بررسی تحولات مورفولوژیکی الگوی رودخانۀ آزادرود با استفاده از شاخص‌های هندسی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه ژئومورفولوژی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 دانشیار گروه ژئومورفولوژی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

3 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

تغییرات الگوی رودخانه یکی از مهم‌ترین مسائل مهندسی رودخانه است که بر فعالیت‌ها و سازه‌های عمرانی حاشیۀ رودخانه‌ تأثیر می‌گذارد. مطالعۀ تغییرات مورفولوژیکی کانال‌های رودخانه‌ای به‌منظور یافتن راهکارهای کنترلی مناسب برای حل مشکلات دینامیکی این نواحی اهمیت دارد. هدف اصلی مقالۀ حاضر بررسی تحولات مورفولوژیکی و الگوی رودخانه‌ای آزادرود از راه شاخص‌های هندسی و تصاویر ماهواره‌ای است؛ برای دستیابی به این هدف، نقشۀ توپوگرافی 1:1000 منطقه با استفاده از برداشت‌های میدانی تهیه و با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست و گوگل‌ارث در محیط GIS، بازه‌های مطالعه استخراج شدند. با رقومی‌سازی مسیر رودخانه در اتوکد، شاخص‌های هندسی رودخانه (زاویۀ مرکزی، شعاع نسبی، شکل پلان، ضریب پیچشی) 59 بازه روی تصاویر محاسبه شدند. نتایج نشان می‌دهند شعاع نسبی 40 درصد قوس‌های مئاندری در رودخانۀ آزاد بیش از 5/3 و تمرکز تنش در ناحیۀ انتهایی قوس خارجی است و نگرانی خاصی دربارۀ این بازه‌ها وجود ندارد. شعاع نسبی 30 درصد قوس‌های پیچان‌رود بین 5/1 تا 5/3 است و بنابراین تمرکز تنش در حدود 30 درصد پیچ‌و‌خم رودخانه در ابتدای قوس داخلی و انتهای قوس خارجی است. همچنین تمرکز تنش در حدود 30 درصد پیچ‌و‌خم تنۀ اصلی رودخانه در سراسر قوس داخلی است و باید توجه ویژه‌ای به این پیچان‌رودها داشت. شرایط تقریباً پایداری در بیشتر بازه‌های رودخانۀ آزاد حاکم است و بجز در برخی بازه‌ها که فرسایش جزئی دارند، ناپایداری‌های حادی در سایر بخش‌ها دیده نمی‌شود. لازم است در تعیین حریم بستر به 9 بازۀ بحرانی 18، 20، 24، 26، 29، 41، 47، 56 و 58 توجه ویژه شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

An Investigation of Morphological Changes of Azadroud River Pattern using Geometric Indices

نویسندگان [English]

  • Mohammad Hossein Rezaei Moghaddam 1
  • Mohammad Reza Nikjoo 2
  • Hesam Maleki 3
1 Department of Geomorphology, University of Tabriz, Tabriz, Iran
2 Department of Geomorphology, University of Tabriz, Tabriz, Iran
3 Student of geomorphology, University of Tabriz, Tabriz, Iran
چکیده [English]

River pattern variations are one of the most important river engineering issues. In order to achieve this goal, using field observations, a 1: 1000 topographic map was prepared and extracted using Landsat and Google Earth satellite images in the GIS environment of the studied areas. By digitizing the river route in AutoCAD, the geometric parameters of the river (central angle, relative radius, plan shape, torsional coefficient) were calculated on the images. The results indicated that in Azad River, the winding river at 40% relative has a radius of more than 3.5. In 30% relative radius bends in river is 1.5 to 3.5. In addition, about 30 percent of the stress concentration around the inner corners is the main river. According to the findings, the probability of serious and significant changes in the period of study, Azad River is small. Intervals that are unstable are likely to need special attention in the context of their privacy be determined. Among the intervals, there are nine critical intervals that include intervals of 58,56,47,41,29,26,24,20,18. Therefore, it is necessary to determine the bed boundaries.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Morphological Changes
  • River Patterns
  • Sirvan Catchment
  • Azad River
  • Winding River

مقدمه

رودخانه‌ها سیستم‌های کاملاً پویایی هستند که الگوی مورفولوژیک آن‌ها به‌طور پیوسته در طول زمان تغییر می‌کند و ازاین‌رو، فرسایش کناری و آسیب‌رسانی به تأسیسات ساحلی و جابه‌جایی مرزها را در پی دارند. اگرچهعواملمختلفی مانند انحراف آبراهه در کناره‌ها، کف‌کنی رود، فعالیت‌های انسانی، اختلاف سازند بستر و سیل‌خیزی باعث تخریب دیواره، کف بستر و تغییر الگوی مجاری می‌شوند (یمانی و شرفی، 1391: 36) غالباً یک یا دو عامل، تغییرات را کنترل می‌کنند. بررسی الگوی رودخانه‌ها برای درک شرایط کنونی و پتانسیل تغییرات احتمالی آن‌ها در آینده ضروری است و تنها از این راه،واکنش طبیعی آن‌ها نسبت به تغییرات طبیعی و یا اقدام‌های ناشی از طرح‌های اصلاح مسیر و تثبیت کناره‌ها پیش‌بینی و میزان جابه‌جایی، تغییرات ابعاد و الگوی آنها تشخیص داده می‌شود (چورلی و همکاران، 1379: 211). مورفولوژی رودخانه‌ها از دیدگاه‌های مختلف ازجمله زمین‌شناسی، نوع مسیر، لایه‌بندی، دانه‌بندی مصالح بستر و سواحل و قدرت و انرژی سیلاب‌ها درخور بررسی است (Breach, 2008: 16). رودخانه‌ها در طول خود با تغییرات شیب مواجه هستند و گاهی شیب بسیار تندی در بازه‌‌های بالادست و کوهستانی دارند که به علت تبعیت رودخانه از توپوگرافی زمین است. شیب در طول رودخانه کاهش می‌یابد؛ به‌طوری‌که شیب کم رودخانه در بازه‌های انتهایی موجب شریانی و پیچان‌رودی‌شدن آن می‌شود. طبق نظر بسیاری از ژئومورفولوگ‌ها، بستر‌های رودخانه‌ای با ضریب قوس پیچان‌رودی بیشتر از 5/1، حالت مئاندری شدیدی دارند (Leopold and Wolman, 1997: 102). در بین الگوهای رودخانه، الگوی پیچان‌رودی به علت فراوانی آن در طبیعت بیشترین توجه را به خود جلب کرده است (Biedenharn et al., 1997: 57). Thorne (2002)، رفتار مورفولوژیکی رودخانه‌های بزرگ را بررسی و چارچوبی برای مطالعه در این زمینه ارائه کرده که تأکید آن بر پایش منظم ویژگی‌های مورفولوژیک رودخانه با استفاده از روش‌های نوین است.

