بازسازی الگوهای فضایی- زمانی از فعالیت جریان مواد با استفاده از روش دندروژئومورفولوژی در حوضه آبریز تنگراه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشگاه پیام نور مشهد

چکیده

حوضه آبریز تنگراه واقع در استان گلستان، یکی از زیر حوضه­های رودخانه دوغ، به عنوان یکی از نواحی تحت خطر جریان­مواد شناخته شده است. در سال­های 1380 و 1381 طی یک بارش ناگهانی ، منطقه مورد نظر جریان مواد جبران ناپذیری را تجربه کرده است و خسارات جانی و مالی زیادی را محتمل شده است جهت بازسازی جریانات مواد قدیمی و اثبات وقوع این جریانات در حوضه  از روش دندروژئومورفولوژی استفاده گردید، دندروژئومورفولوژی از تغییرات بوجود آمده در ساختار و حلقه­های رشد درختان برای بازسازی زمان و نحوه عملکرد فرایند­های ژئومورفیک استفاده می­کند.  بعد از عملیات میدانی و تعیین محدوده مطالعاتی نمونه برداری­های لازم انجام شد. پس از آماده سازی نمونه­ها، سطح نمونه­ها با سمباده نرم صیقل داده شد و شمارش حلقه­ها با میکروسکوپ اندازه­گیری و ضخامت آنها پس از ترسیم روی کاغذ میلیمتری تغییر یافته، با دقت 1/0 میلی­متر  اندازه­گیری شد و سال وقوع جریان مواد براساس تغییرات در حلقه­ها و همچنین تعداد حلقه­های رشد یافته در بافت پینه­ای باسازی شد. همچنین مقاطع عرضی از محدوده نمونه برداری شده گرفته شده است که نتایج حاصل از آن حاکی از آن است که بیشترین زخم­های ایجاد شده ناشی از جریان مواد سال 1380 با دبی پیک 64/850 حاصل شده است. با جمع آوری پانزده نمونه برداشتی و تجزیه و تحلیل حاصل از آن مشخص گردید که آنها مربوط به جریانات مواد سال 1380 و 1381 می­باشند. با توجه به بررسی­های انجام گرفته روی نمونه­های گردآوری شده در حوضه آبریز تنگراه و تهیه پرسشنامه جهت تعیین اطلاع از وقوع جریانات مواد رخ داده در دهه­های  قبل به این نتیجه رسیدیم که در طی هفتاد سال اخیر جریانات مواد سال­های نامبرده تنها سیلاب­های رخ داده  از نوع جریان مواد در این منطقه هستند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Reconstructing spatio-temporal patterns of debris-flow activity using dendrogeomorphological methods in the Tangrah Catchment

نویسندگان [English]

  • seyedreza hoseinzadeh 1
  • mahnaz jahadi toroghi 2
  • fariba paknejad 1
1 دانشگاه فردوسی مشهد
2 دانشگاه پیام نور مشهد
چکیده [English]

Introduction
Flash floods are localized hydrological phenomena occurring in small catchments of a few to a few hundred square kilometers, with response times typically being a few hours or less As a result, they represent one of the most significant natural hazards with serious death tolls and economic damage at a worldwide level in general and in Mediterranean mountain catchments in particular.( Villanueva, 2010:383). Dendrogeomorphology is one of the subdivisions of dendrochronology (bah rami, 1389:1). Which is based on the analysis of the annual growth trees of trees for the age of geomorphic processes (Butler,2013:717). Geomorphic processes may influence trees in various ways The impact of rocks and boulders or abrasion processes may cause scars to the stem surface or even decapitate trees. Unilateral pressure of flowing material can result in a tilting of the stem. Finally material may bury the stem base when deposited. Affected conifer trees react to these impacts with callus tissue, tangential rows of traumatic resin ducts  the formation of reaction wood  or with an abrupt growth suppression or release gives an overview of the different impacts of debris flows on trees and their reactions to the disturbances(Bollschweiler,2007:340).
Methods and material
To collect tree samples (dendrogeomorphology), the following is done. Primary visits (from wounded trees in the main bed of the region) were carried out for sampling in April, June and July, 2014 and April, 2016. In field operations, instruments such as GPS to record sample locations, meters are used to measure sample diameter and hand saw for sample sampling. During the sampling operation, 15 samples of damaged trees were selected. During the sampling, the sample was attempted from the main canal to reduce the probable extent of other damage (human injury) and, of course, the damage was caused by the collision of the coarse sediments of the debris flow on the trees . After sampling, they were exposed to sunlight for drying for one month. After drying, each fifteen samples were polished by soft molding and transferred to the lab for examination, and their age was precisely determined using a microscope.
                                          
Results and discussion
The purpose of this study was to determine the aging of floods with debris flow that occurred in pre-flood years in 2001 and 2002 in the region, as well as the reconstruction of debris flows in the catchment area of ​​Tangrah. Due to lack of station in the basin, the dendrogeomorphology method is the best method for accurate estimation of heavy floods in this area. The area under study is located in a mountainous forest covered area. During the years 2001 and 2002, with the advent of a sudden precipitation, the region experienced various currents. Because of this, trees and stones have been damaged by these currents. Due to these injuries, the precise age of these floods and floods that occurred in the past can be determined. Samples taken more than the original bedding, it is certain that these trees were most affected by the flood. Also, using the dendrogeodomorphological method of damaged tree rings and determining the age of wounds in the region, the maximum instantaneous flow of two flows was calculated using Manning method.
 
