پژوهشی علمی- مجله ایران آبخیزداری مهندسی و علوم Iran-Watershed Management Science & Engineering Vol. 4, No. 13, Winter 2011 1389 زمستان 13- شماره چهارم- سال 1389 زمستان 13- شماره چهارم- سال 51 روشی معرفی و آبخیزداری عملیات ارزیابی سیل کنترل سازههای تعیین در شادفر 3 صمد و طباطبایی 2 سیدمحمودرضا 1 روغنی محمد 89/11/24 پذیرش: تاریخ 88/08/19 دریافت: تاریخ چكيده آبخيز حوزههاي خاك و آب منابع تلفات رشد به رو افزایش شدت منابع از اصولي غير بهرهبرداري اثر در اخير دهه چند در سیالبها وقوع تشدید ضمن موضوع این است. يافته فزايندهاي سدها مخازن مفید عمر کاهش و رسوب تولید نرخ افزايش و فراهم را کشور ملی سرمایههای تلفات و توليد كاهش موجبات مکانیکی عملیات تاثیر ارزیابی هدف با پژوهش این است. نموده سیلخیزی و سیالب شاخص اساس بر حوزه هیدرولوژی رفتار بر ثبت و صحرایی عملیات براساس كار روش است. شده انجام گرفته انجام شده احداث سازههای فیزیکی و مکانی مشخصات سیالب شبیهسازی و SCS مدل از استفاده با بعد مرحله در است. حوزه رواناب و سیالب کنترل در سازهها تأثیر بررسی حوزه سازههای مخزن که داد نشان بررسیها است. گرديده مطالعه رواناب ذخیره ضمن مترمکعب 471 حدود حجمی با شده احداث با سیالبی کنترل به قادر رواناب جریان عمقی نفوذ بر تاثیر و دادههای نتایج تحلیل میباشد. سال 25 حدود بازگشت دوره آن آماری مقایسه و طبیعی شرایط در SCS مدل از حاصل سیالب بیانگر آبخیزداری عملیات با شده شبیهسازی سیالب دادههای با از استفاده با بود. درصد 99 سطح در دادهها دار معنی تفاوت مورد تعدادسازههای نسبی برآورد جهت مدلی آمده بدست نتایج است. گردیده پیشنهاد طرح اهداف با متناسب نیاز رواناب ذخیره آبخیزداری عملیات ارزیابی كليدي: واژههاي بارده. حوزه و سیالب کنترل کوتاه سازههای آبخیزداری و خاک حفاظت پژوهشکده علمی هیئت عضو و مسئول نویسنده 1- moroghani@gmail.com آبخیزداری و خاک حفاظت پژوهشکده علمی هیئت عضو 2- taba1345 @hotmail.com آبخیزداری و خاک حفاظت پژوهشکده علمی هیئت عضو 2- taba1345 @hotmail.com ایران آبخیزداری مهندسی و علوم مقدمه سیالبهای وقوع از حاكي اخير سالهاي در شده انجام بررسیهای موجود اطالعات براساس میباشد. كشور مناطق اكثر در مخرب خسارت تومان ميليارد 124 به نزدیک 1370 تا 1330 سالهاي طي سالهای به مربوط آن درصد 55 كه است بوده كشور مهم سيلهاي ميدهد نشان شده انجام بررسيهای ]12]. ميباشد 1370 تا 1360 برابر ده حدود 1340 دهه به نسبت 1370 دهه در سيل وقوع افزايش با ارتباط در متنوعی فعالیتهای منظور همین به ]1[. است بوده براساس است. انجام حال در آبخیز حوزههای در سیالب خطر کاهش هب دستيابي اكولوژيكي شرايط تنوع بدليل شده انجام بررسیهای يكسان كاربردی با معين دستورالعمل ارایه يا و مشخص يكالگوي نوزفا دليل همين به نيست. ميسر باشد آبخيز حوزههاي تمامي در آبخیزداری عملیات اولويتبندی آن مسایل و حوزه شناخت بر [10]. ميباشد اجتنابناپذير موجود پتانسیلهای با متناسب اجرای که میدهد نشان شده انجام پژوهشهای نتایج بررسي کنترل در مهمی نقش آبخیز حوزههای در آبخیزداری عملیات کاربوسکی] 16 [ ارتباط این در است. داشته سطحی روانابهای حداقل به جهت متوالی مخازن نظیر مختلفی روشهای از استفاده ]21[ سیمونویچ داد. قرار بررسی مورد را سیالب اوج دبی رساندن از تلفیقی استفاده سیل مهار عملیات در بیشتر موفقیت منظور به بکارگیری در است. کرده پیشنهاد را سازهای غیر و سازهای عملیات استفاده ]15[ جونز نظیر پژوهشگران بعضی سیالب کنترل روشهای حوزههای مدیریت در مناسب راهکاری عنوان به را اراضی از اصولی و آبخیزداری عملیات نقش ارتباط همین در میکنند. عنوان آبخیز آن کمی تغییرات و سیالب شکلگیری روي اراضی از استفاده نحوه ]14[. میباشد تاثيرگذار بسیار کنترل هدف با آبخیزداری عملیات اولویتبندی با ارتباط در مناطق مکانی تاثیر ]6[ روغنی شده یاد عملیات بهینهسازی و سیالب شمالشرق در واقع رودك آبخیز حوزه سیالب اوج دبی بر موثر معرفي داد. انجام RAFTS هیدرولوژیکی مدل از استفاده با را تهران بندی اولویت و سيالب اوج دبي بر موثر سطوح تعيين در روشي یاد پژوهش مهم نتایج از سیالب کنترل عملیات جهت مناطق این رود آبخیز حوزه در ديگري پژوهش طي ]7[ روغنی میباشد. شده اوج دبي بر موثر سطوح خوزستان استان شمالشرق در واقع زرد میدهد نشان نتایج داد. قرار بررسي مورد نیز را حوزه این سيل اوج دبی شکلگیری نحوه در متفاوتی اثرات حوزه مختلف مناطق