پیچـان‌رودهـا در محـدوده‌هـایی کـه دیوارۀ دشت‌های سیلابی از مواد سست تشکیل شده‌اند، تعیین‌کننـدۀ بـیلان رسـوبات در مسـیر جریـان رودخانه‌ها و با‌توجـه‌بـه ویژگـی‌هـای محـل تشـکیل، تعیین‌کنندۀ میزان فرسـایش در بخـش‌هـای میـانی و کنارۀ دشت‌های سیلابی هستند. باتوجه‌به مسائل و مشکلاتی که این چشم‌اندازهای رودخانه‌ای در مسیر تشکیل پدید می‌آورند، پژوهشگران مختلـف پژوهش‌هایی برای گشودن راز تشکیل و آثار توسـعۀ آنهـا انجام داده‌انـد؛ ازجمله Amslera و همکاران (2005)، Abad و Marcelo (2006)، Deak و Tarkanyi (2006)، Ruter و Olsen (2007)، Malik و Marcin (2007)، Verhaar و همکاران (2008)، Lofthouse و Andre (2008)، Makaske و همکاران (2009)، Zamolyi و همکاران (2010) و Phillips (2011) که مئاندرها و الگوهای رودخانه‌ای مناطق مختلف جهان را بررسی کرده‌اند. پژوهشگران یادشده مورفولوژی رودخانه‌ها که الگوهای مختلفی مانند مئاندری‌شدن، مستقیم‌شدن و حالت قیطانی بستر را تعیین می‌کنند، به کمک شاخص‌های هندسی مطالعه و بررسی کرده‌اند.

اگرچه مورفولوژی الگوی بستر رود طی زمان تابع عوامل متعددی مانند جنس سازندهای زمین‌شناسی، دبی سیلاب، تغییرات ایجادشده به وسیلۀ عوامل انسانی، پوشش گیاهی، توپوگرافی و حرکت‌های تکتونیکی است، بررسی‌های آماری الگوهایپیچان‌رودی نشان می‌دهند مورفولوژی از تعدادی قواعد زمین‌آماری تبعیت می‌کند؛ به عبارتی، الگوی سینوسی بستر رودها تابع نقش غالب فرایندها و مجموعه عواملی است که طی زمان اعمال می‌شوند (نوحه‌گر و یمانی، 1384: 66). در ایران نیز پژوهشگرانی مانند عشقی (1382)، یمانی و حسین‌زاده (1383)، نوحه‌گر و یمانی (1384)، بیاتی خطیبی (1385)، محمودی و همکـاران (1387)، رضایی مقدم و خوشدل (1388)، حسین‌آبادی و بجستان (1388)، رضایی مقدم و همکاران (1391)، شایان و دهستانی (1391)، مهندسان مشاور یکم (1391)، بیاتی خطیبی (1392)، کهربائیان و همکاران (1393) و رضایی مقدم و همکاران (1395) مئاندرهای رودخانه‌ای و زاویۀ مرکزی آن‌ها را بررسی کرده‌اند که بیان‌کنندۀ کاربرد الگوهای زمین‌آماری در تعیین الگوی پیچان‌رودهاست. مطالعۀ تحولات مورفولوژیکی پیچان‌رودها یکی از مهم‌ترین مسائل کنترل و مدیریت رودخانه‌هاست. آزاد‌رود یکی از سرشاخه‌های حوضۀ بزرگ سیروان در غرب ایران و نیمۀ جنوبی بخش غربی استان کردستان است که تغییرات بسیاری طی دهه‌های اخیر داشته و هر گونه شناخت دربارۀ این تحولات دارای اهمیت اساسی از نظر مهندسی کنترل رود است. پرسش اصلی پژوهش حاضر اینست که تحولات مورفولوژی بستر و الگوی رودخانۀ آزاد طی دهه‌های اخیر چگونه بوده است؟ و این تحولات در کدام بازه‌ها بیشتر بوده‌اند و بازه‌های بحرانی رودخانه کدامند؟

