نوع مقاله : پژوهشی
نویسندگان
1 دانشیار اقلیمشناسی دانشگاه تربیت مدرس، تهران
2 استادیار موسسه آموزش عالی علمی کاربردی هلال ایران، تهران
3 استادیار گروه جنگلداری مناطق خشک، دانشکده کویرشناسی، دانشگاه سمنان، سمنان (نویسنده‌ی مسئول)
4 کارشناس ارشد ژئومورفولوژی دانشگاه تربیت مدرس، تهران
چکیده
چکیده
فرسایش خاک یکی از مهمترین مخاطرات طبیعی در هر کشور بشمار میآید که پیامدهایی چون کاهش حاصلخیزی، کاهش محصول و بیابانزایی به ویژه در مناطق خشک را به همراه دارد. هدف این تحقیق، مقایسه رسوب معلق در حوضههای آبخیز دریای خزر با اقلیم مرطوب و ایران مرکزی با اقلیم خشک کشور است. جهت انجام پژوهش از دادههای بارانسنجی، دبیسنجی و رسوبسنجی به همراه شیب، توپوگرافی، کاربری اراضی و سنگشناسی استفاده شده است. برای تحلیل دادهها از روشهای تحلیل آماری در نرمافزاSPSS استفاده شده است. نتایج حاصل از آزمون همبستگی نشان داد که رابطه و همبستگی قوی بین دو پارامتر بارش و رسوب وجود دارد. با توجه به نتایج حاصله از مدل رگرسیون چندمتغیره، بین متغیرهای بارش، دبی و رسوب سالانه در حوضههای مورد مطالعه رابطهی معنادار و مستقیم وجود داشته و مدلهای نسبتاً خوبی از روابط متغیرهای بارش، دبی و رسوب معلق به دست آمد. بر اساس توزیع فضایی رسوب، در حوضهی آبخیز ایران مرکزی بیشترین میزان رسوب در غرب حوضه در ایستگاههای قلعهی شاهرخ و چمریز و کمترین میزان رسوب در شمال و جنوب حوضه مشاهده میشود. در حوضهی آبخیز خزر، بیشترین میزان بار رسوبی در حوضهی آبخیز قرهسو و ران در ایستگاه قزاقلی سپس در حوضهی سفیدرود در ایستگاه قرهگونی مشاهده می‌گردد. کمترین میزان بار رسوبی نیز مربوط به حوضهی آبخیز خزر در حوضهی تالش و ایستگاههای جنوبی خزر است.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
The Analysis and Comparison of the Suspended Sediment in the Caspian Sea and Central Iran Drainage Basins
نویسندگان [English]
- Manuchehr Farajzadeh 1
- Ali Asghar Hodaei 2
- Maryam Mollashahi 3
- Neda Rajabi Rostam Abadi 4
1 Associated professor of Tarbiat Modares University
2 Assistance professor of scientific- practical education institute of Helal Iran
3 Assistance Prof, faculty of desert study, Semnan University, Semnan, Iran (Corresponding Autor)
4 Masters of Science in geomorphology from Tarbiat Modares University-Tehran.
چکیده [English]
Introduction
Soil erosion as one of the most important natural hazards of each country usually results in reduced fertility, crop reduction, and desertification, particularly in arid and semi-arid areas. Two-thirds of Iran is located in the arid and semi-arid areas and one of its climatic features is flood. Consequently, soil erosion is one of its environmental problems. Nowadays, since soil is important for the life of products and is directly related to the balance of the ecosystem and the water cycle, its protection and fertility are two important factors that shouldn't be ignored. The purpose of this study was to compare the suspended sediment in two drainage basins of the Caspian Sea, with a humid climate, and central Iran, with an arid climate.
Methodology
For research surveys, pluviometersdata, sediment and discharge assessment, slope, topography with land use, and lithology were used. Maps were obtained from survey organization, geological survey and mineral exploration, and Natural Rescues of Iran. To this end, land use maps, based on the land use type, were classified into six categories including urban area, forests land, pasture land, agricultural land, swamp land, and arid land, without vegetation cover. In addition, the geological maps, based on the stone resistance and amount of sediment production, were classified into ten categories including the hardest stones, very hard stones, so hard stones, enough hard stones, mediocre stones, enough soft stones, partly soft stones, powder stones, loose stones, and so loose stones. Finally, the data was analyzed using the SPSS software.
Results and Discussion
The results indicated a high and significant correlation between the rainfall and sediment. There was also a direct and significant correlation between the rainfalls, discharge, and yearly sediment of the field. In addition, a fairly good model was achieved from the rainfall, discharge, and sediments variables.
Considering the distribution of the sediment in central Iran, the highest sediment volume was seen in the west of the basin at Shahrokh, Chamriz station. The lowest sediment volume, in contrast, was seen in its north and south. In the Caspian basin, the highest sediment volume was seen in Gharasou and Ran basin at Ghezaghli station. The second highest sediment volume was seen in Gharaghoni station at Sefidrood basin. The lowest sediment volume was seen in Talesh basin and in the southern stations of the Caspian Sea.
