تحلیل مؤلفه‌های کمّی حوضة آبریز و نقش آنها در میزان رسوب سالیانة 17 حوضة آبریز شمال شرق کشور

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

2 عضو هیئت علمی دانشکدة علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی، تهران، ایران

3 عضو هیئت علمی، دانشکدة جغرافیا و علوم محیطی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

4 استادیار، دانشکدة جغرافیا و علوم محیطی، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

چکیده

عوامل متعددی در میزان رسوب سالیانة حوضة آبریز تأثیرگذار است. مؤلفه‌های کمّی حوضة آبریز و شبکة زهکشی نقش بسیار تعیین‌کننده‌ای در میزان رسوب رودخانه‌ها دارد. در این پژوهش شاخص‌های مورفومتری حوضة آبریز همچون مساحت (A)، محیط (P)، نسبت دایره‌ای (Re)، نسبت کشیدگی (Rf)، میانگین ارتفاع (H)، میانگین شیب (S)، تراکم زهکشی (Dd)، طول آبراهه‌ها (BL)، تراکم گسلی (DF)، درصد سازندهای فرسایش‌پذیر (PQ)، نسبت انشعابات (Rb)، تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی (Ha)، شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی (∆a) و تراکم ناهنجاری سلسله‌مراتبی (ga) مربوط به 17 حوضة آبریز در شمال شرق کشور محاسبه شد؛ سپس با بهره‌گیری از داده‌های دبی و رسوب سازمان آب منطقه‌ای، دبی سالیانة رسوب (ss) هر ایستگاه با روش‌های چندمتغیرة برآورد رسوب تعیین و پس از آن میزان رسوب سالیانة حوضه‌ها (تن در سال در هر کیلومترمربع) محاسبه شد. درنهایت با محاسبة رابطة خطی و ضریب همبستگی، تأثیر تک‌تک شاخص‌های مورفومتری حوضة آبریز در میزان رسوب سالیانه محاسبه و ارزیابی شد. نتایج پژوهش نشان می‌دهد حوضه‌های طرقبه و رادکان به ترتیب با میزان رسوب 05/1533، 07/1437 بیشترین و حوضه‌های ینگجه و باراریه با میزان رسوب 224، 462 ton/km2 در سال کمترین میزان رسوب سالیانه را به خود اختصاص داده‌اند. براساس محاسبات، شاخص‌هایP ،∆a ، Ha،L ،A ،Ga ، Re به ترتیب با 301/0، 279/0، 249/0، 232/0، 230/0، 18/0 و 152/0 بیشترین همبستگی را با میزان رسوب سالیانه دارند؛ همچنین بین شاخص‌های PQ، S، Dd، Rb ارتباط نسبتاً ضعیفی با میزان رسوب سالیانه برقرار است. در سایر شاخص‌ها هیچ‌گونه همبستگی با میزان سالیانة رسوب حوضه‌ها وجود ندارد. محاسبات حاکی است میزان رسوب سالیانه در حوضه‌های پژوهش به‌طور کامل متأثر از عوامل مورفومتری نیست و مؤلفه‌هایی مانند شدت و مدت بارش، نوع خاک، کاربری اراضی و پوشش گیاهی در برآورد میزان رسوب سالیانة حوضه‌ها باید لحاظ شود تا نتایج دقیق‌تری از آن به دست آید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Quantitative Analysis of the Basin Components and its Role in the Rate of Annual Sediment Yield (17 Basins in North East Iran)

نویسندگان [English]

  • ebrahim taghavi moghaddam 1
  • shahram bahrami 2
  • mohammad ali zanganeh asadi 3
  • keyla mokhtari 4
1 PhD student in Geomorphology, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
2 Associate Professor of Geomorphology, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
3 Associate Professor of Geomorphology, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
4 Assistant Professor of Geomorphology, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
چکیده [English]

Several factors affect the rate of annual sediment basin. Components of the basin and drainage network have a very important role in river sedimentation rate. This study calculated morphometric parameters of basin such as: area (A), the perimeter (P), the ratio of a circle (Re), elongation ratio (Rf), mean height (H), mean slope (S), drainage density (Dd), drainage frequency (Df) along the channels (BL), fault density (DF), the percentage of Quaternary formations (PQ), bifurcation ratio (Rb), the number of hierarchical anomaly (Ha), hierarchical anomaly index (Δ a), density hierarchical anomaly (ga) in the 17 Basins in the North east of Iran. Then, the annual sedimentation rate of the basins (t / y per square kilometer) and the annual sediment suspended (ss) of each station were determined by multivariate statistical methods and using discharge and sediment data Khorasan Razavi regional water authority. Then the annual sedimentation rate of the basins (tons per year per square kilometer) was calculated. Finally, linear regression and correlation coefficients were evaluated among the components of the basin and the rate of annual sediment. The results of the research show that the highest annual sedimentation rates are in the Torghabeh and Radekan basins, respectively, with 1533.1, 1437.1 tons / km2. The lowest annual sedimentation rate is in Yangaje and Bar watersheds with 224.1, 462.3tons / km2 per year. According to the calculations of P, Ga, A, L, Ha, Δa, and Re indexes, with the values of 0.301, 0.249 0.232 and 0.230, respectively, have the most correlation with the annual sedimentation rate. In addition, there is a relatively weak correlation between PQ, S, Dd, Rb and annual sedimentation rates. In the case of other parameters, there is no correlation with the annual rate of sedimentation of the basins. The analysis indicated that annual precipitation rates are not entirely affected by morphometric factors in research basins. Factors such as intensity and duration of precipitation, soil type, land use and vegetation in estimating the annual sedimentation rate of the basins should be considered to achieve more accurate results.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Regression
  • Annual Sediment Yield
  • Basin
  • Quantitative Components

مقدمه

مفهوم «آلومتری» که به‌تازگی در علوم زمین به‌ویژه ژئومورفولوژی وارد شده است، تعیین‌کنندة ارتباط و میزان تأثیر متغیرها بر یکدیگر در درون یک سیستم است (نورمحمدی، 1385: 9). به‌طورکلی تغییرات و رشد نسبی دو مؤلفة تأثیرگذار بر یکدیگر را در یک سیستم «آلومتری» گویند (Bull, 1975: 223). براساس تغییرات نسبی متغیرها در دورة تکامل تدریجی یک سیستم، روابط آلومتری بین تک‌تک متغیرها با یکدیگر و نیز با سایر مجموعه متغیرها به کار برده می‌شود (صادقی و همکاران، 1388: 39؛ مختاری، 1391: 3).

حوضه‌های آبخیز ازنظر سیستمی اجزای به‌هم‌پیوسته‌ای دارند که با یکدیگر در ارتباط‌اند و سیستم را به سمت پایداری و تکامل هدایت می‌کنند. حوضههای آبریز، واحدی است که استقلال و همگرایی در آن حاکم و به‌منزلة بستر فرایندهای درونی و بیرونی، میدان کار بسیاری از پژوهشگران و دانشمندان علوم زمین است (chorly, 1969: 85).

شاخص‌های مورفومتری تأثیرگذار در میزان رسوب سالیانه به چند دسته تقسیم می‌شوند: شاخص‌های مربوط به فرم حوضه‌ها مانند مساحت، محیط، ضریب گردآوری و نسبت کشیدگی؛ شاخص‌های مربوط به شبکة زهکشی مانند طول آبراهه، تراکم زهکشی و ضریب انشعابات؛ شاخص تحلیل سلسله‌مراتبی و دستة آخر شاخص‌های مربوط به لیتولوژی حوضه‌ها شامل گسیختگی‌ها و جنس سازندهای زمین‌شناسی.

