رودخانه ارس

رودخانه ها به دلیل برداشت، انتقال و نهشته گذاری رسوبات، یکی از مهم ترین عوامل تغییردهنده سطح زمین هستند. در طول تاریخ، برخی از رودخانه ها به عنوان خطوط مرزی بین کشورها انتخاب شده اند و اهمیت مضاعفی را کسب کرده اند. مجرای رودخانه ها، به خصوص رودخانه های با بستر آبرفتی، پیوسته در حال تغییر هستند و همین امر مسائل مختلفی را موجب می شود. رودخانه ارس در زمره چنین رودخانه هایی به شمار می رود. در این پژوهش، قسمتی از رودخانه ارس از نظر جابه جایی جانبی مجرا در دو دوره زمانی 1379 ه.ش (2000م) و 1393 ه.ش (2014م) بررسی شد. در این راستا، با استفاده از پردازش تصاویر ماهواره ای (تصاویر سنجنده های ETM+ وOLI ماهواره های لندست 7 و 8) مجرای رودخانه برای دو دوره زمانی مورد مطالعه حاصل شد. سپس با توجه به مورفولوژی و روند تغییرات مجرا، کل رودخانه به 21 ترانسکت تقسیم شد. پلان فرم رودخانه در هر ترانسکت با استفاده از دو شاخص ضریب خمیدگی و زاویه مرکزی بررسی شد. با توجه به جابه جایی هایی که در مجرا صورت گرفته است، آهنگ مهاجرت کانال محاسبه شد. همچنین با توجه به تغییرات مساحت ترانسکت ها، مقدار اراضی ازدست رفته یا افزوده شده به هر دو جهت رودخانه محاسبه شد. نتایج نشان می دهد ، رودخانه ارس در بازه مورد مطالعه از نوع مئاندری توسعه یافته است. مقادیر ضریب خمیدگی و زاویه مرکزی در سال 2014 نسبت به سال 2000، روند افزایشی را نشان می دهد که گویای فعال بودن مئاندرهای رودخانه است. متوسط آهنگ مهاجرت مجرا، رقم چشمگیری درحدود 8 متر را نشان می دهد و از این نظر رودخانه بسیار پویایی محسوب می شود. جابه جایی مجرا در رودخانه مورد مطالعه به دلیل فرسایش و پیشروی کناره مقعر مئاندرها، ایجاد میان بُرها و مخصوصاً تغییر مسیر بوده است. در قسمت هایی از رودخانه که زاویه مرکزی دارای مقادیر بالایی است، مقدار آهنگ مهاجرت مجرا ارقام چشمگیری را نشان می دهد. برعکس، در قسمت هایی که رودخانه گرایش به یک الگوی مستقیم دارد، آهنگ جابه جایی کمتر بوده است. در طی دوره 14 ساله، در حدود 253 هکتار از اراضی ایران درنتیجه تغییرات مجرا از دسترس خارج شده و برعکس در حدود 275 هکتار به اراضی در دسترس افزوده شده است و ازاین رو، نزدیک به 23 هکتار به اراضی طرف ایران اضافه شده است.

یکی از مهم ترین و پرکاربردترین علائم پاسخ هیدرولوژیک حوزه، منحنی تداوم جریان است و در کاربرد های هیدرولوژیکی بی شماری برای آنالیز فراوانی جریان های کمینه و سیلاب مورد استفاده قرار می گیرد. برای نمایش محدوده کامل دبی رودخانه، از جریان های حداقل تا حداکثر سیلاب و منحنی تداوم جریان  (FDC) استفاده می شود؛ بنابراین استخراج دقیق این منحنی ها با حداقل خطا حائز اهمیت فراوانی است. در این مطالعه کارایی مدل درختی M5 در استخراج منحنی تداوم جریان در مقایسه با شبکه عصبی مصنوعی و ماشین بردار پشتیبان برای ایستگاه خزانگاه رودخانه ارس واقع در استان آذربایجان شرقی بررسی شد. با توجه به نتایج به دست آمده در مدل درختی M5 ، ترکیب 80% داده ها برای آموزش و مابقی برای تست مدل، بهترین عملکرد را در ارائه منحنی تداوم جریان با 992/0 R 2= ، ( m 3/s )47/5 RMSE= و ( m 3/s ) 38/4 MAE= نشان داد . با بررسی نتایج مدل های مختلف شبکه عصبی ، بهترین مدل با 2 نرون برای لایه مخفی با مقادیر 997/0 R 2= ، ( m 3/s ) 91/3 RMSE= و ( m 3/s ) 30/3 MAE= به دست آمد . بررسی عملکرد کرنل RBF مدل ماشین بردار پشتیبان نشان داد که این مدل بهترین عملکرد را در شبیه سازی منحنی تداوم جریان داشت؛ به طوری که دارای حداقل مقدار مجذور میانگین مربع های خطا (( m 3/s ) 98/2 RMSE= )، بالاترین ضریب همبستگی (998/0 R 2= ) و کمترین مقدار خطای نسبی (( m 3/s ) 66/2 MAE= ) بود. مقایسه نتایج بین انواع مدل های هوشمند مورد بررسی، بیانگر این است که هر سه مدل در تخمین مقادیر دبی منحنی تداوم جریان عملکرد مناسبی دارند؛ اما مدل درختی M5 به علت سادگی محاسبات و ارائه روابط شده، به لحاظ کاربردی قابلیت بیشتری می تواند در استخراج منحنی تداوم داشته باشد.