کلیدواژه‌ها [English]
- Spatiotemporal analysis
- Sediment
- Drainage basin
- Erosion
مقدمه
فرسایش خاک و رسوبگذاری در زمرهی بزرگترین نگرانیهای زیستمحیطی دنیا بشمار میرود. در بخشهای زیادی از دنیا نه تنها فرسایش خاک، بلکه همچنین افزایش رسوبدهی حوضهی آبخیز موجب زوال زمین و ایجاد اختلال در توسعهی کشاورزی و صنعت شده است (ژیااوکینگ،2003: 53). فرسایش به عنوان منبع اولیه رسوباتی است که رودها را آلوده ساخته و باعث پر شدن سدها میشوند به همین دلیل هر جا صحبت از رسوبات میشود پدیدهی فرسایش نیز در کنار آن مطرح شده و در اصل این پدیده فرایندی پیوسته میباشند و عوامل مؤثر در بروز و کنترل آنها نیز تا حد زیادی مشترک است (نجفی، 1382: 101). در کشور ما نیز آثار و علائم فرسایش در اکثر نقاط دیده میشود (ضیایی، 1380: 65) و نزدیک به 75 درصد سطح کشور ایران در معرض فرسایش است (بهرامی و رحیمی، 1387: 19). عوامل مختلفی در فرسایش و تولید رسوب مؤثر میباشند و بر اساس شرایط هر حوضه ممکن است یک یا چند عامل در تشدید آن مؤثر باشد، از این رو برای بررسی مسئله رسوبدهی هر حوضه باید عوامل مؤثر در رسوبدهی آن منطقه را شناخت و به طور صحیح برآورد کرد و سپس تأثیر عوامل مختلف را بر روی رسوبدهی مشخص نمود (امامی، 1387: 105، وروانی و همکاران، 1386: 1229).
در همین زمینه فرارسی (1990: 256) در رابطه با ارائهی مدلی برای 20حوضه آبخیز واقع در شمال ایتالیا از حجم بارش متوسط سالانه، مساحت حوضه و عوامل مربوط به حساسیت یا فرسایش و یا حمل رسوب استفاده کرد. نتایج نشان داد در حوضههای مورد مطالعه حجم بارش سالانه در مقایسه با دبی سالانه همبستگی بالاتری با رسوب کل دارد. بابروویستکایا و همکاران (2003: 128) با تحلیل آماری و هیدرولوژیکی تغییرات بلندمدت رسوب معلق رودخانههای روسیه، تأثیر پارامترهای اقلیمی و هیدرولوژیکی را بر روی تغییرات مقادیر رسوب رودخانهها بررسی کرده و به این نتیجه رسیدند که فعالیتهای انسانی مانند احداث سد و معدن بیش از پارامترهای اقلیمی بر میزان رسوب معلق مؤثر است.
در مناطقی مانند ایران که دارای ناهمواریهای جوان هستند[1]، ویژگیهای خاک به طور بیشتری تحت تأثیر ویژگیهای سنگ است (فایزینا، 1995) بنابراین شناخت حساسیت سنگها اهمیت زیادی در برآورد رسوبدهی حوضهها دارد. اندرسون (2015) روش رگرسیون منطقهای را بین ویژگیهای حوضه و شاخصهای آماری رسوب استفاده کردند. جیسون و پینتر (2016) بین مقدار رسوب و ویژگیهای توپوگرافی و اقلیمی حوضههای آبخیز رابطهی رگرسیون را بهبود بخشیدند. رومپایه و همکاران (2015) در ایتالیا آمار طولانی مدت رسوب مربوط به سد مخزنی را به منظور واسنجی و اعتبار مدل تحویل رسوب توزیع مکانی به کار بردند. نتایج بررسی مجموعه دادههای رسوب حوضههای با کاربری اراضی کشاورزی و نیمه بکر در شمال، مرکز و جنوب ایتالیا، نشان داد که عملکرد مدل مذکور در مناطق کوهستانی ضعیف و در مناطق دشتی توانمند است.
یانگ و همکارانش (2004: 1215) تأثیر فعالیتهای انسانی بر جریان رسوب معلق رودخانه یانگتسه در طول قرن گذشته مورد مطالعه قرار دادند. طی این تحقیق معلوم گردید که جریان سالانه رسوب به داخل خلیج (مصب رودخانه) در آغاز قرن 20 حدود 395 میلیون تن در سال بوده است که به تدریج به میانگین 509 میلیون تن در سال در دههی 1960 افزایش یافته است.
