تحلیل پایداری کرانه و مورفومتری رودخانه گلالی قروه به منظور پایدار سازی در برابر فرسایش

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

مدیریت و حفاظت از کرانه رودخانه­ها از اهداف اساسی توسعه منابع آب بشمار می رود. در این میان مطالعه ناپایداری کرانه رودخانه جهت فعالیت مهندسی به منظور پایدارسازی کرانه در مقابل فرسایش از اقدامات لازم و ضروری است. لذا در این مقاله، ضریب ناپایداری رودخانه گلالی قروه و راهکار مهندسی جهت پایدار سازی کرانه آن با استفاده از روش تنش برشی لین مورد تحقیق قرار گرفت. بدین منظور کلیه پارامترهای مورد نیاز با استفاده از بررسی میدانی و تصاویرگوگل ارث اندازه گیری و در نهایت شیب، تنش برشی، زاویه شیب بدنه، ضریب پایداری ذره، زاویه انحراف خطوط جریان، عدد پایداری شیب بدنه ذره، زاویه حرکت ذره بستر، ضریب پایداری و سپس اندازه پاره سنگ موثر جهت سنگ چینی بدست آمد. بر این اساس مقاطع 1 و 5 دارای بیشترین و مقاطع 2، 4 و 3 به ترتیب دارای کمترین ضریب ناپایداری هستند و اندازه پاره سنگ موثر برای پایدارسازی مقاطع 1 تا 5 به ترتیب برابر با  42، 26، 20، 22 و 60 سانتی مترتخمین زده شد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Bank stability and mophometry analysis of Galali river in order to its stabilization against erosion (Qorveh, Kurdistan)

چکیده [English]

