فرسایش کناری

در ایران همه ساله پهنه‌های وسیعی از اراضی مرغوب و حاصلخیز سواحل رودخانه‌ و مسیل ها بر اثر عبور جریان های سیلابی فرسایش یافته و تخریب می‌شوند. بنابراین جهت ساماندهی و مدیریت رودخانه‌‌ها و کنترل فرسایش لازم است که ضمن شناخت و پیش بینی رفتار هیدرولیکی جریان، نواحی مستعد فرسایش کناری شناسایی گردیده و اقدامات لازم جهت کنترل آنها به عمل آید. به همین علت در تحقیق حاضر وضعیت فرسایش کناری رودخانه بابلرود مورد بررسی قرار گرفت که بدین منظور ابتدا مسیری از رودخانه به طول 5/5 کیلومتر انتخاب و پس از تهیه نقشه‌های 1:1000 منطقه با استفاده از الحاقیه HEC-GeoRAS که امکان لینک مدل HEC- RAS و نرم‌افزارArcView را فراهم می‌سازد، 103 مقطع عرضی به مدل معرفی و مقادیر ضریب زبری مانینگ برای هر یک از مقاطع در بستر و سیلابدشت‌های ساحل چپ و راست تعیین شدند. با معرفی مشخصات جریان، مشخصات هندسی و ضریب زبری مانینگ به نرم‌افزار HEC-RAS، مشخصات جریان در دوره‌های بازگشت مختلف محاسبه گردیده و جهت تعیین و شناسایی نقاط مستعد فرسایش و رسوبگذاری، مقادیر حداکثرو حداقل تنش برشی سواحل راست، چپ و کانال اصلی هر مقطع در دوره‌های بازگشت مختلف تعیین و نهایتاً مناطق در معرض خطر فرسایش مشخص گردید که بازدیدها و بررسی‌های میدانی نیز نشانگر صحت محاسبات و نتایج حاصل از تعیین نقاط حساس به فرسایش می‌باشد.

مئاندرها ازچشم اندازهای پویا و ازاشکال مهم تأثیرگذار در ویژگی های دشت های سیلابی محسوب می شوند که به دلایل مختلف تشکیل وتحت شرایطی به صورت های متنوع جابجا می گردند. با هر جابجایی، تغییراتی در پهنای دشت های سیلابی و میزان رسوبات وارده به رودخانه ها صورت می گیرد. مئاندرهای تشکیل شده در دشت های سیلابی قره آغاج (واقع در دامنه های شرقی سهند با مختصات جغرافیایی ،از '00 °37 تا '20 °37 عرض شمالی و از'45° 46 تا ' 15° 47 طول شرقی ) از نوع بی نظم بوده و بسیارپویا هستند. در این پژوهش از تصاویر ماهواره ای و نقشه های توپوگرافی برای ترسیم مسیرهای جابجایی پیچان ها استفاده شده و محل جابجایی ها با مشاهدات میدانی درسطح زمین تثبیت شده است. نتایج حاصل از بررسی این پدیده ها که درمحدوده ی مورد مطالعه با استفاده ازاندازه گیری های مسیرهای جابجایی قدیمی و نسبت های R/W صورت گرفته و همچنین زمان لازم برای جابجایی با استفاده از شاخص ویژه (TΔ) محاسبه شده است، نشان می دهد که میزان جابجایی ها در طول بخش های مختلف مسیر بسیار متفاوت است (با تفاوت زمانی 13 سال). همچنین نتایج این بررسی ها حاکی از این است که زمان لازم برای جابجایی ها در بخش هایی از مسیرکوتاه و در بخش های دیگر زیاد است. بررسی ها نشان می دهد که در محدوده ی مورد مطالعه، خطر فرسایش کناری در بخش هایی که میزان جابجایی ها زیاد بوده، بسیار بالا است.

خصوصیات مورفولوژیکی رودخانه به واسطه ویژگی پویای آن همواره دچار تغییر بوده و این تغییرات می­تواند به دلیل فرسایش کناری و جابه­جایی مرزهای رودخانه هر ساله سطح زیادی از اراضی­کشاورزی، نواحی­مسکونی و تأسیسات ­ ساحلی را در معرض نابودی و تخریب قرار دهد. از این رو انجام هر گونه تحلیل هیدرولیکی بر روی رودخانه نیازمند دسترسی به مشخصات دقیق مورفولوژیکی به خصوص شکل آن است. بنابراین، در این پژوهش بخشی از رودخانه آجی­چای در محدوده خواجه تا ونیار در شمال شرق تبریز به طول حدود 22 کیلومتر با هدف شناسایی مناطق بحرانی نسبت به فرسایش کناری بررسی شده است. بدین منظور مسیر رودخانه و لایه­های مورد نیاز از قبیل فرسایش، کاربری، لیتولوژی، شیب، بستر­ طغیانی و جاده از روی نقشه­های زمین شناسی، توپوگرافی، عکس ­ های هوایی سال ­ های 1335و 1374 و تصویر ماهواره IRS سنجنده pan در محیط نرم افزار GIS Arc در دو بازه و دو دوره (1335-1374 و 1374-1387) رقومی، ارزش گذاری و وزن دهی گردید و مناطق کناری در خطر فرسایش در سه بخش آسیب پذیر، بحرانی و بسیار ­بحرانی تعیین شد.

