ارزیابی کمی خطر فرسایش کناری رودخانه تروال ( حوضه بالادست ایستگاه حسن خان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه کردستان

2 1- استادیار دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کردستان، سنندج، ایران،K.Osati@UOK.ac.ir 2- عضو گروه پژوهشی مطالعات محیطی دریاچه زریبار، پژوهشکده

3 4- دانشجوی دوره کارشناسی ارشد، گروه ژئومورفولوژی، دانشگاه کردستان

10.22034/gmpj.2021.283715.1270

چکیده

رودخانه‌ها سیستم‌هایی پویا هستند که جهت نیل به تعادل بستر، به‌طور پیوسته در طول زمان تغییر می‌کنند. تخریب کناره رودخانه‌ها می‌تواند سالانه خسارات و مخاطرات زیادی را به همراه داشته باشد. جهت تعدیل خسارات مذکور، عملیات اصلاحی متعددی در رودخانه‌ها می‌تواند مدنظر قرار گیرد و لازمه انتخاب روش‌های درست، شناخت دقیق وضعیت رودخانه و بخصوص وضعیت فرسایش کناری رودخانه است. بر این اساس در این پژوهش، فرسایش کناری رودخانه تروال به‌عنوان هدف پژوهش مدنظر قرار گرفته است. رودخانه تروال یکی از سرشاخه‌های اصلی رودخانه سفیدرود است که در شرق استان کردستان قرار دارد. در این پژوهش 67 مقطع عرضی از رودخانه برداشت گردید و میزان فرسایش کناری با استفاده از شاخص‌های BEHI کامل و BEHI اصلاح‌شده مورد بررسی قرار گرفت و نقش پارامترهای مورد استفاده در محاسبه شاخص BEHI کامل، بر اساس آزمون تجزیه واریانس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که بیشتر بخش‌های رودخانه تروال از نظر فرسایش کناری در کلاس وضعیت فرسایش کناری متوسط تا زیاد قرار می‌گیرند و مقاطع بحرانی از نظر فرسایش، در بالادست حوضه قرار داشته و با حرکت به سمت پائین‌دست از مقدار فرسایش کناری کاسته شده و رودخانه حالت متعادل‌تری به خود می‌گیرد. احیا و تقویت پوشش گیاهی خصوصاً با گونه‌های بومی دارای ریشه‌های عمیق به‌عنوان راهکاری کلیدی جهت تعدیل فرسایش کناری رودخانه تروال توصیه می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Quantitative Assessment of Bank Erosion Hazard in Tarwal River (The upstream area of Hassan Khan gauging station)

نویسندگان [English]

  • Hadi nayyeri 1
  • Khaled Osati 2
  • Akhtar Amani 3
2 1- Assistant Professor, Faculty of Natural Resources, University of Kurdistan, Phone Number: +98-9186521789, K.Osati@uok.ac.ir 2- Board Member of Department of Zrebar Lake Environmental Research, Kurdistan Studies Institute, University of Kurdistan,
3 MSc graduated student, Dept. of Geomorphology, Faculty of Natural Resources, University of Kurdistan.
چکیده [English]

Quantitative Assessment of Bank Erosion Hazard in Tarwal River
(The upstream area of Hassan Khan gauging station)

Extended Abstract
Introduction
Rivers, as a dynamic system, constantly change their morphological characteristics over time to achieve their equilibrium. Stream bank erosion can be a major source of sediment to a stream and possibly threaten nearby lands, bridges, and other facilities. Numerous watershed management practices are introduced to mitigate such potential damages. By the way, to select proper strategies and appropriate activities, it is necessary to select the best practices using the improvement of our knowledge on river condition, morphological changes and trends, and stream bank erosion and sedimentation. Therefore, this study tries to put a figure on the stream bank erosion in Tarwal River.
Methodology
Tarwal River, one of the main tributaries of Sefidrud basin, is located in the eastern Kurdistan province. In this case study, the upstream area of Hassan Khan gauging station in Tarwal watershed is considered as the study area. It is located between 47˚ 6' 38״ to 47˚ 46' 21״ E and 35˚ 2' 22״ to 35˚ 35' 55״ N.
Several methods have so far been introduced for assessing stream bank erosion, but most of them are too complex and it is not easy to apply them in the field. BEHI (The Bank Erosion Hazard Index) as a well-known method introduced by Rosgen (2001) uses stream cross section geometry and field observations, to evaluate stream bank erosion. In this study, stream bank erosion was assessed by complete and modified BEHI in 67 cross sections. These two versions of BEHI index were calculated by assigning point values to some aspects of bank condition using standard table, and an overall score of BEHI index were calculated by summing the scores for each individual metric. BEHI values of all assessed cross sections can be used to prioritize eroding banks for remedial actions, etc. The complete BEHI procedure consists of the following metrics:
1. Ratio of bank height to bankfull height
2. Ratio of root depth to bank height
3. Root density, in percent
4. Bank angle, in degrees
5. Surface protection, in percent

