ضریب خمیدگی

اکثر سازه­های آبی و کاربری­های که بر روی رودخا­نه­ها و یا در حاشیه آن­ها قراردارند، به نوعی متأثر از تغییرات مورفولوژیکی رودخانه­ها می­باشند. از این رو بررسی این پدیده از مهم­ترین بخش مطالعات طرح­ها و کاربری­های فوق محسوب مـی­شود. در این پـژوهش نیز بخشی از رودخانه آجی­چای در شمال شرق تبریز به طول حدودا 22 کیلومتر مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی این تحقیق بررسی روند تغییرات مورفولوژیکی رودخانه در مقطع زمانی 52 ساله با استفاده از پارامترهای هندسی کانال از قبیل طول قوس، طول دره و شعاع دایره­های مماس بر قوس­های رودخانه در قالب مدل­های ضریب خمیدگی و زاویه مرکزی می­باشد. بدین منظور مسیر رودخانه از روی عکس­های هوایی و تصویر ماهواره IRS سنجنده pan در محیط GIS Arc در دو بازه و دو دوره (1335-1374 و 1374-1387) رقومی و محاسبه شد و سپس علل تغییرات با استفاده از نقشه­های توپوگرافی 1:50000 و زمین شناسی 1:100000، داده­های هیدرولوژیکی و روش میدانی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می­دهد که 1) رودخانه به­طور میانگین در هر دو بازه و در هر دو دوره از انحنای قوس­های خود کاسته است. به­طوری که زاویه مرکزی در بازه اول از 137 به 100 درجه و در بازه دوم از 160 به 148 درجه و ضریب خمیدگی در بازه اول از 33/1 به 15/1 و در بازه دوم از 48/1 بـه 27/1 رسیده است. همچنین تعداد قـوس­ها در سال 1387 نسبت به سال 1335 افـزایش چشم­گیری داشته است به­طوری که در سال 1387 در بازه اول تعداد آن­ها از 11 به 51 و در بازه دوم از 19 به 86 مورد رسیده است. 2) هیچ الگوی شبه پیچان­رودی یا نعل­اسبی درآن دیده نمی­شود. 3) تغییرات مورفولوژیکی رودخانه آجی­چای در بازه زمانی و مکانی مورد مطالعه بیشتر متأثر ازعوامل طبیعی از قبیل کاهش قدرت جریان به علت کاهش میانگین سالانه دبی آب و رسوب، انباشت رسوب و لیتولوژی سست می­باشد.

وضعیت خطوط هم ارتفاع در نقشه های توپوگرافی بیان کننده بسیاری از مسائل ژئومورفولوژیکی از جمله فرایندهای مؤثر بر لندفرم های موجود در طبیعت هستند. تغییر انحنای نیمرخ عرضی دره های نواحی کوهستانی، از قله به پای کوه، هم منعکس کننده ویژگی های ژئومورفولوژیک حوضه ها و هم بیان کننده رخدادهای تکتونیکی و وقوع تغییرات اقلیمی در منطقه هستند. این تغییرات در امتداد دره ها با توجه به وضعیت پهنای کف دره به ارتفاع دو طرف آن و یا ضریب خمیدگی منحنی میزان قابل رد یابی است. از طریق بررسی این انحناها در ارتفاعات مختلف، می توان تحول دره ها را تعیین و در مورد نحوه ی فعالیت فرآیندهای مختلف کاوشی و انباشتی در سر تا سر دره، اظهار نظر نمود. در این مقاله، سعی شد از طریق روش های کلاسیک و تحلیل های ریاضی، کلیه زیر حوضه ها و دره های اصلی اطراف سبلان مورد بررسی قرار گیرد و با استفاده از ضریب خمیدگی خطوط منحنی میزان اصلی، با فواصل ارتفاعی 200 متری، و در صورت نیاز با فاصله های کمتر (50 متر)، به شناسایی قسمتی از کوهستان پرداخته شود، که نشان دهنده محل تمرکز فرایندهای ژئومورفولوژیکی در طی زمان بوده است. به همین منظور، برای 21 زیر حوضه اصلی سبلان، جداول و روابطی تهیه شده است، که نشان دهنده ی نحوه ی آرایش نیمرخ عرضی دره در ارتفاعات مختلف در ارتباط با فرایندها می باشد. بررسی های به عمل آمده در سبلان بیان گر این است که ارتفاع 2800 متری محل تغییر فرایندهای ژئومورفولوژیکی در گذر زمان بوده است.