ارزیابی رفتار ژئومورفولوژی رودخانه یکی از موارد تعیین کننده و گامی مهم در مدل سازی ریاضی تغییرات لندفرم های آن می باشد. ﺑﺮرﺳی اﻟﮕﻮی ﺟﺮیﺎن در ﺑﺎزه ﻫﺎی ﭘیﭽﺎن ﺮودی و واحدهای ژئومورفیک رودخانه ارس، فرآیند های تشکیل دهنده و روند تغییر آن ها به دلایل متعددی در مطالعات ژئومورفولوژی رودخانه ای دارای اهمیت است و ﺑﺎﻋﺚ آﺷﻨﺎیی ﻫﺮ ﭼﻪ ﺑﻬﺘﺮ ﻣﻬﻨﺪﺳیﻦ رودﺧﺎﻧﻪ ﺑﺎ روﻧﺪ ﺗﻐییﺮات ﻣی ﺷﻮد. هدف اصلی این پژوهش پیاده سازی بعد فراکتالی تغییرات ژئومورفولوژی مسیر رودخانه ارس است. با بهره گیری از روش طبقه بندی نظارت شده و الگوریتم حداکثر احتمال، لایه لندفرم های ژئومورفولوژیکی محیط رودخانه ارس برای دو دوره زمانی در چهار کلاس لندفرم کانال، پوینت بار، دشت سیلابی، پادگانه رودخانه ای و مخروط افکنه تهیه شد؛ سپس از مدل های فراکتالی محیط - مساحت و تعداد تجمعی - مساحت برای بیان رفتار ریاضی این لندفرم ها استفاده گردید. تغییرات مقدار DAP (محیط - مساحت) برای لندفرم های مورد بررسی در محیط رودخانه ارس در دو سال 1987 و 2018 نشان داد که مقادیر DAP همه لندفرم های مورد بررسی (به غیر از پوینت بار) در سال 2018 کوچک تر از DAP لندفرم ها در سال 1987 می باشد. بنابراین، الگوی ژئومتری لندفرم های رودخانه ای ارس در سال 1987 نامنظم تر و پیچیده تر از سال 2018 است. در مورد لندفرم پوینت بار، این مقدار در سال 2018 نسبت به سال 1987 افزایش پیدا کرده است که نشان از منظم تر شدن الگوی این لندفرم دارد. تغییرات مقدار D (تعداد تجمعی – مساحت) برای لندفرم های مورد بررسی در محیط رودخانه ارس نشان داد که مقادیر آن در سال 2018 نسبت به سال 1987 افزایش پیدا کرده است که این افزایش D می تواند یا بیانگر اجزای کم با اندازه بزرگ باشد و یا اجزای بیش تر با اندازه کوچک. با توجه به بررسی تصاویر ماهواره ای Landsat مورد استفاده در این پژوهش برای استخراج لندفرم های ژئومورفولوژی رودخانه ای در رود ارس طی سال های 1987 و 2018، رفتار پیکسلی لندفرم ها به گونه ای است که نشان از بزرگ تر شدن لندفرم های بررسی شده دارد. البته باید در مورد کانال رودخانه به این نکته اشاره نمود که با توجه به کاهش دبی و در نتیجه کاهش عرض کانال، می توان در مورد کاهش مساحت آن اظهار نظر نمود.

از چالش های جدی در طرح های انتقال آب بین حوضه ای وجود پیامدهای محیط زیستی، اقتصادی، اجتماعی و سیاسی ناشی از اجرای آن است. هدف از این تحقیق شناسایی و اولویت بندی پیامدهای طرح انتقال آب بین حوضه ای رودخانه ارس به دریاچه اورمیه در دشت مغان با استفاده از نظر خبرگان و متخصصان مرتبط با حوزه ی آب است. لذا در این راستا، از پرسشنامه محقق ساخته به منظور شناسایی پیامدهای مؤثر از سه دیدگاه محیط زیستی، اقتصادی و اجتماعی- سیاسی، از روش های اِنتروپی و تاپسیس به منظور به منظور محاسبه وزن و اولویت بندی آنها استفاده شده است. تجزیه و تحلیل یافته های این پژوهش با استفاده از تکمیل 30 پرسشنامه دریافتی، 28 پیامد را از جنبه های محیط زیستی، اقتصادی و اجتماعی- سیاسی برای ارزیابی طرح انتقال آب بین حوضه ای منطقه مورد بررسی شناسایی کرده است که شامل 16 پیامد محیط زیستی، چهار پیامد اقتصادی و هفت پیامد اجتماعی- سیاسی بوده است. همچنین نتایج وزن دهی پیامدهای طرح های انتقال آب بین حوضه ای رودخانه ارس به دریاچه اورمیه در دشت مغان با استفاده از روش اِنتروپی نشان داد که از جنبه محیط زیستی پیامد کاهش آب قابل دسترس، از جنبه اقتصادی پیامد افزایش از دست رفتن زمین های کشاورزی و ضرورت واردات غذا و از جنبه اجتماعی- سیاسی پیامد افزایش بی توجهی به حقآبه های اجتماعی به ترتیب بیشترین وزن را در بین دیگر پیامدها به خود اختصاص داده اند. همچنین، نتایج روش تاپسیس نشان داد که از مهم ترین پیامدهای انتقال آب رودخانه ارس به دریاچه اورمیه در دشت مغان به ترتیب شامل پیامدهای محیط زیستی، اجتماعی- سیاسی و اقتصادی است. از این رو پیشنهاد می شود پیش از اجرای طرح های انتقال آب بین حوضه ای، پیامدهای محیط زیستی، اقتصادی و اجتماعی توسط سازمان های مرتبط با حوزه آب بررسی شود تا میزان آسیب و زیان آتی ناشی از آن کاهش یابد.