Modified BEHI procedure uses four of five above-mentioned metrics and does not involve “Ratio of bank height to bankfull height“.
Results and discussion
Standard table of BEHI consists of six hazard categories for stream bank erosion; vary from “very low“ to “extreme”. The results of our study show that most stream reaches of Tarwal watershed were taken place in the erosion hazard category of “moderate” and “high”. Stream banks located in the upstream tributaries tend to show higher bank erosion rates while stream banks located in the lower part, where the stream is mainly stable, tend to have the lowest erosion rates. In other words, hot spot reaches for stream bank erosion are mainly located in the upstream areas. These results are in the line with the previous studies of Khaledian and Khedri tarzhan (2005), Ahmadi and Khanjani (2013), Zandi (2015), and Osmani (2015). Vegetation rehabilitation and improvement using native plants with strong roots in stream banks and streambeds are highly recommended to enhance stream bank stabilization and mitigate stream bank erosion. It also could improve stream water quality by reducing the concentration of pollutants and sediments.
Analysis of variance (ANOVA) of five metrics used to calculate complete BEHI indices proved that the means of metric scores for “ratio of bank height to bankfull height”, “ratio of root depth to bank height”, “root density” and “surface protection” were significantly different between BEHI erosion hazard categories (p< 0.01) while it was not statistically significant for “bank angle” values.
Conclusion
In this study, we assessed stream bank erosion by complete and modified BEHI procedures in 67 cross sections. Most of the reaches are subjected to moderate-high stream bank erosion hazards. The results of our study showed that complete and modified BEHI indices are useful procedures to quantify stream bank erosion. These procedures can be used for zoning vulnerable reaches of the Tarwal River on the way to take urgent remediation measures for controlling stream bank erosion.
Accurate determination of bankfull indicators, as the main challenge of using complete BEHI procedure, requires great experience. Therefore, the modified BEHI is proposed for use by researchers who do not have enough experience in identifying bankfull dimensions.
hese procedures can be used for zoning vulnerable reaches of the Tarwal River on the way to take urgent remediation measures for controlling stream bank erosion.
Accurate determination of bankfull indicators, as the main challenge of using complete BEHI procedure, requires great experience. Therefore, the modified BEHI is proposed for use by researchers who do not have enough experience in identifying bankfull dimensions

