بررسی مناطق آسیب پذیر رودخانه کشکان از طریق طبقه بندی آبراهه به روش رزگن ( مورد مطالعه: بازه پایین دست حوضه شیراوند)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد هیدروژئومورفولوژی، دانشگاه تهران.

2 دانشیار گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه تهران.

3 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی دانشکده جغرافیا، دانشگاه تهران.

10.22034/gmpj.2020.118229

چکیده

تاکنون طرح­های طبقه­بندی متعددی باتوجه به شرایط ژئومورفیک رودخانه انجام شده که نشان دهنده تنوع موقعیت­های محیطی است. تداوم فرسایش کناره­ای هر ساله موجب تخریب اراضی کشاورزی، تأسیسات ساحلی، پل­ها و اماکن مسکونی و عمومی می­شود. بنابراین جهت سازماندهی و مدیریت رودخانه، بررسی مورفولوژی رودخانه­ ضروری است. حوضه آبریز رودخانه کشکان واقع در استان لرستان دارای پتانسیل بالای سیل­خیزی می­باشد. در این پژوهش، طبقه­بندی ژئومورفولوژیکی بااستفاده از سیستم طبقه­بندی رزگن برای بازه­ای به طول 15 کیلومتر از رودخانه کشکان در سطح I و II انجام شده است. در سطح I، طبقه­بندی با استفاده از تصاویر ماهواره­ای، بازدیدهای میدانی و بررسی نقشه­ها انجام و نهایتاً رودخانه برطبق طبقه­بندی­ هشتگانه رزگن طبقه­بندی شد. در سطح II، برای محاسبه پارامترهای مورفولوژیکی از نقشه رقومی1:150ابتدا TIN منطقه تهیه و موقعیت رودخانه بر روی آن مشخص شد. مقاطع عرضی و سایر لایه­های مورد نیاز  توسط الحاقیه HEC-geo-RAS  ترسیم و  به نرم­افزارHEC-RAS منتقل و با اجرای مدل پارامترهای مورد نیاز اندازه­گیری و محاسبه شدند. نتایج نشان داد که بخش ابتدایی بازه داری الگوی شریانی از نوعDA6، بخش میانی دارای الگوی تک شاخه­ای از نوع A4 و بخش پایانی بازه نیز دارای الگوی شریانی و از نوع D3 می­باشد که این قسمت از جریان نسبت به افزایش رسوب و تغییر در دبی جریان حساسیت خیلی زیادی داشته و با بیشتر شدن تغذیه رسوبی این حساسیت بالا رفته و باعث ناپایدار شدن الگوی رودخانه و تغییر مورفولوژیکی شدید آن می­شود که باید اقدامات ساماندهی در این بخش باتوجه به متغیرهای مورفولوژیکی انجام گیرد. دربعضی مجراها نیز تفاوت­هایی در مقادیر و نحوه پارامترها وجود داشته که ناشی از شرایط خاص عوامل تأثیر گذار به صورت محلی است. بنابراین برای مدیریت حوضه­های آبریز باید ریسک استفاده از این روش را مدنظر قرار داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Study in Vulnerable Areas Kashkan River Using Channel Stream Classification as Rosgen Model (Case study: Downstream area of the shiravand basin)

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Geravand 1
  • Seyed Mousa Hosseini 2
  • Mansour Jafar Beglou 2
  • Parisa Pirani 3
1 department of physical geography, university of tehran
2 department of physical geography, university of tehran
3 department of physical geography, university of tehran
چکیده [English]