توده باتولیت الوند همدان با جهت شمال غرب- جنوب شرق در جنوب، جنوب شرق و غرب همدان واقع شده است. فرم درّه های کوهستانی تحت تأثیر ساختار اولیه، تکتونیک، فرایندهای ژئومورفولوژیک و عوامل مختلف فرسایشی در طی زمان شکل می گیرد. انعکاس برایند کلی فرایندهای اثرگذار زمین شناسی در طی زمان بر فرم منحنی میزان ها قابل ارزیابی است. با بررسی ضریب خمیدگی خطوط منحنی میزان که از تقسیم فاصلة هوایی یک خط منحنی میزان بر طول واقعی آن در نقشه های توپوگرافی با مقیاس 50000/1 به دست می آید، می توان تأثیرات درازمدت عوامل اثرگذار بر لندفرم های منطقه را ردیابی کرد. برای این منظور حوضه های منشعب از ارتفاعات الوند همدان، به 28 زیر حوضه تقسیم و شاخص مورفومتریک ضریب خمیدگی در چهار زیرگروه حوضه ای با توجه به بلندترین ارتفاع مسلط به حوضه (3500، 3400، 3200 و 2800) برآورد و بین مقدار ضرایب خمیدگی با ارتفاع منحنی میزان ها روابط خطی برازش شد. سپس وضعیت ضرایب برآورد شده در ارتباط با جهتِ ناهمواری ها مورد ارزیابی قرار گرفت. مقدار ضریب خمیدگی منحنی میزان ها با توجه به فاصله از قلة اصلی، ابتدا روند نزولی و سپس روند صعودی پیدا کرده است. چنین روندی حاکی از تغییر فرایند از یخچالی به مجاور یخچالی است. علاوه بر آن در این تودة کوهستانی، با توجه به متفاوت بودن وضعیت پیشانی جبهة کوهستان، ارتفاع حضیض ضرایب خمیدگی درّه های واقع در دامنه های شمال شرقی، بالاتر و ضرایب خمیدگی آن ها کمتر از درّه های واقع در دامنه های جنوب غربی است. چنین تغییراتی در ضرایب خمیدگی بیان کنندة این است که نوع و میزان اثرگذاری فرایندها، تحت تأثیر ارتفاع و جهت ناهمواری ها متغیّر بوده و در دامنه های شمال شرقی شرایط مطلوب تری برای اثرگذاری فرایندهای یخچالی وجود داشته است.