منطقۀ مطالعه‌شده

حوضۀ رودخانۀ سیروان با مساحت 9640 کیلومترمربع در جنوب‌غربی استان کردستان و بین مختصات جغرافیایی '40°34 تا '40° 35 عرض شمالی و '20°46 تا '20°47 طول شرقی قرار دارد. مساحت حوضۀ این رودخانه در استان کردستان 7450 کیلومترمربع است که 2185 کیلومترمربع آن در استان کرمانشاه واقع شده است که تقریباً یک‌پنجم آن در منطقۀ کوهستانی قرار دارد. حوضۀ سیروان از دیدگاه زمین‌شناسی در دو پهنۀ سنندج - سیرجان و زاگرس مرتفع قرار دارد و گسل زاگرس، خط تقسیم این دو پهنه است. بخشی از حوضۀ این رودخانه در محدودۀ کرمانشاه، جزو زاگرس رورانده و بقیۀ حوضه که از غرب مریوان شروع می‌شود و تا شرق سنندج ادامه می‌یابد، جزو پهنۀ سنندج - سیرجان است. منطقۀ مطالعه‌شده در پژوهش حاضر، آزادرود است که از زیرحوضه‌های نیمۀ جنوبی بخش غربی حوضۀ سیروان محسوب می‌شود (شکل 1) و ازدامنه‌های کوه چهل‌چشمه سرچشمه می‌گیرد و با جهت شمالی - جنوبی در جنوب‌غربی سروآباد، در روستای قلعه جی با رودخانۀ گاران تلاقی می‌کند و در نهایت، با عبور از یک کانیون به سمت غرب تغییر مسیر می‌دهد و از جنوب شهر نوسود وارد خاک کشور عراق می‌شود. این رودخانه‌ دارای جریان آب دائمی است و حوضۀ‌ این رودخانه ازنظر توپوگرافی جزو حوضه‌های کوهستانی محسوب می‌شود. منطقه از نظر اقلیمی عموماً دارای آب‌و‌هوای نیمه‌خشک، زمستان سرد با برف و یخبندان و تابستان معتدل است. رژیم بارندگی منطقه، مدیترانه‌ای است و بخش اعظم بارندگی در فصل سرد سال اتفاق می‌افتد.


 

شکل 1. منطقۀ جغرافیایی مطالعه‌شده و موقعیت آن در کشور و استان

 


مواد و روش‌ها

روش عمومی پژوهش حاضر، تجربی با تأکید بر مطالعه‌های میدانی و هدف اصلی آن، بررسی تحولات مورفولوژیکی و الگوی رودخانۀ آزادرود با استفاده از شاخص‌های هندسی رودخانه است. در پژوهش حاضر از مواد و ابزارهایی مانند نقشۀ توپوگرافی بزرگ‌مقیاس 1:1000، تصاویر ماهواره‌ای لندست رقومی‌شده در محیط نرم‌افزارهای GIS و DEM با دقت 30 متر از بازۀ مطالعه‌شده و برداشت‌های ناشی از پیمایش میدانی در 59 بازه از مسیر بستر رودخانه استفاده شد. مراحل انجام پژوهش به شرح زیر است:

1. موقعیت بازه‌ها با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست و گوگل‌ارث جستجو و شناسایی و موقعیت دقیق بازه‌ها با پیمایش میدانی کنترل و در نرم‌افزار GIS ترسیم شد. اطلاعات هیدرولوژیکی و هندسی رودخانه و نقشة توپوگرافی با مقیاس 1:1000 تهیه شدند.

2. با رقومی‌سازی مسیر رودخانه در محیط نرم‌افزاراتوکد، شاخص‌های هندسی رودخانه (زاویۀ مرکزی، شعاع نسبی، شکل پلان، ضریب پیچشی) 59 بازه روی تصاویر محاسبه شدند.

3. برای محاسبۀ شاخص‌های هندسی به پلان مسیر رودخانه نیاز است؛ بنابراین مسیر رودخانه با استفاده از تصاویر و نقشه‌های موجود روی مدارک یادشده ترسیم و با عملیات میدانی کنترل شد.

4. پلان رودخانه با مختصات‌دار‌کردن تصاویر ماهواره‌ای در محیط نرم‌افزار GIS استخراج و شاخص‌های هندسی رودخانه در محیط نرم‌افزار اتوکد اندازه‌گیری شدند.

5- تحلیل جامعی روی عوامل مورفولوژیکی رودخانه انجام و اطلاعات لازم نظیر زاویۀ قوس‌ها، طول و عرض متوسط قوس‌ها استخراج و شاخص‌های لازم برای تحلیل نظیر شعاع نسبی و ضریب پیچشی بازه‌‌های متوالی رودخانه محاسبه شدند. تغییرات پلان رودخانه، معیار بازه‌بندی قرار گرفت و در مجموع، ۵۹ بازه محاسبه و بررسی شدند.

 

یافته‌های پژوهش

طبقه‌بندی و شناسایی طبقات هیدرولیکی و هیدروفیزیکی رودخانه‌ها به شکل شاخص‌های کمی محاسبه و اندازه‌گیری می‌شود؛ برخی شاخص‌ها در بررسی تحولات مورفولوژیکی و طبقه‌بندی الگوی رودخانه‌ها استفاده می‌شوند و اهمیت دارند (دولتی، 1387: 127). ازآنجاکه باید رودخانه پدیده‌ای پویا و دارای سیر تکامل در نظر گرفته شود، تغییرات هندسی ایجاد‌شده در رودخانۀ آزاد سبب بروز رفتار هیدرولیکی جدید در رودخانه شده است.

بازه‌بندی رودخانۀ آزادرود برای استخراج شاخص‌های هندسی ارائه شده است (شکل 2). معیار اصلی بازه‌بندی، تغییرات پلان رودخانه است؛ به شکلی‌ که کمترین تغییر در پلان رودخانه سبب ایجاد بازۀ جدیدی می‌شود. محاسبه‌ها و بررسی‌های کامل دربارۀ 59 بازه از رودخانۀ آزاد انجام و نتایج در جدول (1) آورده شده است.

