Document Type : پژوهشی

Authors

1 Associate Professor, Department of Physical Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti Universit

2 - Assistant Professor, Department of Physical Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University

3 - MSc Student in Physical Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University

Abstract

The bank erosion is the dominate phenomena in the Qaranqoo Chai River, upstream of Sahand dam, at this time of the year leading to changes in river, increasing the radius of curvature at the bends, and straight channel widening. Consequently, it damages the land and the river's facilities and causes numerous changes in the pattern of the river, sediment production, and sediment transfer to Sahand dam. In this research, a Bank Erosion Hazard Index (BEHI) was used to evaluate annual bank erosion in the Qaranqoo Chai River. To this end, 9 cross-sections were selected and some parameters such as bank full width, average bank full height, root depth, root density, bank angle, surface protection, bank material, and bank stratification were measured. The results of the BEHI method showed that both of the right and the left banks were eroded and that the erosion risk was moderate to very high in all of the right bank's cross sections except its cross-section 4 which had a very low erosion risk.  In addition, the erosion risk of the left bank's cross sections were very low to extreme. Indeed, due to the low root density and loose material, the right bank's cross-sections had higher erosion risk than those of the left bank. Moreover, the erosion risk was reduced in the middle of the river because its root depth was higher than the banks' root depth. Indeed, BEHI incorporates bank variables that are factors in entrainment, surface erosion and mass erosion. These variables are bank–height ratio, root–depth ratio, weighted root density, bank angle and surface protection. Variables have empirical values that are, in turn, converted to index values and summed for a total BEHI score. Scores are adjusted by bank material and bank material stratification. BEHI scores are then categorized by erosion potentials. A greater score indicates greater erodibility. Bank height is the distance from bank toe to the top of the bank. 
 

Keywords

مقدمه

حفاظت سواحل رودها در مقابل فرسایش از اهمیت زیادی برخوردار است، مکانیسم تخریب و شکست دیواره‌ها نه‌تنها بستگی به نوع و شدت فرسایش دارد، بلکه به ویژگی‌های دیواره نظیر شکل سازه و ویژگی‌های مکانیکی مواد تشکیل‌دهنده­ی آن‌ها نیز وابسته است. از طرفی می‌توان فرسایش را با شناسایی نقاط حساس رودخانه و همچنین با استفاده از روش‌های مکانیکی و بیولوژیکی کاهش داد. تخمین و ارزیابی فرسایش کناره‌ای با استفاده از عکس‌های هوایی، نمونه‌برداری از رسوبات بستر رودخانه‌ها و انجام کارهای آزمایشگاهی و قرار دادن داده‌ها در مدل‌های ارزیابی فرسایش کناره‌ای می‌توان تصویر روشنی از عملکرد رود و فرسایش کناره‌ای به دست آورد (فاطمی عقدا و همکاران، 1380: 163). فرسایش کناره­ی رود یکی از علل عمده آلودگی غیرنقطه‌ای منابع آب و افزایش بار رسوب در بسیاری از رودخانه‌ها است (رزگن[1]،  2001؛ ویلسون و همکاران[2]، 2008). افزایش فرسایش کناره‌ای نه‌تنها موجب افزایش بار رسوب می‌شود بلکه موجب ناپایداری رودخانه و تغییر نوع جریان و الگوی کانال هم می‌شود. از این ‌رو طی چند دهه​ی اخیر بار رسوب و ناپایداری کناره​ای رود، نگرانی​های عمده​ای را در سطح جهان ایجاد نموده و مبالغ زیادی برای پایداری کنارههای رود صرف شده است (برنارد و همکاران[3]، 2005). یکی از ویژگی‌های مهم فرسایش کرانه­ی رود نسبت به دیگر شکل‌های فرسایش، دائمی و تداوم فعال بودن آن است، درحالی‌که انواع دیگر فرسایش فقط در زمان بارندگی و یا کمی پس از شروع آن فعال می‌شوند. تاکنون تحقیقات زیادی توسط محققان داخلی و خارجی در زمینه­ی ناپایداری و فرسایش کرانه­ی رودخانه و مدیریت حفاظت از کرانه‌ها انجام ‌گرفته است از جمله: کوان و سوانسن[4] (2014) به پیش­بینی فرسایش سالانه­ی کرانه­ی رودخانه با استفاده از شاخص خطر فرسایش کرانه­ی (BEHI) و روش تنش برشی نزدیک کرانه­ی (NBS)برای جنگل ملی سکوایا در کالیفرنیا پرداختند و در تحقیقی به‌ منظور تجزیه ‌و تحلیل و درک مکانیسم‌ها و نرخ فرسایش در جنگل‌های ملی سکویا برای مدیریت و تحلیل اثرات آتش‌سوزی و نقش این عامل در ایجاد فرسایش، روش‌های فوق را مورد استفاده قراردادند و نتایج به ‌دست ‌آمده از طریق روش‌های BEHI و NBS با فرسایش واقعی کرانه در سال­های 2008 تا 2012 مقایسه شد. کوریت[5] (2014) به تحلیل و ارزیابی کانال با روش پیامدهای منبع غیرنقطه­ای رسوب (BANCS)برای پیشبینی فرسایش و پایداری کرانه­ی رودخانه در استونی کلوو کریک در کت اسکیلزپرداخته است. این مطالعه نشان داد که نتایج به‌ دست‌ آمده از طریق روش BANCS ممکن است منجر به بهبود مدیریت آینده­ی حوضه­ی استونی کلوو شود. حسین­زاده، اسماعیلی و متولی (1384) نیز در مطالعه­ی خود به بررسی کارایی سیستم طبقه­بندی روزگن در طبقه­بندی رودخانه‌های بابل و تالار در محدوده­ی جلگه­ی ساحلی دریای خزر پرداخته­اند. رضایی مقدم و همکاران (۱۳۹۱) به تحلیل وضعیت پایداری مجرای رودخانه­ی قزل­اوزن با استفاده از روش‌های تنش برشی، شاخص مقاومت نسبی بستر پرداخته و نتایج با مطالعات صحرایی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش‌های مذکور برای بازه­های آبرفتی نتایج خوبی دارد و بازه­ی اول، به ‌عنوان بازه­ی ناپایدار و بازه­ی دوم و سوم، به ‌عنوان بازه­ی ­کمابیش پایدار معرفی کردند. از آنجا که بازه­ی اول توسط زمین‌های کشاورزی احاطه شده هرگونه تغییر مورفولوژی رودخانه می‌تواند منجر به فرسایش شدید شود. روستایی و همکاران (۱۳۹۲) مورفولوژی مجرای رودخانه­ی لیقوان را با استفاده از روش طبقه­بندی راسگن در سطح دو مورد ارزیابی قراردادند. نتایج نشان داد که مقاطع مورد بررسی از نوع B، C و E بوده و اکثر مقاطع از نوع C بودند که نشان­دهنده­ی حساسیت بالای مقاطع بـه فرسایش بوده و در مواقع سیلابی، سیلاب دشت سیلابی را فرا می­گیرد. اصغری سراسکانرود و زینالی (۱۳۹۲) به بررسی مقاومت ذرات رسوبی در برابر فرسایش رودخانه سراسکند چای هشترود پرداختند. نتایجنشانداد کهرودخانهحالت پایداریداردومیزانتغییراترودخانهدرآیندهبسیارکمو به ‌صورتمقطعیخواهدبود. خالقی و ملکانی (139۴) در پژوهشی به برآورد فرسایش کرانه رودخانه­ی لیقوانچای با استفاده از شاخص تنش برشی نزدیک کرانه راسگن پرداخته­اند که نتایج نشان داد که در روش (Rc/Wbkf)، میزان فرسایشپذیری کرانه در اکثر مقاطع به جز مقطع 10، کم تا خیلی کم بوده و در روش (dnb/dbkf) در اکثر مقاطع فرسایش­پذیری کرانه­ها در حد کم تا متوسط است.اسماعیلی و حسین­زاده (1394) در طبقه­بندی رودخانه­های حوضه­ی آبریز لاویج در منطقه­ی کوهستانی البرز شمالی از روش­های روزگن و استیل رود استفاده نموده و مورد مقایسه قرار داده­اند.