در آبخیزداری عمليات تمركز و آنها شناسایی با که دارند سیالب پروژهها اجرایي هزينه در مالحظهای قابل كاهش مناطق اينگونه میباشد. پیشبینی قابل سیلخیزی در زیرحوزهها اثر سهم بررسی پژوهشها این ادامه در محمدی توسط HEC-HMS مدل از استفاده با گرمابدشت حوزه عالوه که داد نشان بررسیها نتایج گرفت. قرار بررسی مورد ]11[ سیالب شکلگیری در زیرحوزهها مکانی توزیع حوزه مساحت بر اراضی کاربری تغییرات میزان ارتباط همین در دارند. مهمی نقش استان اندوزچای بار حوزه در سطحی آبهای الگوی تغیییرات بر انجام ]5[ خلیقی توسط HEC مدل از استفاده با غربی آذربایجان اراضی کاربری تغییر اثر در که داد نشان مدل اجرای نتایج گرفت. داده نشان بیشتری افزایش سیالب حجم به نسبت سیل اوج دبی است. روشنی سیالب اوج دبی بر اصالحی سدهای تاثیر با ارتباط در کن آبخیز حوزه در را موضوع این HEC-HMS مدل از استفاده با زمان افزایش با داد نشان پژوهش نتایج ]17[. داد قرار بررسی مورد به سیالب اوج دبی کوتاه سازه 563 کارگیری به از حاصل تمرکز استفاده با نیز ]19[ همکاران و شیاه مییابد. کاهش درصد 31 میزان جریان تغییرات تاثیر HEC هیدرولیک و هیدرولوژیک مدل از قرار بررسی مورد را کوتاه سازههای کارگیری به از ناشی سیالب بود. سیالب تغییرات بودن دار معنی بیانگر آماری آزمون نتایج دادند. گالبدره حوزه در آبخیزداری عملیات تاثیر نیز ]9[ بنیحبیب و عربی ارزیابی مورد رواناب بارش هیدرولوژیکی مدل از استفاده با را آبخیزداری عملیات تاثیر که میدهد نشان نتایج بررسی دادند. قرار تاثیر زمینه در است. بوده توجه قابل پایین بازگشتهای دوره در عوامل سیالب کنترل بر آبخیزداری عملیات مکانی توزیع الگوی RAFTS مدل از استفاده با منجنیق پل حوزه سیلخیزی بر موثر حاکی دادهها نتایج ]18[. گرفت قرار بررسی مورد روغنی توسط کاهش در کنترلی عملیات مکانی توزیع الگوی توجه قابل تاثیر از پژوهش نتایج راستا همین در میباشد. حوزه مختلف مناطق سیالب حوزهها زير سيلخيزي تاثير روی بر خسروشاهی توسط شده انجام HEC- رياضي مدل طريق از سیالب هیدروگراف شکلگیری در توسط را رودك آبخیز حوزه در شده انجام بررسی نتایج ]4[ HMS ]6[. ميكند تایيد روغنی روانابها ذخیره و نفوذ در کوتاه سازههای نقش حاضر حال در میباشد. اجرایی عملیات مدیریت بحث در مهم موضوعات از یکی آمریکا در شده انجام صحرایی اندازهگیریهای ارتباط همین در مدت طول در آب نفوذ که میدهد نشان ]22[ همکاران و ویر توسط سازه در آب صعود نهایی سطح آوردن پایین در مهمی نقش سیالب 64 حدود که داد نشان شده انجام پژوهشهای نتایج است. داشته در سد مخزن به آب ورود زمان پایان از قبل سیالب حجم درصد کرد. نفوذ آن بستر مخزن یک در نفوذ میزان که میدهد نشان شده انجام بررسیهای یعنی ایستایی سطح تا مخزن کف فاصله جمله از گوناگونی عوامل به دارد. بستگی حوضچه زیر خاک اشباع غیر الیه عمق مخزن کف از پایینتر بسیار ایستایی سطح معمول حالت در صورت به رطوبتی جبهه یک حوضچه از نفوذ شروع با میباشد. میکند. حرکت پایین سمت به ماندگار غیر غیراشباع بعدی یک نفوذ به رطوبتی جبهه حوضچه به آب ورود مدت پایان تا که صورتی در حداکثر روی تاثیری هیچگونه اشباع الیه وجود نرسد ایستایی سطح داشت. نخواهد مخزن در آب صعود سطح رسوبات نوع همچنین و مسیلها و آبراههها ویژگی به توجه با رد کوتاه سازههای احداث آنها بستر در سیالبها از مانده برجای زیر آبهای تغذیه و روانابها نفوذ میزان در مهمی تاثیر محلها این داشت. خواهد زمینی حوضچههای در نفوذ نقش بررسی مورد در شده انجام پژوهشهای اشباع غیر عمودی هیدرولیکی هدایت ضریب که میدهد نشان نفوذ ]22[ دارد نفوذ میزان در مهمی اثر کننده کنترل عامل عنوان