 

 

   
   
   

شکل 2. بازه‌بندی رودخانۀ آزاد برای استخراج شاخص‌های هندسی در محدودۀ منطقۀ مطالعه. A: ابتدای منطقۀ مطالعۀ پلان رودخانۀ مستقیم و مئاندر توسعه‌نیافته، B: پلان رودخانۀ مستقیم و شبه‌مئاندری، C: پلان رودخانۀ مستقیم و سینوسی، D: مئاندری، E: مستقیم و سینوسی، F: شبه‌مئاندری

 

 

 

 

 

جدول 1. شاخص‌های هندسی استخراج‌شده و محاسباتی رودخانۀ آزاد

جابه‌جایی محتمل

نوع رودخانه بر اساس

شعاع نسبی

عرض متوسط

ضریب پیچشی

شعاع  متر)

زاویه (درجه)

طول مستقیم

طول بازه

کیلومتر از

شمارۀ بازه

زاویۀ

مرکزی

ضریب پیچشی

شکل پلان

انتها

ابتدا

 

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

37/75

 

 

 

 

01/189

01/89+1

00/00+0

1

گسترش

مئاندری توسعه

‌نیافته

مستقیم

مئاندری

36/4

19/71

03/1

36/123

70/72

23/146

52/156

53/45+3

01/89+1

2

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

32/44

 

 

 

 

09/121

62/66+4

53/45+3

3

گسترش

شبه

‌مئاندری

مستقیم

مئاندری

41/14

99/45

01/1

58/255

51/70

06/295

54/314

16/81+4

62/66+4

4

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

57/42

 

 

 

 

49/226

65/07+10

16/81+7

5

گسترش

شبه

‌مئاندری

مستقیم

مئاندری

71/5

34/41

02/1

82/2582

00/3

33/135

34/135

99/42+11

65/07+10

6

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

91/56

 

 

 

 

34/135

64/68+13

99/42+11

7

گسترش

مئاندری توسعه

‌نیافته

مستقیم

مئاندری

81/7

09/46

02/1

56/465

69/39

09/316

50/322

14/91+16

64/68+13

8

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

88/43

 

 

 

 

98/280

12/72+19

14/91+16

9

گسترش

مئاندری توسعه

‌نیافته

مستقیم

مئاندری

30/7

82/49

03/1

84/137

06/82

96/180

40/197

52/69+21

12/72+19

10

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

18/30

 

 

 

 

08/87

60/56+22

52/69+21

11

گسترش

شبه

‌مئاندری

مستقیم

مئاندری

58/29

04/42

01/1

84/163

19/50

97/138

51/143

11/00+24

60/56+22

12

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

64/35

 

 

 

 

57/606

68/06+30

11/00+24

13

میانبری توسط شوت

شبه

‌مئاندری

مستقیم

مئاندری

19/01

78/37

00/1

81/274

77/78

73/348

79/377

46/84+33

68/06+30

14

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

97/45

 

 

 

 

71/340

17/25+37

46/84+33

15

میانبری توسط شوت

مئاندری توسعه

‌نیافته

مستقیم

مئاندری

97/0

31/50

04/1

64/412

41/40

02/258

01/291

18/16+40

17/25+37

16

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

46/60

 

 

 

 

42/11

60/27+40

18/16+40

17

چرخش

مئاندری توسعه

‌یافته

سینوسی

مئاندری

66/2

91/38

13/1

29/81

04/88

98/112

91/124

51/52+41

60/27+40

18

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

18/42

 

 

 

 

25/325

76/77+44

51/52/41

19

چرخش

مئاندری توسعه

‌‌یافته

سینوسی

مئاندری

29/3

76/57

16/1

55/273

06/57

33/261

45/272

21/50+47

76/77+44

20

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

13/59

 

 

 

 

21/94

41/44+48

21/50+47

21

گسترش

مئاندری توسعه

‌نیافته

مستقیم

مئاندری

56/6

93/38

02/1

75/133

05/73

21/159

52/70

94/14+50

41/44+48

22

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

40/43

 

 

 

 

62/402

56/17+54

94/14+50

23

چرخش

مئاندری توسعه

‌نیافته

سینوسی

مئاندری

31/3

16/36

07/1

50/106

87/69

98/121

88/129

44/47+55

56/17+54

24

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

68/36

 

 

 

 

77/266

21/16+58

44/47+55

25

چرخش

مئاندری توسعه

‌نیافته

مستقیم

مئاندری

83/2

01/68

03/1

28/151

65/85

66/205

14/266

35/42+60

21/16+58

26

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

92/52

 

 

 

 

30/62

65/04+61

35/42+60

27

میانبری توسط شوت

شبه

‌مئاندری

مستقیم

مئاندری

00/1

86/38

02/1

37/137

79/72

01/163

51/174

16/79+62

65/04+61

28

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

41/54

 

 

 

 

85/252

02/32+65

16/79+62

29

چرخش

مئاندری توسعه‌

نیافته

مستقیم

مئاندری

25/3

78/54

04/1

22/201

40/87

04/278

95/306

97/38+68

02/32+65

30

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

42/58

 

 

 

 

88/64

85/03+69

97/38+68

31

چرخش

مئاندری توسعه

‌نیافته

مستقیم

مئاندری

13/3

42/39

03/1

71/501

85/98

13/762

54/865

39/69+77

85/03+69

32

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

73/37

 

 

 

 

90/212

29/82+79

39/69+77

33

گسترش

شبه

‌مئاندری

مستقیم

مئاندری

03/7

56/70

01/1

45/484

81/112

08/807

85/953

14/36+89

29/82+79

34

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

52/55

 

 

 

 

52/45

66/81+89

14/36+89

35

چرخش

مئاندری توسعه

‌نیافته

سینوسی

مئاندری

50/3

26/62

09/1

89/101

67/73

07/122

90/130

56/12+91

66/81+89

36

گسترش

شبه

‌مئاندری

مستقیم

مئاندری

93/3

35/49

02/1

10/56

48/69

94/63

03/68

59/80+91

56/12+91

37

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

32/37

 

 

 

 

61/68

21/49+92

59/80+91

38

گسترش

مئاندری توسعه

‌نیافته

سینوسی

مئاندری

16/6

89/39

08/1

01/201

71/157

44/394

28/553

49/02+98

21/49+92

39

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

90/80

 

 

 

 

76/562

20/65+103

49/02+98

40

چرحش

مئاندری توسعه

‌نیافته

سینوسی

مئاندری

68/2

22/68

08/1

60/99

11/151

11/168

11/200

36/65+105

25/65+103

41

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

71/56

 