بدین منظور هدف این مطالعه، بررسی میزان خطر فرسایش کناره‌ای و شناسایی مناطق مستعد در برابر فرسایش کـناره‌ای در رودخانه­ی قرانـقو چای هـشترود و ارائه­ی راهکارهای مقتضی است. حوضه­­ی آبریز قرانقو چای در (بالادست سد سهند) در جنوب غربی شهرستان هشترود، درموقعیت 2 °37 تا 43 °37 عرض شمالی و 28 °46 تا 58 °46 طول شرقی واقع شده است (شکل 1). منطقه­ی مورد مطالعه بخشی از حوضه­ی آبریز قرانقو چای و بازه‌ای از رودخانه­ی قرانقو بین دو روستای آتش­بیگ تا گنج­آبادعلیا به طول تقریبی 9 کیلومتر است، که تعداد 9 مقطع عرضی در این محدوده به فاصله­ی 1 کیلومتری از هم انتخاب و اقدام به اندازه­گیری و جمع­آوری پارامترهای مورد نیاز برای مدل BEHI شده است. رودخانه­ی قرانقو در محدوده­ی مورد مطالعه باتوجه به شیب­های به دست آمده از مقاطع مختلف در مطالعات میدانی و با ملاحظه­ی طبقه­بندی رودخانه­ها بر اساس شیب­های مختلف در مدل راسگن در طبقه­بندی اولیه و سطح 1 راسگن از نوع B تا C این طبقه­بندی قرار می­گیرد که در مقاطع بالا الگوی روخانه از نوع Bو در مقاطع پایین دست از نوع C است.