Extended Abstract
Numerous Classification Schemes According to Geomorphic River from the late Nineteenth Century has been done that reflects the diversity of Environmental Situations. The aim of this study is investigate in Vulnerable Areas this Kashkan River for a reach length of 5000 m using Channel Stream Classification in level one and two as Rosgen. In Level I, Classification using Satellite images and field visits and investigation Maps and at level II, for morphological parameters of the digital map with scale of 1:150, Rider HEC-geo-RAS and HEC-RAS Model Measured and calculated parameters required. The results show that interval between the primary arterial patterns of DA6, the center of a single branch pattern of A4 And the final section of the D3 range and is also the arterial pattern that the flow rate increases sediment and changes in flow designing has very high sensitivity and Most of the sediment fed with high sensitivity and caused severe morphological changes that are unsustainable pattern of River Reorganization measures in this sector must be carried out according to morphological variables.
 Rivers influenced by different variables in terms of size, shape, direction and pattern change. Rivers based on historical factors, tectonics, lithology, climatic and human divided into types is dumped. Several factors including time, discharge, sediment load and on the level its influence and for digging river, sedimentation, changing patterns of deformation and conduit, responds to it. Rivers flow conditions or with respect to their geometrical characteristics that are natural or synthetic (human intervention) is applied sensitivity and react. By knowing the rules governing the river, we can recognize and change its behavior, it is qualitatively and quantitatively predicted. Kashkan watershed with area of 9300 km2 is located in southwest of Iran in longitude of 47° 48' E and latitude of 33° 43' N. Annual mean discharge of this watershed at outlet point is 33 m3/s with specific discharge of 9 lit/s.km2. Annual mean precipitation of this watershed is 550 mm. The maximum precipitation in the watershed is occur in February, whereas the maximum discharge of this river has occur by two months lags in April. This denotes to dominance of snowmelt runoff in river discharge. From viewpoints of geomorphologic indices, the streams of this watershed has low potential of erosivity and low tectonic activity.
 
Matarials and methods
In this study Classification as Rosgen in level II, First, scrolling along the study area, part the Section thre upstream, intermediate and downstream the interval was set up. The maximum instantaneous flow rate statistics related to 24-year period Kashkan Bridge station is used to determine the flood return periods. The cross sectional geometry data and topographic maps of 1: 150 on the river Satellite images to determine the grain size distributions and calculating the Manning roughness coefficient As well as field visits were made to increase the accuracy of information. The following software needed to evaluate the river was used: Google Earth software to identify the exact area, HEC-RAS hydraulic calculation software for morphological parameters and the extension HEC-geo-RAS to transfer data from GIS to RAS and vice versa. Easy fit software to perform frequency analysis on data up to discharge and Finally Rosgen model for morphological classification channel is used.
 
