بار رسوبی معلق رودخانه و آبدهی آن برقرار می گردد. رابطه ای به صورت معادله زیرکه به منحنی سنجه رسوب معروف است بین دو متغیر برقرار می گردد .در مختصات لگاریتمی مقدار a محل تقاطع خط بهترین بر ارزش با محور قائم تا مبدأ مختصات و مقدار توانb برابر با شیب خط بهترین برازش است. رابطه - 2 -
روش سالانه
در این روش داده های متناظر دبی جریان و دبی رسوب بدون تفکیک بکار برده شده و تنها از یک رابطه رگرسیونی بین تمامی مقادیر دبی رسوب اندازه گیری شده و دبی جریان استفاده می شود.
روش فصلی
در روش فوق داده های متناظر دبی جریان و دبی رسوب با توجه به تاریخ نمونه برداری به چهار سری بهاره، تابستانه، پاییزه و زمستانه تقسیم بندی می شود و سپس منحنی سنجه آنها استخراج می شود.