 

شکل (1) حوضه­ی قرانقو چای و منطقه­ی مورد مطالعه

مواد و روش­ها

شاخص خطر فرسایش کناره (BEHI): شاخص خطر فرسایش کناره­ی یک فرآیند یکپارچه است، آسیب­پذیری و فرسایش کناره با استفاده از متغیر های شناخته شده که نرخ فرسایش را تحت تأثیر قرار می­دهند، مورد ارزیابی قرار می­گیرد (شکل 2). در مدل BEHI چندین متغیر که به واسطه­ی ارزیابی­های بصری بررسی می‌شوند می‌توان نسبت و میزان فرسایش کناره‌ای را در مناطق مستعد فرسایش نشان داد. هفت متغیر جهت ارزیابی وجود دارد و فرآیند نمره­دهی به این 7 پارامتر قابل اندازه‌گیری بر مبنای 1 تا 10 است، عدد 1 حساسیت کم و استعداد کم به فرسایش و عدد 10 حساسیت و استعداد زیاد به فرسایش را نشان می‌دهد. این امتیازات جهت تعیین نمره کلی به هم اضافه شده و نمره کامل به دست می­آید، بنابراین تمامی متغیرها از وزن یکسانی جهت امتیاز دهی برخوردار هستند که این نمره­های عددی به یک میزان امتیازبندی توصیفی برای میزان حساسیت کناره‌ها به فرسایش مربوط می‌شوند.  

 

شکل (2) فلوچارت مراحل انجام مدل BEHI

۱- پارامترهای مورد نیاز مدل BEHI: در این مدل از داده‌های مرتبط با پارامترهای 1- ارتفاع کرانه 2- ارتفاع دبی لبالبی 3- عمق ریشه 4- تراکم ریشه 5- زاویه­ی کناره 6- درصد محافظت کناره 7- ترکیبات و ساختار مواد کناره استفاده شده است (شکل 2). متغیرها شامل نسبت ارتفاع کرانه، نسبت عمق ریشه، تراکم وزنی ریشه، زاویه کرانه و حفاظت سطحی است. متغیرها دارای مقادیر تجربی بوده و به مقادیر شاخص برگردانده شده و در نهایت جهت امتیازدهی کلی جمع بسته می‌شوند (جدول 1). این امتیازات توسط مواد کرانه و مواد چینه­بندی کرانه­ی تعدیل مـی‌شوند. امتیازات BEHI بـه ‌صورت پتانسیل فرسایش در جـدول (2) طبقه­بندی می‌شوند. متغیرهای مورد نظر به طریق زیر محاسبه می‌شوند:

ارتفاع کرانه (A)، فاصله از پای کناره تا بالای کناره است و ارتفاع دبی لبالبی (B)، فاصله از پای کناره تا ارتفاع سطح دبی لبالبی است. ارتفاع کرانه بر ارتفاع دبی لبالبی تقسیم شده  (A)/(B)و نسبت ارتفاع کرانه (C) به دست می­آید. نسبت نزدیک به عدد 1 کم ترین میزان خطر فرسایش برای کناره است.

عمق ریشه  (D)از بالای کرانه تا پایین کرانه جایی که ریشه گیاه وجود دارد، اندازه‌گیری می‌شود. عمق ریشه به ارتفاع کرانه تقسیم شده (D)/(A) و نسبت عمق ریشه  (B)به دست می­آید.

تراکم وزنی ریشه  (G)از طریق تخمین بصری توده­ی ریشه در واحد حجم خاک (E)*(F) محاسبه می‌شود.

زاویه­ی کرانه (H)، زاویه­ی کرانه در طول سطح ارتفاع کرانه اندازه‌گیری می‌شود. 

حفاظت سطحی  (I)عبارت است از درصد پوشش کرانه­ توسط گیاه، نخاله­های چوب، قلوه سنگ­ها و مواد حاصل از ساخته­های انسانی است. پوشش سطحی کرانه بدون پوشش صفر درصد است درحالی‌که کرانه با پوشش کامل گیاهی ۱۰۰ درصد است. 

مواد سطحی ممکن است بر حساسیت کرانه به فرسایش تأثیرگذارند. اگر مواد کرانه متوسط یا از قلوه سنگ­های بزرگ باشد، امتیاز ۱۰ دارد. امتیاز ۵ تا ۱۰ برای شن، ترکیبی از شن و قلوه سنگ­های کوچک یا ترکیبی از شن و ماسه است. ماسه و ماسه مخلوط ۱۰ امتیاز اضافه می‌شود. هیچ تعدیلی برای رس و سیلت چسبنده وجود ندارد. کرانه­ای با سنگ بستر یا قطعه سنگی همواره امتیاز خیلی کم دارند.

امتیازات ممکن است برای چینه­بندی کرانه تعدیل گردند. ۵ تا ۱۰ عدد ممکن است به امتیاز کلی اضافه شود اگر کرانه دارای لایه­بندی رسوبی یا چینه­بندی باشد.

۲- به دست آوردن نمره یا عدد کل: در این مرحله با توجه به ساختار مدل BEHI و شاخص تعریف شده برای این مدل اعداد اندازه‌گیری شده و به‌ دست ‌آمده را در مدل جای گذاری کرده و با توجه به شش سطح که برای هر یک از پارامترها در این مدل شامل ارتفاع کناره، عمق ریشه، تراکم ریشه به درصد، زاویه­ی کناره، محافظت سطحی و نوع مواد محافظ سطح کناره تعریف شده، اقدام به ارزش­دهی به هر کدام از این فاکتورها می‌شود. در نهایت با جمع کردن اعداد به ‌دست ‌آمده از هر پارامتر اندازه‌گیری شده، اعداد با هم جمع شده و نمره نهایی به دست می­آید که نشان­دهنده­ی شدت فرسایش کناره طبق مدل BEHI خواهد بود (جدول 1 و 2).  