تحلیل شاخص‌های کمّی حوضة آبریز، ابزاری بسیار قوی برای تحلیل فرایندهای ژئومورفولوژیکی است. فرسایش و تولید رسوب، عوامل مهمی به شمار می‌روند؛ با تشدید فرسایش در بالادست حوضه، بیشتر سدها توانایی خود را برای ذخیرة آب طی 25-30 سال از دست می‌دهند (رنگزن و همکاران، 1387: 123). از دیدگاه زیست‌محیطی نقش رسوبات معلق در انتقال مواد غذایی، سموم و سایر آلاینده‌ها نیز مهم است؛ با این‌ حال مسئلة فرسایش و رسوب در کشور ایران، معضلی اساسی شناخته می‌شود و تمامی سازمان‌های ذی‌ربط سعی در کاهش فرسایش و کنترل بار رسوبی رودخانه‌ها دارند. بررسی‌های انجام‌شده در کشور ما نشان می‌دهد از سال 1330 تا 1378 فرسایش خاک رشدی حدود 450درصدی داشته است که از فاجعه‌ای بزرگ در سرزمین ما خبر می‌دهد (احمدی، 1386: 233).

بار رسوبی عبارت‌ است از کل رسوب خروجی از یک حوضه که مقدار آن در نقطه‌ای مرجع و در دورة زمانی خاص امکان اندازه‌گیری داشته باشد (Vanoni, 1975: 27). برآورد تولید رسوب کل (مجموع بار بستر و بار معلق) غیرممکن است (حکیم‌خانی و عرب‌خدری، 1385: 223) و از سوی دیگر در بیشتر حوضه‌ها بار معلق قسمت عمدة بار کل را تشکیل می‌دهد. بار بستر عمدتاً از فرسایش رودخانه‌ای ناشی می‌شود؛ بر این اساس تولید رسوب معلق در ارتباط نزدیک با فرسایش خاک قرار دارد (Vanoni, 1975: 27).

در کشور ایران اندازه‌گیری بار معلق رودخانه‌ها براساس برنامه‌ای منظم از سال 1343 آغاز شده است؛ به‌نحوی‌که در سال 1375 تعداد 715 ایستگاه وجود داشته و این میزان در سال 1385 به 1976 ایستگاه رسیده است (سازمان آب منطقه‌ای خراسان رضوی، 1387: 8). بدیهی است میزان رسوب رودخانه‌ها در مناطق خشک و نیمه‌خشک با توجه به ویژگی‌های فرسایشی حوضه‌های بالادست بسیار زیاد است (رنگزن و همکاران، 1387: 124). در حالت کلی فرسایش خاک به ارتفاع، ساختمان خاک، آب، پوشش گیاهی و شرایط اقلیمی بستگی دارد؛ اما ویژگی‌های ژئومورفومتری حوضه، کاربری اراضی و شکل و تراکم شبکة زهکشی نیز در میزان رسوب فرسایش حوضه‌ها تعیین‌کننده است (Walling, 1994: 40). عوامل هیدرومورفومتری حوضة آبریز از مهم‌ترین عواملی است که بر میزان بار رسوبی رودخانه‌ها تأثیر می‌گذارد (2002: 482 Brandon, & Montgomery). حوضه‌های آبریز شمال شرق کشور با اقلیم خشک و نیمه‌خشک دبی رسوبی زیادی دارند.

 

پیشینة پژوهش

با توجه به نیاز آبی دشت‌های پایین‌دست برای ایجاد سازه‌های هیدرولیکی، بحث فرسایش و رسوب همواره یکی از دغدغه‌های مهندسان و متولیان مدیریت آب کشور بوده است. در این زمینه مطالعات گسترده‌ای در سراسر جهان انجام شده است؛ مطالعاتی مربوط به ویژگی‌های کمّی حوضة آبریز و تأثیر آنها در فرایندهای ژئومورفولوژیکی ازقبیل تکتونیک (Hurtrez et all, 1999; keller, 1986; Montgomery, 2002)، سیل‌خیزی (Alexander, 1972; Gupta and Waymire, 1980; Harlin, 1984) و فرسایش رسوب (Strahler, 1957; Harrison, 2000; Montgomery, 2002 1962; ,Langbein & Leopold).

لئوپولد و لانگبین[1](1962) رابطة بین بارش مؤثر و محصول رسوبی را بررسی کرده‌اند.

لئوپولد و ولمن[2] (1957) رابطة شیب، دبی و فرم رودخانه را مطالعه کرده‌اند.

سارش و همکاران[3] (2004) در پژوهشی با هدف اولویت‌بندی زیرحوضه‌های یک حوضة آبخیز، ویژگی‌های مورفومتری زیرحوضه‌ها را با توجه به میزان رسوب آنها ارزیابی و برای نتیجه‌گیری، رابطة مساحت حوضه و نوع سازند حوضه را خطی مثبت تعیین کرده‌اند.

آکسوی و کاواس[4] (2005) تک‌تک روش‌های مرسوم ارزیابی میزان رسوب را بررسی کرده‌اند و درنتیجه‌ ویژگی‌های مورفومتری حوضة آبریز و به‌ویژه ویژگی‌های دامنه و توپوگرافی را در میزان رسوب در حوضه‌ها تعیین‌کننده دانسته‌اند.

رسترپو و همکاران[5] (2006) عوامل کنترل‌کنندة رسوب را در حوضة زهکشی مگدونلا واقع در کلمبیا بررسی و با محاسبة ویژگی‌های مورفومتری زیرحوضه‌ها، آنها را براساس میزان رسوب‌دهی اولویت‌بندی کرده‌اند.‌

دیبیاس و همکاران[6] (2010) نقش فرم چشم‌انداز را در میزان رسوب سالیانه با استفاده از روش‌های مورفومتری و [7]10Bارزیابی کرده‌اند.‌

‌ژانگ و همکاران[8] (2015) با ایجاد ارتباط بین مشخصات ژئومورفومتریک و میزان رسوب در فلات لویس چین و با استفاده از روش PLSR دریافتند شکل حوضه و ضریب Relif، از مهم‌ترین عوامل تأثیرگذار بر میزان رسوب‌اند.

تیستا و همکاران[9] (2016) عواملی چون بارش، روان‌آب و نقش آنها را در میزان رسوب در حوضة زهکشی سالادا[10] در کوه‌های آلپ بررسی و با ارزیابی ویژگی‌های کمّی حوضة آبریز، نقش این دو عامل را در افزایش میزان رسوب بسیار مؤثر معرفی کرده‌اند.

در ایران تاکنون مطالعة جامع و کاملی در این زمینه صورت نگرفته است؛ به‌جز مطالعات حکیم‌خانی و عرب‌خدری (1385) که ویژگی‌های مورفومتری حوضه‌های دریاچة ارومیه را بررسی و تأثیر آنها را بر میزان رسوب معلق سالیانه ارزیابی کرده‌اند.

اونق و نهتانی (1383) رابطة واحدهای ژئومورفولوژی و فرسایش و رسوب را در حوضة آبخیز کاشیدار (گرگانرود) ارزیابی و با استفاده از رخسارۀ واحد ژئومورفولوژی و روش ام‌پسیاک این رابطه را با رگرسیون 04/0 معنا‌دار اعلام کرده‌اند.

شریعت‌جعفری و غیومیان (1384) در بررسی آلومتری بین همبستگی رسوب حوضه با گسیختگی شیب و رانش زمین در حوضة طالقان مرکزی و تقسیم‌بندی این حوضه به 8 زیرحوضه دریافتند رانش زمین در افزایش رسوب‌زایی حوضه کاملاً مؤثر است.

جوکار سرهنگی و همکاران (1388) با استفاده از ویژگی‌های کمّی حوضه‌های آبریز، سیلاب را در حوضه‌های دامنة شمالی البرز مدل‌سازی کرده‌اند.

بومری و همکاران (1390) با استفاده از ویژگی‌های کمّی حوضة آبریز مانند مساحت و محیط، شکل، شیب و زمان، تمرکز در پهنه‌های سیلابی را در حوضة دامن شناسایی کرده‌اند.