 

 

 

11/25

47/90+105

36/65+105

42

گسترش

مئاندری توسعه

‌نیافته

مستقبم

مئاندری

97/3

15/75

04/1

97/185

66/66

35/204

35/216

82/06+108

47/90+105

43

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

50/45

 

 

 

 

53/395

35/02+112

82/06+108

44

میانبری توسط شوت

مئاندری توسعه

 نیافته

مستقم

مئاندری

92/0

16/87

05/1

80/173

20/187

71/61

51/264

86/66+114

35/02+112

45

 

مستقیم

مستقم

مستقیم

 

58/88

 

 

 

 

23/33

09/00+115

86/66+114

46

گسترش

مئاندری توسعه

‌یافته

سینوسی

مئاندری

73/3

32/37

12/1

57/336

02/64

82/356

08/376

17/76+118

09/00+115

47

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

72/45

 

 

 

 

57/401

74/77+122

17/76+118

48

میانبری توسط شوت

شبه‌

مئاندری

مستقیم

مئاندری

51/0

57/95

02/1

59/95

40/62

03/99

10/104

84/81+123

74/77+122

49

میانبری توسط شوت

شبه

‌مئاندری

مستقیم

مئاندری

50/0

75/55

01/1

65/352

71/82

01/466

08/509

92/92+128

84/81+123

50

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

73/53

 

 

 

 

39/295

30/86+131

92/90+128

51

میانبری توسط شوت

مئاندری توسعه

‌نیافته

مستقیم

مئاندری

40/0

00/65

03/1

57/558

89/44

52/426

63/437

93/23+136

30/86+131

52

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

87/88

 

 

 

 

92/39

85/63+136

93/23+136

53

میانبری توسط شوت

شبه

‌مئاندری

مستقیم

مئاندری

08/1

38/62

02/1

57*/117

22/68

72/132

02/141

88/04+138

85/62+136

54

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

27/82

 

 

 

 

21/69

09/74+138

88/04+138

55

چرخش

مئاندری توسعه

‌یافته

سینوسی

مئاندری

91/2

56/78

12/1

67/201

87/56

26/201

72/210

81/84+140

06/74+138

56

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

35/62

 

 

 

 

50/240

31/25+143

81/84+140

57

میانبری توسط شوت

مئاندری توسعه

‌یافته

پیچان

‌رودی

مئاندری

15/1

25/40

36/1

59/311

60/54

82/285

93/296

34/22+146

31/25+143

58

 

مستقیم

مستقیم

مستقیم

 

35/55

 

 

 

 

56/133

80/55+147

24/22+146

59

 

 

همۀ رودخانه‌های محدودۀ مطالعه‌شده شرایط مشابهی ازنظر تعداد بازه‌های مستقیم و مئاندری داشتند و درصد بازه‌های مستقیم و مئاندری آن‌ها تقریباً برابر بود؛ ‌این امر بسیار بدیهی است، زیرا معمولاً یک بازۀ مستقیم حدفاصل دو بازۀ مئاندری است. طول بازه‌های مستقیم و مئاندری اهمیت بیشتری دارد و بر اساس جدول (2)، درصد بازه‌های مئاندری رودخانۀ آزاد بیشتر است.

جدول 2. نتایج بررسی نوع رودخانۀ آزاد بر اساس شکل پلان

نوع

تعداد

درصد

طول

درصد

مستقیم

29

15/49

69/6083

23/41

مئاندر (پیچان‌رود)

30

85/50

12/8672

77/58

شریانی

0

00/0

00/0

00/0

 

 

از میان ۵۹ بازۀ مطالعه‌شده در رودخانۀ آزاد بر اساس ضریب پیچشی بازه‌ها، نوع مستقیم با ۸۴/۷۵ درصد بیشترین و مئاندری کمترین را به خود اختصاص داده است (شکل ۳). از نظر زاویۀ مرکزی قوس‌ها، بازه‌های مستقیم بیشترین طول و درصد را در بازه‌های مطالعه‌شده به خود اختصاص داده‌اند و شبه‌مئاندرهای این رودخانه با تعداد ۱۵ بیشترین درصد را پس از بازه‌های مستقیم دارند و مئاندرهای توسعه‌یافته و شاخ گاوی در میان بازه‌های مطالعه‌شده مشاهده نمی‌شوند (شکل ۴).

جدول 3. نتایج بررسی نوع رودخانۀ آزاد بر اساس ضریب پیچشی

نوع

تعداد

درصد

طول

درصد

مستقیم

50

75/84

54/1246

44/84

سینوسی

8

56/13

33/1998

54/13

پیچان‌رودی

1

69/1

93/296

01/2

پیچان‌رودی شدید

0

00/0

00/0

00/0

جدول 4. نتایج بررسی نوع رودخانۀ آزاد بر اساس زاویۀ مرکزی قوس‌های آن

نوع

تعداد

درصد

طول

درصد

مستقیم

29

15/49

69/6083

23/41

شبه‌مئاندری

10

95/16

78/2921

80/19

مئاندری توسعه‌نیافته

15

49/25

24/4469

29/30

مئاندری توسعه‌یافته

5

47/8

09/1281

68/8

مئاندری بسیار توسعه‌یافته

0

00/0

00/0

00/0

شاخ گاوی

0

00/0

00/0

00/0

مقادیر جدول (5) گویای اینست که 40 درصد مئاندرهای رودخانۀ آزاد دارای شعاع نسبی بیش از 5/3 هستند؛ ازاین‌رو، تمرکز تنش در ناحیۀ انتهایی قوس خارجی این پیچان‌رودهاست و نگرانی خاصی دربارۀ این بازه‌ها وجود ندارد. شعاع نسبی 30 درصد مئاندرهای رودخانه بین 5/1 تا 5/3 و بنابراین در حدود 30 درصد پیچ‌های رودخانه، تمرکز تنش در ابتدای قوس داخلی و انتهای قوس خارجی است. همچنین در حدود 30 درصد پیچ‌های تنۀ اصلی رودخانه، تمرکز تنش در سراسر قوس داخلی است و باید توجه ویژه‌ای به این پیچان‌رودها شود.