جدول (1) خلاصه شاخص خطر فرسایش کرانه (BEHI)

 

نام رودخانه

تاریخ برداشت

 

بازه

 

امتیاز کل

پتانسیل فرسایش کرانه رودخانه

طبقه­بندی خطر

فرسایش

ارتفاع کرانه/ ارتفاع دبی لبالبی

عمق ریشه/ ارتفاع کرانه

تراکم ریشه (%)

زاویه کرانه (درجه)

حفاظت سطحی (%)

 

خیلی کم

مقدار

1/1-1

1-9/0

100-80

20-0

100-80

 

شاخص

9/1-1

9/1-1

9/1-1

9/1-1

9/1-1

5/9-5

کم

 

مقدار

19/1-11/1

5/0-89/0

79-55

60-21

79-55

 

شاخص

9/3-2

9/3-2

9/3-2

9/3-2

9/3-2

5/19-10

متوسط

 

مقدار

5/1-2/1

49/0-3/0

54-30

80-61

54-30

 

شاخص

9/5-4

9/5-4

9/5-4

9/5-4

9/5-4

5/29-20

زیاد

 

مقدار

2-6/1

29/0-15/0

29-15

90-81

29-15

 

شاخص

9/7-6

9/7-6

9/7-6

9/7-6

9/7-6

5/39-30

خیلی زیاد

مقدار

8/2-1/2

14/0-05/0

14-5

119-91

14-10

 

شاخص

9-8

9-8

9-8

9-8

9-8

45-40

شدید

مقدار

> 8/2

05/0 >

5 >

> 119

10 >

 

شاخص

10

10

10

10

10

50-46

جدول (2) طبقه­بندی پتانسیل فرسایش کرانه

توصیف

مقادیر عددی

استعداد فرسایش خیلی کم

5/9 – 5

استعداد فرسایش کم

5/19- 10

استعداد فرسایش معتدل

29 – 20

استعداد فرسایش بالا

39 – 30

استعداد فرسایش خیلی بالا

45 –40

استعداد فرسایش بیش از حد

70 - 46

 

بحث و نتایج

شاخص خطر فرسایش کناره (BEHI) توسط راسگن برای اندازه‌گیری نرخ فرسایش کناره­ی رودخانه استفاده شده است. در این مطالعه جهت تشخیص حساسیت کناره­ی رودخانه قرانقوچای نسبت به فرسایش از مدل شاخص خطر فرسایش کناره­ی (BEHI) استفاده گردید. برای انجام این کار بازه‌ای از رودخانه­ی مذکور انتخاب و 9 مقطع از این بازه­ انتخاب گردید. جمع‌آوری داده‌ها و اندازه‌گیری­های اولیه از هر دو کناره­ 9 مقطع مشخص شده در رودخانه­ی قرانقو و در بالادست سد سهند انجام شد، سپس مقادیر نسبت­های تعریف شده در مدل، برای هر کدام از کناره‌های راست و چپ مقاطع محاسبه شده و با استفاده از راهنمای شاخص خطر فرسایش کناره (BEHI) امتیازات هر کدام از پارامترها تعیین و با جمع امتیازات پارامترها، میزان خطر فرسایش کناره و ناپایداری کناره‌ها تعیین شد. جدول (3) متغیرهای اندازه‌گیری شده برای مقاطع مورد مطالعه در رودخانه­ی قرانقو جهت استفاده در مدل (BEHI) را نشان می‌دهد.

جدول (3) متغیرهای اندازه‌گیری شده برای مقاطع مورد مطالعه­ی رودخانه­ی قرانقو

مقاطع

ارتفاع کرانه (متر)

ارتفاع دبی لبالبی (متر)

عمق ریشه (متر)

تراکم ریشه (٪)

زاویه کرانه (درجه)

محافظت سطحی (٪)