به 1(. )جدول در اشباع غیر عمودی هیدرولیکی هدایت ضریب اثر جدول 1 - )Weaver R.J )1975 بستر نفوذ تغییرات عوامل ردیف )%( R 11/6 30/2 45/3 58/9 Hm )m( 6/14 4/79 3/57 2/57 K )hr/m( 0/01 0/05 0/1 0/15 70/0 1/7 0/2 5 مخزن در شده جمع آب عمق باشد بزرگتر K هرچه این بنابر مییابد. افزایش مالحظهای قابل بطور نفوذ میزان و کمتر اشباع غیر عمودی هیدرولیکی هدایت K= فوق: جدول در نفوذ شاخص R= و مخزن در آب ارتفاع =Hm )متربرساعت( میباشد. لومی خاک نفوذپذیری ]20[ همکاران و شارما ارتباط همین در بررسیها نتایج دادند. قرار بررسی مورد ساله 6 دوره یک در را شنی کاهش مالحظهای قابل طور به شیب افزایش با نفوذ مقدار داد نشان 58/5 درصد 5 به 0/5 از شیب افزایش با که طوری به مییابد. کاهش درصد 23/3 درصد 10 به 5 از شیب افزایش با و درصد که نمود استنباط میتوان اساس این بر آمد. وجود به نفوذ مقدار در آبراههها روی بر کوتاه سازههای احداث از حاصل شیب کاهش با بریان مییابد. افزایش توجهی قابل طور به نفوذ مقدار مسیلها و نتایج ]13[. داد قرار بررسی مورد را مختلف خاکهای در نفوذ مقدار در نفوذ مقدار که داد نشان خاک بافت براساس شده انجام آزمایشات 1 2 3 4 1389 زمستان 13- شماره چهارم- سال 52 ایران آبخیزداری مهندسی و علوم
خاکهای با بافت شنی و ماسهای در حدود 200 میلیمتر در ساعت و یا 0/56 میلیمتر بر ثانیه میباشد. با توجه به حجم بسیار قابل توجه فعالیتهای آبخیزداری انجام شده در حوزههای آبخیز کشور و اهمیت بررسی اثر بخشی این فعالیتها لزوم ارزیابی نتایج عملیات آبخیزداری در ابعاد مختلف امری ضروری است. لذا در اين پژوهش سعی گردید ضمن ارزیابی تاثیر عملیات یاد شده با استفاده از مقادیر کمی حاصل از بررسیهای وزه مورد مطالعه واقع در بالادست حوزه بارده صحرایی نتایج روشنی از میزان تغییرات ایجاد شده در تولید و ذخیره روانابها در اختیار مدیران بخشهای اجرایی کشور قرار گیرد. نتایج یاد شده نقش مهمی در بهبود کیفیت اجرا و ارایه برنامههای منسجم و منطبق با اهداف بخش آبخیزداری ایفا خواهد نمود. با استفاده از نتایج ارایه شده در اين پژوهش ضمن تحلیل نتایج عملیات و تاثیر آن بر کاهش میزان رواناب امکان تعیین مناسبترین تعداد سازه و مناسبترین محل اجرای عملیات اجرایی فراهم میگردد. ر ر لادراز رد شكل (1): موقعيت جغرافيايي حوزه آبخيز بارده شکل 1- موقعیت جغرافیایی حوزه آبخیز بارده و زيرحوزه باالدست آن جدول 2- مشخصات فيزيو گرافي حوزه آبخیز مورد مطالعه طول آبراهه )Km( ارتفاع متوسط )m( شیب متوسط حوزه )%( شيب آبراهه )%( زمان تمركز )h( مساحت )Km 2 ) 0/64 0/1 28 2520 3/3 5 53 سال چهارم- شماره 13- زمستان 1389
مواد و روشها موقعيت و مشخصات فيزيكي منطقه حوزه آبخیز بارده با وسعت 32 کیلومترمربع در شمال شرقی استان چهارمحال و بختیاری بین طولهای جغرافیایی 5/32 28 50 تا 04/39 36 50 شرقی و بین عرضهای جغرافیایی 53 /21 32 31 تا 82/16 36 32 شمالی واقع شده است. حوزه بارده بخشی از حوزه آبخیز زایندهرود میباشد که رواناب سطحی ناشی از باران و ذوب برف را از طریق رودخانه زایندهرود از استان خارج میکند )شكل 1(. در این مرحله مشخصات فیزیکی حوزه مورد مطالعه )با مساحت 5 كيلومترمربع( واقع در باالدست حوزه بارده جهت به کارگیری در مدل روندیابی بارش رواناب استخراج گردید جدول )2(. روش انجام کار به منظور فراهم نمودن دادههاي الزم براي انجام اين پژوهش با استفاده از نرمافزار ArcVeiw كليه مشخصات و نقشههای مورد نياز شامل مدل رقومي ارتفاعي 1 و نقشه شيب به منظور تهیه مدل هیدرولوژیکی حوزه استخراج گرديد )جدول 2(. در مرحله بعد با حضور در منطقه و انجام عملیات نقشهبرداری و حفر پروفیل خاک مشخصات کلیه بندهای احداث شده ثبت گردید )جدول 3(. تلفیق دادههای یاد شده در ترکیب با مقادیر بارش رواناب حوزه اطالعات بسیار مناسبی را از رفتار حوزه در پاسخ به عملیات یاد شده را در اختیار قرار میدهد. بكارگيري مدل SCS درك فرآيندهاي فيزيكي و مولفههاي هيدرولوژيكي ناشی از عملیات آبخیزداری و اثر آنها در واكنش حوزه