Result and discussion
Determine of river plans in level I, Rosgen classification that based on the appearance of the river, the study Section was divided into three parts. With the help of satellite images and field visits to the site, and Google Earth images were obtained necessary information about the type of Plan Rivers. In the first part of the arterial channel model, in the second place and the third part of the rivers of arterial was found. In addition, field visits it was found that the wide and shallow channel in the first and third sectors, and in the second part narrow and relatively deep. Channel slope is calculated using longitudinal profile. To determine the required parameters for the level II, by extracting the geometric characteristics of the cross sections in different parts and Run of the hydraulic models HEC-RAS All parameters required Including Width to depth ratio, The ratio of hole, The curvature coefficient, Channel slope and Bedding materials for classification and identification of conduit geometry, respectively. After calculating the required parameters of this section, the results they were averaged and based on the results of River pattern was determined in accordance with the Rosgen classification.
 According to the results, it was found that interval between the primary arterial patterns of DA6, the center of a single branch pattern of A4 And the final section of the D3 range. The last two sections of river sediments is high in nutrition and the potential erosion is also very high and the potential for recovery is poor in these sectors River that these sectors are vulnerable areas range. The final section of stream rate increases sediment and changes in flow designing has very high sensitivity and Most of the sediment fed with high sensitivity and caused severe morphological changes that are unsustainable pattern of River Reorganization measures in this sector must be carried out according to morphological variables.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Kashkan River
  • Rosgen model
  • river morphology
  • Channel stability
  • ترابی­زاده، ع.، بینا، م، و شفاعی­بجستانی، م.، 1388. ارزیابی مورفولوژیکی بازه­ای از رودخانه زهره با استفاده از طبقه­بندی رزگن. هشتمین سمینار بین­المللی مهندسی رودخانه، 8-6 بهمن، دانشگاه شهید چمران اهواز، صص 340-331.
  • حسین­زاده، م.، اسماعیلی، ر، و متولی، ص.، 1384. بررسی کارایی سیستم طبقه­بندی روزگن (Rosgen) مطالعه موردی طبقه­بندی­ رودخانه­های بابل وتالار درمحدوده­ جلگه ساحلی دریای خزر، فصلنامه جغرافیایی سرزمین، سال دوم، شماره5، بهار1384، صص64-51.
  • حسینی، س.م.، جعفر بیگلو، م.، یمانی، م.، و گراوند، ف.، 1393. پیش­بینی سیلاب­های تاریخی رودخانه کشکان با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS، پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، سال چهارم، شماره1، تابستان 1394، صص 133-118.
  • رضایی­مقدم، م.ح.، نیکجو، م.ر، و یاسی، م.، 1396. تحلیل ژئومورفولوژیکی مجرای رودخانه­ی قره­سو با استفاده از مدل سلسله مراتبی رزگن، پژوهشهای ژئومورفولوژی کمی، سال ششم، شماره2، پاییز 1396، صص 14-1.
  • روستایی، ش.، خورشید دوست، م.ع، و خالقی، س.، 1392. ارزیابی مورفولوژی مجرای رودخانة لیقوان با روش طبقه­بندی راسگن، پژوهش های ژئومورفولوژی کمی، شماره 4، بهار 1392، صص 16-1.
  • سوری­نژاد، ع.، 1381. برآورد حجم رواناب حوضه آبخیزرودخانه کشکان با استفاده ازGIS، پژوهش­های جغرافیایی، 1381(43):80-57.
  • شرکت آب منطقه­ای استان لرستان، 1392. اطلاعات و مشخصات رودخانه­های استان لرستان.
  • طالبی، ل، و بایزدی، ش.،1387. بررسی تغییرات مورفولوژیکی رودخانه­ها با استفاده از طبقه­بندیRosgen  (مطالعه موردی: رودخانه سبزکوه)، هفتمین کنفرانس هیدرولیک ایران، 23-21 آبان، دانشگاه صنعت آب وبرق. صص 505-497.
  • قنواتی­نسب، م.، شفاعی بجستانی، م، و حسونی­زاده، ه.، 1385. تعیین دبی غالب درتعدادی از رودخانه­های استان خوزستان، هفتمین سمینار بین­المللی مهندسی رودخانه، دانشگاه شهیدچمران اهواز.
  • کرمی، ف.، شیراوند، ه، و درگاهیان، ف.، 1389. بررسی الگوی سینوپتیک سیل بهمن1384 شهرستان پلدختر. فصلنامه جغرافیایی و مطالعات محیطی، 2(4):106-99.
  • لایقی، ص، و کرم، ا.، 1393. طبقه­بندی هیدروژئومورفولوژیکی رودخانه جاجرود با مدل روزگن، پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، سال سوم، شماره3، زمستان1393، صص143-130.