R

L

R

L

R

L

R

L

R

L

R

L

1

۵۵

۷۶

۲۱

۵۶

۳۰

۳۰

۲۵

۲۵

۲۹

۱۱۱

۱۰

۱۵

2

۹۰

۶۰

۶۸

۴۰

۳۰

۶۰

۱۰

۱۰

۴۶/۹

۱۵

۱۰

۰

3

۸۰

۶۰

۵۰

۴۰

۳۰

۲۰

۱۰

۵

۲۹/۲

۲۰

۱۵

۱۵

4

۵۰

۶۰

۴۰

۴۰

۵۰

۴۰

۳۰

۵۰

۱۶/۸

۶۲/۷

۲۰

۳۰

5

۷۰

۸۰

۴۵

۴۱

۱۵

۶۵

۱۰

۴۰

۱۱۱/۸

۵۸/۶

۱۰

۵

6

۱۱۵

۱۰۵

۸۰

۷۵

۹۰

۱۰۰

۶۰

۷۵

۶۴/۸

۶۵/۲

۶

۳۰

7

۵۵

۷۰

۴۰

۳۵

۲۰

۴۰

۵

۱۵

۹

۶۲/۲

۵

۲۰

8

۵۵

۷۰

۴۰

۳۵

۲۰

۴۰

۱۰

۱۰

۹۹

۶۴/۲

۵

۵

9

۵۵

۵۰

۴۵

۴۰

۱۰

۱۰

۵

۱۰

۸/۳

۹۰

۱۰

۱۰

R= کرانه راست ،  L= کرانه چپ

بر اساس داده‌های جمع‌آوری شده از مقاطع مختلف، امتیازدهی به شاخص­های مدل خطر فرسایش کرانه انجام گرفت که نتایج این امتیازدهی در جدول (4) نشان داده شده است. یافته­های این مدل با توجه به جدول (۵) نشان می‌دهد که فرسایش کناره‌ای در هر دو کناره مقاطع مختلف وجود دارد، به ‌طوری‌ که در کناره‌های سمت راست رودخانه­ی قرانقو در بازه­ی مورد مطالعه، میزان خطر فرسایش کناره در تمامی مقاطع به استثنای مقطع 4 از خیلی زیاد تا متوسط است و فقط در مقطع 4 میزان خطر فرسایش خیلی کم برآورد شده است در صورتی که در کناره‌های چپ رودخانه در مقاطع مختلف، نرخ­های حساسیت به فرسایش خیلی کم تا شدید مشاهده شده است (شکل 3). نتایج مدل شاخص خطر فرسایش کناره نشان می‌دهد که میزان خطر فرسایش کناره با توجه به پارامترهای تعیین شده در کناره راست رودخانه بیشتر از کناره چپ رودخانه­ی قرانقو است. همچنین در طول بازه­ی مورد مطالعه، در مقاطع میانی میزان خطر فرسایش در دو طرف رودخانه کاهش پیدا می‌کند ولی در مقاطع بالا و پایین بازه، حساسیت کناره‌ها به فرسایش بیشتر بوده است.

جدول (4) امتیازدهی شاخص­های خطر فرسایش کرانه (BEHI)

2

کرانه چپ

10-4/21

مقاطع

 

ارتفاع کرانه/ارتفاع دبی لبالبی

عمق ریشه/ارتفاع کرانه

تراکم ریشه (%)

زاویه کرانه (درجه)

حفاظت سطحی (%)

تعدیل مواد کنار و چینه­بندی

امتیاز کل

1

کرانه­راست

مقدار

61/2

54/0

5/13

29

10

5

8/34

شاخص

9

9/3

9

9/3

5

1

کرانه چپ

مقدار

35/1

39/0

75/9

111

15

10

8/46

شاخص

9/5

5

9

9

9/7

2

کرانه­راست

مقدار

32/1

33/0

3/3

9/46

10

10

8/42

شاخص

9/5

4

10

9/3

9

مقدار

5/1

33/0

3/3

15

0

شاخص

9/5

4

10

5/1

10

ادامه­یجدول (4)

مقاطع

 

ارتفاع کرانه/ارتفاع دبی لبالبی

عمق ریشه/ارتفاع کرانه

تراکم ریشه (%)

زاویه کرانه (درجه)

حفاظت سطحی (%)

تعدیل مواد کنار و چینه­بندی

امتیاز کل

3

کرانه­راست

مقدار

6/1

37/0

7/3

2/29

15

5

7/34

شاخص

6

5

10

7/2

6

3

کرانه چپ

مقدار

5/1

33/0

65/1

20

15

5

8/32

شاخص

9/5

4

10

9/1

6

4

کرانه­راست

مقدار

25/1

1

30

8/16

20

10-

84/7

شاخص

4

1

9/5

5/1

44/5

4

کرانه چپ

مقدار

5/1

66/0

33

7/62

30

10

10

شاخص

9/5

8/2

4/0

4

9/5

5

کرانه­راست

مقدار

55/1

21/0

1/2

8/111

10

10-

4/28

شاخص

9/5

5/5

10

8

9

5

کرانه چپ

مقدار

95/1

81/0

4/32

6/58

5

5

24/35

شاخص

9/7

54/2

9/5

9/3

10

6

کرانه­راست

مقدار

43/1

78/0

8/46

8/64

6/0

5

78/22

شاخص

62/5

75/1

31/3

2/4

9/2

6

کرانه چپ

مقدار

4/1

95/0

25/71

2/65

30

10-

42/8

شاخص

62/5

9/0

8/1

2/4

9/5

7

کرانه­راست

مقدار

37/1

36/0

8/1

9/0

5/0

5

5/34

شاخص

3/5

2/3

10

1

10

7

کرانه چپ

مقدار

2

57/0

55/8

4/62

20

10-

1/18

شاخص

9/7

12/1

8

4

7

8

کرانه­راست

مقدار

37/1

36/0

6/3

99

5/0

5

6/43

شاخص

56/4

5

10

5/8

10

8

کرانه چپ

مقدار

2

57/0

7/5

2/64

5

5

5/39

شاخص

9/7

5/3

9

2/4

10

9

کرانه­راست

مقدار

22/1

18/0

9/0

3/8

10

5

8/36

شاخص

4

6/7

10

2/1

9

9

کرانه چپ

مقدار

25/1

2/0

2

90

10

5

43

شاخص

4

5/7

10

9/7

9

جدول (5) نتایج کلی رده­بندی خطر فرسایش کرانه (BEHI)