آبخيز به بارش پيرامون و مخازن هريك از بندها را نشان ميدهد. شكلشکل (2):2- جانمايي جانمایی 14 14 سازه سازهدر درزيرحوزه زیرحوزهمورد مورد مطالعه مطالعه استفاده از مدلهای هیدرولوژیک را ضروری ساخته است. به همین منظور در انجام این پژوهش مدل بارش-رواناب SCS مورد استفاده قرار گرفت. در اين مرحله به منظور شبیهسازی حوزه از طريق مدل SCS از مقادير CN ارایه شده در گزارش هیدرولوژی استفاده شد. اندازهگیری مشخصات بندهای احداث شده به منظور برآورد صحیحی از میزان آب ذخیره شده و آگاهی از تاثیر عملیات مکانیکی بر تغییرات آبنمود سیالب اقدام به عملیات نقشهبرداری از 14 بند کوتاه سنگ و مالتی احداث شده در زیرحوزه باالدست روستای بارده گردید. شکل شماره )2( محدوده حوزه مورد مطالعه و جدول )3( مختصات UTM برداشت شده از پیرامون و مخازن هریک از بندها را نشان میدهد. بررسی صحرایی انجام شده نشان میدهد که بخش عمده مخزن بندهای یاد شده خالی از هرگونه رسوب میباشد. این وضعیت شرایط مناسبی را جهت ترسیب رسوبات به همراه ذخیره و نفوذ روانابها توسط بندهای احداث شده فراهم نموده است. شکل )3 الی 5( به ترتیب وضعیت بند 6 و پروفیل طولی آبراهه اصلی و برخوردار از عملیات سازهای واقع در زیرحوزه مورد مطالعه را نشان میدهد. 32 34'0"N 32 33'30"N 32 33'0"N 32 32'30"N 50 34'30"E 1:40,000 50 35'0"E 0 0.25 0.5 1 KM 50 35'0"E 50 35'30"E 50 35'30"E 50 36'0"E 50 36'0"E 50 36'30"E 50 36'30"E 32 34'0"N 32 33'30"N 32 33'0"N 32 32'30"N 50 37'0"E ا براهه- ه ر راهنما جدول 3- حجم مخزن و آب قابل ذخیره در بندهای زیرحوزه باالدست آبخیز بارده شماره بند مشخصات جغرافیایی UTM طول جغرافیایی عرض جغرافیایی حجم آب قابل ذخیره ( متر مکعب ) 42/146 39460905 3601843 1 26/598 39460953 3601856 2 37/219 39461003 3601866 3 97/116 39461060 3601899 4 11/076 39461130 3601859 5 21/571 39461181 3601821 6 103/37 39461256 3601810 7 2/72 39461296 3601832 5 9/19 39461364 3601870 9 39/12 39461392 3601863 10 21/33 39461440 3601849 11 20/1 39461486 3601849 12 18/117 39461540 3601858 13 21/402 39461615 3601860 14 جمع ) 3 (m 471/08 1- Digital Elevation Model 54 سال چهارم- شماره 13- زمستان 1389
ﺷﻜﻞ ) :(4 وﺿﻌﻴﺖ رﺳﻮﺑﺎت ﺗﺮﺳﻴﺐ ﻳﺎﻓﺘﻪ در ﻛﻒ ﻣﺨﺰن شکل -3 نمای کلی از بند شماره 6 در آبراهه اصلی شکل -4 وضعیت رسوبات ترسیب یافته در کف مخزن آبخیزﺎرده حوزهآﺑﺨﻴﺰ ﺑ باالدستﺣﻮزه واقعدردرﺑﺎﻻدﺳﺖ ایواﻗﻊ سازهاي عملیاتﺳﺎزه برخوردارازازﻋﻤﻠﻴﺎت اصلیﺑﺮﺧﻮردار آبراههاﺻﻠﻲ طولیآﺑﺮاﻫﻪ پروفیلﻃﻮﻟﻲ -5 ﭘﺮوﻓﻴﻞ شکل :(5 ﺷﻜﻞ ) بارده بررسی نتایج ﺑﺮرﺳﻲ ﻧﺘﺎﻳﺞ نتايج حاصل از شبیه سازی سیالب با استفاده از مدل SCS بر روی ﻣﺪل اﺳﺘﻔﺎده از ﺳﻴﻼب ﺑﺎ ﺳﺎزي ﺷﺒﻴﻪ ﺣﺎﺻﻞ از واقعه ﻧﺘﺎﻳ جدول ( )4 شکل( )6 و مختلف در های بازگشت ﺞ با دوره بارش ارایه شده است. ﺑﺮاﺳﺎس ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺑﺪﺳﺖ آﻣﺪه ﻣﺪل ﻫﻴﺪروﻟﻮژﻳﻜﻲ ﺳﺎﺧﺘﻪ براساس نتايج بدست آمده مدل هیدرولوژیکی ساخته شده كه ﻫﻴﺪروﻟﻮژﻳﻜﻲ ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎي ﻓﻴﺰﻳﻜﻲ پارامترهايﻛﻠﻴﻪ كليهﻛﻪ در آن ﺷﺪه گرديده هيدرولوژيكي وحوزه لحاظ فيزيكي و در آن SCS ﺑﺮ روي واﻗﻌﻪ ﺑﺎرش ﺑﺎ دوره ﺑﺎزﮔﺸﺖﻫﺎي ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺣﻮزه ﻟﺤﺎظ ﮔﺮدﻳﺪه ﺑﻴﺎﻧﮕﺮ ﺣﻮزه آﺑﺨﻴﺰ ﻣﻮرد ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﺑﺎ ﺷﺮاﺋﻂ ﻃﺒﻴﻌﻲ و ﺑﺪون اﻧﺠﺎم ﻫﺮﮔﻮﻧﻪ ﻋﻤﻠﻴﺎت ﻣﻲﺑﺎﺷﺪ. در ﺷﻜﻞ ﺷﻤﺎره ) (6 و ﺟﺪول ﺷﻤﺎره ) (3 اراﺋﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ. Bardeh Subbasin 6 2 Year 5 5 Year 10 Year 25 Year Year 2 50 Year 2 5 100 YearYear 9 9 4 8 7 2 7 6 0 5 9 5 8 4 7 6 5 2 4 2 100 Year 5 4 0 50 Year ) Time (hr 0 25 Year 6 2 Q- M3/s 10 Year 0 Q- M3/s Bardeh Subbasin 4 احداث سازه شكل -6 نتایج شبیه سازی سیالب در زیر حوزه آبخیز بارده قبل از 0 00 11 21 32 43 53 64 75 85 96 07 17 28 39 49 Time ) 55 (hr سال چهارم - شماره -13 زمستان 1389 ﺷﻜﻞ) :(6 ﻧﺘﺎﻳﺞ ﺷﺒﻴﻪﺳﺎزي ﺳﻴﻼب در زﻳﺮ ﺣﻮزه آﺑﺨﻴﺰ ﺑﺎرده ﻗﺒﻞ از اﺣﺪاث ﺳﺎزه