رودخانه ها و آبراهه ها سیستمی کاملا پویا بوده و الگوی مورفولوژیک آن ها به طور پیوسته در طول زمان تغییر می کند که گاهی اوقات، فرسایش کناره ای و آسیب رسانی به تأسیسات ساحلی و جابجایی مرز را به دنبال دارند. ازاین رو بررسی رفتار هیدرولوژیکی آن باید همواره مورد توجه باشد. ایران دارای چندین رودخانه مرزی با همسایگان خود است که مطالعه آن ها از رویکرد تغییر بستر باید همواره موردتوجه باشد کاری که در تحقیق حاضر بدان پرداخته شده است. در این تحقیق رودخانه مرزی بالهارود که 62 کیلومتر از مرز ایران با جمهوری آذربایجان در استان اردبیل را تشکیل می دهد با رویکرد تغییر بستر از طریق مطالعه شاخص های هیدرومورفولوژی ضریب سینوسیته، شعاع خمش و زاویه مرکزی برای بازه زمانی 1334 و 1395 به ترتیب با استفاده از نقشه پروتکل 25000/1 و تصاویر ماهواره ای ETM لندست 7 مطالعه گردید و شاخص های مذکور در نرم افزار اتوکد و Arc map محاسبه شد. نتایج نشان می دهد که الگوی پیچان رودی بالهارود در طی بازه زمانی 61 ساله شدیدتر شده و میزان تغییرات بستر رودخانه بسیار بالا بوده است به طوری که فقط در مورد شاخص ضریب خمیدگی تعداد خم های رودخانه از 591 خم در سال 1334 به 857 عدد در سال 1395 رسیده است که بیانگر تغییر شدید مورفولوژی رودخانه است. مقادیر شعاع خمیدگی در کل بازه، مؤید وجود قوس های تقریبا مشابه در طول مسیر رودخانه است این شاخص برای سال 1334 نشان دهنده حالت پیچان رودی تر بخش پایاب نسبت به سراب و برعکس این حالت برای سال 1395 است؛ که می تواند به دلیل تغییر شرایط اقلیمی و تکتونیکی باشد. همچنین مجموع عواملی مانند: دخالت های انسانی، ماهیت خشکی اقلیم، پوشش گیاهی، بافت سست، در روند تغییر بستر دخیل هستند به طوری که بیشتر تغییرات در محدوده مناطق مسکونی با پوشش گیاهی ضعیف تر رخ داده است که انجام اقدامات حفاظتی ازجمله تثبیت سواحل و افزایش پوشش گیاهی و جلوگیری از دست اندازی به حریم رودخانه از اهمیت زیادی برخوردار است.

تغییرات الگوی رودخانه، یکی از مهم ترین مسائل مهندسی رودخانه است که فعالیت ها و سازه های عمرانی را در حاشیه رودخانه ها تحت تأثیر قرار می دهد. مطالعه تغییرات مورفولوژیکی کانال های رودخانه ای به منظور راهکارهای کنترلی مناسب جهت حل مشکلات دینامیکی این نواحی، اهمیت دارد. در این پژوهش 91 کیلومتر از مسیر رودخانه قزل اوزن در شهرستان ماه نشان موردبررسی قرارگرفته است. هدف اصلی این مقاله بررسی پیچان رودهای قزل اوزن در محدوده ی ماه نشان، از طریق به کارگیری شاخص های هندسی و تصاویر ماهواره ای است. جهت دست یابی به این هدف با استفاده از تصاویر ماهواره ای IRS باقدرت تفکیک 5/2 متر و تصاویر گوگل ارث در محیط، GIS، Auto CAD و Global Mapper اقدام به محاسبه و اندازه گیری پارامترهای هندسی رودخانه شده است. با رقومی سازی مسیر رودخانه، شاخص های هندسی رود (زاویه مرکزی، شعاع نسبی، شکل پلان، ضریب پیچشی)، محاسبه شد و سپس علل تغییرات با استفاده از نقشه های توپوگرافی و زمین شناسی، داده های هیدرولوژیکی و روش میدانی موردبررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد:1 رودخانه به طور میانگین در هر چهار دوره از انحنای قوس های خود کاسته است. همچنین تعداد قوس ها در سال 1373 نسبت به سال 1394 افزایش چشمگیری داشته است.  