دارابی و همکاران (1391) با به‌کاربردن مؤلفه‌های مورفومتریک در روش تحلیل خوشه‌ای، زیرحوضه‌های حوضة آبریز پل دوآب شازند را طبقه‌بندی کرده‌اند.

هدف این مطالعه، ارزیابی نقش عوامل ژئومورفومتری حوضه‌های آبریز در بار رسوبی آنهاست. جامعة آماری این پژوهش 17 حوضة آبخیز در شمال شرق کشور است؛ با این شرط که یک ایستگاه هیدرومتری (رسوب‌سنجی) در نقشة خروجی حوضه باشد و در بالادست این ایستگاه‌ها هیچ‌گونه سدی وجود نداشته باشد. بدین منظور از روش‌های محاسبة ویژگی‌های مورفومتری حوضه‌ها و تحلیل رگرسیون چندمتغیره و روش‌های آماری استفاده شده است.

 

روش‌شناسی پژوهش

معرفی محدودة پژوهش

حوضه‌های مطالعه‌شده در این پژوهش در چهارگوش مختصاتی عرض جغرافیایی ´36˚15 و ´37˚8 و طول جغرافیایی´58˚20 و ´59˚30 شامل حوضه‌های آبریز دیزباد علیا، دررود، خرو، میرآباد، طاغان، بار، ینگجه و چکنه متعلق به حوضة آبریز دشت کویر و حوضه‌های آبخیز فریزی، گلمکان، شاندیز، طرقبه، طرق، کارده، ارداک و رادکان متعلق به حوضة آبریز بزرگ کشف‌رود و حوضة آبخیز کلات متعلق به حوضة قره‌قورم است (شکل 1). حوضه‌های برگزیده در دو رشته‌کوه به نام‌های هزار مسجد در شمال و بینالود در جنوب قرار گرفته‌اند که چالة ناودیسی کشف‌رود این دو توده را از هم جدا می‌کند. مرز شمالی منطقه منطبق بر گسل عشق‌آباد است که این ارتفاعات را از دشت ترکمنستان جدا می‌کند. حوضة کپه‌داغ از نوع ژئوسنکلینال و عمل رسوب‌گذاری در محیطی نسبتاً آرام بوده است و شباهت فراوانی به زون چین‌خوردة زاگرس شکسته دارد.

این منطقه در دورة مزوزوئیک باعث ایجاد سنگ‌هایی از نوع آهک، گچ، مارن، سیلت‌ستون و کنگلومرا در پهنه‌های سازندی آق‌دربند، کشف‌رود، چمن‌بید، مزدوران شوریجه، تیرگان، کلات و... شده است. واحد بینالود را عده‌ای دنبالة البرز شرقی می‌دانند؛ در دورة پالئوزوئیک متأثر از حرکات ماگمایی شدید تودة گرانیتی بینالود و ساختارهای دگرگونی اطراف آن شکل گرفته است. قسمت غربی آن از توده‌های آندزیتی با قلل منفرد در محدودة بخش چکنة نیشابور تشکیل شده است (طالقانی، 1384: 238). بیشترین ارتفاع منطقة بینالود 3211 متر و کمترین ارتفاع آن در منتهی‌الیه شرقی منطقه واقع در دشت مشهد - چناران 430 متر از سطح دریاست. براساس طبقه‌بندی آمبرژه و کوپن، منطقة مطالعه‌شده جزو اقلیم خشک و سرد و در عرض‌های کمتر، نیمه‌خشک و سرد است. میانگین بارش در منطقه 250-400 میلی‌متر و میانگین دما 6/15 درجه است (سازمان هواشناسی کشور، 1390). فرایند شکل‌زایی منطقة آب‌های جاری متأثر از توده‌های سرد شمالی است. ذوب برف در ارتفاعات منطقه علاوه بر افزایش دبی رودخانه‌ها باعث تغذیة سفرة آب زیرزمینی و همچنین پرآبی چشمه‌های کارستیک منطقه شده است (طالقانی، 1384: 242).


 

شکل 1. نقشة منطقة مطالعه‌شده

 

 

حوضه‌های این پژوهش از دو زون ساختاری متفاوت کپه‌داغ و بینالود انتخاب شده است. حوضة ژئوسنکلینال کپه‌داغ - هزار مسجد ماهیت ژورایی و به موازات مرز شمال شرقی ایران امتداد دارد و حوضة رسوبی - آذرین آلاداغ - بینالود در منتهی‌الیه البرز شرقی واقع شده است. جهت گسل‌های دامنة جنوبی و شمالی بینالود شامل گسل بینالود، گسل شمال نیشابور، گسل آبقوی، بوژان، گسل آبقند - طرقبه و گسل گوراخک عموماً شرقی - غربی است. گسل‌های امتداد لغز کپه‌داغ شامل کلاتة عرب‌ها، گسل اصلی کپه‌داغ و گسل قره‌داغ، در اثر حرکات همگرایی بلوک توران و ایران مرکزی جهت شمالی - جنوبی دارند (شکل 2). مطالعات شعبانیان[11] (2012) نشان می‌دهد در محل گسل اصلی راستگرد کپه‌داغ سالی 3/4 سانتی‌متر حرکت وجود دارد؛ همچنین در محل گسل فشاری حدود 3/1 تا 5/2 سانتی‌متر در سال زیرراندگی وجود دارد.

 

 

شکل 2. نقشة لیتولوژی و سن سازندهای منطقه به همراه نیمرخ چینه‌شناسی از 3 بازة عرضی

 

 

در شکل (2) لیتولوژی تشکیل‌دهندة منطقه براساس مقیاس زمانی طبقه‌بندی شده است. این مناطق عبارت‌اند از: سازندهای سنوزوئیک شامل
1- کواترنری (دشت سرهای فرسایش، رسوبات تراستی)، 2- پلیوسن ـ کواترنر (ماسه‌سنگ و کنگلومرای رودخانه‌ای، داسیت و آندیزیت و توف آتشفشانی)، 3- پلیوسن (ماسه‌سنگ و کنگلومرای پلی‌میکتیک)، 4- میوسن (سازند قرمز بالایی)،
5- الیگوسن (گرانیت و دیوریت)، 6- اوایل ائوسن (ماسه‌سنگ و آهک)، 7- ائوسن (شیل به همراه توف آتشفشانی، آهک و ژیپس)، 8- پالئوسن - ائوسن (سازند چهل‌کمان، مارل و لیمستون)، 9- پالئوسن (سازند پستلیق، کنگلومرای قرمز، ماسه‌سنگ و گل ‌سنگ)؛ سازندهای مزوزوئیک شامل 1- مزوزوئیک ـ پالئوژن (ملانژ تکتونیزه‌شده، افیولیت، چرت)،
2- اواخر کرتاسه (سازند نیریز، سازند آبدراز، سازند کلات)، 3- کرتاسه (سازند آتامیر و آبتالکه)، 4- اوایل کرتاسه (سازند تیرگان، سرچشمه)، 5- ژوراسیک - کرتاسه (سازند لار و شوریجه)، 6- اواخر ژوراسیک (گرانیت، سازند شیرکوه و شاه‌کوه)، 7- اواسط تا اواخر ژوراسیک (سازند مزدوران)، 8- اواسط ژوراسیک (کنگلومرا)، 9- ژوراسیک (سازند چمن‌بید)، 10- تریاس - ژوراسیک (سازند شمشک، سازند همدان - فلیت)، 11- تریاس - کرتاسه (سرپانیتیت)؛ دورة پالئوزوئیک به همراه پرکامبرین عبارت‌اند از: 1- اوایل پالئوزوئیک (سنگ‌های تلفیقی)، 2- پرمین (توربیدیت متامرفیک با فیلیت شیست)، 3- دونین (سازند بهرام)، 4- سیلورین (سازند نور)، 5- اوردویسن (سازند شیرگشت)،
6- کامبرین (سازند میلا و سازند لالون)،
7- پروتروزوئیک ـ پرکامبرین (آمفیبولیت). با توجه به تنوع سازندها در حوضه‌های پژوهش، اینها بر میزان رسوب و فرسایش حوضه‌ها تأثیر دارند.