  • وزارت نیرو دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب وآبفا، 1391. راهنمای مطالعات ریخت شناسی رودخانه­ها، نشریه شماره592، ص 166.
  • یمانی، م، و تورانی، م.، 1391. طبقه­بندی ژئومورفولوژیکی الگوی آبراهة طالقان­رود در محدودة شهرک طالقان از طریق روش رزگن، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، سال 46، شمارة 2، تابستان 1393، صص198-183.
  • یمانی، م، و حسین­زاده، م.م.، 1381. بررسی تغییرات الگوی رودخانة تالار در جلگة ساحلی دریای مازندران، پژوهشهای جغرافیایی، دوره 34، شماره 43، صص122-109.
  • یمانی، م، علمی­زاده، ه.، 1390. بررسی علل ناپایداری آبراهه­ها در سطح دلتای کل (غرب بندرعباس). پژوهشهای جغرافیای طبیعی، دوره 43، شماره 78، صص15-1.
    • Acement G.S and Schneider V.R. (1985). Guide for selecting Manning’s roughness coetfficent fornatural channels and Flood plains, Water Resources paper 2339, US Geological survey, Washington DC. (Updated 2002).
    • Bertrand, F. and Papanicolaou, A. N., 2009. Effects of Freezing and Thawing Process on Bank Stability, World Environmental and Water Resources Congress, Great Rivers, New Mexico, v. 42, p. 63-74.
    • Burge, M. L., 2004. Testing links between river patterns and inchannel characteristics using MRPP and ANOVA, Gomorphology, v. 63, p. 115-130.
    • Gregory, K. J., 2006. The human role in changing river channels, Journal ofGeomorphology, v. 79, p. 84-103.
    • Green, Sh., Norm, E., Nathaniel, T., 2011, Geomorphic Indices/Remote SensingAnalysis to Perform Rapid Stream Assessments, Awra 2011 Summer Specialty Conference Snow bird, UT, June27-29, PP.16.
    • Harman, W.A., Jennings, G.D., 1999, Application of the Rosgen Stream Classification System to North Carolina, Published by North Carolina Cooperative Extension Service.
    • Hey R. D, and et al, (1986), River Response tohydrolic structure, UNESCO, 115pp. Richards, B.
    • Khan, H.R., 1971, Laboratory Studies of Alluvial River Channel Patterns. Ph.D. Dissertation, Dept. of Civil Engineering Department, Colorado State University, FortCollins, CO.
    • Kondolf, G.M., Lisle, T.E. and Wolman, G.M. 2003. Bed sediment measurement, In: Kondolf, G.M. Piegay, H. (eds.), Tools In Fluvial Geomorphology. Wiley. pp.347-397.
    • Kondolf, G. Mathias and Piegay, Herve. (2003). Tools in fluvial geomorphology. John Wiley & Sons Ltd. 688 P.
    • Leopold, L.B. and Wolman, M.G., 1957, River Channel Patterns: Braided, Meandering, and Straight, U.S. Geological Survey Prof, Government Printing Office.
    • Minghui, Y., Hongyan, W., Yanjie, L. and Chunyan, H., 2010. Study on the Stability of Noncohesive River Bank, International Journal of Sediment Research, v. 25(4), p. 391–398.
    • Petersen. M.S. (1986), River Engineering.Prentice- Hall,Englewood Cliffs, NJ. 580 pp.
    • Ribolin, A., Pagnolo, M., 2007, Drainage Network Geometry versus Tectonics in the Argentera Massif (French-Italian Alps), Geomorphology, Vol. 93, No. 3-4,PP.253-266.
    • Rinaldi, M., Surian, N., Comiti, F. and Bussettini, M., 2012. A method for the Assessment and Analysis of the Hydromorphological Condition of Italian Streams, The Morphological Quality Index (MQI), Geomorphology, v. 180, p. 96-108.
    • Rosgen, D.L. 1994. Aclassification of natural rivers, Catena, 22:169-199.
    • Rosgen, D.L., 1996, Applied River Morpholog, Wild land Hydrology, Pagosa Springs.
    • Singh Kang, R., 2007, Effects of Urbanization on Channel Morphology of Three Streams in the Central Red bed Plains of Oklahoma, Ph.D Thesis, the Faculty of the Graduate College of Oklahoma State University.
    • Schumm, S.A., 2005, River Variability and Complexity, First Published, Cambridge University Press, Published in the United States of America.
    • Shroder, John F. (2013). Treatise on geomorphology, volume 9: treatise on fluvial geomorphology. Elsevier Inc. 860p.
    • Tokaldany, E. A., Darby, S. E. and Tosswell, P., 2007. Coupling Bank Stability and Bed Deformation Models to Predict Equilibrium Bed Topography in River Bends, Journal of Hydraulic Engineering, v. 133(10), p. 1167-1170.