مولینا و همکاران (2008: 180) در مطالعهای در حوضهی پائوت[2] اکوادور به بررسی عوامل حاکم برتغییرات فضایی رسوبدهی پرداختند. ترامبلی و همکاران (2008: 241) غلظت رسوبات معلق سالانه را در 208 رودخانه شمال آمریکا بااستفاده از تحلیلهای فراوانی در یک مقیاس بزرگ مطالعه کردند و دریافتند که بیشینه غلظت رسوب معلق در بهار و تابستان بوده و بین غلظت رسوب معلق و دبی همبستگی بالایی برقرار است. رومن و همکاران (2010: 3134) یک تابع رگرسیونی برای برآورد بار رسوب معلق رودخانههای واقع در شمال ایالات متحده به دست آوردند. نتایج آنها نشان داد که متوسط رسوب معلق سالانه در منطقهی مورد مطالعه متأثر از متغیرهای مساحت حوضه، الگوی کاربری اراضی، بارندگی فصلی، ساخت خاک، تغییرات هیدرولوژیکی و تا حدود کمتر عامل توپوگرافی میباشد. خداشناس و همکاران (1387: 163) به ارائهی مدلهای رگرسیونی چندمتغیره برآورد رسوب در حوضههای شمال استان خراسان (29 حوضه) مبادرت ورزیدند. بهترین مدل ایجاد شده متشکل از 5 پارامتر ارتفاع متوسط حوضه، شیب متوسط حوضه، دبی متوسط جریان در کل سال، بارندگی متوسط و دبی حدکثر روزانه با دورهی بازگشت دو ساله برای برآورد بار رسوبی کل در 12حوضهی کوچک بود.
عوامل مختلفی در فرسایش و تولید رسوب مؤثر میباشند و بر اساس شرایط هر حوضه ممکن است یک یا چند عامل در تشدید آن مؤثر باشد، از این رو برای بررسی مسئله رسوبدهی هر حوضه باید عوامل مؤثر در رسوبدهی آن منطقه را شناخت و به طور صحیح برآورد کرد و سپس تأثیر عوامل مختلف را بر روی رسوبدهی مشخص نمود (امامی، 1387). از سویی برآورد صحیح بار رسوبی و فهم دینامیک رسوب درحوضههای آبخیز نیازمند درک درست تغییرات مکانی و زمانی رسوب میباشد (وروانی و همکاران، 1386). مطالعات صورت گرفته بیانگر وجود ارتباط قوی بین مقادیر ورودی بارش و جریان و همچنین خروجیهای متناسب رسوب در آنها میباشد ولی بررسی تغییرات مقادیر رسوب در حوضههای آبخیزی که در اقلیم مرطوب قرار گرفتهاند (مانند حوضهی آبخیز دریای خزر) و حوضه آبخیزی که در اقلیم خشک قرار گرفتهاند (مانند حوضهی آبخیزی ایران مرکزی) کمتر مورد توجه بوده که هدف مقالهی حاضر را تشکیل میدهد.
مواد و روش
به منظور بررسی تغییرات سریع یا روندهای احتمالی در سریهای زمانی اقلیمی در حوضههای آبخیز خزر و ایران مرکزی، اطلاعات و آمار لازم (آمار رسوب، بارش و دبی) از سازمان هواشناسی و همچنین مدیریت منابع آب کشور تهیه گردید. همچنین اطلاعات سطح زمین شامل: کاربری اراضی، شیب، ارتفاع، جنس زمین، طول شبکه‌های زهکشی و طول آبراهه اصلی از نقشههای کلان کشور در مقیاس 25000/1 که توسط دستگاههای مختلف از جمله سازمان نقشهبرداری، زمین شناسی، منابع طبیعی و جنگلها و مراتع کشور تهیه شده است، گردآوری شد. نقشههای کاربری اراضی بر اساس نوع کاربری به شش طبقه دستهبندی شدند که عبارتند از: مناطق شهری، اراضی جنگلی، اراضی مرتع، اراضی کشاورزی، اراضی باتلاقی و اراضی بایر (زمینهای بدون پوشش). نقشههای زمینشناسی نیز از نظر مقاومت و بسته به میزان مقاومت سنگها و میزان رسوبی که تولید می‌کنند به 10 طبقه تقسیم شده که عبارتند از: سختترین سنگها، سنگهای بسیار سخت، سنگهای خیلی سخت، سنگهای به مقدار کافی سخت، سنگها با سختی متوسط، سنگهای به مقدار کافی نرم، سنگهای نسبتاً نرم، سنگهای پودری، سنگهای سست و سنگهای خیلی سست. نقشههای شیب و ارتفاعی نیز از نقشهی رقومی ایران استخراج گردیدند. برای تهیهی مدل رقومی ارتفاع از نقشهی رقومی ایران با قدرت تفکیک 30 متر استفاده شد و در محیط نرمافزاری GIS Arc شیب آن استخراج شد. در این مطالعه برای آشکارسازی روند تغییرات در طی سال‌های مورد مطالعه از آزمون‌های مختلفی چون من-کندال و رگرسیون خطی استفاده شد.