 

روش پژوهش

در این پژوهش که با هدف کشف ارتباط میزان رسوب سالیانة حوضه‌ها و ویژگی‌های ژئومورفومتری حوضة آبریز انجام شده است، نرم‌افزار Arc gis 10.3 برای تحلیل‌های ژئومورفومتری و نرم‌افزارهای
SPSS 18 و Excel 2013 برای تحلیل‌های آماری به کار رفت؛ همچنین از نقشه‌های توپوگرافی رقومی با مقیاس 1:25000 تولیدشدة سازمان نقشه‌برداری کشور و تصاویر ماهواره‌ای لندست 7 و GoogleEarth برای کنترل و اعتبارسنجی محاسبات ژئومورفومتری استفاده شد. مبنای محاسبات ژئومورفومتری، مدل رقومی ارتفاعی (DEM) 30 متر تولیدشدة ماهوارة Aster و نقشه‌های رقومی‌شدة سازمان نقشه‌برداری کشور است. نقشة زمین‌شناسی و گسل حوضه‌ها با استفاده از نقشه‌های زمین‌شناسی 1:10000 سازمان زمین‌شناسی کشور تهیه و درصد هرکدام از سازندها تعیین شد؛ سپس با استفاده از ضرایب روش پسیاک، درصد سازندهای فرسایش‌پذیر در هر حوضه محاسبه شد و در مدل پژوهش به کار رفت. تمامی این اطلاعات در پایگاه اطلاعات زمینی (Geodatabase) طبقه‌بندی و آمادة پردازش شد.

در این پژوهش نخست داده‌های دبی و رسوب بیش از 38 ایستگاه هیدرومتری از سازمان آب منطقه‌ای خراسان رضوی تهیه و از بین آنها تعداد 17 ایستگاه با شرایط زیر مناسب تشخیص داده شد:

الف- در بالادست ایستگاه هیچ‌گونه سد یا بند انحرافی مسبب تغییر در رژیم هیدرولوژیک رودخانه وجود نداشته باشد.

ب- طول دورة آماری بیش از 15 سال داشته باشد تا اطلاعات و جامعة آماری گسترده‌تر و پیرو آن تحلیل بهتری انجام شود. درنهایت امکان دسته‌بندی حوضه‌ها به سه گروه براساس سازندهای زمین‌شناسی باشد. در جدول (1) مشخصات کلی حوضه‌های پژوهش کوتاه بیان شده است.


جدول 1. مشخصات حوضه‌ها و ایستگاه‌های انتخابی در پژوهش

شماره

ایستگاه

حوضه

مساحت m2

محیط km

میانگین ارتفاع M

میانگین شیب %

نسبت دایره‌ای (جدول 2) Re

نسبت کشیدگی (جدول 2)

تراکم زهکشی Km/km2

1

دیزباد علیا

دیزباد

29

66/6

2368

38/20

7/0

6/1

99/3

2

مجموع دررود

دررود

8/44

9/10

2328

90/20

6/0

2/1

003/4

3

چشمه‌علی

خرو

2/59

7/12

2383

01/22

2/0

2/1

3/4

4

عیش‌آباد

میرآباد

3/148

59/20

2363

70/24

5/1

2/1

421/4

5

طاغان

طاغان

1/101

15/19

2341

28

3/0

0/1

394/4

6

اریه - چهارباغ

بار

7/114

68/23

2228

55/30

5/0

9/0

327/4

7

ینگجه - آبشار

ینگجه

4/88

35/18

1902

69/13

4/0

0/1

806/3

8

چکنه علیا

چکنه

7/41

33/13

2016

71/14

1/0

0/1

892/3

9

موشنگ

فریزی

2/283

09/26

2284

74/25

9/1

3/1

05/4

10

گلمکان

گلمکان

7/46

87/18

2382

92/81

2/0

7/0

12/4

11

سرآسیاب

شاندیز

5/197

54/32

2251

95/19

4/0

9/0

97/3

12

گلستان - جاغرق

طرقبه

5/155

47/24

2073

56/17

1/0

9/0

086/4

13

کرتیان

طرق

8/136

40/23

1942

34/18

5/1

0/1

03/4

14

کارده - بالادست

کارده

8/442

66/50

2128

33/30

1/2

8/0

93/3

15

ارداک - ساروج

ارداک

4/493

43/44

2223

04/27

4/0

0/1

971/3

16

امامزاده - رادکان

رادکان

3/248

32/34

2048

50/20

6/0

9/0

976/3

17

دربند کلات

کلات

5/167

66/31

1834

30/26

3/0

8/0

977/3

 

 

پس از تعیین ایستگاه‌های مناسب مرز، حوضه‌های بالادست آنها با استفاده از مدل ارتفاعی رقومی (DEM) ترسیم شد. برای اجرای مدل پژوهش دو شیوة مرسوم به‌منظور استخراج شبکة زهکشی وجود دارد؛ روش اول به‌کاربردن اکستنشن Arc.hydro و استخراج شبکة زهکشی از مدل رقومی ارتفاعی (Dem) است؛ در این روش استخراج شبکة زهکشی به‌صورت خودکار است؛ روش دوم، استخراج شبکة زهکشی به‌صورت دستی با استفاده از نقشه‌های توپوگرافی رقومی 1:25000 سازمان نقشه‌برداری کشور و بسیار مشکل و طاقت‌فرساست. در این پژوهش هر دو روش آزمایش و ارزیابی و درنهایت روش اول مناسب‌تر دانسته و برای استخراج شبکة زهکشی به کار گرفته شد. بر این اساس تمامی محاسبات مربوط به ژئومورفومتری حوضه‌های آبریز و شبکة زهکشی ازجمله مساحت، محیط، نسبت دایره‌ای، نسبت کشیدگی، میانگین ارتفاع، شیب حوضه، طول آبراهه، تراکم زهکشی، فرکانس زهکشی، نسبت انشعاب، ناهنجاری سلسله‌مراتبی و تراکم ناهنجاری سلسله‌مراتبی استخراج شد. در جدول (2) مؤلفه‌های کمّی حوضة آبریز و شبکة زهکشی با ذکر مرجع آمده است. پس از استخراج خطوط توپوگرافی از این نقشه‌ها، خطوط آبراهه‌ها ترسیم و رده‌بندی شبکة زهکشی به روش استرالر[12] (1957) انجام شد. آرتور استرالر، استاد علوم زمین دانشگاه کلمبیا (۱۹۵۷-1952)، براساس قدرت شاخه‌های فرعی و در یک رتبه‌بندی دقیق، روشی را برای رتبه‌بندی شاخة رودها به کار گرفت؛ به نحوی که ترکیب آبراهه‌های کوچک و درجه یک در زهکش و رودخانة اصلی حوضه تأثیر چشمگیری دارد؛ درنتیجه در این پژوهش از روش استرالر برای رتبه‌بندی آبراهه‌ها استفاده شد.