Introduction
The river bank protection against the erosion is considered as one of the main objectives of river improvement in sustainable development of water resources. The erosion of the river banks is causing damage to agricultural land, damage to structures such as bridges and roads, widening stream channel and environmental issues considerably. Bank erosion is a major cause of non-point pollution of water resources and increased sediment load in many rivers. Increasing banks erosion not only increases the sediment load but also causes river instability and changing flow and channel pattern. Thus, during the recent decades, sediment load and river banks have been created a large concern in the world and the large sums have been spent to stabilize banks. One of the important characteristics of the river banks erosion is permanent and active in comparison to other forms of the erosion, while other forms of the erosion are activated only during or shortly after the start precipitation. Interaction active forces of the water flow and the resistance forces to the flow due to bed and bank material were eroding the bank of the channel. Thus numerous engineering solutions have been created to strengthen the banks against the erosion. By conventional methods, the rock riprap or large boulders that are on the bank are used for bank protection beacuse they are easy to pick up. If rock riprap with appropriate dimensions and affordable is available, it can be widely used to protect banks of the river. Two methods are provided for determining the size of cobble for rock riprap. 1- Shear stress method, 2- flow velocity method. Shear stress method is used in this study. In shear stress method, stability of rock riprap on slope side depend on the amount and the velocity of flow or shear stress at the banks, slope angle and rock properties such as size, density and angle.
Methodology
Gulalai catchment is located on 43 km from the Qorveh city, in the southeastern of Kurdistan province. Galali River is the main stream in this catchment. Length of the studied river reach in this paper is 3 km and from the bridge near the Shirvaneh village to the next bridge in the Gulalai village. In this reach, 5 cross sections were selected and the channel cross sections were measured using meter and survey indicator and parameters were measured such as bankfull width, average bankfull depth, banks and bed slope, bed and banks particle size, radius of curvature and flow velocity. Based on the measured data of the cross-sections, the required parameters in the measurement of shear stress were calculated. Shear stress is calculated based on Lane’s equation, upon effective size of rock for bank stability under shear force.
Results and discussion
Results show that cross-sections 1 and 5 have the highest and sections 2, 3 and 4 have the least important factor of instability and the effective rock size for stabilization of cross-sections 1 to 5 were estimated 42, 26, 20, 22 and 60 cm respectively and given that β+θ is less than 90 in all of cross-sections,  so particles move down the slope toward the thalweg. The size of the rocks and angle of repose in different cross-sections are vary, section 1 and 5 are the large gravel and sections 2,3 and 4 are large cobble. The size of the rocks obtained for the rock riprap have been predicted  as too large cobble for cross-sections 3 and 4, small boulders for cross-sections 1 and 2 and medium boulders for cross-section 5.
Conclusion
Galali River has sinuses pattern in the most of its path and all its cross-sections are unstable so that providing management strategies is essential. Lanes shear stress method based on the effective size of rock riprap were used to estimate bank stable condition and given the constant stream flow, the most important influential factor of bank instability at different cross-sections is the particle size of the channel bank. Therefore after obtaining the required parameters, the safety factor of the bank, the size of rock riprap in moving threshold and the effective rock riprap were calculated for Galali river bank.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bank stability
  • Shear Stress
  • Size of rock
  • Lanes equation
  • Gulalai River
  • ·        استادی، فریبا؛ مجد زاده طباطبایی، محمد رضا؛ علی محمدی، علی.1393. مدل بهینه سازی آبشکن های رودخانه ای و نقش آن در پایدار سازی مورفولوژیکی رودخانه،نشریه هیدرولیک،دوره 9،ش4 ص 55-72
  • ·        امیری تکلدانی، ابراهیم؛ صمدی، امیر؛ رحیمی، حسن.1384.اثرات موقعیت و عمق ترک کششی در پایداری ساحل رودخانه، مجله تحقیقات کشاورزی،جلد 6، شماره 25، ص 78-94
  • امین نژاد، بابک؛ صانعی، مجتبی؛ کمالزاده، مهدی. 1388. اثر طول آب شکن در محافظت از سواحل رودخانه در فرسایش، هشتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران دانشگاه شیراز.
  • پرتانی، صادق؛ مهدوی نیا، جعفر؛ جلال، مصطفی.1386. روش های مهار فرسایش و حفاظت خاک کناره ها در رود خانه صفا رود، ششمین کنفرانس هیدرولیک ایران. دانشگاه شهر کرد.
  • -حسین زاده، محمد مهدی. و اسماعیلی، رضا.، 1394. ژئومورفولوژی رودخانه ای. مفاهیم، اشکال و فرآیندها، انتشارات دانشگاه شهید بهشتی، 338 ص.
  • ژولین، پی یر. 1388. مکانیک رودخانه، ترجمه محمد رضاجعفر زاده، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد، 540 ص.
  • خالقی، سمیه؛ ملکانی، لیلا. 1394. برآورد فرسایش کرانه رودخانه لیقوان چای با استفاده از شاخص تنش برشی نزدیک کرانه راسگن. کنگره بین المللی جغرافیا و توسعه پایدار، تهران.
  • خمامی پامساری، حسن؛ کریمی پاشاکی؛ محمد حسین؛ کاویان­فر، آزاده .1390. برآورد شاخص فرسایش کناری راسگن با استفاده از مدل HEC-RAS (مطالعه موردی رودخانه خرسان). دهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه گیلان.
  • سازمان معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی. 1391. راهنمای مطالعات ریخت­شناسی رودخانه­ها. ۵۹۲: ۱- ۱۶۶.
  • فزونی، سعید. 1385. بررسی مقایسه­ای پروفیل سطح آب و پهنه سیل با مدل­های با بستر ثابت و بستر متحرک. پایان­نامه کارشناسی ارشد. دانشکده عمران. دانشگاه تبریز.
  • لایقی، صدیقه؛ کرم، امیر.1393. طبقه­بندی هیدروژئومورفولوژیکی رودخانه جاجرود با مدل روزگن. پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، ش3 ص143-130.
  • کریمی پاشاکی، محمدحسین؛ اطمینان، حامد؛ صارمی، علی. 1391. طراحی پوشش ریپ رپ رودخانه با توجه به شاخص فرسایش کناری راسگن مطالعه موردی رودخانه خرسان، نهمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز.
  • منصوری هفشجانی، مهنوش؛ شفاعی بجستان، محمود.1390. طراحی قطر سنگ چین در اطراف تکیه گاه پل واقع در قوس رودخانه، فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری. ش4،ص10
  • وزارت نیرو. 1383. راه­های مهار فرسایش و حفاظت از رودخانه ها، 149-ن: 115-1.
  • -Bernhardt, E. S., Palmer, M. A., Allan, J. D., Alexander, G., Barnas, K., Brooks, S., Carr, J., Clayton, S., Dahm, C., Follstad-Shah, J., Galat, D., Gloss, S., Oodwin, P., Hart, D., Hassett, B., Jenkinson, R., Katz, S., Kondolf, G. M., Lake, P. S., Lave, R., Meyer, J. L., O’Donnell, T. K., Pagano, L., Powell, B. and Sudduth, E. 2005. Synthesizing U. S. river restoration efforts, Science, 308, 636–637.
  • -Coryat, M. 2014. Analysis of the Bank Assessment for Non-point Source Consequences of Sediment (BANCS) Approach for the Prediction of Streambank Stability and Erosion along Stony Clove Creek in the Catskills. Master of Science Thesis, Syracuse University.
  • -Kang, R.S. 2007. Effects of urbanization on channel morphology of three streams in the Central Redbed Plains of Oklahoma. ProQuest. Ph.D thesis. Faculty of the Graduate College. Oklahoma State University.
  • -Kwan, H., Swanson, S. 2014. Prediction of Annual Streambank Erosion for Sequoia National Forest, California. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 50(6):  1439–1447.
  • ·         Lawlor, S. M. 2004. Determination of Channel-Morphology Characteristics, Bankfull
  • Discharge, and Various Design-Peak Discharges in Western Montana. Scientific
  • Investigations Report 2004-5263: 1-19.   
  • -Moret, S.L. 2001. Predicting Channel Stability in Colorado Mountain Streams Using Hydrobiogeomorphic and Land Use Data: A Cost-Sensitive Machine Learning Approach to Modeling Rapid Assessment Protocols.  Doctor of Philosophy, Oregon State University.
  • Mount, J. F. 1995. California Rivers and Streams- The Conflict between Fluvial Process
  • and Land Use, University of California Press, Berkeley, California.
  • -Rosgen, D.L. 2011. Watershed assessment of river stability and sediment supply (WARSSS). Wildland Hydrology, Fort Collins, Colorado.
  • Starr, R. 2008. Maryland Trust Fund Geomorphic Monitoring, Stream Habitat Assessment and Restoration Program Chesapeake Bay Field Office U.S. Fish and Wildlife Service, (410): 573-4583.
  • -Wilson, C. G., Kuhnle, R. A., Bosch, D. D., Steiner, J. L., Starks, P. J., Tomer, M. D. and Wilson, G. V. 2008. Quantifying relative contributions fromsediment sources in Conservation Effects Assessment Project watersheds. Journal of Soil and Water Conservation, 63: 523–531.