بحث و نتایج
مشخصات آماری و نوسانات رسوب در حوضهی آبخیز دریاچه خزر در جدول (1) نشان داده شده است. همانطور که جدول مذکور نشان میدهد بیشترین میزان رسوب در ایستگاههای شرقی حوضه در حوضهی قرهسو و گرگان یعنی ایستگاههای واقع بر روی گرگانرود مشاهده می‌گردد. در ایستگاه قزاقلی میزان متوسط رسوب سالیانه بیش از 3/242765 تن و کمترین میزان رسوب در این حوضه مربوط به ایستگاه نوده با میزان 2/1987 تن در سال است. در جنوب دریای خزر در حوضهی قرهسو و هراز بیشترین میزان رسوب در ایستگاه کشتارگاه بر روی رودخانهی بابل رود با مقدار 8/6938 تن در سال مشاهده میشود و در ایستگاه ریگ چشمه این عدد به 3/20898 تن در سال میرسد. در حوضهی سفیدرود و هراز از میزان بار رسوبی به صورت قابل توجهی کاسته شده به طوری که میانگین رسوب در این حوضه در ایستگاه هرات بر 1/12743 تن در سال و در ایستگاه درازلات به 7/86986 تن در سال رسیده است. در جنوب غرب دریاچهی خزر در حوضهی سفیدرود بیشترین میزان رسوب در ایستگاه قرهگونی بر روی رودخانهی قزلاوزن با میزان 1/2312174 تن در سال مشاهده میشود. به سمت غرب باز از میزان بار رسوبی کاسته شده و میزان رسوب در این منطقه به 2/6419 تن در سال در حوضهی تالش میرسد. همچنین در حوضهی ارس بیشترین میزان رسوب در ایستگاه تازهکند بر روی رودخانهی اهر چای با میزان 21289 تن در سال مشاهده میشود.
جدول (1) مشخصات آماری رسوب معلق در ایستگاههای حوضهی آبخیز دریای خزر
|
ایستگاه |
میانگین |
حداکثر |
انحراف معیار |
ضریب تغییرات |
|
گنبد |
3/68645 |
5/260162 |
3/77972 |
1/1 |
|
نوده |
2/1987 |
5/11017 |
2523 |
2/1 |
|
قزاقلی |
3/242765 |
951587 |
284850 |
2/1 |
|
ریگ چشمه |
3/20898 |
4/266463 |
1/54674 |
6/2 |
|
کشتارگاه |
8/6938 |
3/297410 |
2/82476 |
2/1 |
|
هرات بر |
1/12743 |
6/165928 |
4/29632 |
3/2 |
|
درازلات |
7/86986 |
5/749472 |
1/194940 |
2/2 |
|
قره گونی |
1/2312174 |
7/735063 |
282543 |
2/1 |
|
لوشان |
4/94325 |
4/380436 |
5/126601 |
3/1 |
|
گیلوان |
5/21289 |
6/120626 |
30548 |
4/1 |
|
ماشین خانه |
2/6419 |
6/29620 |
3/7911 |
2/1 |
|
نیر |
8/304 |
5/1585 |
1/455 |
5/1 |
|
تازهکند |
2/33214 |
135605 |
4/41028 |
2/1 |
جدول (2) مشخصات آماری رسوب معلق در ایستگاههای ایران مرکزی را نشان میدهد. ایران مرکزی با ساختار زمینشناسی متنوع خود بیشترین تنوع زمین ساختی را در مقایسه با دیگر حوضههای آبخیز کشور دارا میباشد (علایی طالقانی، 1392: 165). در شمال شرقی حوضه در زیرحوضهی کویر مرکزی بیشترین میزان رسوب در ایستگاه بنکوه بر روی رودخانهی حبلهرود برابر با 3/135642 تن در سال به ثبت رسیده است. همچنین در این زیر حوضه کمترین میزان بار رسوبی در ایستگاه رویین 4/1106 تن در سال میباشد. در شمال غربی حوضه در زیرحوضهی دریاچه نمک بیشترین میزان بار رسوبی با مقدار 1/128549 تن در سال در ایستگاه سیرا بر روی رودخانهی کرج مشاهده میشود. همچنین کمترین میزان بار رسوبی این زیرحوضه در ایستگاه بن رود مشاهده میشود که میزان متوسط رسوب حمل شده در این ایستگاه برابر با 3/25 تن در سال است. در غرب حوضه در ایستگاه قلعهی شاهرخ در حوضهی گاوخونی حداکثر میزان رسوب سالانه به 6/241857 تن در سال میرسد. همچنین میزان رسوب سالانه در ایستگاه چمریز بر روی رودخانهی کر در غرب حوضه برابر با 9/184654 تن در سال مشاهده و در جنوب حوضه در ایستگاه حسین آباد باز از مقدار بار رسوبی کاسته میشود که میزان رسوب سالانه ایستگاه به 31306 تن در سال میرسد.
جدول (2) شاخصهای آماری رسوب و نوسانات آن در ایستگاههای حوضهی آبخیز ایران مرکزی بر حسب تن در سال
|
ایستگاه |
میانگین |
حداکثر |
انحراف معیار |
ضریب تغییرات |
|
روحآباد |
6/14865 |
4/70790 |
2/24610 |
7/1 |
|
بنکوه |
3/135642 |
3/800193 |
6/214951 |
6/1 |
|
رویین |
4/1106 |
76/6494 |
9/1639 |
5/1 |
|
سیرا |
1/128549 |
9/863198 |
1/217365 |
7/1 |
|
رودک |
5/77581 |
4/371877 |
7/93525 |
2/1 |
|
بندشاه عباسی |
6/31902 |
1/112387 |
37441 |
2/1 |
|
بن رود |
3/25 |
6/113 |
37 |
5/1 |
|
قلعه شاهرخ |
6/241857 |
9/783054 |
222944 |
9/0 |
|
حسینآباد |
5/31306 |
5/45015 |
2/12722 |
4/0 |
|
چمریز |
9/184654 |
8/764947 |
36/251876 |
4/1 |
ـ آزمون نموداری من-کندال رسوب در ایستگاههای حوضههای آبخیز
آماره نموداری من-کندال جهت آزمون معنیداری روند و آشکارسازی جهش در سریهای زمانی با استفاده از مؤلفه Ui و Ui' ترسیم شد. نتایج مربوط به آزمون نموداری من-کندال میزان رسوب سالانه در حوضههای مورد مطالعه نشان داد که روند بارش، دبی و رسوبگذاری در طی دورهی آماری مطالعه شده در بیشتر ایستگاهها کاهشی بوده و در ایستگاههای کشتارگاه، درازلات، گیلوان و قرهگونی در حوضهی آبخیز خزر روند افزایشی داشتهاند. در حوضهی آبخیز ایران مرکزی نیز تنها ایستگاه قلعه شاهرخ روند افزایشی داشته است (جدول 3).