جدول 2. مؤلفه‌های کمّی حوضة آبریز و شبکة زهکشی

مرجع

رابطه

خلاصه

معادل لاتین

مؤلفة کمّی حوضه

شماره

-

-

A

Area(km2)

مساحت

1

-

-

P

Perimeter(km2)

محیط

2

Miller (1953)

Re= 2/Lb

Re

Elongation Ratio

نسبت دایره‌ای

3

Horton (1945)

Rf = A/(Lb)2

Rf

Form Factor

نسبت کشیدگی

4

-

-

H

Mean elevation

میانگین ارتفاع

5

-

-

S

Mean Slope

شیب حوضه

6

Strahler (1964)

Hierarchical Rank

U

Stream Order

ردة آبراهه

7

Horton (1945)

L = ∑Nu

BL

Basin Length(Km)

طول آبراهه

8

Horton (1932)

DD=∑LU/A

DD

Drainage density(km2/km)

تراکم زهکشی

9

Horton (1945)

DF =Nu/A

DF

Drainage Frequency

فرکانس زهکشی

10

Schumn (1956)

Rb= Nu/Nu+1

Rb

Bifurcation ratio

نسبت انشعاب

11

Horton (1945) Strahler (1952)

Rbd=Rb(u-u+1)=Nu/Nu+1

Rbd

direct bifurcation ratio

نسبت مستقیم انشعاب

12

Avena et al(1967) Bahrami (2013)

Ha=∑(Hai-j×Ns i-j)

Ha

Hierarchical anomaly number

تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی

13

Avena et al(1967)

Da ¼ Ha=N1

Δa

Hierarchical anomaly index

شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی

14

Baroni et al. (2005)

Ga=Ha/A

ga

Hierarchical anomaly density

تراکم ناهنجاری سلسله‌مراتبی

13

 

 

در روش رده‌بندی استرالر بخشی از آبراهه که هیچ سرشاخه‌ای ندارد، آبراهة درجه 1 است و با اتصال دو آبراهة درجه 1، آبراهة درجه 2 و با اتصال دو آبراهة درجه 2، آبراهة درجه 3 و با اتصال دو آبراهة درجه 3، آبراهة درجه 4 نامیده می‌شود. به‌طورکلی با اتصال دو آبراهه با درجة مشابه، آبراهة یک درجه بالاتر تشکیل می‌شود. در هر سیستم زهکشی بی‌نهایت اتصال وجود دارد و در حالت طبیعی باید آبراهه‌های درجه یک به آبراهة درجه دو و دو آبراهة درجه دو به یک آبراهة درجه 3 بریزد. در این حالت شبکة زهکشی ما هنجار است؛ ولی اگر این قانون رعایت نشود، سیستم آبراهه‌ها ناهنجاری سلسله‌مراتبی دارند. این مسئله در اثر عوامل متعدد زمین‌شناسی و تکتونیکی رخ می‌دهد.

آونا و همکاران[13] (1967) شاخصی را به نام Ha (تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی آبراهه) تعریف کردند. به نظر آونا و همکاران، Ha عبارت است از کمترین تعداد آبراهه‌های درجه یک که باید به‌طور فرضی به شبکة زهکشی اضافه شود تا اتصالات نظم سلسله‌مراتبی یابند (and Pirrotta, 2008: 267 Guarnieri). با توجه به اینکه هرگونه بی‌نظمی در شبکة زهکشی باعث ایجاد جریان نامنظم سیلابی می‌شود، بنابراین شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی تأثیر مستقیمی بر رسوب حوضه‌ها دارد (Ciccacci et all, 1986: 235).

با توجه به اینکه محاسبة دستی Ha کار مشکلی است، در این پژوهش نخست رابطه‌ای برای محاسبة تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی هر اتصال آبراهه
(Ha i-j) تعریف می‌شود و براساس آن، تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی آبراهه در کل حوضه (Hat) به دست می‌آید. در حالتی که یک آبراهه مبدأ (برای نمونه درجه 1) به آبراهة بالاتر یا مقصد (برای نمونه درجه 3) متصل شود، اگر آبراهة مبدأ را i و آبراهة مقصد را j بنامیم، تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی هر اتصال آبراهه (Ha i-j) از رابطة 1 به دست می‌آید:

رابطة 1

 

پس از محاسبة Ha i-j، تعداد آبراهه‌ها در هر اتصال (Ns i-j) به دست می‌آید؛ سپس از مجموع حاصل‌ضرب Ha i-j و Ns i-j، تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی آبراهه برای کل حوضه (Hat) به دست می‌آید (رابطة 2).

رابطة 2

 

پس از محاسبة Hat، شاخص ∆a (ناهنجاری سلسله‌مراتبی) از تقسیم Hat بر تعداد واقعی آبراهه‌های درجه یک حوضه به دست می‌آید. شاخص ga (تراکم ناهنجاری سلسله‌مراتبی) نیز از تقسیم Hat بر مساحت حوضه به دست می‌آید (Guarnieri and Pirrotta, 2008: 267).

در ادامه شاخص انشعابات در حوضه‌های پژوهش محاسبه شد. شاخص انشعابات، یکی از شاخص‌های شبکة زهکشی است که تأثیر مستقیمی بر هیدروگراف سیل و درنتیجه بر دبی رسوب دارد. شاخص انشعابات از عدد نسبت انشعابات حوضه (Rb) منهای نسبت مستقیم انشعابات (Rbd) حوضه به دست می‌آید (Baroni, et all, 2005: 223). تفاوت در نسبت انشعاب متأثر از میزان تکامل حوضه و همچنین تنوع لیتولوژی آن و از سوی دیگر با شکل حوضه در ارتباط است. در حوضه‌هایی که به شکل دایره نزدیک‌اند، نسبت زهکشی کمتر است (Strahler, 1950: 115).

برای محاسبة شاخص انشعابات نخست نسبت انشعابات (Rb) و سپس نسبت مستقیم انشعابات (Rbd) محاسبه شد. نسبت انشعابات برای هر رده از آبراهه، از تقسیم تعداد کل آبراهه‌های آن درجه بر تعداد کل آبراهه‌های یک درجه بالاتر به دست می‌آید. نسبت انشعابات کل حوضه از میانگین Rb کل درجات محاسبه می‌شود (Guarnieri and Pirrotta, 2008: 267)؛ نسبت مستقیم انشعابات (Rbd) برای هر رده آبراهه از تقسیم تعداد آبراهه‌های آن درجه (که مستقیماً به یک درجه بالاتر وارد می‌شوند) بر تعداد کل آبراهه‌های یک درجه بالاتر به دست می‌آید. نسبت مستقیم انشعابات کل حوضه از میانگین Rbd کل درجات به دست می‌آید (Baroni et all, 2005: 223). نسبت انشعاب Rb با رابطة 3 به دست می‌آید:

رابطة 3

Rb (u-u+1)= Nu/Nu+1

در این رابطه:

= Rb نسبت انشعاب

= Nu تعداد آبراهه‌های رتبة ویژه

= Nu+1 تعداد آبراهه‌های رتبة بالاتر است.

به‌ بیان ‌دیگر نسبت انشعابات برای هر رده از آبراهه از تقسیم تعداد کل آبراهه‌های آن درجه بر تعداد کل آبراهه‌های یک درجه بالاتر به دست می‌آید. نسبت انشعابات کل حوضه از میانگین Rb کل درجات محاسبه می‌شود (Guarnieri and Pirrotta, 2008: 267) .نسبت انشعابات همچنین در ارتباط مستقیم با ناهنجاری سیستم زهکشی است (Strahler, 1950: 116).

پس از محاسبة شاخص‌های مورفومتری حوضة آبریز این پرسش مطرح می‌شود که آیا عوامل ژئومورفومتری تأثیری بر میزان بار رسوبی حوضه‌ها دارند. در این پژوهش سعی شده است با ارزیابی مؤلفه‌های کمّی حوضة آبریز و شبکة زهکشی، تأثیر این متغیرها بر بار رسوبی حوضه‌ها ارزیابی شود. بدین منظور با استفاده از روش‌های سیکاسی و همکاران[14] (1986) و حکیم‌خانی و عرب‌خدری (1385) میزان رسوب کل حوضة آبریز محاسبه شد. روش سیکاسی و همکاران براساس ویژگی‌های مورفومتری شبکة زهکشی به‌ویژه تراکم زهکشی است. یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر در افزایش رسوب در حوضه‌ها، میزان تراکم زهکشی است (Seta, 2007: 23). عموماً هرچه میزان فراوانی آبراهه‌ها در یک حوضه بیشتر باشد، میزان کاوش و برداشت رسوب از سطح حوضه بیشتر خواهد بود. بر همین مبنا سیکاسی و همکاران (1986) روشی ارائه دادند که براساس آن امکان محاسبة رسوب حوضه برمبنای ضریب تراکم زهکشی و میزان ناهنجاری سلسله‌مراتبی وجود دارد. برای محاسبة میزان فرسایش نخست با توجه به میزان تراکم زهکشی از یکی از این دو تابع استفاده می‌شود (رابطة 4 و 5).