جدول 4 - نتايج برآورد سیالب با دوره بازگشتهای مختلف در زیر حوزه آبخیز بارده 100 50 25 10 5 دوره بازگشت )سال( 2 4/44 2/97 1/65 0/69 0/31 0/04 مترمکعب برثانیه 7/85 5/26 2/92 1/22 0/55 حجم سیالب )هزار مترمکعب( 0/07 رابطه )1( رابطه )2( رابطه )3( بيانگر حوزه آبخيز مورد مطالعه با شرائط طبيعي و بدون انجام هرگونه عملیات میباشد. با دستيابي به روابط بين پارامترهاي فيزيكي و هيدرولوژيكي و تأثير آنها در رفتارهاي هيدرولوژيك حوزه آبخيز در قالب مدل رياضي ميتوان نتيجه گرفت كه با در اختيار داشتن مدل حوزه آبخيز امكان دستيابي به الگوي مديريتي مناسب و بررسي نتايج آنها قبل از هرگونه اقدام و يا ايجاد تغيير در كاربري اراضي و یا اجرای عملیات آبخیزداری با اهداف مختلف كه مستلزم صرف هزينههای سنگين مي باشد ميسر است. در همین ارتباط اندازه گیری انجام شده با استفاده از نتایج عملیات نقشهبرداری از سه مقطع از آبراهه اصلی در محل اولین سازه از باالدست حوزه و با بکارگیری رابطه )1 الی 3( ]2[ بیانگر دبی برابر با 0/8 متر مکعب بر ثانیه در حالت مقطع پر میباشد. شکل شماره )7( اولین مقطع واقع بر آبراهه اصلی حوزه مورد مطالعه و جدول )5( مشخصات مقطع مذکور را نشان میدهد. جدول 5- مشخصات هیدرولیکی مقاطع برداشت شده در زیرحوزه مورد مطالعه = N تعداد مقاطع عرضی = i شماره مقطع عرضی = L فاصله بین مقاطع عرضی = h ارتفاع سطح آب = A سطح مقطع جریان = R شعاع هیدرولیکی = n ضریب زبری جریان = Q دبی جریان =V سرعت متوسط در مقطع جریان V i مقطع و A i و = A مقطع جریان = a ضریب توزیع سرعت در مقطع جریان سرعت مقطع در هر زیرمقطع iام است. با گذر از سازههای احداث شده 14 گانه در طولی برابر با 1440 متر تا خروجی زیرحوزه مورد مطالعه مقطع جریان افزایش یافته و بر اساس محاسبات انجام شده دبی مقطع پر آن در حدود 1/3 متر مکعببرثانیه خواهد بود که تقریبا دبی با دوره بازگشت 20 تا 25 ساله از روش SCS را نشان میدهد. تاثیر عملیات بر رفتار حوزه بررسی انجام شده بر مورفولوژی مسیل آبراهه اصلی حوزه بارده نشان میدهد که این مسیل دارای شیب متوسطی در حدود 0/0295 درصد میباشد. احداث تعداد 14 سازه سنگ و مالتی در مسیر 1446 متری جریان موجب گردیده تا این شیب به 0/0095 درصد کاهش یابد که این موضوع نقش مهمی در تغییرات ضریب زبری بستر و ترسیب رسوبات در حال حمل توسط روانابها و همچنین ذخیره و نفوذ رواناب در حال عبور و یا جمعآوری شده در بستر مخزنبندها خواهد داشت )جدول 6(. مقایسه حجم سیالبهای تولید شده در این زیر حوزه با مجموع حجم مخازن حاصل از احداث 14 سازه در خروجی آن که رقمی در حدود 471 مترمکعب را نشان میدهد )بدون احتساب مقادیر نفوذ در زمان( بیانگر تغییرات حجم سیالب تولید شده نسبت به حجم ذخیرهبندهای یاد شده میباشد. این موضوع به همراه امکان به کارگیری عملیات بیولوژیک و کاهش عدد شماره منحنی موجبات کاهش بیشتر مقادیر دبی اوج و حجم سیالب را فراهم خواهد نمود. نظر به اینکه حجم جریان سیالب تحت تاثیر شرایط مختلف مشخصات مقطع R P A مقطع 0/2053 0/6430 3/1317 1 مقطع 0/1755 0/5480 3/1225 2 مقطع 0/1725 0/3965 2/2986 3 99.95 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 عرض بستر (متر) 100.35 100.3 100.25 100.2 100.15 100.1 100.05 100 شکل 7 - اولین مقطع آبراهه زیرحوزهی دارای عملیات آبخیزداری واقع درباالدست سازهها ارتفاع (متر) 56 سال چهارم- شماره 13- زمستان 1389