جدول (3) نتایج خط روند بارش، دبی و رسوب بر اساس آزمون من کندال در ایستگاههای حوضههای مورد مطالعه
|
نام حوضه |
نام ایستگاه |
روند بارش |
روند دبی |
روند رسوب |
|
دریای خزر |
گنبد |
کاهشی |
کاهشی |
کاهشی |
|
نوده - خرمالو |
کاهشی |
کاهشی |
کاهشی |
|
|
قزاقلی |
کاهشی |
کاهشی |
کاهشی |
|
|
ریگچشمه |
افزایشی |
افزایشی |
بدون روند |
|
|
کشتارگاه |
افزایشی |
افزایشی |
افزایشی |
|
|
هرات بر |
کاهشی |
کاهشی |
کاهشی |
|
|
درازلات-طول لات |
افزایشی |
افزایشی |
کاهشی |
|
|
لوشان |
کاهشی |
کاهشی |
افزایشی |
|
|
گیلوان |
افزایشی |
افزایشی |
افزایشی |
|
|
قره گونی |
افزایشی |
افزایشی |
افزایشی |
|
|
ماشین خانه |
کاهشی |
کاهشی |
کاهشی |
|
|
نیر |
کاهشی |
کاهشی |
کاهشی |
|
|
تازه کند-اهرچای |
کاهشی |
کاهشی |
کاهشی |
ادامهی (جدول 3)
|
نام حوضه |
نام ایستگاه |
روند بارش |
روند دبی |
روند رسوب |
|
ایران مرکزی |
بن رود |
کاهشی |
کاهشی |
بدون روند |
|
سیرا |
کاهشی |
کاهشی |
کاهشی |
|
|
رودک |
کاهشی |
کاهشی |
کاهشی |
|
|
قلعه شاهرخ |
افزایشی |
افزایشی |
افزایشی |
|
|
بند شاه عباسی |
کاهشی |
کاهشی |
کاهشی |
|
|
چمریز |
کاهشی |
کاهشی |
بدون روند |
|
|
حسینآباد (صلح آباد) |
کاهشی |
کاهشی |
افزایشی |
|
|
روح آباد |
افزایشی |
افزایشی |
افزایشی |
|
|
بنکوه |
بدون روند |
کاهشی |
کاهشی |
|
|
رویین |
بدون روند |
افزایشی |
افزایشی |
همانطوری که در شکل (1) مشاهده میشود میزان رسوب در ایستگاه گنبد با تغییرات ناگهانی روبرو بوده، این تغییرات در داخل محدوده اطمینان صورت گرفته و معنیدار نمیباشد. میزان رسوب در ایستگاه نوده با تغییرات ناگهانی از سال 1351 شروع شده و سرانجام در سال 1360 به روند افزایشی معنیدار تبدیل شده، تا سال 1372 روند افزایشی ادامه داشته و در سال 1384 یک روند معنیدار و کاهشی در سریهای زمانی رسوب در ایستگاه نوده مشاهده شده که تا پایان دورهی آماری ادامه دارد. برای تمامی ایستگاههای مطالعه شده در این تحقیق نمودارهای آزمون من کندال استخراج شده است ولی به دلیل محدودیت، تنها تعدادی از آنها در این بخش آورده شده است.
شکل (1) تغییرات آمارههای u و u'مجموع رسوب سالانه ایستگاههای گنبد و نوده
ـ تحلیل ارتباط و مدل رگرسیونی برآورد رسوب
در این بخش با استفاده از تحلیل رگرسیونی چندمتغیره و دخالت دادن متغیرهای بارش (X1) و دبی (X2) به عنوان متغیرهای مستقل و پارامتر رسوب به عنوان متغیر وابسته سعی گردید تا روابط بهینه و مدل رگرسیونی مربوطه استخراج گردیده و در پیشبینی مقادیر رسوب به کار گرفته شوند. نوسانات بارش بر میزان دبی و نیز تغییرات روانآب سطحی بر میزان بار رسوبی رود تأثیر به سزایی دارد که با تغییر در موقعیت جغرافیایی ایستگاه، میزان این تأثیر نیز تغییر میکند (علیزاده، 1388). عامل بارندگی در هر منطقهای دارای تغییرات مکانی و زمانی میباشد که این تغییرات در نوسانات میزان آب‌دهی رودهای آن منطقه در بازههای زمانی و مکانی گوناگون اثری مستقیم دارد (عزیزی و رمضانیپور، 1387). البته در این بین نباید از نقش خصوصیات مختلف حوضه از جمله زمینشناسی، توپوگرافی، خاک، پوشش گیاهی، کاربری اراضی و غیره غافل ماند چرا که این عوامل بر نگهداشت سطحی نزولات جوی در حوضه و عدم تخلیهی آن به جریان رودخانهها تأثیر زیادی می‌تواند داشته باشند (علیزاده، 1388).
