بخشی از مقاله
خلاصه
یکی از روشهاي موجود در برآورد سیلاب و رسوب رودخانههاي فاقد ایستگاه هیدرومتري روابط حاصل از تحلیل منطقهاي میباشد. در این تحقیق ضمن اشاره به محاسبات صورت گرفته در رودخانههاي داراي ایستگاه هیدرومتري، پارامترهاي دخیل در سیلاب، رسوب و آورد رودخانههاي استان قزوین بررسی و روابط مناسبی - روابط - 8 - تا - 12 - و - 14 - تا - - - 21 براي رودخانه هاي فاقد ایستگاه هیدرومتري ارائه گردیده است، ضمنا روابط تجربی موجود نیز بررسی و با روابط تحلیل منطقهاي حاصله مقایسه شده است.
نتایج نشان داد که اولین پارامتر دخیل در معادلات سیلاب و رسوب این رودخانهها نوع اقلیم منطقه است. علاوه بر آن دبی سیلاب این رودخانهها تابع مساحت و شیب حوضه آبریز و دبی متوسط سالانه آنها تابع مساحت حوضه آبریز، شیب حوضه، بارش متوسط سالانه و متوسط درجه حرارت سالانه حوضه و دبی رسوب رودخانهها تابع طول، مساحت حوضه آبریز، شیب حوضه و دبی سیلاب با دوره بازگشت 25 سال میباشد. نتایج نشان داد که روابط تحلیل منطقهاي حاصله نسبت به روابط تجربی موجود مناسبتر میباشد.
1. مقدمه
از آنجاییکه در طرحهاي مدیریت و بهرهبرداري از منابع آب، سدسازي،کنترل سیلاب و ... دبی سیلاب و رسوب داراي اهمیت فراوان بوده لذا دقت مطالعات و درجه ایمنی طراحی تاسیسات بستگی زیادي به نحوة انجام مطالعات و روابط به کار رفته دارد.
براي برآورد دبی سیلاب و رسوب در رودخانههاي داراي ایستگاه هیدرومتري آمار مشاهداتی مورد استفاده قرار میگیرد لیکن در رودخانه-هاي فاقد ایستگاه هیدرومتري از روابط تجربی یا روابط تحلیل منطقهاي استفاده میشود.
در این راستا، تا کنون مطالعات مختلفی بر روي آورد رودخانه ها، سیلاب، رسوب و عوامل مرتبط با آنها و روشها و روابط محاسبه آنها توسط محققین در مناطق گوناگون انجام شده است، از آن جمله نصري با انجام تحلیلهاي آماري نظیر فاکتور آنالیز، تحلیل خوشهاي و در نهایت استفاده از رگرسیون چند متغیره مدلهاي نهایی که بیانگر ارتباط ریاضی عوامل موثر در بروز و تشدید سیلاب به عنوان متغیرهاي مستقل و دبیهاي سیلابی با دوره بازگشتهاي مختلف به عنوان پارامتر وابسته است ارائه نمود.
نتایج تحقیقات آنها نشان داد که مهمترین عامل مؤثر بر دبی پیک لحظه اي مساحت حوضه است. در بین عوامل اقلیمی فقط شدت رگبار با دوره بازگشت 200 سال میتواند بر دبی سیلابی تأثیر زیاد داشته باشد که آن هم به دلیل بالا بودن دوره بازگشت و شدت بارندگی است.[
یزدانی براي یافتن روشی قابل قبول به منظور برآورد بیشترین بدة سیل در حوضههاي آبخیز کوچک دو روش، یکی مبتنی بر سطح حوضه و دیگري مبتنی بر خصوصیات گیتانگاري و بارش حوضه مورد بررسی قرار داد. با توجه به نتایج به دست آمده، از میان روشهاي مبتنی بر سطح حوضه، روش هورتون و از میان روشهاي مبتنی بر خصوصیات گیتانگاري و بارش حوضه، روش ترسیمی سازمان حفاظت خاك آمریکا داراي کمترین خطا بودهاند.
