بخشی از مقاله
چکیده
تحقیق حاضر با هدف استفاده از تکنیک پردازش تصویر به عنوان روشی جدید، سریع و با دقت بالا در جهت تعیین ریختسنجی رسوبات بستر رودخانه با استفاده از نرم افزار GIASانجام شده است. در همین راستا بهمنظور ریختسنجی رسوبات بستر با نرمافزار GIASاقدام به عکسبرداري از نمونه رسوبات بستر در دو مقطع بالادست و پاییندست معدن برداشت شن و ماسه در واز سفلی شد. نتایج نشان داد که میانگین اندازه، چولگی و کشیدگی رسوبات بستر از بالادست به پاییندست معدن بهترتیب 25، 20 و 38 درصد کاهش یافتهاند. طبق نتایج بهدست آمده از این نرمافزار میتوان بیان کرد که این روش از پردازش تصویر بهعنوان روشی آسان و با دقت و ارزان براي دانهبندي رسوبات بستر رودخانه پیشنهاد میشود. از نتایج حاصل میتوان در تبیین الگوي صحیح مدیریتی برداشت معادن شن و ماسه در رودخانهها بهره جست.
واژگان کلیدي: بار بستر، پردازش تصویر، دانهبندي رسوبات، GIAS
- 1 مقدمه
بار بستر قسمتی از رسوبات کل خروجی حوزهي آبخیز بوده که در تماس با بستر حرکت میکند Wilson - ، . - 1966 رسوبات بسترهنگام حرکت عمدتاً در تماس با سطح بستر آبراهه و یا کانال بوده و پس از جریان سیلابی به جا میمانند. ویژگیهاي مختلف ریختسنجی آنها نمایانگر شایستگی جریان سیلاب در یک مقطع مشخص بوده و همواره مورد توجه طراحان و مدیران سازههاي هیدرولیکی میباشد - خالدي درویشان و همکاران، . - 1387 از طرفی دخالتهاي انسانی در شکل هاي مختلف و از جمله برداشت معادن در سامانههاي رودخانهاي منجر به تغییرات زیادي در خصوصیات هیدرولیکی، هندسی و هیدرولوژیکی و همچنین فرآیندهاي حاکم بر انتقال رسوب میشود.
بر همین اساس تحلیل تاثیر اقدامات انسانی و ازجمله برداشت معادن شن و ماسه بر تغییر خصوصیات ریختسنجی رسوبات از موضوعات قابل توجه مدیران حوزههاي آبخیز و متخصصین آب میباشد. از اینرو آگاهی از دانهبندي و خصوصیات ریختسنجی رسوبات بستر در مقاطع مختلف و مهمتر از آن دانستن روند تغییر این پارامترها براي طراحی کارا و مناسب سازههاي فنی در رودخانهها ضروري است. عدم وجود آمار و اطلاعات دقیق و کافی در خصوص رسوبات حمل شده توسط جریانهاي آب رودخانه، منجر به ارزیابیهاي صرفاً کیفی در رابطه با سازههاي حفاظت آب و خاك میگردد که خود پیامدهایی از قبیل طراحیهاي دست بالا و دست پایین را بهدنبال داشته و در هر صورت موجب اتلاف سرمایههاي پولی و زمانی میشود - صادقی و همکاران، . - 1387
از طرفی انجام مطالعات صحرایی و برداشت حجمهاي زیادي از رسوبات بستر در مقاطع مختلف زمانی و مکانی بسیار دشوار و هزینهبر میباشد. بههمین دلیل استفاده از روشهاي ارزیابی غیر مستقیم، سریع و مبتنی بر روشهاي تفسیر درجا1 و دقیق از ارزش فراوانی برخوردار است. از اینرو در نوشتار حاضر بهمنظور دانهبندي رسوبات بستر از پردازش تصویر در محیط نرمافزار 2GIAS Beggan - و Hamilton، - 2010 استفاده شد. GIAS ترکیبی جدید از ابزارهایی است که مساحت، شعاع، فراوانی، میانگین، مد، کشیدگی، چولگی و انحراف معیار رسوبات بستر را با سرعت و دقت بالا محاسبه میکند. همچنین نمودار هیستوگرام قرینگی، توزیع فراوانی، جهت قرارگیري، محیط و مساحت را نمایش میدهد.
بسته پردازش تصویر GIAS در MATLAB نوشته شده است که تجزیه و تحلیل تصاویر و توزیع فضایی اشیاء را با استفاده از آمار نزدیکترین همسایه تسهیل میکند.GIAS را میتوان با یک رابط کاربر گرافیکی - GUI - در محیط نرم افزار MATLAB اجرا کرد و یا بهعنوان یک برنامه مستقل روي سیستم نصب کرد Beggan - و Hamilton ، . - 2010 در این مقاله سعی شده است بهمنظور دستیابی به برخی از خصوصیات ریختسنجی رسوبات رودخانهاي از نرمافزار GIAS به سبب جدید بودن، سرعت و دقت بالا براي پردازش تصویر حاصل از رسوبات در بالادست و پاییندست معدن واز سفلی در استان مازندران استفاده شود. اگرچه ارزیابی صحرایی نتایج حاصل از GIAS براي دستیابی به مقادیر دقیق خصوصیات مورد نظر ضروري میباشد. لیکن نظربه هدف مقایسهاي وضعیت ریختسنجی رسوبات در بالادست و پاییندست معدن مورد نظر، نرمافزار مذکور مورد استفاده قرار گرفته است.
- 2مواد و روشها
بهمنظور دانهبندي رسوبات بستر با استفاده از نرم افزار GIAS، تصاویري از رسوبات بستر رودخانه واز واقع در استان مازندران بهدلیل وجود معدن شن و ماسه انجام گردید. معدن واز سفلی در حوزه آبخیز واز با مساحت 14102 هکتار، با مشخصات ً 51º 55 15 ًتا 52º12 15طول شرقی و ً36º 12 30تا ً 36º 12 13 عرض شمالی قرار دارد. شیب متوسط حوزه 40درصد، ارتفاع حداقل و حداکثر حوزه نیز 270 و 3350 متر و ارتفاع متوسط آن 1800 متر بالاتر از سطح آبهاي آزاد می-باشد - متولی، . - 1374 شکل - 1 - نمایی از حوزه آبخیز و معدن واز سفلی در استان مازندارن را نشان میدهد.برایپردازش تصویر با استفاده از GIAS در پژوهش فعلی ابتدا مبادرت به تهیهي تصویر با کیفیت بالا با استفاده از دوربین Canon با قدرت تفکیک 16 مگاپیکسل از بالادست و پاییندست معدن گردید نحويبه که صرفاً ویژگیهاي طیفی سطحی رسوبات بهخوبی نشان داده شود.
نمونهبرداري رسوب بستر از دوربین با قدرت تفکیک بالا، سه پایهي استاندارد و ثابت و پلات 40 در 40 سانتیمتر روي مواد بستري صورتبه کاملاً تصادفی استفاده - صادقی و همکاران، 1387 و - 1388 و اقدام به عکسبرداري در ساعت 9 تا 11 صبح به سبب وجود نور متعادل از فاصله معین و ثابت طوربه کاملاً عمودي از رسوبات بستر رودخانه گردید. نمونهاي از تصاویر در شکل - 2 - ارائه شدهاند.در ادامه، عکسها بهصورت مربع و بدون وجود پوشش گیاهی، سایه و یا اشیاء دیگر ویرایش و با فرمت JPEGبراي ورود بهمحیط نرمافزار GIASآماده شدند. شکل - 3 - نمایی از مراحل آمادهسازي تصویر را نشان میدهد.