در جدول (4) با استفاده از تحلیل رگرسیونی چندمتغیره و دخالت دادن متغیرهای بارش (X1) و دبی (X2) به عنوان متغیرهای مستقل و پارامتر رسوب به عنوان متغیر وابسته سعی گردید تا روابط بهینه و مدل رگرسیونی مربوطه استخراج گردیده و در پیشبینی مقادیر رسوب به کار گرفته شوند. لذا در حوضههای مورد مطالعه رابطهی بین بارش و رسوب سالانه مستقیم و معنادار بوده و با افزایش میزان بارش حجم رسوب سالانه نیز افزایش یافته همچنین با کاهش بارش از حجم رسوب سالانه نیز کاسته میشود.
جدول (4) همبستگی متغیرهای بارش (x1) و دبی (X2) با رسوب (Y) در ایستگاههای حوضههای مورد مطالعه
|
نام حوضه |
نام ایستگاه |
همبستگی |
معناداری |
فرمول رگرسیون (Y=a+b1x1+b2x2) |
|
|
دریای خزر |
گنبد |
94/0 |
00002/0 |
Y=-187363.4+13281.04X1+361.5X2-187363.4+13281.04X1+361.5X2 |
|
|
نوده-خرمالو |
72/0 |
000001/0 |
Y=1251.8+20662.5X1+55.7X2 |
||
|
قزاقلی |
88/0 |
000004/0 |
Y=-645309.3+40581.3X1+888.76X2 |
||
|
ریگ چشمه |
2/0 |
003/0 |
Y=-147309+318.8X1+7339.2X2 |
||
|
کشتارگاه |
85/0 |
000009/0 |
Y=-279788+591.9X1+1962.2X2 |
||
|
|
گنبد |
94/0 |
00002/0 |
Y=-187363.4+13281.04X1+361.5X2-187363.4+13281.04X1+361.5X2 |
|
|
نوده-خرمالو |
72/0 |
000001/0 |
Y=1251.8+20662.5X1+55.7X2 |
||
|
قزاقلی |
88/0 |
000004/0 |
Y=-645309.3+40581.3X1+888.76X2 |
||
|
ریگ چشمه |
2/0 |
003/0 |
Y=-147309+318.8X1+7339.2X2 |
||
|
کشتارگاه |
85/0 |
000009/0 |
Y=-279788+591.9X1+1962.2X2 |
||
|
هرات بر |
74/0 |
000008/0 |
Y=-1559.9+1773X1+13.9X2 |
||
|
درازلات |
4/0 |
00002/0 |
Y=-632211+556.1X1+98.3X2 |
||
|
لوشان |
27/0 |
009/0 |
Y=41045.4+17072.2X1+2142.1X2 |
||
|
گیلوان |
5/0 |
0003/0 |
Y=-2753.5+413.9X1+135.7X2 |
||
|
قرهگونی |
82/0 |
0000004/0 |
Y=-305188+16746X1+879.5X2 |
||
|
ماشینخانه |
4/0 |
002/0 |
Y=-16036.6+2157.9X1+6.2X2 |
||
|
نیر |
9/0 |
000001/0 |
Y=-150.3+1721.7X1+6.2X2 |
||
|
تازهکند |
6/0 |
000003/0 |
Y=-48171.1+15797.9X1+48.8X2 |
||
ادامهی جدول (4)
|
نامحوضه |
نام ایستگاه |
همبستگی |
معناداری |
فرمول رگرسیون (Y=a+b1x1+b2x2) |
|
ایران مرکزی |
بن رود |
1/0 |
09/0 |
Y=-0.1+332.2X1+0.03X2 |
|
|
سیرا |
4/0 |
00004/0 |
Y=-430932+22204.3X1+489.5X2 |
|
|
رودک |
4/0 |
00008/0 |
Y=-101247+28697.9X1+81.4X2 |
|
|
قلعه شاهرخ |
6/0 |
000001/0 |
Y=-23550+7104.9X1+502.4X2 |
|
|
بندشاهعباسی |
6/0 |
000001/0 |
Y=3079.9+5575.8X1+49.6X2 |
|
|
چمریز |
8/0 |
000002/0 |
Y=-192639+36117.6X1+1197.9X2 |
|
|
حسینآباد |
7/0 |
001/0 |
Y=7849.3+192.1X1+133.9X2 |
|
|
روحآباد |
9/0 |
005/0 |
Y=-70949.3+49018.2X1+436.8X2 |
|
|
بنکوه |
8/0 |
000006/0 |
Y=-334631+137670.4X1+4201.9X2 |
|
|
رویین |
3/0 |
002/0 |
Y=-482.4+11741X1+17.6X2 |
ـ نقش نوع کاربری اراضی در رسوبدهی
نوع کاربری زمین بر میزان بار رسوبی رود تأثیر زیادی دارد. بیشترین نوع کاربری زمین در حوضهی قرهسو و ران (یعنی حوضهی گرگانرود) زمینهای کشاورزی میباشند (شکل 2). کشاورزی این منطقه بیشتر از نوع دیم بوده که این نوع کشاورزی معمولاً در جهت شیب صورت گرفته و باعث تشدید فرسایش میشود. با پیشروی به سمت جنوب خزر از میزان بار رسوبی رودها نسبت به شرق خزر کاسته میشود. در این ناحیه از خزر بر میزان پوشش جنگلی افزوده شده و بیشترین میزان کاربری را جنگل‌های متراکم به خود اختصاص داده است. در جنوب غرب دریاچه، مجدداً بر میزان بار رسوبی رود افزوده میشود، به طوری که در حوضهی سفیدرود مساحت مناطق جنگلی به 4 درصد میرسد. بیشترین نوع کاربری در این حوضه به مراتع (51 درصد از مساحت حوضه) تعلق دارد که بیشتر از نوع مراتع متوسط بوده و به دلیل عدم وجود پوشش گیاهی متراکم میزان دبی افزایش یافته و در پی آن بر میزان بار رسوبی رودخانهها نیز افزوده میشود (رفاهی، 1388).