همچنین سنگینآبادي و همکاران روابط تحلیل منطقهاي سیلاب در رودخانههاي استان قزوین را محاسبه و با روابط تجربی مقایسه نمودند. نتایج کار ایشان نشان داد که روابط تحلیل منطقهاي روابط مناسبتري براي محاسبه دبی سیلاب رودخانههاي مطالعه شده میباشد.
مصفایی و همکاران از رگرسیون چند متغیره براي تحلیل منطقهاي سیلاب ایستگاههاي آبسنجی قزوین استفاده نمودند. در این تحقیق پنج عامل اصلی مساحت حوضه آبریز، محیط، قطر دایرة معادل، زمان تمرکز و طول آبراهه اصلی به عنوان پارامترهاي موثر بر دبی سیلابی شناسایی شده و روابط تحلیل منطقهاي بر اساس آن تعیین شدهاند
در خصوص دبی رسوب معلق و بار بستر روابط تجربی متعددي وجود داشته که گاها نتایج آنها با هم تفاوتهاي چشمگیري دارند.لیکن روابط موجود غالبا تجربی بوده و نیاز به استخراج روابط تحلیل منطقهاي و یا تدقیق روابط موجود بر اساس پارمترهاي مربوط به حوضههاي آبریز متعدد احساس میشود که در این راستا محققین مربوطه روابطی را بر اساس فاکتورهاي مختلف هیدرولوژیکی، فیزیوگرافی، زمین شناسی و... ارائه نموده-اند و بعنوان مثال صادقی و همکاران روشهاي تحلیل منطقهاي را در ارزیابی دبی رسوب معلق رودخانههاي حوضه اصفهان و سیرجان به کار بردند.
در این تحقیق معادلات دبی رسوب بر اساس خصوصیات فیزیوگرافی، هیدرولوژیکی، کاربري اراضی، زمینشناسی و اقلیمی تعیین شده است. در نهایت دو مدل براي دو منطقه که در آنها متغیرهاي دبی اوج 20 ساله، درصد اراضی مرتعی و نمره ناهمواري به عنوان متغیرهاي ورودي می-باشد به عنوان مدلهاي مناسب تشخیص داده شده است.
در این تحقیق در راستاي تکمیل مطالعات صورت گرفته در خصوص استفاده از روشهاي تحلیل منطقهاي خصوصا مطالعه صورت گرفته توسط سنگینآبادي و همکاران، روابط تحلیل منطقهاي چند متغیره سیلاب، دبی متوسط سالانه رودخانه و دبی رسوب در رودخانههاي استان قزوین محاسبه و ارزیابی شده است. پارامترهاي مذکور در رودخانههاي داراي ایستگاه هیدرومتري توسط مشاورین مختلف محاسبه شده است لذا در این مطالعه ضمن اشاره به تحقیقات صورت گرفته تعیین معادلات و برآورد پارامترهاي ذکر شده در رودخانههاي فاقد آمار با استفاده از آمار ایستگاههاي هیدرومتري موجود مورد بررسی قرار گرفت.
در این زمینه، ضمن بررسی پارامترهاي دخیل در سیلاب و آورد رودخانههاي استان قزوین، با استفاده از تحلیل منطقهاي صورت گرفته، روابط تجربی موجود نیز بررسی شده و با روابط تحلیل منطقهاي صورت گرفته مقایسه شده است. نتایج نشان داد که روابط تحلیل منطقهاي حاصله نسبت به روابط تجربی موجود مناسبتر میباشند.
2. مواد و روشها
محققان روشهاي تجربی مختلف براي محاسبه سیلاب ارائه نمودهاند. تعدادي از روابط سیلاب تنها تابعی از مساحت حوضه آبریز میباشد که از جمله آنها رابطه دیکن - رابطه - - 1 - و مایر - رابطه - - 2 - میباشد.
تعدادي از روابط نیز بر اساس مساحت حوضه آبریز و دوره بازگشت سیلاب استوار است که از آن جمله میتوان به روابط فولر - رابطه - - 3 - و هورتون - رابطه - - 4 - اشاره نمود.
