بخشی از مقاله
چکیده
فرسایش دیواره رودخانهها باعث بروز خسارات زیادی در زمینهای اطراف رودخانه و سازهها شده و به این ترتیب از پتانسیل زمینهای قابل استفاده اطراف رودخانهها میکاهد. اگر جنس مصالح دیوارهها ریزدانه غیرچسبنده باشد در اثر برخورد امواج با دیوارهها فرسایش سطحی به وقوع میپیوندد. در حالتی که مصالح دیوارهها انواعی از مصالح فوق باشند بالا آمدن سطح آب زیرزمینی و زهکشی آب از دیوارهها به سمت رودخانه، ذرات ریز را شسته، باعث ریزش ذرات درشت بالایی میشود. یکی از راهحلهای متداول جهت جلوگیری از فرسایش دیوارهها تثبیت سواحل به روش غیرمستقیم است. در روش غیرمستقیم، تثبیت سواحل توسط احداث سازههای عرضی یا آبشکن که اپی نامیده می-شود در طول ساحل فرسایشپذیر انجام میگیرد. در این روش یک سری آبشکن به طور متوالی و عمود بر مسیر جریان رودخانه ساخته میشوند.
سرعت آب هنگام برخورد با اپیها کم شده و جریان پس از چرخش به آبشکن بعدی برخورد میکند و بدینوسیله نیروی فرسایش آب مستهلک میشود از طرفی به علت کم شدن سرعت آب، رسوبات حل شده توسط رودخانه بین هر جفت از اپیها ته نشین شده و به مرور زمان فواصل بین اپیها با این رسوبات پر میشود. بر اساس مشاهدات میتوان گفت که: با ایجاد آبشکن در رودخانه یک مقطع تنگشدگی ایجاد میشود، که بررسی این موضوع به هیدرولیک جریان در مقاطع تنگشده برمیگردد. استفاده از آبشکن باعث دور شدن جریان از کناره رودخانه میشود. بیشترین عمق آبشستگی همواره متعلق به آبشکن اول بود و آبشکن دوم بعد از اولین آبشکن دارای بیشترین آبشستگی بود.
واژگان کلیدی: اپی، فرسایش کناره، سازه تثبیتکننده، آبشستگی، رسوب
مقدمه
امروزه منابع طبیعی از جمله جنگل، مرتع، خاک، آب، جانوران و به طور کلی عناصر اکوسیستم ها به عنوان بستر حیات طبیعی و اقتصادی هر کشور و در زمره ذخایر زیستی جهان به شمار می آیند. لذا در بسیاری از کشورها، به تناسب میزان رشد فرهنگی و اقتصادی، از آنها همچون گوهری ارزشمند و میراث طبیعی برای پایداری تولید در همه زیر بخشهای کشاورزی و نیز بقای نسل ها حفاظت نموده و این امانت را به آیندگان تحویل می دهند. شاید تصور شود، سیمای طبیعی کشورها از جمله ایران در گذشته نیز به صورت امروزی بوده است. اما شواهد و اسناد تاریخی گویای آن است که در گذشته نه چندان دور، حتی استانهای حاشیه کویر مرکزی و کوهستان های مرکزی ایران، از جنگل های انبوه پوشیده و غنی بوده اند.
جنگل های مفقوده منبع غذایی انسانها، مأمن جانوران مفید و منابع تولید و ذخیره آب در کشور سرسبزی بوده که امروزه اغلب نقاط آن در زمره نواحی خشک جهان محسوب و هرچندگاه اسیر بلایای طبیعی می شود. این روند تخریب و انهدام منابع با شکل های موجه و غیرموجه زمینه ای را فراهم ساخته که به صورت خزنده و بتدریج این سرزمین به سیمای طبیعی کشوری خشک شباهت بیشتری پیدا می کند. لذا طولینخواهد کشید، مطابق عادت قهری طبیعت، نسل های آینده شاهد سیل های ویرانگر در گستره بیشتری از کشور شده و در پی آن، تشنگی های مدید، ساکنان را در عطش خشکی آزار داده و یا به کوچ و مهاجرت به سمت شهرهای بزرگ وادار کند و اراضی غیرقابل کشت و فرسایش یافته همچنان توسعه یابند.