Discussion and conclusion
 
The results of this study indicate that the most injuries caused by the flow of debris flow in 2001 with Volumetric flow rate 840.68  m3/s. The analyzing of Fifteen samples showed that these flows were related to 2001-2002 debris flows. According to surveys on the gathered samples in the tan drainage basin and questionnaire for determining the debris flow occurrence in previous periods, we concluded that during the past seventy years, the debris flows of 2001 and 2002 are the only large in this debris floods the tangrah catchment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Tangrah Catchment basin
  • debris flow
  • Storm rain falls
  • Dendrogeomorphology
  • آقا نباتی، سید علی، چاپ دوم 1385، زمین شناسی ایران، سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور: تهران.
  •  بهرامی، شهرام و محبوبی، فاطمه، 1390، برآورد میزان فرسایش ورقه­ای با استفاده از تحلیل دندروژئومورفولوژیکی ریشه­های درختان در حوضه قره­چای رامیان، پژوهش­های جغرافیایی طبیعی، شماره 75. ص 1،2.
  • حسین زاده، سید­رضا و جهادی طرقی، مهناز، 1391، بازسازی سیلابهای قدیمی رودخانه­ای سه هزار با استفاده از دندروژئومورفولوژی، جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره دوم، ص30، 37
  • حسین­زاده، سیدرضا و علیرضا بیدخوری، (چاپ دوم 1389)، سیستم­های اطلاعات جغرافیایی GIS (مبانی و آموزش نرم­افزار ArcGIS)، انتشارات جهاددانشگاهی مشهد
  • زمردیان، محمد جعفر، (چاپ چهارم 1387)، ژئومورفولوژی ایران، جلد اول، انتشارات دانشگاه فردوسی مشهد.
  • سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح، 2003، تصاویر ماهواه­ای IRS از منطقه مورد مطالعه
  • سازمان زمین شناسی و اکتشافات معدنی کشور، نقشه­های زمین شناسی دوزین ، با مقیاس 1:100000
  • شرکت آب منطقه­ای استان گلستان، آماره­های بارش، دما و دبی ایستگاه­های مورد بررسی در تحقیق.
  • علیزاده، امین، (چاپ سی­ام 1389)، اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات آستان قدس رضوی
  • ولایتی، سعداله، (چاپ دوم 1386)، جغرافیای آبها، انتشارات جهاد دانشگاهی مشهد.
  • یمانی، مجتبی، (چاپ اول 1392)، نقشه­های ژئومورفولوژی، (روش­ها و تکنیک­ها)، موسسه انتشارات دانشگاه تهران.
  • Arbellay.E., stoffel, M.,  and Bollschweiler, M., (2010) Dendrogeomorghic reconstruction of past debris_ flow activity using injured broad- leved trees, Earth Surf. Process. Landforms 35, 399–406 (2010).
  • Butler, D,. Stoffel, M., 2013 John. Shroder, jr. s 1978 and 1980 papers on dendrogemorghology, Progress in Physical Geography37(5) 717–721
  •  Bollschweiler, M., Stoffel, M., Ehmisch, M., monbaron, M., 2007. Reconstructing spatio-temporal patterns of debris-flow activity using dendrogeomorphological methods, Geomorphology 87 (2007) 337–351
  •  Szymczak, s., Bollschweiler, M., Stoffel, M,. and Dikau, R., Debris-flow activity and snow avalanches in a steep watershed of the Valais Alps Dendrogeomorphic event reconstruction and identification of triggers, Geomorphology 116 (2010) 107–114
  • Casteller, A., Stoffel, M., Crespo, S., villalba, R., 2015. Dendrogeomorphic reconstruction of flash floods in the Patagonian Andes, Geomorphology 228 (2015) 116–123
  • Dowling, C .A., Santi, P .M., (2014), Debris Flow and their toll on Human life: a Global Analysis of Debris-Flow fatalities from 1950 to 2011, hat Hazards71: 203-227
  • Guo, S., Xo, D., zheng, z., (2014), Estimation of Flow velocity for a Debris Flow via the tow- phase fluid model, processes geophys. Discuss.,1: 999-1021
  •  Jakob, M., Hungr, O., Debris- flow Hazards and Related Pherpemena
  • JICA CTI Engineering International Co. Ltd., (2006), The study on flood and Debris flow in the coastal area focusing on the flood- hit Rregion In Golestan Province
  • Lverson. R., (2014), Debris Flows: Behavior and Hazard Assessment, Geological Survery30:15-25
  • Mayer, B., Stoffel, M., (2010), Frequency and Spread of Debris flood on fans: A Dendrogeomorghic Case Study from a Dolomite Cachment in the Austrian alps, Geomorghology118:199-206.
  • Stoffel, M., Bollschweiler., 2008.Tree-ring analysis in natural hazards research ? an overview. HAL, Submitted on 11 Mar 2008.
  • Stoffel, M., Bollschweiler, 2009., What tree rings can tell about earth- surface processes: teaching the principles of dendrogemorghology. Geography Compass 3/3 (2009): 1013–1037, 10.1111/j.1749-8198.2009.00223
  • Stotts, S., Oneal, M., (2014), Exposed tree Root Analysis as a Dendrogeomorghic Approach to Estimatinig Bank Retreat at the River, Virginia. Geomorghology223: 10-18.
  • Stoffel, M., (2010), Magnitude- freguency Relationships of Debris-flow A Cace Stady Based on field Surveys and tree-ring Records, Geomorghology116: 67-76.
  • Takahashi, T.,(2007), Debris-flow: Mechanics, Prediction and Countermeasures, Proceedigs and Mohograghs in Engineering Wather and Earth sciences.
  • Villanueva, v .r., herrero, a .d., (2010), dendrogeomorghic analysis of flash floods in a small ungauged mountain catchment (central spain), geomorghology118: 383-392.
  • Yunfan, t., (2007),  A Debris –flow Simulation Model for the Evaluation of Protection Structures, Journal of Mountain Science Vol4 no3: 193-202.