در این روابط: Qp دبی اوج سیلاب بر حسب مترمکعب بر ثانیه، T دوره بازگشت سیلاب بر حسب سال و A مساحت حوضه آبریز بر حسب کیلومترمربع میباشد. همچنین تعیین دبی متوسط سالانه رودخانه به منظور برنامهریزي و مدیریت منابع آب از اهمیت قابل توجهی برخوردار است. محاسبه این پارامتر در رودخانههایی که داراي ایستگاه هیدرومتري هستند کار چندان دشواري نیست، اما در رودخانههایی که فاقد ایستگاه هیدرومتري هستند به ناچار لازم است از مدلهاي کامپیوتري یا روشهاي تجربی استفاده نمود.
به عنوان مثال یکی از روشهاي تجربی مرسوم روش جاستین میباشد. روش جاستین بر اساس عملکرد مشابه حوضهها استوار است. در این روش ابتدا در منطقه مورد نظر و در یک حوضه آبریز که داراي ایستگاه اندازهگیري آب بوده و میزان آبدهی سالانه آن مشخص میباشد یک ضریب به نام ضریب جاستین - K - محاسبه شده، سپس با استفاده از ضریب فوق آبدهی متوسط سالانه رودخانه اي که فاقد آمار است و در منطقه مشابه واقع است با استفاده از رابطه - 5 - بدست می آید:
که در آن: T متوسط دماي سالانه هوا - سانتی گراد - ، P متوسط بارش سالانه - سانتی متر - ، A مساحت حوضه - کیلومترمربع - و W آبدهی سالانه - میلیون مترمکعب - میباشد. بدیهی است که با داشتن آبدهی سالانه، متوسط دبی سالانه رودخانه قابل محاسبه میباشد.
براي برآورد بار رسوب معلق نیز روشهاي متعددي وجود دارد که با توجه به وضعیت آمار منطقه مورد بررسی یک یا چند روش به کار گرفته میشود و پس از مقایسه نتایج حاصله یکی از آنها براي آن حوضه پیشنهاد میگردد. در اکثر موارد در این روشها از رابطه توانی به شکل زیر بین دبی جریان - Qw - و دبی رسوب معلق - Qs - که به منحنی سنجه معروف است استفاده میشود که در آن a و b پارامترهاي معادله بوده و با رسم خط بهترین برازش بدست میآیند.
.3 نتایج و بحث
در این تحقیق، رودخانههاي جاري در استان قزوین مطالعه و روابط تحلیل منطقهاي براي آن محاسبه شده است.
رودخانههاي استان قزوین به دو حوضه اصلی کشور میریزند که این حوضهها عبارتند از خزر و شور، رودخانههاي مهمی که به سفید رود میریزند عبارتند از طالقانرود و الموترود که در محدوده شیرکوه به هم پیوسته و شاهرود را تشکیل میدهند که آن هم پس از طی مسیر حدود یکصد و ده کیلومتري به رودخانه قزل اوزن ملحق و تشکیل دریاچه سفیدرود را میدهد. مجموع طول رودخانه هاي اصلی و فرعی حوضه شاهرود در محدوده استان قزوین حدود 990 کیلومتر میباشد.
رودخانههاي خررود، ابهررود، حاجی عرب و رودخانه هاي شمال دشت قزوین که از دامنه هاي جنوبی البرز سرچشمه میگیرند به رودخانه کردان ملحق شده و تشکیل رود شور را میدهند که در نهایت به دریاچه نمک تخلیه میگردد. مجموع طول رودخانههاي دشت قزوین - رودخانههاي شمالی، غربی و جنوبی - حدودا 580 کیلومتر میباشد. طول رودخانه خررود و سرشاخههاي آن در محدوده استان قزوین حدود 836 کیلومتر و رودخانه ابهررود و سرشاخههاي آن در محدوده استان قزوین داراي طول 230 میباشند. همچنین طول رودخانههاي حوضه حاجیعرب در محدوده استان قزوین حدودا 142 کیلومتر است. در شکل - 1 - رودخانه هاي استان قزوین نمایش داده شده است.