LogTu= 1.05954 +2.79687log D+0.13985 Δa D≥6

رابطة 4

LogTu= 1.44780 +0.32619D+0.10247 Δa D<6

رابطة 5

در این رابطه D، تراکم زهکشی و Δa، شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی است. حکیم‌خانی و عرب‌خدری (1385) با بررسی بیش از 28 ایستگاه هیدرومتری در زیرحوضه‌های دریاچة ارومیه روشی پیشنهاد دادند که براساس آن برمبنای شاخص‌هایی چون مساحت حوضه، دبی سالیانه، لیتولوژی حوضه و جهت حوضه، امکان محاسبة میزان رسوب معلق حوضه‌ها وجود دارد (رابطة 6).

LogSy=0.608Log(AQ)-0/935Log(N+W)+0.573Log(Li+2)+3/705

رابطة 6

 

در این رابطه A مساحت (کیلومترمربع)، Q دبی متوسط سالیانه (مترمکعب در ثانیه)، N درصد اراضی رو به شمال، W درصد اراضی رو به غرب، Li مجموع واحدهای کواترنری و سنگ‌های حساس به فرسایش و Sy تولید رسوب معلق (تن در سال) است. این معادله در سطح یک درصد معنا‌دار است. این روش‌ها با توجه به متغیرهای استفاده‌شده، عموماً مبتنی بر ویژگی‌های کمّی حوضة آبریز و لیتولوژی است.

در ادامه برای اعتبارسنجی روش‌های انجام‌شده در پژوهش از آمار ایستگاه هیدرومتری مستقر در خروجی حوضه‌ها و داده‌های هیدرومتری دبی و رسوب سال‌های 1387-1392 استفاده شد. در حالت کلی در ایستگاه‌های رسوب‌سنجی غلظت مواد معلق (C) برحسب گرم بر لیتر و گذر حجمی متناظر با آن (Qw) برحسب مترمکعب بر ثانیه طی یک دورة آماری طولانی‌مدت اندازه‌گیری و با استفاده از رابطة 7 (Qs) برحسب تن در روز محاسبه می‌شود.

رابطة 7

Qs=0.0864c Qw

داده‌های اندازه‌گیری‌شده با استفاده از روش‌های آماری ارزیابی، تصحیح و سپس با استفاده از نسبت دبی به رسوب و دبی سالیانة رودخانه میزان بار رسوبی هریک از حوضه‌های پژوهش در واحد تن در سال در کل حوضه تعیین شد؛ در ادامه این نتایج با میزان بار رسوبی حاصل از روش حکیم‌خانی و عرب‌خدری (تن در سال خروجی از کل حوضه) مقایسه شد. درنهایت با بهره‌گیری از منحنی سنجه و رسوب، مقدار رسوب حوضه‌ها بر وزن تن در هر کیلومترمربع و ارتباط همبستگی میان متغیرهای ژئومورفومتری حوضة آبریز با میزان رسوبی سالیانة رودخانة هر حوضه محاسبه و شاخص‌های مؤثر در افزایش بار رسوبی رودخانه تعیین و معرفی شد.

 

یافته‌های پژوهش

هریک از مؤلفه‌های کمّی حوضة زهکشی با مقادیر مشخص بیان‌کنندة نوعی فرم در حوضه است. این مؤلفه‌ها بر انرژی جریانی، حرکات توده‌ای و دبی آب و رسوب در حوضه تأثیر می‌گذارد (Zhang, 2015: 20). در این پژوهش از متغیرهای مستقل در سه دسته مؤلفه‌های مربوط به حوضة آبریز، مؤلفه‌های شبکة زهکشی و مؤلفه‌های لیتولوژیکی برای ارزیابی همبستگی آماری با دبی رسوب در حوضه‌ها استفاده شد.

رده‌بندی آبراهه‌ها

در این پژوهش پس از انتخاب ایستگاه‌های مناسب، حوضة بالادست آن با نرم‌افزار Arc map مدل رقومی ارتفاعی (DEM) به‌صورت خودکار ترسیم شد؛ سپس با استفاده از ماژول Arc hydro به‌صورت خودکار آبراهه‌های موجود در هر حوضه استخراج شد (شکل 3). براساس محاسبات انجام‌شده، حوضه‌های کارده و ارداک به ترتیب با 5727 و 6398 آبراهه بیشترین و حوضه‌های دیزباد و دررود به ترتیب با 378 و 602 کمترین آبراهه را دارند. براساس شمارش ردة آبراهه‌ها حوضه‌های فریزی، کارده، ارداک، رادکان و کلات، 7 رده آبراهه دارند. رده‌بندی آبراهه‌ها در این پژوهش براساس رتبه‌بندی استرالر و به‌صورت خودکار انجام شد؛ به ‌نحوی ‌که دو آبراهة درجه یک ‌به آبراهه‌ای درجه دو و دو آبراهة درجه دو به آبراهه‌ای درجه سه متصل می‌شود و به همین ترتیب برای سایر رده‌ها اعمال شد (جدول 3).

در ادامه برای محاسبة شاخص Δa، تمامی اتصالات در هر رده به‌صورت دستی به‌دقت شمرده و در مدل استفاده شد (جدول 4).

 

 

شکل 3. ترسیم دقیق آبراهه‌ها و رده‌بندی آنها به روش استرالر


شاخص انشعابات

شاخص انشعابات، یکی از شاخص‌های شبکة زهکشی است که تأثیر مستقیمی بر هیدروگراف سیل و درنتیجه بر دبی رسوب دارد. نسبت انشعابات همچنین در ارتباط مستقیم با ناهنجاری در سیستم زهکشی است (strahler, 1957: 915). در جدول (3) تعداد آبراهه‌های موجود در هر رده به تفکیک آورده و مقادیر Rb برای حوضه‌های پژوهش محاسبه شده است. کمترین میزان نسبت انشعاب 8/2 برای حوضة فریزی و بیشترین میزان آن 72/5 برای حوضة گلمکان محاسبه شده است. هرچقدر نسبت انشعاب بیشتر باشد، شکل حوضه کشیده‌تر می‌شود. همان‌طور که از محاسبة شاخص نسبت انشعابات برمی‌آید، حوضة گلمکان و شاندیز شکل کشیده‌تری نسبت به سایر حوضه‌ها دارند؛ در مقابل حوضة فریزی و رادکان شکل گردتری نسبت به سایر حوضه‌ها دارند و درنتیجه هیدروگراف سیل آنها رأس تیزتری دارد و میزان رسوب آنها نیز باید بیشتر باشد.