جدول 5. خلاصۀ نتایج بررسی شکل رودخانۀ آزاد بر حسب شعاع نسبی

درصد

تعداد

محدودۀ شعاع نسبی

00/30

9

کوچکتر از 5/1

00/30

9

بین 5/1 و 5/3

00/40

12

بزرگتر از 5/3

 

با بررسی دقیق‌تر نتیجه گرفته می‌شود بیشتر مئاندرها ضریب پیچشی کمتر از 4/1 دارند و این مطلب گویای توسعه‌نیافتن قوس‌ها باوجود شکل پر پیچ‌و‌خم آن‌ها و فاصله‌نگرفتن زیاد قوس‌ها از حالت مستقیم است. بررسی‌ها نشان می‌دهند ۴۰ درصد محدوده‌های شعاع نسبی رودخانۀ آزاد‌رود بیشتر از ۳/۵، حدود ۳۰ درصد بین ۱/۵ تا ۳/۵ و ۳۰ درصد هم کمتر از ۱/۵ بوده است (شکل ۴). بر اساس بررسی‌های انجام‌‌شده در طول رودخانۀ آزادرود و نتایج محاسبه‌ها ازنظر درصد فراوانی، بازه‌های مستقیم فراوان‌ترین بازه‌ها هستند (شکل ۵).

 

 

 

شکل 4. درصد محدوده‌های شعاع نسبی در طول رودخانۀ آزاد

 

شکل 5. درصد فراوانی انواع رودخانه‌ها در طول رودخانۀ آزاد

 

 

شکل (6) نشان می‌دهد بازۀ پیچان‌رودی شدیدی در محدودۀ بازه‌های مطالعاتی رودخانه وجود ندارد و بیش از 80 درصد بازه‌ها به بازۀ مستقیم نزدیک هستند. بنابراین می‌توان تقسیم‌بندی بر اساس شکل پلان را بادقت بررسی کرد و به عبارتی این تقسیم‌بندی نشان می‌دهد برخی پیچ‌های درنظر گرفته شده بر اساس شکل پلان، فاصلۀ زیادی از حالت مستقیم نگرفته‌اند و همچنان باید در زمرۀ بازه‌های مستقیم قرار گیرند.فرسایش کناری تدریجی، آسیب‌رسانی به تأسیسات ساحلی ازجمله پل‌های ساخته‌شده روی رودخانه، منازل مسکونی ساخته‌شده در حریم رودخانه و جابه‌جایی مرزها را در پی دارد. شکل (7) سازه‌های مسکونی در بستر و ‌پل‌های ساخته‌شده روی بازۀ مستقیم رودخانۀ آزادرود را نشان می‌دهد.

 

 

شکل 6. درصد فراوانی انواع رودخانه‌ها بر اساس ضریب پیچشی در طول رودخانۀ آزاد

 

 

شکل 7. سازه‌های مسکونی در بستر و پل‌های ساخته‌شده روی بازۀ مستقیم رودخانۀ آزادرود

 

 

پیمایش طولی رودخانۀ آزاد نشان می‌دهد عوامل مختلف پایداری، پوشش گیاهی، جنس مصالح بستر و کناره‌ها در نقاط مختلف این رودخانه با نتایج حاصل مطابقت دارند. نتایج بررسی‌های صحرایی نیز پایداری این رودخانه را نشان می‌دهند و به عبارتی، شرایط تقریباً پایداری در تمام ‌بازه‌های رودخانۀ آزاد حاکم است و تنها در برخی نقاط، فرسایش جزئی دیده می‌شود. این نتایج با نتایج پژوهشگرانی مانند Ruter و Olsen (2007)، Phillips (2011)، یمانی و حسین‌زاده (1383)، کهربائیان و همکاران (1393: 53) و رضایی مقدم و همکاران (1395: 272) مبنی بر بهره‌گیری شاخص‌های هندسی برای بررسی تحولات مورفولوژیکی رودخانه‌ها و تعیین الگوهای رودخانه مطابقت دارند و استفاده از تصاویر ماهواره‌ای و شاخص‌های هندسی رودخانه موجب دستیابی به نتایج دقیق‌تر می‌شوند.

 

 

بررسی و پیش‏بینی روند تغییرات مورفولوژی رودخانه در آینده و آثار ناشی از آن بر رودخانه و محیط اطراف آن و معرفی بازه‌های بحرانی

بر اساس یافته‌ها، منطقۀ مطالعه‌شده کوهستانی بوده، بستر و حاشیۀ رودخانه تا حدودی تثبیت‌شده و برداشت‌نشدن رسوبات حاشیۀ رودخانه موجب کاهش تغییرات در بازه‌های مطالعاتی شده است. بازه‌های فرسایشی با بررسی رسوبات در طول مسیر بازه‌های مطالعاتی شناسایی شدند. همچنینین بازه‌های بحرانی با بر‌رسی شاخص‌های مورفولوژی، شناسایی شدند و روند تغییرات رودخانه در آینده مشخص شد. بر اساس بازه‌بندی انجام‌شده و یافته‌های پژوهش، لازم است در تعیین حریم بستر به بازه‌هایی توجه شود که احتمال ناپایداری در آنها وجود دارد وبازه‌های بحرانی در نظر گرفته می‌شوند. بازه‌های دارای حالت بحرانی محدودۀ مطالعه‌شدۀ رودخانۀ آزادرود در جدول (۶) آمده است.