مسیر رودخانه ها تحت تأثیر عوامل مختلف، در معرض تغییر و تحول هستند و این تغییرات می تواند بر سازه های بناشده در حاشیه رودخانه ها، زمین های کشاورزی و غیره آثار منفی بگذارد. هدف پژوهش حاضر، بررسی تغییرات شاخص های آب شناختی و ریخت شناسی گیوی چای، به ویژه در رابطه با احداث سد، در طی دوره زمانی (2019-2000)، با استفاده از تصاویر لندست هفت و هشت، نقشه های توپوگرافی، زمین شناسی، داده های هیدرولوژیکی و میدانی است. با توجه به نتایج به دست آمده از محاسبه شاخص های هیدرولوژیکی و تحلیل آزمون آماریT ، از لحاظ 15 شاخص ، شامل: Q5، Q10،Q15 ، Q35، Q45، Q50،Q65 ، Q90، دبی نرمال پرآبی، دبی حداکثر، دبی میانگین، دبی عادی، دبی میانه، دبی مد و دبی سالانه، تفاوت معناداری، بین دو ایستگاه آبگرم (در بالادست) و ایستگاه فیروزآباد (در پایین دست)، در بازه زمانی مورد مطالعه دیده می شود. نتایج حاصل از محاسبه شاخص های مورفولوژیکی نیز نشان داد، میانگین ضریب خمیدگی در بازه اول در سال 2000، 48/1 بوده و در سال 2019 به مقدار 40/1 کاهش یافته است؛ اما در بازه دوم مقدار ضریب خمیدگی از 23/1 به 25/1 و در بازه سوم از 85/1 به 86/1 و در بازه چهارم از 15/1 به 18/1 افزایش یافته است. در بازه اول زاویه مرکزی پیچان رودها از 99/219 به 73/189 کاهش یافته است و در سایر بازه ها شاهد روند افزایشی زاویه مرکزی در طی دوره مطالعاتی هستیم. بازه اول و سوم در هر دو دوره، به صورت پیچان رود بسیار توسعه یافته و بازه چهارم، از نوع پیچان رود توسعه یافته است؛ ولی در بازه دوم، نوع بازه از پیچان رود توسعه یافته به بسیار توسعه یافته تغییر یافته است و زاویه مرکزی از 82/143 به 50/163 رسیده است. درحالت کلی، تغییرات پلان فرم رودخانه گیوی، به صورت گسترش مئاندر های موجود، جابه جایی مسیر، افزایش انحنا و تشکیل مئاندرهای کوچک بوده و شکل گیری الگو و دینامیک 

مطالعه رفتار و الگوی پیچان رودی رودخانه ها به منظور جلوگیری از خطرات احتمالی از جمله سیلاب، ناپایداری بستر و حرکات پیچان رودی امری ضروری است. در این پژوهش رودخانه قره سو واقع در استان اردبیل، بازه مکانی روستای انزاب تا پل سامیان، به طول 70/16 کیلومتر، مورد بررسی قرار گرفته است. به منظور تعیین الگوی این رودخانه از ضریب خمیدگی (به روش لئوپولد) و نیز زاویه مرکزی (به روش کورنایس)، استفاده شد. باید اشاره شود که تحقیق در این خصوص در منطقه مورد مطالعه انجام نشده است. علاوه بر این رودخانه قره سو، در استان اردبیل به شدت تحت تاثیر فعالیت های انسانی است، لذا مطالعه تغییرات این شاخص ها در بازه های مختلف مکانی می تواند مفید باشد. نتایج تحقیق نشان داد که میانگین ضریب خمیدگی در محدوده مورد مطالعه برابر 47/1 می باشد، که بیانگر بالا بودن نسبت پیچ وخم رودخانه است. اما با توجه به ضرایب به دست آمده با روش های مورد استفاده نشان می دهد که 11/71 درصد مئاندرها با ضریب خمیدگی 5/1-1، به طبقه مئاندری کم تعلق دارند. در حالی که 78/17 درصد از مئاندرها، ضریب خمیدگی 2-5/1 و 11/11 درصد از مئاندرها ضریب خمیدگی بزرگ تر از 2 را نشان می دهد. این بدین معناست که در منطقه مورد مطالعه حداقل 5 مئاندر از 24 مئاندر وجود دارد که مستعد تبدیل شدن به دریاچه نعل اسبی را دارند. لذا ضرورت تثبیت کناره ها و بستر رودخانه مذکور از طریق روش های مدیریتی و مهندسی سازه ایجاب می نماید