Keywords: Sefidrud, BEHI Index, Modified BEHI, water erosion, ANOVA

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Sefidrud
  • BEHI Index
  • Modified BEHI
  • Water erosion
  • ANOVA
  • اوسطی، خ.، نیری، ه.، عثمانی، پ.، 1395. برآورد عملکرد مدل­های رگرسیون توانی در تعیین هندسه هیدرولیکی مقطع پر کانال­های پایدار (مطالعه موردی: حوضه تروال)، تحقیقات منابع آب ایران، سال 12، شماره 3، صص 200-189.
  • نیری، ه.، اوسطی، خ.، عثمانی، پ.، 1396. ارزیابی تعادل ژئومورفولوژیکی با استفاده از روش­های رزگن و چهارچوب استیل رود (مطالعه موردی: رودخانه تروال، کردستان)، پژوهش­های جغرافیای طبیعی، دوره 49، شماره 3، صص 556-541.
  • احمدی، ا.، خانجانی، م ح.، 1392. اثر تعداد کلاس­های رسوب بر روی بده­های مواد بستر محاسبه‌شده با روش اینشتین (مطالعه موردی رودخانه تروال در استان کردستان)، اولین همایش ملی چالش­های منابع آب و کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خوراسگان، اصفهان، ایران.
  • بیاتی خطیبی، م.، 1391. بررسی و تحلیل نوع و مدت‌زمان جابه‌جایی‌ها در مسیر رودخانه مئاندری و نقش جابه‌جایی‌ها در فرسایش کناری در نواحی نیمه‌خشک رودخانه قره‌آغاج، جغرافیا و توسعه، شماره 27، صص 102-89.
  • حبیب پورگتابی، ک.، صفری شالی، ر.، 1390، راهنمای جامع کاربرد SPSS در تحقیقات پیمایشی، چاپ سوم، انتشارات متفکران – لویه، تهران.
  • حسین زاده، م.، اسماعیلی، ر.، 1394، ژئومورفولوژی رودخانه­ای؛ اشکال، مفاهیم و فرایندها، تهران، انتشارات دانشگاه شهید بهشتی، تهران.
  • حقی آبی، ا ح.، امام قلی زاده، ص .، 1394. پیش‌بینی فرسایش کناری بخش­های پیچان‌رودی رودخانه کشکان، جغرافیا و توسعه، شماره 40، صص 138-125.
  • خالدیان، ح.، خدری تاژان، ب.، 1384. بررسی عوامل هیدرولوژیکی، مورفولوژیکی و فرسایش رودخانه تروال، دومین کنفرانس سراسری آبخیزداری و مدیریت منابع آب‌وخاک، دانشگاه شهید باهنر، ایران.
  • رضایی مقدم، م ح.، پیروزی نژاد، م.، 1393. بررسی تغییرات مجرا و فرسایش کناره_ای در رودخانه گاماسیاب از سال 1334 تا 1389، نشریه علمی-پژوهشی جغرافیا و برنامه­ریزی، سال 18، شماره 47، صص 132-109.
  • زندی، س.، (1394)، تأثیر ویژگی­های ژئومورفولوژیکی بستر رود بر روی کیفیت آب حوضه رودخانه تروال، پایان­نامه ارشد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کردستان. استاد راهنما هادی نیری.
  • طلایی، ر.، حسینی، اح.، عظیمی، ف.، 1385. نحوه برآورد و ارزیابی شاخص رودخانه­ها و کاربرد آن در مدیریت این منابع در حوزه قره‌سو علیا- استان اردبیل، اولین همایش منطقه­ای بهره‌برداری از منابع آب حوضه­های کارون و زاینده‌رود، شهرکرد.
  • عثمانی، پ.، (1394)، بررسی و تحلیل تعادل ژئومورفولوژیکی رودخانه تروال در استان کردستان، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه کردستان، استاد راهنما هادی نیری.
  • غفاری، گ.، سلیمانی، ک.، مساعدی، ا.، 1385. بررسی تغییرات مورفولوژی کناری آبراهه با استفاده از GIS (مطالعه موردی بابل رود مازندران)، پژوهش‌های جغرافیایی، شماره 57، صص 71-61.
  • نیری. ه.، رضایی مقدم، م ح.، 1384. تغییرات ژئومورفولوژیک مجاری آبرفتی دشت سیلابی زرینه‌رود و سیمینه‌رود و مخاطرات ناشی از آن­ها، کنفرانس مخاطرات زمین، بلایای طبیعی و راهکارهای مقابله با آن، دانشکده علوم انسانی و اجتماعی، دانشگاه تبریز، تبریز.
  • نیری، ه، (1389)، تحلیل دینامیک و شکل مجرا در حوضه آبریز رودخانه مهاباد، پایان‌نامه دوره دکتری، دانشگاه تبریز، دانشکده علوم انسانی و اجتماعی، استاد راهنما شهرام روستایی.
  • وزارت صنایع و معادن، سازمان زمین‌شناسی و اکتشافات معدنی کشور، پایگاه داده­های علوم زمین کشور، نقشه­های زمین‌شناسی قروه و سنندج مقیاس 100000/1.
  • ولی پور، ط.، حسین زاده، م م.، اسماعیلی، ر.، متش بیرانوند، س.، 1399. مطالعه فرسایش‌پذیری کناره و عوامل مؤثر بر آن در رودخانه لاویج رود (استان مازندران، چمستان). تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال بیستم، شماره 59.