بررسیهای سازمان ملل متحد حاکی از آن است که سیل را باید یکی از جدیترین بلایای طبیعی بشمار آورد. تنها معدودی از کشورهای جهان را می توان یافت که فارغ از مسایل و مصایب سیل باشند. در ایران از بررسی سیلهای خسارت آفرین 50 سال گذشته - - 1330-1380 تعداد 3700 مورد سیل حادثه خیز به ثبت رسیده است - خبرنامه هیدرولیک،مهرماه . - 80 روند افزایش سیل در 5 دهه گذشته نشان می دهد که تعداد وقوع سیل در دهه 70 نسبت به دهه مبنا تقریبا 10 برابر شده است و بعبارت دیگر 900 درصد افزایش داشته است. پارهای از این سیلها بسیار بزرگ و پرخسارت بودهاند که از جمله آنها می توان به سیل آذر 1365 و اسفند 1371 اشاره کرد.
بررسی دقیق مجموعه عوامل زیست محیطی که زمینه ساز این حوادث هستند نشان میدهد که دخالت انسان در چرخه طبیعی آب از طریق تخریب پوشش گیاهی در عرصههای آبخیز Tabacchi - و همکاران - 2000، - Loukas و همکاران - 2000، کاربری غیر اصولی اراضی - Lorup و همکاران - 1998، توسعه سطوح غیرقابل نفوذ - Yunjie&Tommy1998 - و امثال آن احتمال سیلخیزی را در مناطق گوناگون افزایش داده است. از طرف دیگر تغییرات قابل ملاحظه در نوع و شیوهبهره برداری از اراضی باعثشده است که: اولاً سطح مناطق سیل خیز و شدت سیل خیزی در واحد سطح افزایش یابد که از این نظر سطح مناطق سیل خیز در کشور حدود 91 میلیون هکتار برآورد گردیده است - معاونتآبخیزداری. - 1377 ثانیاً سطح مناطق سیلگیر در حاشیه رودخانهها و مسیلها نیز افزایش یابد، از این نظر 592 شهر، 66 هزار روستا، 2 هزار رشته قنات، یک میلیون هکتار از اراضی زراعی و بخش وسیعی از جادههای کشور و تأسیسات صنعتی در معرض خطر سیلگیری و تخریب قرار دارند - رضوانی . - 1377
به این ترتیب اکثر حوضههای آبخیز کشورمان به انحاء مختلف در معرض تهدید سیل است. به طور قطع و یقین یکی از دلایل سرعت گرفتن تخریب جنگل ها و مراتع کشور در سنوات اخیر و قرار گرفتن ایران در زمره سه کشور اول جهان در رده بندی بیشترین فرسایش خاک، نحوه مدیریت بر منابع طبیعی و عملکرد انسان ها به خصوص در این نیم قرن اخیر است. یکی از مشکلاتی که بشر از آغاز زراعت بر روی زمین با آن مواجه بوده، فرسایش سریع خاکها می باشد. فرسایش خاک هنوز هم در آمریکا و بسیاری از مناطق حاره ای و نیمه خشک دنیا از معضلات به شمار می رود و در کشورهایی که آب و هوای معتدل دارند B از جمله انگلستان ، بلژیک و آلمان B به عنوان یکی از مسائل خطرناک تلقی می شود .این مشکل در ایران که بخش وسیع آن را کویر ها در بر گرفته اند و خاک از پوشش مناسبی برخوردار نیست بسیار بارز و چشمگیر است.
فرسایش فرسایش که به آلمانی Abtrage و به فرانسه و انگلیسی Erosion گفته می شود، از کلمه لاتین Erodere گرفته شده و عبارت است از فرسودگی و از بین رفتن مداوم خاک سطح زمین - انتقال یا حرکت آن از نقطه ای به نقطه دیگر در سطح زمین - توسط آب یا باد. بنابراین، فرسایش قبل از آن که زمین مورد بهره برداری انسان قرار گیرد نیز اتفاق می افتاده - فرسایش طبیعی - ولی از وقتی که انسان در آن به کشت و زرع، دامداری و غیره مشغول شده، باعث فرسایش بیش از حد - فرسایش سریع و شدید - خاک شده است. در بسترهای ناهموار و غیر مستقیم و در سرعتهای زیاد که ذرات آب در همه جهات با سرعتهای مختلف حرکت نموده و در هم تداخل میکنند، حرکت آب بصورت »جریان آشفته« است.
در نزدیکی دیوارهابستر رود، به دلیل نیروی اصطکاک ، جریان آشفتهتر است. جریان متلاطم در تخریب و فرسایش دیواره و حمل ذرات نقش مهمی ایفا می کند. فرسایش در رودخانه, عموما از دو دسته عمده فرسایش بستر رودخانه و دیواره آن مورد بحثبررسی قرار می گیرد. فرسایش دیواره رودخانهها که رودهای مسن بیشتر با آنها مواجه هستند؛ باعث بروز خسارات زیادی در زمینهای اطراف رودخانه و سازهها شده و حریم کاذبی برای رودخانه ها به وجود میآورد که به این ترتیب از پتانسیل زمینهای قابل استفاده اطراف رودخانهها میکاهد. در این مقاله؛ ابتدا فرسایش خک و عوامل مهم در فرسایش مورد بررسی و در ادامه به بررسی فرسایش دیواره های رودخانه بوسیله نیروی آب، تبیین میگردد.