مقطع عرضی

امتیاز BEHI

خطر فرسایش کناره راست

امتیاز BEHI

خطر فرسایش کناره چپ

1

8/34

زیاد

8/46

شدید

2

8/42

خیلی زیاد

4/21

متوسط

3

7/34

زیاد

8/32

زیاد

4

84/7

خیلی کم

10

کم

5

4/28

متوسط

24/35

زیاد

6

78/28

متوسط

42/8

خیلی کم

7

5/34

زیاد

1/18

کم

8

06/43

خیلی زیاد

5/39

زیاد

9

8/36

زیاد

43

خیلی زیاد

 

 

شکل (3) رده­بندی خطر فرسایش کرانه (BEHI) در مقاطع مورد مطالعه

روش کار و نتایج ارائه شده در این مطالعه به ‌منظور پیش­بینی حساسیت فرسایش کناره­ی رودخانه­ی قرانقوچای بوده است. تفاوت این روش نسبت به مطالعات قبلی، کمی­سازی و تعدد متغیرهای مورداستفاده در برآورد حساسیت کناره رودخانه بوده است. یافته­های موجود در این رودخانه با نتایج یافته­های مطالعات دیگر ازجمله رضایی­مقدم و همکاران (۱۳۹۱)، روستایی و همکاران (۱۳۹۲) و خالقی و ملکانی (1393) که در سطح منطقه به ویژه آذربایجان­ شرقی صورت گرفته است، نشان می‌دهد که کناره‌های رودخانه‌ها در این نواحی دارای حساسیت بالا نسبت به فرسایش هستند. با توجه به شکل (3) و جدول (۵) مشخص شده است که حساسیت مقاطع و کناره‌های چپ و راست در مقابل فرسایش یکسان نیست. به گونه­ای که مقاطع بالادست و پایین دست حساسیت بیشتری نسبت به فرسایش دارا بوده‌اند. برای تشخیص دلیل این موضوع، متغیرهای مورد مطالعه در مقاطع مختلف مورد بررسی قرار گرفت. بررسی­ها نشان داد که در مقاطع میانی تراکم ریشه­ها و عمق ریشه­ها بیشتر از نواحی دیگر بوده است حتی در مقاطعی که کناره­ی راست و چپ دارای تفاوت حساسیت بوده‌اند این تفاوت ناشی از تفاوت پوشش گیاهی و تأثیر آن یعنی تراکم و عمق ریشه­ها بوده است. در واقع پوشش گیاهی هر سه فرآیند فرسایشی کناره (فرسایش هیدرولیک رودخانه، حرکات توده­ای و تنش برشی مکانیکی و هیدرولیکی مواد کناره) که توسط لاولر[6] (1995) بیان شده را تحت تأثیر قرار می‌دهد (وین و مستقیمی[7]، 2006). وین و مستقیمی (2006) مشخص کرده­اند که تراکم ریشه تأثیر قابل ‌توجهی بر روی فرسایش کناره در جنوب غربی ویرجینیای آمریکا دارد. مطالعات قبلی نشان می‌دهد، پوشش گیاهی درختی نرخ فرسایش را از طریق اتلاف انرژی ستون آب کاهش می‌دهد. این فرآیند از طریق افزایش زبری و مقاومت کششی ناشی از افزایش چسبندگی فراهم شده به وسیله ترکیب ریشه و خاک صورت می­گیرد (شوم[8]، 1973؛ تورن[9]، 1990؛ گورنیل[10]، 1997؛ گنت و همکاران[11]، 2005 و پولین[12]، 2007). علاوه بر این نتایج نشان می‌دهد که تفاوت گونه­های مختلف گیاهی نیز مقادیر متنوعی از مقاومت کششی را نسبت به خاک فراهم می‌کند (گنت و همکاران، 2005 و پولین، 2007). حساسیت فرسایش محاسبه شده در مقاطع مختلف قرانقوچای نشان می‌دهد که فرسایش بیشتر در بخش­هایی رخ می‌دهد که پوشش گیاهی وجود ندارد یعنی جایی که پوشش گیاهی کم است، حساسیت به فرسایش نیز کمتر است. در این مدل متغیرهای نسبت عمق و تراکم ریشه­ها، با هم در ارتباط هستند و در صورتی که با یکدیگر ترکیب شوند می توانند امتیاز پایینی را در مدل برای مقطع مورد مطالعه ایجاد کنند. به‌ عنوان مثال در مقطع 9، به دلیل ضعف پوشش گیاهی، نسبت عمق به ارتفاع عدد 2/0 و تراکم ریشه 2 درصد بوده که منجر به کسب امتیاز بالا برای این مقطع و حساسیت بالای کناره نسبت به فرسایش شده است. یک متغیر دیگر مورد بررسی در این مدل که می‌تواند در تفاوت حساسیت کناره‌ها دخالت داشته باشد ویژگی‌های مواد تشکیل‌دهنده­ی کناره (خاک) باشد. این ویژگی به ‌عنوان یک متغیر تعدیل و تنظیم­کننده­ی مواد کناره شناخته می‌شود. در واقع مواد کناره‌ای مختلف، حساسیت­های متفاوتی را در مقابل فرسایش ایجاد می­کنند. به ‌عنوان مثال کناره‌های رسی به علت چسبندگی نسبت به کناره‌های ماسه­ای و شنی به آهستگی و در زمان طولانی فرسایش پیدا می­کنند. وین و مستقیمی (2006) دریافته‌اند که وزن مخصوص ظاهری خاک یک فاکتور خیلی مهم مؤثر بر فرسایش کناره است؛ در واقع خاک با وزن مخصوص ظاهری بالاتر منجر به کاهش فرسایش­پذیری خاک می‌شود (شوم، 1973). خاک غنی از رس، معمولاً وزن مخصوص ظاهری بالاتری دارد که در منطقه­ی قرانقوچای در چند مقطع مشاهده شده است. رس تمایل به چسبندگی بیشتر با یکدیگر داشته و آستانه­ی شکست آن خیلی بالاتر است. به عنوان مثال در مقطع 2 در کناره­ی راست و چپ، مقاطع 4 و 5 در کناره­ی راست و مقاطع 6 و 7 در کناره چپ با وجود عدم پوشش گیاهی تقریباً مناسب یا مشابه مقاطع یا کناره دیگر بوده است ولی حساسیت کمتری نسبت به فرسایش داشته است که این وضعیت ناشی از مواد تشکیل‌دهنده­ی کناره بوده که به‌ طور عمده ریزدانه در حد رس بوده است و در مقابل در مقطع 1 در کناره­ی راست و چپ، مقطع 2 در کناره­ی راست، مقطع 4 در کناره­ی چپ و مقاطع 7 و 8 در کناره راست و چپ بالا بودن حساسیت کناره به فرسایش مشاهده می‌شود که یکی از عوامل مؤثر نوع مواد تشکیل‌دهنده­ی کناره و لایه­بندی آن بوده است. در این مقاطع مواد کناره به ‌طور عمده از ماسه، شن و قلوه سنگ تشکیل شده است.