مهمترین پدیده در فرایندهای پوستی زمین جریان آب ها است و رودخانه ها نه تنها در سیمای کلی زمین نقش دارند، بلکه شکل زیستن انسان در کره ی زمین را نیز تعیین می نمایند. تخریب سواحل وتداوم فرسایش کناری هرساله در ایران و سایر نقاط جهان موجب تخریب اراضی مرغوب کشاورزی اطراف رودخانه، تاسیسات ساحلی، پل ها، و امامکن عمومی می گردد. ازسویی اجرای هرگونه عملیات جهت اصلاح مسیر، کنترل فرسایش رودخانه، احداث تاسیسات و سازه های آب و مانند آن باید مبنی بر شناخت صحیح از رفتار رودخانه، ویژگی های مواد بستری و عوامل و مکانیسم های موثر در فرسایش کناری صورت می گیرد. به همین علت وضعیت فرسایش کناری رودخانه چرداول در بازه ی چناره مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا مسیری از رودخانه به طول 5/1 کیلومتر انتخاب شده و با انجام عملیات صحرایی برداشت شد. سپس بعد از تهیه TIN منطقه با استفاده از الحاقیه HEC-GeoRAS که امکان لینک مدل HEC-RAS و نرم افزار ArcGIS را فراهم می آورد 50 مقطع عرضی به مدل معرفی شده و مقادیر ضریب مانینگ نیز به مدل معرفی شد. با معرفی مشخصات هندسی رودخانه، مشخصات جریان و ضریب مانینگ به مدل HEC-RAS، مشخصه های جریان به ازای سیل با دوره بازگشت های 5، 25، 50، 100 و 200 تعیین گردیده و جهت تعیین و شناسایی نقاط مستعد فرسایش و رسوبگذاری، مقادیر حداقل و حداکثر تنش برشی و سرعت در نقاط مختلف بازه به ازای سیل با دوره بازگشت های مختلف تعیین شد. نتایج مربوط به حداکثر تنش برشی و سرعت نشان می دهد که تنش برشی و سرعت در تمامی دوره های بازگشت سیل درکانال اصلی بیش از سواحل بوده که این عوامل می تواند ضمن فرسایش بیشتر کانال اصلی رودخانه نسبت به سواحل، افزایش شیب رودخانه، پایین رفتن آب و نهایتا فرسایش کناری شود. همچنین حداقل تنش برشی به ازای سیل با دوره بازگشت های مختلف برابرN⁄m^2 12/7 بوده که در ساحل چپ رخ داده و بنابراین ساحل چپ بازه چناره مستعدترین محل جهت رسوبگذاری است. بازدید های میدانی نیز صحت محاسبات و نتایج حاصله از تحقیق اخیر را نشان می دهد.