مدیریتی از تغییرات قابل توجهی برخوردار میباشد. لذا تغییرات جریان حاصل از بکارگیری عملیات سازهای در این شرایط تاثیر قابل مالحظهای بر کاهش میزان سیالب نشان میدهد. این تاثیر با افزایش دوره بازگشت و همزمان با افزایش حجم سیالب افزایش نشان میدهد )شکل 8(. از نکات قابل توجه در شکل )8( تغییرات حاصل از به کارگیری روشهای مختلف مدیریتی بر منحنی تغییرات جریان میباشد. مقایسه منحنی جریان حاصل از روش مکانیکی با شرایط طبیعی بیانگر افزایش تاثیر سازهها بر کاهش جریان سیالب متناسب با افزایش دوره بازگشت میباشد. این در حالی است که نتایج محاسبات جدول 6 - مقایسه تغییرات مشخصات جریان تحت تاثیر بندهای احداث شده در طول مسیل وضعیت آبراهه شیب آبراهه ضریب زبری سرعت جریان زمان تمرکز )دقیقه( سطح مقطع جریان 0/50 21 1/59 0/035 شرائط طبیعی 0/0295 0/76 32 1/05 0/030 بعد از احداث سازه 0/009 حجم جريان - هزار متر مکعب 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 Bardeh catchment طبيعی سازه ای بيومکانيکی 2 5 10 25 50 100 دوره بازگشت - سال شکل 8 - مقایسه نتایج مدل هیدرولوژیکی تحت تاثیر شرایط مختلف عملیات سازهای و بیولوژیکی جدول 7 - نسبت حجم سيالب در شرایط طبیعی در مقایسه با سازههای احداث شده و شرایط تلفیق عملیات مکانیکی و بیولوژیک با دوره بازگشتهای مختلف به هزار متر مکعب دوره مقدار سیالب در شرایط نسبت کاهش حجم سیالب )%( بازگشت طبیعی )1( سازهای )2( بیومکانیکی )3( دبی حجم دبی حجم دبی حجم ستون 1 به 2 ستون 1 به 3 100 100 0/0 0/0 0/0 0/0 0/07 0/04 2 57/3 46/6 0/25 0/14 0/31 0/21 0/58 0/33 5 51/6 41/8 0/59 0/33 0/71 0/45 1/22 0/69 10 54/8 38/4 1/32 0/75 1/80 1/07 2/92 1/65 25 52/5 36/5 2/50 1/41 3/35 1/92 5/26 2/97 50 48/8 36/1 4/04 2/28 5/02 2/87 7/85 4/44 100 57 سال چهارم- شماره 13- زمستان 1389
بازگشت دوره از سازهای عملیات با تلفیق در منحنی شماره تغییرات این میباشد. سازهای عملیات منحنی با منطبق کامال باال به سال 25 بخشی اثر کاهش با ارتباط در را گذشته پژوهشهای نتایج موضوع نقل به را سیالب کاهش بر باال بازگشتهای دوره در گیاهی پوشش میکند. تایید تلوری] 3 [ از و طبیعی شرایط از ناشی سیالب تغییرات بررسی ارتباط این در تاثیر میزان بیانگر بندها مخازن حجم مجموع با مقایسه در تلفیقی 7(. )جدول میباشد آبخیزداری عملیات نتایج همبستگی از استفاده با )7( جدول دادههای نتایج اماری تحلیل مکانیکی حالت در آبخیزداری عملیات اجرای که میدهد نشان پیرسون سطح در معنیداری اختالف از طبیعی شرایط با مقایسه در تلفیقی و یاد عمليات توجه قابل تاثیر مفهوم به كه بوده برخوردار درصد 99 میباشد. مطالعه مورد حوزه سیالب مقادیر کاهش در شده سیالب دبی و رواناب حجم تغییرات بررسی پشت مخزن حجم داشتن اختیار در به توجه با مرحله این در سطحی متر یک متوسط عمق احتساب با و مترمکعب( )471 سازهها احداث سازه 14 برای نفوذ قابل بستر عنوان به مربع متر 471 معادل میگردد. حاصل پژوهشاتی زیرحوزه در شده احتساب با و شده انجام بررسی نتایج از استفاده با ارتباط این در مدت طول در نفوذ قابل جریان حجم ساعت در نفوذ میلیمتر 200 محاسبه )8( جدول شرح به حوزه تمرکز زمان با متناسب سیالب میگردد. حاصل سطوح مجموع كه ميدهد نشان حاصل نتایج بررسی 471 برابربا ثابت حجمی از برخورداری ضمن کوتاه سازه 14 از از مکعب متر 161 با برابر حجمی بود خواهند قادر مترمکعب یکساعته جریان برای و عمقی نفوذ طریق از را سیالب جریان به مترمکعب 632 با برابر شده یاد مقادیر مجموع دهند. کاهش در مهمی نقش رواناب کاهش در بیولوژیک عملیات تاثیر همراه داشت. خواهند سیالب جریان حجم کاهش 1/3 با )برابر حوزه از خروجی جریان عبور ظرفیت مقایسه تحت جریان کاهش از حاصل مقادیر با مقایسه در برثانیه( مترمکعب میباشد. متفاوتی وضعیتهای بیانگر تلفیقی عملیات تاثیر زیر این در آبخیزداری عملیات اجرای )7( جدول براساس جریان عبور ظرفیت بودن ثابت به توجه با تا میگردد موجب حوزه بازگشتهای دوره با سیالب تخلیه امکان حوزه خروجی در سیالب )9(. جدول گردد فراهم بیشتری بین بازگشت دوره با سیالب وقوع فوق جدول نتایج اساس بر سیالب زمان در رواناب نفوذ حجم مقدار جدول 8 - عوامل ردیف خروجی در جریان ریز سر موجب طبیعی شرایط در سال 25 تا 20 موجب آبخیزداری عملیات اجرای که حالی در گردید. خواهد حوزه مکعب متر 3 حدود از طبیعی شرایط در ساله 50 سیالب تا میگردد عبور ظرفیت با متناسب و ثانیه بر مکعب متر 1/4 حدود به ثانیه بر یابد. کاهش خروجی در