جدول 3. تعداد آبراهه‌ها در هر رده برای محاسبة شاخص Rb

حوضه درجه

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

1

282

466

659

1708

1123

1244

761

659

2954

474

2069

1142

1235

4652

5204

2634

1722

2

75

102

129

382

258

273

181

129

568

106

394

245

244

816

915

498

317

3

16

26

34

72

60

50

37

34

132

24

84

58

56

194

216

120

90

4

4

5

8

17

11

14

12

8

25

2

14

11

13

53

50

33

20

5

1

2

2

5

4

6

3

2

10

1

2

3

2

9

9

9

6

6

0

1

1

1

1

1

1

1

3

0

1

1

1

2

3

3

2

7

0

0

0

0

0

0

0

0

1

0

0

0

0

1

1

1

1

SUM

378

602

833

2185

1457

1588

995

833

3693

607

2564

1460

1551

5727

6398

3298

2158

Rb

11/4

238/3

431/3

482/3

371/3

184/3

236/3

431/3

88/2

722/5

588/4

565/3

045/4

243/3

299/3

790/2

79/2

 

 

شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی

آونا و همکاران (1967) شاخصی را به نام Ha (تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی آبراهه) تعریف کردند. با توجه به اینکه هرگونه بی‌نظمی در شبکة زهکشی باعث ایجاد جریان نامنظم سیلابی می‌شود، بنابراین شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی تأثیر مستقیمی بر رسوب حوضه‌ها دارد (Ciccacci et all, 1986: 237). در این مقاله برای رعایت اختصار از آوردن جداول محاسبة تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی (Ha i-j) اجتناب شد. در جدول (4) مقادیر Hat برای هر اتصال و سپس تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی، شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی و تراکم ناهنجاری سلسله‌مراتبی در هریک از حوضه‌های پژوهش محاسبه شد.


 

 

جدول 4. محاسبة شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی

مسیر

 

1

2

3

4

5

6

7

8

                               

2→1

0

222

0

329

0

472

0

1222

0

812

0

936

0

558

0

582

0

3→1

1

18

18

52

52

74

74

169

169

129

129

126

126

95

95

77

77

4→1

3

39

117

25

75

57

171

165

495

60

180

111

333

60

180

24

72

5→1

7

8

56

27

189

5

35

149

1043

74

518

36

252

42

294

49

343

6→1

15

0

0

16

240

29

435

32

480

54

810

44

660

12

180

0

0

7→1

31

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

3→2

0

40

0

88

0

104

0

224

0

164

0

175

0

112

0

57

0

4→2

2

29

58

13

26

26

52

53

106

21

42

48

96

39

78

9

18

5→2

6

3

18

11

66

2

12

45

270

42

252

14

84

18

108

11

66

6→2

14

0

0

8

112

20

280

20

280

25

350

23

322

4

56

0

0

7→2

30

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

4→3

0

15

0

15

0

25

0

57

0

30

0

43

0

33

0

14

0

5→3

4

0

0

4

16

1

4

19

76

16

64

5

20

3

12

6

24

6→3

12

0

0

7

84

8

96

6

72

15

180

7

84

4

48

0

0

7→3

28

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

5→4

0

4

0

4

0

4

0

18

0

9

0

13

0

12

0

4

0

6→4

8

0

0

1

8

4

32

0

0

2

16

2

16

0

0

0

0

7→4

24

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

6→5

0

0

0

2

0

2

0

6

0

4

0

5

0

3

0

0

0

7→5

16

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

7→6

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

ha

 

267

282

946/0

21/9

868

466

86/1

4/19

1191

659

8/1

1/20

2991

1708

75/1

1/20

2541

1123

26/2

1/25

1993

1244

6/1

38/17

1051

761

38/1

88/11

600

659

9/0

3/14

n1

Δa

ga

جدول 5. ادامة جدول 4، محاسبة شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی

 

9

10

11

12

13

14

15

16

17

 

                                   

2→1

2118

0

349

0

1660

0

799

0

945

0

3566

0

3971

0

2010

0

1334

0

3→1

293

293

54

54

186

186

140

140

154

154

443

443

531

531

281

281

155

155

4→1

215

645

26

78

131

393

83

249

88

264

299

897

287

861

152

456

89

267

5→1

200

1400

47

329

62

434

57

399

122

854

132

924

249

1743

117

819

66

462

6→1

62

930

0

0

8

120

41

615

0

0

116

1740

58

870

27

405

46

690

7→1

11

341

0

0

0

0

0

0

0

0

33

1023

37

1147

36

1116

3

93

3→2

384

0

66

0

266

0

176

0

73

0

584

0

674

0

365

0

229

0

4→2

75

150

8

16

65

130

42

84

29

58

125

250

114

228

45

90

55

110

5→2

112

672

31

186

80

480

34

204

68

408

64

384

121

726

64

384

34

204

6→2

32

448

0

0

1

14

13

182

0

0

65

910

38

532

11

154

30

420

7→2

7

210

0

0

0

0

0

0

0

0

17

510

29

870

22

660

0

0

4→3

95

0

9

0

52

0

41

0

33

0

149

0

147

0

88

0

65

0

5→3

26

104

15

60

36

144

13

52

23

92

32

128

51

204

22

88

9

36

6→3

14

168

0

0

0

0

7

84

0

0

27

324

20

240

5

60

14

168

7→3

3

84

0

0

0

0

0

0

0

0

10

280

9

252

9

252

0

0

5→4

28

0

2

0

15

0

9

0

14

0

37

0

40

0

27

0

16

0

6→4

3

24

0

0

0

0

2

16

0

0

12

96

5

40

1

8

5

40

7→4

1

24

0

0

0

0

0

0

0

0

2

48

5

120

4

96

0

0

6→5

11

0

0

0

2

0

3

0

2

0

9

0

8

0

8

0

6

0

7→5

0

0

0

0

0

0

0

0

0

0

2

32

1

16

1

16

0

0

7→6

3

0

0

0

0

0

0

0

0

0

3

0

3

0

3

0

2

0

ha

5493

2954

85/1

39/19

723

474

52/1

4/15

1901

2069

91/0

6/9

2025

1142

77/1

53/17

1830

1235

48/1

38/13

7989

4652

71/1

04/18

8380

5204

61/1

9/16

4885

2634

85/1

6/19

2645

1722

56/1

7/15

n1

Δa

ga

 

 

براساس محاسبات انجام‌شده مقادیر ha در جدول بالا محاسبه شده است. حوضه‌های کارده و ارداک به ترتیب با 7989 و 8380، بیشترین و حوضه‌های دیزباد و گلمکان به ترتیب با 267 و 723، کمترین میزان ha را دارند. ازنظر شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی حوضه‌های طاغان و فریزی به ترتیب با 26/2 و 85/1، بیشترین و حوضه‌های چکنه و شاندیز به ترتیب با 910/0 و 918/0، کمترین میزان Δa را دارند؛ همچنین حوضه‌های طاغان و فریزی، بیشترین و حوضه‌های دیزباد و شاندیز، کمترین مقدار تراکم ناهنجاری زهکشی (ga) را دارند.

 

محاسبة رسوب با استفاده از ویژگی‌های شبکة زهکشی

یکی از مهم‌ترین عوامل مؤثر بر افزایش رسوب در حوضه‌ها، میزان تراکم زهکشی است. عموماً هرچه میزان فراوانی آبراهه‌ها در یک حوضه بیشتر باشد، میزان کاوش و برداشت رسوب از سطح حوضه بیشتر خواهد بود که این امر تحت تأثیر مستقیم لیتولوژی و تکتونیک منطقه قرار دارد. براساس محاسبات انجام‌شده حوضه‌های میرآباد و طاغان با 42/4 و 39/4 km/km2، بیشترین و حوضه‌های ینگجه و چکنه به ترتیب با 8/3 و 99/3 km/km2، کمترین تراکم زهکشی را دارند. لیتولوژی حوضه‌های چکنه و ینگجه رسوبات و خاکسترهای آتشفشانی پلیوستوسن و تراست‌های کواترنری است؛ درنتیجه تراکم زهکشی کمتری در واحد سطح دارد؛ در مقابل حوضه‌های طاغان و باراریه در محل سازندهای آهکی لار و فیلیت همدان قرار دارند که دو گسل اصلی و گسل‌های فرعی بر آنها تأثیر گذاشته‌اند و بیشترین میزان تراکم زهکشی را دارند. با توجه به میزان تراکم زهکشی در تمامی حوضه‌های پژوهش از معادلة دوم روش سیکاسی و همکاران (log sy= D<6) استفاده شد. براساس برآورد رسوب با روش سیکاسی و همکاران که علاوه بر تراکم زهکشی از شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی نیز استفاده می‌کند، حوضه‌های ارداک و کارده به ترتیب با 399315 و 593358 تن در سال، بیشترین و حوضه‌های دیزباد و دررود با 20473 و 39439 تن در سال، کمترین میزان رسوب سالیانه را دارند (جدول 6).