 

جدول 6. ویژگی‌های بازه‌های بحرانی محدود‌ۀ رودخانه آزاد

جابه‌جایی محتمل

نوع رودخانه بر اساس

شعاع نسبی

عرض متوسط

ضریب پیچشی

شعاع (متر)

زاویه (درجه)

طول مستقیم

طول بازه (متر)

کیلومتر از

شماره بازه

 

انتها

ابتدا

 

زاویۀ مرکزی

ضریب پیچشی

شکل پلان

 

چرخش

مئاندر

توسعه

‌یافته

سینوسی

مئاندری

66/2

91/38

13/1

29/81

04/88

98/112

91/124

51.52+41

40+27.60

18

 

چرخش

مئاندر

توسعه

‌‌یافته

سینوسی

مئاندری

19/3

76/57

16/1

55/273

06/52

33/261

45/272

50.21+47

44+77.76

20

 

چرخش

مئاندر

توسعه

‌نیافته

سینوسی

مئاندری

21/3

16/36

07/1

550/106

82/62

98/121

88/129

47.44+55

54+17.56

24

 

چرخش

مئاندر

توسعه

‌نیافته

سینوسی

مئاندری

50/3

26/62

09/1

81/101

67/73

07/122

90/130

12.56+91

89+81.66

36

 

گسترش

مئاندر

توسعه

‌نیافته

سینوسی

مئاندری

4/6

89/39

08/1

01/201

71/157

44/394

28/553

02.49+98

92+49.21

39

 

چرخش

مئاندر

توسعه

‌نیافته

سینوسی

مئاندری

68/2

22/68

08/1

960/99

11/115

11/168

11/200

105+65.36

103+65.25

41

 

گسترش

مئاندر

توسعه

‌یافته

سینوسی

مئاندری

73/3

32/31

12/1

57/336

02/64

82/356

08/276

76.17+118

115+00.09

47

 

چرخش

مئاندر

توسعه

‌یافته

سینوسی

مئاندری

91/2

56/76

12/1

62/201

87/59

26/201

72/210

84.81+140

138+74.09

56

 

میانبری

توسط شوت

مئاندر

توسعه

‌یافته

پیچانرودی

مئاندری

15/1

25/40

36/1

59/311

60/54

82/285

93/296

22.24+146

143+25.31

58

 

 


نتیجه‌گیری

به‌طور‌کلی مورفولوژی رودخانه‌ها از دو نظر اهمیت دارد:

1. از جنبۀ زمین‌شناسی و سازندهای مسیر بستر و درۀ آن که برمورفولوژی بستر تأثیر می‌گذارند؛

2. از جنبۀ هیدرولوژیکی و فعالیت‌های انسانی که تغییرات هندسی بستر رودخانه را شامل می‌شوند.

نتایج پژوهش نشان می‌دهند فرسایش کناری در رودخانه‌های دشتی عامل پیچ‌و‌خم‌دار‌شدن مسیر رودخانه به علت رسوبات سست و فرسایش‌پذیر است؛ در‌حالی‌که مسیر رودخانه در مناطق کوهستانی حاصل روند گسل‌ها و شکاف‌هایی است که از پیش وجود داشته‌اند و در اثر فرایندهای فرسایشی به بهترین شکل تعریض و تعمیق شده‌اند و به عبارتی فرسایش در رودخانه‌های این مناطق در درجۀ دوم اهمیت قرار دارد. با‌توجه‌به اینکه فعالیت‌های کشاورزی عمدتاً در این محدوده انجام می‌شوند، هر گونه تغییر در مؤلفه‌های مورفولوژی باعث بر هم خوردن تعادل دینامیکی می‌شود و واکنش مورفودینامیکی محیط را در پی خواهد داشت؛ ازاین‌رو، لازم است هرگونه اقدام یا اقدام‌های ساماندهی در محدوده با‌توجه‌به متغیرهای مورفولوژیکی منطقه انجام شوند.

 

سپاسگزاری

نویسندگان مقاله حاضر از شرکت آب منطقه‌ای استان کردستان و مهندسان مشاور یکم که بخشی از اطلاعات لازم برای پژوهش حاضر را در اختیار ایشان قرار داده‌اند، سپاسگزاری می‌کنند.