نتیجه­گیری

با توجه به داده‌ها و اطلاعات جمع‌آوری شده و نمونه­گیری­های انجام‌گرفته، مشخص شد فرسایش کناره‌ای از پدیده­های غالب و فعال در بازه­های مورد مطالعه­ی رودخانه­ی قرانقوچای محسوب می‌شود، که در مقاطع مختلف آثار و پیامدهای گوناگونی چون تغییر الگوی رودخانه، گسترش شعاع انحنا در قوس­های رودخانه و گسترش عرض رودخانه در مسیرهای مستقیم داشته است (حسین­زاده و همکاران، 1395)، که به تبع این پدیده­ها در ایجاد خسارات به زمین­ها و تأسیسات اطراف رودخانه شده و موجب ایجاد تغییرات متعدد در الگوی رودخانه، تولید رسوب و انتقال آن به مخزن سد سهند می‌باشند، که در جهت جلوگیری از تحمیل خسارات و اثرات سوء بر منطقه نیازمند شناخت کلی از رفتار و جریان رودخانه وجود دارد که در نهایت با شناسایی مناطق مستعد برای این نوع از فرسایش و انجام تمهیدات و اقدامات کنترلی در سطح این منطقه می‌توان آثار و پیامدهای این پدیده را کاهش داده و یا به حداقل رساند.

این مطالعه نشان داد که پوشش گیاهی و مواد کناره­ نقش اساس در حفظ پایداری کناره در این منطقه دارند. ارزیابی فرسایش کناره با استفاده از مدل خطر فرسایش کرانه (BEHI) نشان می‌دهد که بر روی حساسیت فرسایش کناره­ی رودخانه در منطقه­ی قرانقوچای بیش از یک عامل کنترلی نقش دارد. در مدل BEHI، با توجه به پارامترهای اندازه‌گیری شده، علت بالا بودن ضریب خطر فرسایش در کناره سمت راست، پایین بودن میزان تراکم ریشه در کناره سمت راست و جنس سست مواد کناره نسبت به کناره چپ می‌توان دانست. همچنین میزان و خطر فرسایش کناره‌ای در اواسط بازه­ی مورد مطالعه کاهش پیدا می‌کند. که علت این أمر در مدل BEHI با توجه به پارامترهای مورد بررسی، بالا بودن عمق ریشه نسبت به ارتفاع کناره و بالا بودن تراکم ریشه در مقاطع میانی است.

 



[1]- Rosgen

[2] - Wilson et al.,

[3]- Bernhardt et al.,

[4]- Kwan and Swanson

[5]- Coryat

[6]- Lawler

[7]- Wynn and Mostaghimi                               

[8]- Schumm

[9]- Thorne

[10]- Gurnell

[11]- Genet et al.