تغییرات الگوی رودخانه، یکی از مهم ترین مسائل مهندسی رودخانه است که فعالیت ها و سازه های عمرانی را در حاشیه رودخانه ها تحت تأثیر قرار می دهد. هدف از انجام این پژوهش بررسی روند تغییرات مورفولوژیکی رودخانه نکارود برای یک دوره ۳۵ساله بین سال های 1364 تا 1399 از شهر نکا تا محل اتصال رودخانه به دریای خزر است. در پژوهش حاضر رودخانه نکا به طول 39 کیلومتر در بخش جلگه ساحلی از شهر نکا تا ساحل دریای خزر موردمطالعه قرار گرفته است. به منظور بررسی تغییرات مسیر رودخانه در سه مقطع زمانی، از سه شاخص مورفومتری، مورفولوژی و مورفودینامیک با استفاده از روش ترانسکت استفاده شده است. در پایان تغییرات کرانه چپ و راست کانال در دوره آماری موردمطالعه، در نرم افزار SPSS مورد آزمون آماری قرار گرفته است. نتایج حاصل از بررسی تصاویر ماهواره ای و عکس های هوایی نشان می دهد که مقادیر ضریب خمیدگی، زاویه مرکزی، زوایای قوس ها در طول رودخانه از بالادست به طرف پایین دست کاهش یافته است. با توجه به بررسی های انجام شده مشخص شد که رودخانه نکا رود طی 35 سال از نظر شاخص های مورد بررسی اعم از مورفولوژی ، مورفومتری و مورفودینامیک تغییرات محدودی داشته است. تغییرات بستر رودخانه نکارود طی سال 1385 تا 1399 کاهشی بوده است. دلایل این شرایط، وجود کشت زیاد در اطراف رودخانه و حفاظت از کرانه رودخانه، ایجاد بندهای ذخیره و انحراف آب در بخش دوم یعنی در بخش میانی جلگه و سدسازی بر روی این رودخانه (سد گلورد و سایر سدها) بوده است. 

در شرق شهرستان جاسک، در فاصله سال های 1387 تا 1398 چهار سیلاب شدید در رودخانه سدیج رخ داده است که بالاترین دبی را در بین سایر سیلاب های دوره موردمطالعه به خود اختصاص داده اند. هدف این تحقیق ارزیابی تغییرات مورفولوژیکی رودخانه سدیج در اثر رخداد سیلاب ها در یک دوره 11 ساله و در چهار سیلاب شاخص در سال های 1387، 1392، 1395 و 1397 در قاعده دلتای سدیج است. به منظور استخراج اثرات ژئومورفیک در رودخانه موردمطالعه از داده های ماهواره ای لندست و گوگل ارث استفاده شد. تغییرات مورفولوژیکی ناشی از سیلاب در رودخانه و کرانه آن با بهره گیری از نرم افزار GIS10.5 استخراج و از افزونه فلوویال کریدور جهت محاسبه تغییرات عرض رودخانه استفاده گردید. علاوه بر آن از مدل RNCI به منظور ارزیابی میزان فرسایش و رسوب گذاری کانال رودخانه سدیج استفاده شد. نتایج این پژوهش نشان می دهد که سیلاب سال 1397 نسبت به دیگر سیلاب ها ، تأثیرات زیادتری بر تغییرات ژئومورفولوژیکی عرض کانال و فرسایش شدید کرانه رودخانه داشته است. در حدفاصل سیلاب های سال 1387 تا 1397 متوسط عرض کانال حدود 38 متر کاهش یافته است و طول رودخانه در حدود 3510 متر افزایش یافته است که با افزایش ضریب خمیدگی رودخانه از 40/1 به 56/1 انطباق دارد. هم چنین بر اساس نتایج RNCI سیلاب سال 1397 با دبی 73/1167 مترمکعب بر ثانیه و میزان 19/8، بیشترین میزان فرسایش را نسبت به دیگر سیلاب ها داشته است. هم چنین در بین بازه های موردمطالعه در حدفاصل سیلاب های 1387 تا 1397 بازه B بیشترین تغییرات پارامترهای هندسی را داشته است.