در حوضهی آبخیز ایران مرکزی در همهی زیرحوضهها بیشترین میزان کاربری زمین به بخش مرتع تعلق دارد که عمدتاً از نوع مراتع فقیر میباشند (شکل 3). از دیگر ویژگیهای ایران مرکزی گسترهی وسیع زمینهای بایر و لم‌یزرع میباشد که در تمامی زیرحوضه‌های سهم قابل توجهی را به خود اختصاص داده است. در ایران مرکزی به دلیل شرایط زمینشناسی و کم بودن آب در دسترس برای مصارف گوناگون کشاورزی گسترش کمی یافته است.
ـ نقش نوع زمینشناسی در رسوبدهی
از نظر زمینشناسی در شرق حوضهی خزر در حوضهی قرهسو و ران، بیشترین پوشش زمین را سنگهای با درجه سختی VIII تشکیل داده‌اند که جزء سنگهای پودری میباشند که 36 درصد از مساحت حوضه را در بر گرفته و شامل رسوبات ماندابی و باتلاقی (خاک تورب)، خاک زراعتی و غیره میباشند که قابلیت فرسایش فراوانی دارند (شکل 4).
شکل (2) نقشه کاربری اراضی در سطح حوضهی آبخیز دریای خزر
شکل (3) نقشهی کاربری اراضی در حوضهی آبخیز ایران مرکزی
مقاوم‌ترین سنگها در حوضهی آبخیز تالش مشاهده می‌گردد. در حوضهی ارس بیشترین جنس زمین مربوط به سنگهای با درجهی سختی VI (26 درصد) میباشد.
شکل (4) نقشهی فرسایش حوضهی آبخیز خزر
پیکرهی زمینشناسی ایران مرکزی به دلیل وجود زون سنندج - سیرجان، همچنین وجود پوسته قدیمی از دوران کامبرین تا زمان کواترنر از تنوع بالایی در مقایسه با دیگر حوضههای آبخیز کشور برخوردار است. در قسمت‌های مرکزی ایران و شرق حوضه به دلیل گسترش رسوبات نرم شرایط برای فرسایش مساعدتر میباشد (علایی طالقانی، 1382). رود کالشور در شمال شرقی حوضهی آبخیز ایران مرکزی در زیرحوضهی کویر مرکزی قرار گرفته است. همچنین وسعت زمینهای بدون پوشش و لم‌یزرع در این حوضه به 35 درصد از مساحت حوضه میرسد که شامل شورهزار، نمکزار و تپههای ماسهای میباشند که عدم پوشش گیاهی مناسب باعث برخورد مستقیم قطرات باران با سطح زمین شده، همچنین وجود رسوبات تبخیری در این حوضه خود باعث افزایش میزان بار رسوبی رودخانه می‌گردد (شکل 5).
ـ نقش میزان شیب در رسوبدهی
درحوضهی آبخیز دریاچه خزر 5/48 درصد از مساحت حوضه در شیب 0 تا 5 درصد قرار گرفته است. همچنین در این حوضه آبخیز 28 درصد از مساحت حوضه در شیب 5 تا 15 درصد قرار گرفته است.
شکل (5) نقشهی فرسایش در حوضهی آبخیز ایران مرکزی
کمترین مساحت به شیب بیشتر از 45 درصد تعلق دارد که 00007/0 درصد از مساحت حوضهی آبخیز دریاچه خزر را به خود اختصاص داده است. در حوضهی آبخیز ایران مرکزی 2/68 درصد از مساحت حوضه در شیب 0 تا 5 درصد قرار گرفته است همچنین در این حوضه آبخیز 4/19 درصد از مساحت حوضه در شیب 5 تا 15 درصد قرار گرفته است. کمترین مساحت حوضه با میزان 1 درصد در شیب بیشتر از 45 درصد مستقر میباشد.