جریان نتیجهگیری و بحث عملیات امروزه که میدهد نشان شده انجام بررسیهای اگرچه مکانی تاثیر به توجه بدون آبخیز حوزههای در آبخیزداری عملیات نیاز مورد حجم همچنین و زیرحوزهها( )اولویتبندی میدهد نشان حاضر پژوهش نتایج لیکن میگیرد انجام سازهای و سازهای عملیات حجم شده ارایه روش بکارگیری صورت در که میزان به آبخیز حوزههای در آن از حاصل آور سرسام هزینههای انجام داشتن اختیار در با حالت این در یافت. خواهد کاهش توجهی قابل امکان سیالبها دبی و حجمها مقایسه و مطالعات گزارش نتایج جریانهای کاهش برای مکانیکی سازههای نیاز مورد حجم برآورد داشت. خواهد وجود سیالبی نشان داخلی منابع ویژه به شده انجام پژوهشهای سوابق بررسی طور به سیالب کنترل و آبخیزداری عملیات ارزیابی در که میدهد شده پرداخته یادشده عملیات اجرای از حاصل تغییرات به عمده و عملیات بهینهسازی مقوله به توجه امروزه صورتیکه در است. مهم موضوعات از محیطی زیست و اقتصادی مسائل گرفتن نظر در کارهای سایر با حاضر پژوهش تفاوت اساس این بر میرود. بهشمار ارائه در گزارش این نوآوری در میتوان را زمینه این در شده انجام اولویت همچنین و نیاز مورد سازههای تعداد تعیین برای روشی نمود. عنوان آن مکانی بندی عملیات انجام از هدف که داشت توجه بایستی کلی بطور کاهش سیالب کنترل با مرتبط پروژههای در بخصوص آبخیزداری نمیباشد. نظر مد حوزه سطوح کلیه در آنهم و صفر حد تا سیالب عملیات در بیولوژیکی و مکانیکی فعالیتهای بکارگیری بلکه حوزه اقتصادی و اجتماعی مسایل محور حول بایستی آبخیزداری این بر گیرد. انجام حوزه در موجود روابط کلیه داشتن نظر ودر مساحت (m 2 ) 471 نفوذ (mm/hr) 200 1 در نفوذ حجم (m 3 زمان( عملیات از حاصل سیالب اوج دبی تغییرات جدول 9 - حوزه خروجی در جریان عبور ظرفیت با مقایسه در آبخیزداری دوره بازگشت ظرفیت عبور جریان (m 3 /Se) شرایط در سیالب طبیعی میزان کاهش سیل (m 3 /Se) (m 3 /Se) تلفیقی 0/36 0/90 1/56 2/16 (m 3 /Se) 0/33 0/75 1/41 2/28 0/69 1/65 2/97 4/44 1/3 1/3 1/3 1/3 10 25 50 100 161 1389 زمستان 13- شماره چهارم- سال 58 ایران آبخیزداری مهندسی و علوم
اساس حجم عملیات و گستره آن متناسب با شرایط کلی حوزه و با استفاده از روابط پیشنهادی )4 تا 6( قابل اجرا خواهد بود. )رابطه )4 )A*I*T(+vd R= که در آن: R= متوسط حجم نفوذ و گیرش رواناب در مخزن به متر مکعب A= متوسط سطح مخزن سازه به متر مربع I= مقدار نفوذ به میلیمتر بر ساعت T= زمان سیالب به ساعت =Vd حجم متوسط مخزن به متر مکعب N= VR-CD (رابطه 5 ) R CD= Qi*ti )رابطه 6 ( که در آن: N= متوسط تعداد سازهمورد نیاز =VR رواناب به متر مکعب با دوره بازگشت مورد نظر =CD ظرفیت عبور جریان به متر مکعب =ti متوسط دبی مورد نظر جهت عبور جریان مترمکعببرثانیه =Qi زمان جریان حداکثر به ساعت با در اختیار داشتن حجم ذخیره متوسط سازهها و مقایسه آن با حجمها سیالب با دوره بازگشتهای مختلف امکان برآورد نسبتا دقیقی از سازههای مورد نیاز فراهم میگردد )جدول 10(. جدول 10 - تعداد سازه مورد نیاز در دوره بازگشت 25 ساله عوامل مترمکعب رواناب ورودی )VR( رواناب خروجی )CD( متوسط حجم سازه )R( تعداد سازه مورد نیاز براساس نتایج جدول فوق تعداد 13 سازه دیگر عالوه بر سازههای قبلی برای دوره بازگشت 25 سال مورد نیاز میباشد. در این مرحله با توجه به نتایج پژوهشهای انجام شده در خصوص تاثیر الگوی مکانی سطوح موثر بر دبی اوج سیالب و شاخص مکانی آن که توسط روغنی ]8[ انجام شده این امکان وجود دارد تا با انتخاب مکانهای مناسب میزان اثر بخشی سازههای کنترلی را تا حداکثر ممکن ارتقاء بخشید. منابع 1 انجمن هيدروليك ايران خبرنامه هيدروليك مهر ماه 1380. شماره. 23 صفحه. 3 2- پارهکار م. 1368. بررسی سرعت غیر رسوبگذار در کانالهای آبیاری پایاننامه کارشناسی ارشد دانشگاه تهران دانشکده کشاورزی کرج. 112 ص. 3- تلوری ع. 1376. عوامل موثر بر وقوع یا تشدید سیالب کارگاه آموزشی تخصصی مهار سیالب رودخانهها تهران: انجمن هیدرولیک ایران. 