این تحقیق به منظور شناسایی و استخراج تغییرات قسمتی از رودخانه ی زرینه رود در فاصله ی سال های 1989 تا 2014 میلادی - مطابق با سال های 1368 تا 1393 هجری شمسی- با استفاده از تصاویر ماهواره ای لندست انجام گرفته است؛ تغییر مسیر و مورفولوژی مجرای رودخانه ها - که از ویژگی های مهم دشت های سیلابی بوده- و در مقیاس زمانی اتفاق می افتد، و مطالعه آن با استفاده از فن آوری سنجش از دور، نتایج مطلوب تری به دست می دهد در این تحقیق نیز از این تکنیک استفاده شده است. تصاویر پس از تصحیحات رادیومتریک و تصحیحات هندسی، جهت افزایش تباین به روش خطی بسط داده شده و در مرحله ی بعد با استفاده از روش های تحلیل مؤلفه های اصلی و ترکیب باندی بهترین مؤلفه و ترکیب باندی مشخص گردید. سپس با انتقال این مؤلفه ها و ترکیب باندی به محیط نرم افزار ArcGIS محدوده ی رودخانه در سال های مورد مطالعه استخراج و تجزیه و تحلیل شد. جهت تحلیل کمّی تغییرات مسیر رودخانه، از شاخص های ضریب خمیدگی و بعد فراکتالی برای مقایسه ی سال های مورد مطالعه استفاده شد. نتایج تحقیق نشان می دهد به علت کاهش بسیار محسوس دبی رودخانه از سال 2000 تا سال 2014، پتانسیل رودخانه برای ایجاد تغییرات مورفولوژیک در بخش های مختلف بسیار پایین است. بیشترین میزان تغییرات در سال 1989 اتفاق افتاده است. ناپایداری مسیر رودخانه نیز در طی سال های مورد مطالعه به جز حذف یک پیچان رود از الگوی سال 1989، بسیار کم می باشد. همچنین نتایج روش های استخراج الگوی رودخانه نشان داد که جهت تشخیص خط مرزی رودخانه تحلیل مؤلفه های اصلی از روش های دیگر کاراتر است.

حوضه آبریز دربادام در شمال استان خراسان رضوی واقع شده است. در این پژوهش جهت بررسی تغییرات زمانی و مکانی بستر رودخانه در منطقه ی مورد مطالعه از تصاویر ماهواره ای لندست ( سال های 2010 تا 2021 ) استفاده گردید و تغییرات رودخانه در دوره ی زمانی یازده سال مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. تصاویر ماهواره ای لندست در سه محیط CAD Auto ، ENVI ، Arc Map با توجه به اهداف تحقیق مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. بر این اساس بررسی تغییرات الگوی رودخانه در سه بخش شامل بخش اول (زیرحوضه سمت راست)، بخش دوم (زیرحوضه سمت چپ) و بخش سوم (بخش انتهایی) مورد مطالعه قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده از این تحقیق، میانگین زوایای مرکزی قوس ها در دوره ی زمانی یازده سال، در بخش اول تغییری در الگوی رودخانه رخ نداده اما در بخش دوم و سوم الگوی رودخانه از الگوی مئاندری توسعه نیافته به الگوی رودخانه مئاندری توسعه یافته تبدیل شده است. میانگین ضرایب خمیدگی نیز در هر سه بخش نشان دهنده ی الگوی پیچانرودی است.لایه های زمین شناسی موجود در این منطقه که عمدتاً دارای لیتولوژی مقاوم هستند، ویژگی شیب و توپوگرافی که باعث شده قسمت اعظم این حوضه دارای ساختار کوهستانی باشد، باعث شده است جابجایی عرضی مئاندر در منطقه ی مورد مطالعه کم باشد.