روشهای مختلف ساماندهی
ساماندهی رودخانه به مجموعه عملیات، برای هدایت مسیر جریان در رودخانهها و تثبیت کانال به منظور حفظ مقطع عرضی و مسیر مطلوب گفته میشود. کاربرد ساماندهی رودخانه به قرن 16 بر میگردد که با ساخت دیواره هایی بر ساحل رودخانه زرد چین، جریان با یک عمق خاص هدایت شد تا بار رسوبی را به دریا منتقل کند.ساماندهی رودخانه پس از آن در اروپا در قرن 19، با انقلاب صنعتی به منظور حفظ عمق کافی کانال برای کشتیرانی شروع شد
راههای جلوگیری از فرسایش دیواره ها
روند فرسایش تاکنون به صورت مدل ریاضی پیشرفته و دقیق در نیامده است و پی بردن به اینکه فرسایش بعدی در کجا و در چه مقطعی به وقوع خواهد پیوست جز با مطالعه رفتار طولانی مدت رودخانه از طریق تفسیر عکسهای هوایی در مقاطع زمانی مختلف و جمع آوری اطلاعات محلی از طریق افراد خبره و آگاه بومی امکانپذیر نمیباشد.ساختن مدل فیزیکی رودخانه در مقاطعی که در معرض تخریب بیشتر قرار دارند نیز میتواند اطلاعاتی کیفی ارائه دهد. با این وجود، تاکنون راه حل های شناخته شده متداول جهت جلوگیری از فرسایش دیواره ها عبارتند از: کانالیزه کردن و تثبیت سواحل.
الف - کانالیزه کردن رودخانه:
در پیچ های با درجه چرخش زیاد در رودخانه، که به این دلیل رودخانه دائماً در حال فرسایش می باشد، کانالیزه کردن رودخانه میتواند مطرح باشد. در حالت طبیعی این روند فرسایش آنقدر ادامه مییابد تا انرژی رودخانه مستهلک شود. در نتیجه ی این فرآیند دو سمت گلوگاه پیچ به مرور زمان به یکدیگر نزدیک میشوند تا در نهایت به یکدیگر متصل شوند به صورتی که پیچ به صورت یک مسیر نعل اسبی، بیرون از مسیر اصلی و جدید رودخانه باقی میماند. انواع روش های کانالیزه کردن رودخانه به دو صورت زیر ممکن است:
روش اول احداث مسیر جدید یا مقطع عرضی کامل می باشد. در این روش پس از طراحی مسیر جدید مقطع عرضی کامل رودخانه با تثبیت متوسط بین رقوم دو گلوگاه پیچ احداث میشود و سپس دهانه رودخانه در مسیر قبلی با خاکریز مسدود میگردد. روش دوم به کمک احداث کانال هادی میباشد. کانال هادی آبراهه کوچکی است که پس از مسیر یابی - طراحی مسیر جدید بر روی نقشه - با مقطع عرضی که حداقل ده درصد از دبی طراحی را بتواند عبور دهد با خاکبرداری احداث میشود. در این حالت با توجه به فعال بودن پیچ رودخانه، مقداری از دبی جریان به مرور زمان وارد کانال هادی شده و با توجه به شیب بستر این آبراهه به مرور زمان و در اثر فرسایش عریضتر شده و ظرفیت مطلوب را جهت انحراف رودخانه به وجود میآورد. در دبی های کم چون امکان بسته شدن کانال هادی به علت رسوبگذاری وجود دارد لذا در آغاز، باید یک سد کوتاه خاکی طراحی شود تا مانع ورود جریان آب با سرعت کم به داخل کانال شود و در عوض در دبی های سیلابی با عبور آب از روی آن این سد کوچک شسته شده و جریان آب، مقطع عرضی واقعی خود را به مرور زمان ایجاد کند.
ب - تثبیت سواحل:
برای حفاظت سواحل در مقابل جریان دو روش میتوان استفاده کرد. راه اول حفاظت دیوارهها در مقابل عوامل مهاجم است که در این زمینه می توان از روکشهای مختلف و سازه های گوناگون استفاده کرد. راه دوم آنست که عامل مهاجم را به گونهای تغییر دهیم، و اثر مخرب آنرا بزدائیم. که برای انجام این روش با ایجاد سازههائی الگوی جریان را