21 صفحه. 4 خسروشاهي م. 1380. تعيين نقش زير حوزههاي آبخيز در شدت سيلخيزي حوزه مطالعه موردي در حوزه آبخيز دماوند. پايان نامه دكتري جغرافیای طبیعی. گروه جغرافیا دانشگاه تربيت مدرس. 205 صفحه. 5- خلیقی ش. و مهدوی م. 1383. بررسی میزان تاثیر تغییر کاربری اراضی و مشخصات هیدرولوژیک آبهای سطحی مطالعه موردی حوزه باراندوزچای استان آذربایجانغربی رساله دکتری دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران. 142 ص. 6- روغني م. 1376. بررسي تاثير مكاني مناطق موثر بر دبي اوج سيالب دانشكده منابع طبيعي دانشگاه تهران پايان نامه كارشناسي ارشد آبخيزداري. 128 صفحه. 7- روغني م. 1382. بررسي تاثير مكاني مناطق موثر بر دبي اوج سيالب به منظور كاهش خطر سيل در حوزههای آبخيز كشور مركز پژوهشهای حفاظت خاك و آبخيزداري كشور گزارش نهایي طرح پژوهشهای. 116 صفحه. 8- روغني م. 1388. تعیین شاخص مکانی سیل در حوزههای آبخیز کشور مجله علوم مهندسی آبخیزداری ایران سال دوم شماره سوم صفحات 52-43. 9- عربی آ.و بنی حبیب م.ا. 1388. ارزیابی اثر عملیات آبخیزداری بر روی سیالب. مجموعه مقاالت پنجمین همایش ملی. دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. 1430-1416. 10- قدرتي ع. 1383. گزارش نهايي طرح پژوهشهای»ارزيابي نتايج عملكرد آبخیزداری در پشت سد سفيدرود«پژوهشكده حفاظت خاك و آبخيزداري 79 ص. 11- محمدی حمزه. 1381. کاربرد مدل هیدرولوژیکی بارش رواناب بر پایه سامانه اطالعات جغرافیایی در پیشبینی زمان وقوع سیل. پایاننامه کارشناسی ارشد دانشکده منابع طبیعی دانشگاه مازندران. 152 ص. 12- مهدوی م. 1376. بررسی آثار اقتصادی اجتماعی و زیست محیطی خسارات سیل کارگاه آموزشی تخصصی مهار سیالب رودخانهها تهران: انجمن هیدرولیک ایران. 14 صفحه. 13- Brian, O. 2003. Soils, Infiltration, and On-site Testing. GeoEnvironmental Sciences and Environmental Engineering Department. Texas Council of Governments. 14- Brooks, K.N., Folliott P.F., Gregersen, H.M., Thames, J.L. 1991. Hydrology and the Management of Watershed, vol. 1. Iowa State University, p. 220. 15- Jons, J.A. A. 2000. The physical causes and 27 53/8 1440 2900 59 سال چهارم- شماره 13- زمستان 1389
19- Shieh, Ch. L., Guh, Y. R. and Wang, Sh. O. 2007. The application of range of variability approach to the assessment of a check dam on riverine habitat alternation. Journal of Environmental Geology 52:427-435. 20- Sharma, K. D., Singh, H. P. and pareek, O. P. 1983. Rainwater infiltration rate response into a bare loamy sand. Hydrological Science Journal, 28: 417-427 21- Simonovic, P. 2002. Tow non-structural measures for sustainable management of floods, In Proceeding of the International Workshop on London, Ontario, Canada. Pages 65-81. 22- Weaver, R.J. and Kuthy, R.A. 1975. Filed evaluation of a recharge basin", New York state department of transportation, engineering research and development. Research report 26. characteristics of floods. In floods Vol II, PP, 93. 16- Karbowski, A. 1993. Optimal flood control in multireservoir cascade systems with deterministic inflow forecasts. Water resources management. Netherlands. Volume 7, No 3, Pages 207-223. 17- Roshani, R. 2003. Evaluation the effect of check dams on flood peaks to optimize the flood control measures (Case study in Iran), M.Sc Thesis in Watershed and Environmental Management. International Institute for Geo Information Science and Earth Observation Enschede, the Nederland. 43p. 18- Roughani, M. Ghafouri, A. and Tabatabaie M. 2005. An Innovative Methodology in Prioritization of Sub-catchments for Flood Control, International Journal of Applied Erth Observation and Geoinformation, Vol. 9, Issue 1, Pages 79-87. 60 سال چهارم- شماره 13- زمستان 1389