رودخانه ی کشکان یکی از زیر شاخه های مهم و پرآب رودخانه ی کرخه می باشد که آب های منطقه ی وسیعی از استان لرستان را جمع آوری می نماید. این رودخانه درجنوب غربی پلدختر در منطقه ی موسوم به کل سفید به رودخانه ی سیمره ملحق شده و رودخانه ی کرخه را به وجود می آورد. طول رودخانه ی کشکان حدود 270 کیلومتر و مساحت حوضه ی آبریز آن در بالادست ایستگاه کشکان- پلدختر 9400 کیلومتر مربع می باشد.این رودخانه در بازه هایی به علت خصوصیات مورفولوژیکی، مئاندری و حتی در بعضی نقاط سیلابدشتی، شریانی می باشد. در نواحی مئاندری مشکل فرسایش کناری و جابجایی پلان رودخانه وجود دارد. از آنجایی که یافتن راهکارهای فنی مناسب، مستلزم شناخت نحوه ی رفتار رودخانه و عوامل هندسی و هیدرولیکی مؤثر بر فرایند فرسایش و رسوبگذاری آن می باشد، در تحقیق حاضر به منظور بررسی تغییرات زمانی پلان رودخانه ی کشکان از نقشه های توپوگرافی و عکس های ماهواره ای استفاده گردید. با انجام بازدیدهای میدانی و مقایسه ی پلان جدید و قدیم رودخانه با استفاده از نرم افزار GIS، تغییرات رودخانه در طیّ دوره ی 52 ساله مورد بررسی و بازه های بحرانی رودخانه مشخص گردید. همچنین خصوصیات پیچانرودی رودخانه و میزان توسعه یافتگی مئاندرها در وضعیت فعلی در 49 قوس رودخانه در یک بازه ی 108 کیلومتری در حد فاصل مناطق ورپل و تیمورآباد، بررسی گردید. نتایج نشان می دهد 6 درصد از قوس ها توسعه نیافته، 51 درصد توسعه یافته و 43 درصد بیش از حد توسعه یافته می باشند در نهایت با توجه به مشخصات هندسی رودخانه و به کمک روابط تجربی، میزان فرسایش کناری در بازه های بحرانی در آینده پیش بینی گردید. نتایج پیش بینی نشان می دهد رودخانه در منطقه کلهو سفلی و چرخستان 657 متر، در منطقه ی خاطره، دوآب و دول بزرگ 1035 متر و در منطقه ی بالا دست چم پلک 1297 متر پیشروی نماید تا بطور طبیعی تثبیت گردد.

فرسایش کناری رودخانه یکی از مشکلات اصلی در مدیریت و سازمان دهی کانال های آبرفتی است. ازآنجاکه هرساله سازه ها و زمین های کشاورزی مجاور رودخانه لاویج با خطر تغییر بستر رودخانه و فرسایش کناری مواجه هستند، ازاین رو هرگونه عملیات اجرایی و تأسیساتی در حاشیه این رودخانه مستلزم آگاهی از جابه جایی های آتی الگوی این رودخانه و پیش بینی میزان فرسایش کناری رودخانه است. در سال های اخیر استفاده از مدل های عددی جهت تعیین تحرک کانال و درنتیجه برآورد میزان فرسایش پذیری کانال پیشرفت های زیادی داشته است. در این مقاله با استفاده از مدل پایداری کناره و فرسایش پای کرانه (BSTEM [1] )، فرسایش کناری رودخانه لاویج (بازه ای 20 متری) شبیه سازی گردید. هدف از این شبیه سازی پیش بینی میزان پسروی کناره رودخانه لاویج (فرسایش رودخانه ای و گسیختگی ژئوتکنیکال) و همچنین برآورد میزان رسوب تولیدی ناشی از این پسروی است. بدین منظور داده های ژئومتریک مربوط به مقطع رودخانه، داده های دبی و جریان رودخانه، اطلاعات ژئوتکنیک لایه های تشکیل دهنده کرانه و اطلاعات پوشش کرانه وارد مدل گردید. سپس عمل شبیه سازی برای دو جریان در حالت دبی لبالبی و دبی حداکثر لحظه ای انجام شد. نتایج شبیه سازی شرایط رودخانه لاویج با استفاده از این مدل در دبی های لبالبی و حداکثر لحظه ای نشان داد که فاکتور امنیت (FS) کرانه در هر دو مورد کمتر از 1 است و این بدین معناست که در هر سیلابی که دبی جریان به دبی لبالبی و یا دبی حداکثر لحظه ای برسد امکان فرسایش کناری، ناپایداری و سقوط کرانه را فراهم می کند. میزان پسروی و فرسایش کرانه در جریان حاصل از دبی حداکثر لحظه ای بالاتر از (تقریباً 5/2 برابر) میزان فرسایش در جریان حاصل از دبی لبالبی بود؛ همچنین مشخص شد میزان پسروی کرانه در لایه های پایینی که عمدتاً از رسوبات غیرمتراکم گراول و قلوه سنگ هستند، به مراتب بیشتر از لایه متراکم بالایی است. با توجه به اینکه مدل BSTEM ازجمله مدل هایی است که در آن اهمیت پارامترهای ژئوتکنیک در میزان پسروی کناره لحاظ شده است، مدل مناسبی برای کرانه های مرکب از چند لایه با تراکم متفاوت است. ازآنجاکه این مدل همزمان پارامترهای ژئومتری کانال، هیدرولوژی جریان و ژئوتکنیک رسوبات کرانه را در برآورد پایداری لحاظ می کند، پیشنهاد می گردد. به منظور بررسی اثر حفاظت های به کار گرفته شده در کاهش میزان فرسایش کناری رودخانه و انتخاب بهترین نوع حفاظت کناره از این مدل در مدیریت رودخانه ها استفاده شود.