  • یمانی، م.، شرفی، س.، 1391. پارامتر­های هندسی و نقش آن­ها در تغییرات زمانی-مکانی بستر رودها، رودخانه هر سرشاخه رود کرخه در استان لرستان، جغرافیا و توسعه، شماره 26، صص 48-35.
  • یمانی، م.، شرفی، س.، 1391. ژئومورفولوژی و عوامل مؤثر در فرسایش کناری رودخانه هررود در استان لرستان، جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی، شماره 45، صص 35-15.
  • Akhtar, M. P. Sharma,N. and Ojha, C. S. P,. 2011. Braiding process and bank erosion in the Brahmaputra River, International Journal of Sediment Research, Vol 26, pp. 431-444.
  • Allmanová, Z. and Jakubis, M,. 2016. Is the BEHI index (part of the BANCS model) good for prediction of streambank erosion, Acta Universitatis agricul Agriculturae Et Silviculturae Mendelianae Brunensis, Vol 64, pp. 1107-1114.
  • Bandyopadhyay, Sh. and Ghosh,K., Kumar De,S,. 2014. A proposed method of bank erosion vulnerability zonation and its application on the River Haora, Tripura, India, Geomorphology, Vol 224, pp.: 111-121.
  • C, Kessler. And A, C Gupta. And  S, K Brown. M,. 2013. Assessment of river bank erosion in Southern Minnesota River Post European Sttlement, pp. 312-322.
  • Fathi, M. and  Honarbakhsh. A,. 2013. Morphological Simulation of Bank Erosion in a Natural River, International Research Journal of Applied and Basic Sciences, Vol, 4 (11), pp. 3292-3300.
  • Gopal, Ghosh. And K, Ades. and Sw, Pal. and Mukhopadhyay. S,. 2016. Validation of BANCS model for assessing stream bank erosion hazard potential (SBEHP) in Bokreshwar River of Rarh rigion Eastern India,, Model. Earth Syst. Environ, pp. 1-15.
  • H, Piegay. And S E, Darby. and E, Mosselman. And N, Surian,. 2005. A review of techniques available for delimiting the erodible river corridor asustainable approach to managing bank erosion, River Research and Application Explore this gournal pp. 773-789.
  • J,Henshaw. and A, R, Thame. and C. J Cifford, N,. 2013, Identifing causes and controls of river bank erosion in a British Upland Catchment, CATENA, Volume 100, Pp. 107-119.
  • K, Thakur. and P, Laha, Ch. and Aggarwal, S. P,. 2012. River bank erosion hazard study of river Ganga, upstream of Farakka barrage using remote sensing and GIS, Nat Hazards, pp. 967-987.
  • Rosgen, D.L,. 2001. A Strem Channel Stability Assessment Methodology, Proceedings of the Seventh Federal Interagency Sedimentation Conference.
  • Saha, S. and Mukhopadhyay, S,. 2014. Assessment of bank erosion probability: a study on Kunu River, Eastern India International Journal of Geology, Earth & Environmental Sciences ISSN, Vol 4 (2), pp. 216-223.
  • Shreya, B. and Susmita, S. and Kapil, G. and Sunil, K. D,. 2013. Validation of BEHI Model through Field Generated Data for Assessin Bank Erosion along the River Haora West Tripra, India, Earth Science India , vol 6(III) . pp. 126-135.
  • Simon, A., and Thorne, C. R.1996. Channel Adjustment of an Unstable Coarse-Grained Alluvial Stream: Opposing Trends of Boundary and Critical shear stress, and the Applicability of Extremal Hypothesis. Earth Surface Processes and Landforms. 21, 155-180.
  • Subhankar, Ch. and Sutapa, M,. 2015. Riverbank Erosion and Channel Width Adjustments across a Meandering Channel of North Bengal, India, Earth Science India, Vol 8, Pp. 61-78.
  • Wynn, T.M. and  Mostaghimi,S,. 2006. The effects of vegetation and soil type on streambank erosion ,southwestern Virginia, USA,Jorrnal of American Water Resores Association, 42(1),pp.69-82.