[12]- Pollen

- اسماعیلی، رضا و محمدمهدی حسین­زاده (1394)، مقایسه­ی روش‌های روزگن و استیل رود در طبقه­بندی رودخانه‌های کوهستانی، مطالعه­ی موردی البرز شمالی، حوضه­ی آبریز لاویج، پژوهش­های دانش زمین، شماره­ی 21، صص 79-64.
- اصغری سراسکانرود، صیاد، زینالی، بتول، (۱۳۹۲)، بررسی مقاومت ذرات رسوبی در برابر فرسایش رودخانه­ی سراسکندچای هشترود با استفاده از روش‌های ریاضی، پژوهش­های فرسایش محیطی، شماره­ی ۱۲، صص ۳۰-۴۲.
- حسین زاده، محمد مهدی، اسماعیلی، رضا، متولی، صدرالدین، (1384)، بررسی کارایی سیستم طبقه بندی روزگن (مطالعه موردی: طبقه بندی رودخانه‌های بابل و تالار در محدوده­ی جلگه ساحلی دریای خزر)، فصلنامه­ی جغرافیایی سرزمین، شماره­ی 5، صص 64-51.
- حسین­زاده، محمدمهدی؛ خالقی، سمیه؛ واحدی­فر، فراز و میلاد رستمی (1395)، برآورد فرسایش کناره­ای در رودخانه­ی قرانقوچای هشترود با استفاده از مدل راسگن، چهارمین همایش ملی انجمن ایرانی ژئومورفولوژی، آبان 1395، تهران.
- خالقی، سمیه و لیلا ملکانی (۱۳۹۴)، برآورد فرسایش کرانه رودخانه­ی لیقوان چای با استفاده از شاخص تنش برشی نزدیک کرانه­ی راسگن، کنگره بین­المللی جغرافیا و توسعه پایدار، تهران.
- روستایی، شهرام؛ خورشیددوست، علی­محمد و سمیه خالقی (1392)، ارزیابی مورفولوژی مجرای رودخانه لیقوان با روش طبقه­بندی راسگن، پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، شماره­ی 4، صص16-1.
- رضایی مقدم، محمدحسین؛ ثروتی، محمدرضا و صیاد اصغری سراسکانرود (۱۳۹۱)، وضعیت پایداری مجرای رودخانه­ی قزل اوزن با استفاده از روش‌های تنش برشی، شاخص مقاومت نسبی بستر و مطالعات صحرایی، پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، شماره­ی ۱، صص ۳۳-۴۶.
- فاطمی عقدا، محمود؛ فیاضی، فرج­اله و داریوش علیپور (1380)، بررسی زمین‌شناسی مهندسی بخشی از رودخانه­ی کرخه (روستای عبدالخان تا روستای الهایی)،نشریه علوم دانشگاه تربیت معلم، جلد 1، شماره­ی 6 و3، صص 163-179.
-Bernhardt, E.S., Palmer, M.A., Allan, J.D., Alexander, G., Barnas, K., Brooks, S., Carr, J., Clayton, S., Dahm, C., Follstad-Shah, J., Galat, D., Gloss, S., Oodwin, P., Hart, D., Hassett, B., Jenkinson, R., Katz, S., Kondolf, G. M., Lake, P. S., Lave, R., Meyer, J. L., O’Donnell, T. K., Pagano, L., Powell, B. and Sudduth, E., (2005), Synthesizing U.S. River Restoration Efforts, Science, 308, PP. 636–637.
- Coryat., M., (2014), Analysis of the Bank Assessment for Non-point Source Consequences of Sediment (BANCS) Approach for the Prediction of Streambank Stability and Erosion along Stony Clove Creek in the Catskills, Master Theses, Syracuse University.
- Genet, M., Stokes, A., Salin, F., Mickovski, S. B., Fourcaud, T., Dumail, J-F., et al., (2005), The Influence of Cellulose Content on Tensile Strength in Tree Roots, Plant and Soil, 278, PP. 1-9.
- Gurnell, A., (1997), The Hydrological and Geomorphological Significance of Forested Floodplains, Global Ecology and Biogeography Letters, 6, PP. 219-229.
- Kang, R.S., (2007), Effects of Urbanization on Channel Morphology of Three Streams in the Central Redbed Plains of Oklahoma, Proquest, Ph.D Thesis, Faculty of the Graduate College, Oklahoma State University.
- Lawler, D.M., (1995), The Impact of Scale on the Processes of Channel-Side Sediment Supply: A Conceptual Model, Effects of Scale on Interpretation and Management of Sediment and Water Quality, 226, PP. 175-184.
-Pollen, N., (2007), Temporal and Spatial Variability in Root Reinforcement of Streambanks: Accounting for Soil Shear Strength and Moisture, Catena, 69, PP.197-205.
- Rosgen, D.L., (2001), A Strem Channel Stability Assessment Methodology, Proceedings of the Seventh Federal Interagency Sedimentation Conference.
- Rosgen, D.L., (2006), Watershed Assessment of River Stability and Sediment Supply (WARSSS), Wildland Hydrology, Fort Collins, Colorado.
- Schumm, S.A., (1973), Geomorphic Thresholds and Complex Response of Drainage Systems, Fluvial Geomorphology, In: M. Morisawa (Editor), Binghamton, New York.
-Thorne, C.R., (1990), Effects of Vegetation on Riverbank Erosion and Stability, Vegetation and Erosion: Processes and Environments, Thornes, J.B. (Editor), John Wiley & Sons Ltd. West Sussex. 
-Wilson, C.G., Kuhnle, R.A., Bosch, D.D., Steiner, J.L., Starks, P.J., Tomer, M.D. and Wilson, G.V., (2008), Quantifiycing Relative Contributions Formsediment sources in Conservation Effects Assessment Project Satersheds, Journal of Soil and Water Conservation, 63, PP. 523-531.
-Wynn, T.M. and Mostaghimi, S., (2006), The Effects of Vegetation and Soil Type on Streambank Erosion, Southwestern Virginia, USA, Journal of the American Water Resources Association, 42 (1), PP. 69-82.