بیاتی خطیبی، مـریم، (1385). بررسـی علـل تشـکیل و توسعۀ پیچان‌رودها در دره‌هـای نـواحی کوهسـتانی، رشـد آموزش جغرافیا، شمارۀ 75، صص 41-34.
بیاتی خطیبی، مریم، (1392). برآورد خطر وقوع سیلاب‌ها در مسیر پیچان‌رودها مورد: رودخانۀ شور (واقع در دامنه‌های شرقی کوهستان سهند)، جغرافیا و توسعه، شمارۀ 3، صص 48-37.
حسین‌آبادی حسین و محمود شـفای بجسـتان، (1388). بررسی عمق آبشتگی محتمـل در مئانـدرهای رودخانـۀ کارون، هشتمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه، دانشگاه اهواز.
چورلی، ریچارد؛ جی، استانلی؛ شوم، دیوید و سودن ای (1379). ژئومورفولوژی و فرایندهای دامنه‌ای، آبراهه‌های ساحلی و بادی، ترجمۀ احمد معتمد، انتشارات سمت، تهران.
دولتی، جواد، (1387). بررسی تغییرات ژئومورفولوژیکی بخش میانی رودخانۀ اترک با استفاده از GIS، پایان‌نامۀ کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، تهران.
رضایی مقدم، محمدحسین و کاظم خوشدل، (1388). بررسی پیچ‌و‌خم‌های مئاندر اهر چای در محدودۀ دشت آزمدل ورزقان، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، شمارۀ پیاپی 33، صص 112-10.
رضایی مقدم، محمدحسین؛ ثروتی، محمدرضا؛ صیاد اصغری سراسکانرود، (1391). بررسی الگوی پیچان‌رودی رودخانۀ قزل‌اوزن با استفاده از شاخص‌های ضریب خمیدگی و زاویۀ مرکزی، فصلنامۀ جغرافیا، انجمن جغرافیای ایران، سال دهم، شمارۀ 34، صص 102-85.
رضایی مقدم، محمدحسین؛ جباری، ایرج؛ نوشین پیروزی‌نژاد، (1395). بررسی الگوهای رودخانه‌های مئاندری، شریانی و آنابرنچینگ با استفاده از شاخص‌های شریانی و خمیدگی در رودخانۀ گاماسیاب، پژوهشنامۀ مدیریت حوزۀ آبخیز، سال هفتم، شمارۀ 13، صص 283-272.
شایان، سیاوش و هدیه دهستانی، (1391). تحلیل عوامل تأثیرگذار بر تغییرات الگوی هندسی و مورفولوژی رودخانۀ کشکان، پژوهش‌های فرسایش محیطی، سال دوم، شمارۀ 8، صص34-21.
عشقی، ابوالفضل، (1382). نقش عوامل مورفودینامیکی هریررود و عملکرد فرسایش انسانی در تغییرات خط مرز شمال‌شرق کشور، وزارت دفاع و پشتیبانی نیروهای مسلح در زمینۀ دورسنجی و علوم جغرافیایی، مجلۀ سپهر، شمارۀ 47، صص 46-43.
کهربائیان، پروین؛ بهنیافر، ابوالفضل؛ حجت شاکری، زارع؛ محسن رضایی عارفی، (1393)، تحولات مورفولوژیکی و الگوی پیچان‌رودی بستر رودخانۀ مرزی هریرود با استفاده از RS، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، سال سوم، شمارۀ 3، صص 64-53.
محمــودی، امــین؛ طهماســبی، ابوالفضــل؛ قره محمودلو، مجتبــی؛ سعید جعفری، (1387). بررسـی تغییـرات مورفولـوژیکی رودخانـۀ گرگــان‌رود در مجـاورت شــهر گنبد، سومین کنفرانس مدیریت منابع آب.
مهندسان مشاور یکم (1391). مطالعات تعیین حد بستر، حریم و ساماندهی رودخانه‌های استان کردستان، گزارش مطالعات تخصصی هیدرولیک، رسوب و ریخت‌شناسی رودخانه‌ها، بخش اول.
نوحه‌گر، احمد و مجتبی یمانی، (1384). بررسی وضـعیت ژئومورفولوژیکی پیچان‌رود و نقش آن در فرسایش بستر و کناره‌های رودخانۀ میناب. پـژوهش‌هـای جغرافیـایی، شمارۀ 51، صص 84-65.
یمانی، مجتبی و محمدمهدی حسین‌زاده، (1383). بررسی الگوهای پیچان‌رودی رودخانۀ تالار با استفاده از شاخص‌های ضریب خمیدگی و زاویۀ مرکزی، فصلنامۀ تحقیقات جغرافیایی، شمارۀ پیاپی 73، صص 154-144.
یمانی، مجتبی و سیامک شرفی، (1391). پارامترهای هندسی و نقش آنها در تغییرات زمانی – مکانی بستر رودها نمونۀ موردی: هررود سرچشمۀ رود کرخه در استان کردستان، مجلۀ جغرافیا و توسعه، شمارۀ 26، صص 48-35.
Abad, J.D. and Marcelo H. Garcia (2006), River meander: A toolbox for re-meandering of channelized streams, Computers & Geosciences, 32: 92-101.
Amslera, M.L.T., Carlos G.R., Horacio A.T. (2005), Morphologic changes in the Parana´ River channel, (Argentina) in the light of the climate, variability during the 20th century. Geomorphology, 70: 257-278.
Biedenharnd, S.E.C.M. and Watson, C.C. (1977), The WES stream investigration and stream bank stabilization band book U,S. Army Engineering.
Breach, S.J.R. (2008) Translated by: Rezaeimoghaddam, M. and Saghafi, M., River and floodplains, Vol Processes and dynamic Ministry of culture and Islamic Guidance press.
Deak, A. and Ga´bor T. (2006), Chiral self-assembly of methyltin (IV)- naproxenates: Combining dative Sn-O bonds, secondary Sn-O interactions and C-H-O hydrogen bonding to make an inter-helical meander-shaped network and a cross-linked Z-shaped ribbon, Journal of Organometallic Chemistry, 691: 1693-1702.
Leopold B. and Wolman M. (1997), Meandears, Geo. Soc America. Bun. No. 102: 147-164.
Lofthouse, C. and André R. (2008), Rifflepool sequences and meander morphology. Geomorphology, 99: 214-223.
Malik, I. and Marcin, M. (2007), Bank erosion history of a mountain stream determined by means of anatomical changes in exposed tree roots over the last 100 years Bílá Opava RiverCzech Republic), Geomorphology, 98: 126-142.
Makaske B., Derald, G., Smith, H.J.A. Berendsen, A.G. de Boer, M.F. van Nielen-Kiezebrink, T.L. (2009), Hydraulic and sedimentary processes causing anastomosing morphology of the upper Columbia River, British Columbia, Canada, Geomorphology, Vol. 111, 194-205.
Phillips, J.D. (2011), Universal and local controls of avulsions in southeast texas rivers, geomorphology, 130: 17-28.
Ruther, N. and N.R.B. Olsen (2007), Modelling freeforming meander evolution in a laboratory channel using three-dimensional computational fluid dynamics, Geomorphology, 89: 308-319.
Thorne, C.R. (2002), analysis of large alluvial, rivers Geomorphology ,Vol. 44, No. 5, 203-219.
Verhaar, P.M., Pascale M.B., Robert I.F., Trevor B.H. (2008).A modified morphodynamic model for investigating the response of rivers to short-term climate change. Geomorphology, 101: 674-682.
Zamolyi, A.B., Székely, E. Draganits, G.T. (2010), Neotectonic control on river sinuosity at the western margin of the Little Hungarian Plain, Geomorphology, 122(3-4), 231-243.