ـ توزیع فضایی رسوب در سطح حوضهی آبخیز خزر
در حوضهی آبخیز خزر، بیشترین میزان بار رسوبی در حوضهی آبخیز قرهسو و ران در ایستگاه قزاقلی سپس در حوضهی سفیدرود در ایستگاه قرهگونی مشاهده می‌گردد. کمترین میزان بار رسوبی در حوضهی آبخیز خزر در حوضه تالش و ایستگاههای جنوبی خزر مشاهده شد (شکل 7).
شکل (7) توزیعفضاییباررسوبیدرسطححوضهیآبخیزدریایخزر
ایران مرکزی با ساختار زمینشناسی متنوع خود بیشترین تنوع زمینساختی را در مقایسه با دیگر حوضههای آبخیز کشور دارا میباشد. در شمال شرقی حوضه در زیرحوضه کویر مرکزی بیشترین میزان رسوب در ایستگاه بنکوه به ثبت رسیده است. در گوشه شمال شرقی ایران بیشترین میزان بار رسوبی در ایستگاه پل خاتون و کمترین میزان رسوب در ایستگاه کرتیان دیده میشود. ایران مرکزی بیشتر از رسوبات سست تبخیری پوشیده شده است و با افزایش میزان روانآب سطحی بر میزان بار رسوبی نیز افزوده میشود. در حوضهی آبخیز ایران مرکزی بیشترین میزان رسوب در غرب حوضه در ایستگاههای قلعه شاهرخ و چمریز و کمترین میزان رسوب در شمال و جنوب حوضه مشاهده میشود (شکل 7).
نتیجهگیری
تحقیق حاضر به منظور مقایسه رسوب معلق در حوضههای آبخیز دریای خزر با اقلیم مرطوب و ایران مرکزی با اقلیم خشک کشور صورت پذیرفت.
شکل (7) توزیعفضاییباررسوبیدرحوضهی آبخیزایرانمرکزی
بنابه یافته‌های این تحقیق حوضه خزر به دلیل واقع شدن در مسیر سیستم‌های باران‌زای سیبری و مدیترانه و تحت تأثیر قرار گرفتن از ارتفاعات البرز پرآبترین رودهای کشور را در خود جای داده در نتیجه بیشترین میزان رسوب معلق در تمامی سطح کشور در این نواحی مشاهده و ثبت گردیده است. بر خلاف آن حوضهی آبخیز ایران مرکزی با توجه به میزان کم بارش و به تبع آن جریان رواناب کمتر، میزان رسوب کمتری را تولید میکند. نتایج حاصل از آزمون همبستگی نشان داد که رابطه و همبستگی قوی بین دو پارامتر بارش و رسوب وجود دارد به طوری که نتایج تحقیق حاضر با نتایج تحقیقات کلوو (1983)، خوشرفتار و مازینی (1390) مغایرت دارد و در مقابل با نتایج کارهای مانو و همکاران (2009)، فرارسی (1990) و میرابوالقاسمی و مرید (1374) همخوانی دارد. با توجه به نتایج حاصله از مدل رگرسیون چندمتغیره، بین متغیرهای بارش، دبی و رسوب سالانه در حوضههای مورد مطالعه رابطهی معنادار و مستقیم وجود داشته و مدلهای نسبتاً خوبی از روابط متغیرهای بارش، دبی و روسوب معلق به دست آمد. این با نتیجه کار تلوری و همکارانش (1386) که هیچگونه رابطهی معتبری ما بین دبی و رسوبدهی در حوضهی آبخیز گاران پیدا ننمودند مغایرت نشان داد و در مقابل با نتایج رومن و همکاران (2010) و کلوو و همکاران (1997) همخوانی دارد. نتایج تحقیق فرج زاده و قره چورلو (1390) حاکی از همبستگی بسیار ضعیف متغیر بارش متوسط با متوسط رسوب معلق در ایستگاههای مورد مطالعه بود. در مقابل متغیر دبی همبستگی متوسط و معنیداری با میزان رسوب معلق داشت و در بهترین حالت بیش از 52 درصد تغییرات رسوبدهی را تبین نمود. در حالی که در مطالعهی حاضر همبستگی بالایی بین میزان رواناب و رسوب معلق در حوضههای مورد مطالعه دیده شد.
بر اساس توزیع فضایی رسوب، در حوضهی آبخیز ایران مرکزی بیشترین میزان رسوب در غرب حوضه در ایستگاههای قلعه شاهرخ و چمریز و کمترین میزان رسوب در شمال و جنوب حوضه مشاهده میشود. در حوضهی آبخیز خزر، بیشترین میزان بار رسوبی در حوضهی آبخیز قرهسو و ران در ایستگاه قزاقلی سپس در حوضهی سفیدرود در ایستگاه قرهگونی مشاهده می‌گردد. کمترین میزان بار رسوبی در حوضهی آبخیز خزر در حوضهی تالش و ایستگاههای جنوبی خزر مشاهده شد. در نهایت پیشنهاد میشود جهت دستیابی به روابط دقیقتر متغیر بارش با رسوبدهی در حوضهها از خصوصیات مهم بارش چون شدت و مدت بارندگی در تحلیلهای رگرسیونی استفاده گردد.
)