 

محاسبة رسوب با منحنی دبی - رسوب (سنجة رسوب)

برای به‌دست‌آوردن متوسط رسوب سالیانه در حوضه‌های پژوهش از منحنی دبی - رسوب (سنجة رسوب) استفاده شد. برای به‌دست‌آوردن رابطة بین دبی رودخانه و دبی رسوب ایستگاه‌ها از آمار طولانی‌مدت برداشت‌شدة سازمان تماب استفاده شد؛ بدین‌صورت که یک تابع لگاریتمی برای این دو مؤلفه رسم و ضریب همبستگی آن محاسبه شد. با داشتن منحنی سنجه و رسوب و رسم منحنی تداوم جریان، امکان برآورد مقدار رسوب برای سال‌های مختلف فراهم می‌آید؛ سپس منحنی سنجه و رسوب برای تمامی ایستگاه‌ها رسم و نسبت دبی به رسوب برای تمامی دوره‌های پژوهش محاسبه شد. درنهایت با استفاده از دبی پایه و سیلاب رودخانه میزان رسوب سالیانه برای هر ایستگاه تعیین شد.

 

 

شکل 4. منحنی سنجه - رسوب محاسبه‌شده برای ایستگاه‌های عیش‌آباد (میرآباد) و بار نیشابور

 

 

براساس محاسبات انجام‌شده حوضه‌های دیزباد و ینگجه به ترتیب با 19786 و 19821، کمترین میزان رسوب سالیانه و در مقابل حوضه‌های کارده و ارداک به ترتیب با 423468 و 360647 تن در سال، بیشترین رسوب سالیانه را دارند. در رتبه‌های بعدی حوضه‌های رادکان، فریزی و طرقبه قرار دارند.

 

محاسبة رسوب سالیانه به روش حکیم‌خانی و عرب‌خدری

حکیم‌خانی و عرب‌خدری (1385) با بررسی بیش از 28 ایستگاه هیدرومتری در زیرحوضه‌های دریاچة ارومیه روشی پیشنهاد می‌دهند که براساس آن برمبنای شاخص‌هایی چون مساحت حوضه، دبی سالیانه، لیتولوژی حوضه و جهت حوضه امکان محاسبة میزان رسوب معلق حوضه‌ها وجود دارد. جدول (5) مقادیر Sy محاسبه‌شده برای حوضه‌های پژوهش را نشان می‌دهد. یکی از مزایای این روش نسبت به سایر روش‌ها، استفاده از طیف وسیعی از معیارهای مورفومتری، لیتولوژیکی و هیدرولوژیکی است. در این روش پس از محاسبة تک‌تک مؤلفه‌های تأثیرگذار بر رسوب حوضه‌ها براساس رابطة فوق میزان رسوب سالیانة هرکدام از حوضه‌های پژوهش محاسبه شد. براساس جدول (5) حوضة ارداک و کارده به ترتیب با 285503 و 247328 تن در سال، بیشترین و حوضه‌های دیزباد و دررود به ترتیب با 13316 و 20319 تن در سال، کمترین میزان رسوب را دارند (جدول 6).


جدول 6. محاسبة میزان رسوب سالیانه در حوضه‌های پژوهش

حوضه

PQ

DF

BL

DF

Rb

دبی به رسوب

دبی روزانه

رسوب روزانه

محاسبة رسوب سالیانه با روش‌های

رسوب سالیانه روش سیکاسی و همکاران

رسوب سالیانه آمار آب منطقه‌ای (مبنای رگرسیون)

منحنی سنجه و رسوب

سیکاسی و همکاران 1987

حکیم‌خانی و عرب‌خدری 1385

واحد

%

km\km2

km

...

...

mg/lit

M3

ton/day

تن در کل حوضه در سال

تن در کل حوضه در سال

تن در کل حوضه در سال

ton/km2/year

ton/km2/year

دیزباد

6/54

0007/0

89/115

04/13

11/4

010/0

2/5566

2/54

6/19786

9/20472

1/13316

3/706

6/682

دررود

2/82

0005/0

36/179

44/13

24/3

006/0

7/11471

1/70

25578

8/39438

7/20319

4/880

571

خرو

5/73

0005/0

66/254

07/14

43/3

022/0

8/5769

1/128

5/46746

5/64314

6/99257

2/1086

5/789

میرآباد

4/85

0005/0

69/655

74/14

48/3

030/0

8/10998

3/326

2/119109

7/174070

9/73757

9/1173

3/803

طاغان

8/15

0004/0

18/444

41/14

37/3

013/0

4/18524

4/237

6/86649

6/131140

5/52471

4/1297

2/857

بار

5/28

0004/0

26/496

85/13

18/3

007/0

3/20767

3/145

4/53019

1/121068

2/63375

8/1055

3/462

ینگجه

8/97

0005/0

61/366

25/11

24/3

012/0

4503

3/54

9/19820

5/59904

3/50245

3/677

1/224

چکنه

5/85

0005/0

42/162

96/19

43/3

018/0

8/3414

7/61

7/22502

6/26993

3/21820

9/646

3/539

فریزی

3/89

0006/0

2/1147

04/13

88/2

013/0

4/61207

3/810

6/295766

7/258167

9/166572

7/911

5/1044

گلمکان

1/90

0003/0

33/192

13

72/5

015/0

5/13480

9/197

5/45868

8/41415

6/22315

2/887

9/971

شاندیز

5/95

0004/0

3/785

98/12

59/4

057/0

7/21871

1243

1/182251

7/136335

9/121355

3/690

8/922

طرقبه

7/98

0004/0

02/472

64/12

56/3

086/0

9/8807

2/759

6/177099

8/105922

2/61051

9/916

1/1533

طرق

6/83

0005/0

43/551

34/11

05/4

031/0

15585

2/478

174560

112340

4/72377

2/821

1276

کارده

8/27

0004/0

8/1743

93/12

24/3

050/0

1/23190

2/1160

5/423468

358593

4/247328

8/889

3/956

ارداک

9/35

0004/0

2/1959

97/12

30/3

025/0

5/40026

1/988

6/360647

399315

7/285503

3/809

731

رادکان

3/46

0004/0

6/987

28/13

79/2

063/0

13784

868

4/356835

7/216909

8/131741

5/861

1/1437

کلات

32

0004/0

65/669

88/12

80/2

049/0

7/11781

1/583

3/212843

135893

4/87395

2/811

6/1270

 

 

مطالعات نشان می‌دهد در هر سه روش یادشده حوضه‌های ارداک، کارده و فریزی، بیشترین میزان رسوب و حوضه‌های دیزباد و چکنه و گلمکان نیز، کمترین میزان رسوب سالیانه را دارند.


 

شکل 5. نمودار میزان رسوب سالیانة محاسبه‌شده با سه روش رسوب‌سنجی

 

 

بحث

میزان رسوب سالیانه در هر کیلومتر از حوضه‌های آبریز به‌منظور ارزیابی تأثیر هریک از شاخص‌های ژئومورفومتریک حوضة آبریز با استفاده از داده‌های واقعی سازمان آب منطقه‌ای محاسبه شد. بر این اساس حوضه‌های طرقبه، رادکان و طرق به ترتیب با میزان رسوب 05/07، 1533/1437 و 1275 تن در هر کیلومترمربع بیشترین میزان رسوب سالیانه را دارند و حوضه‌های ینگجه و بار و چکنه با میزان رسوب 462، 224 و 539 تن در کیلومترمربع، کمترین میزان رسوب را به خود اختصاص داده‌اند؛ این در حالی است که نتایج حاصل از روش سیکاسی و همکاران نشان می‌دهد حوضه‌های ارداک و کارده به ترتیب با 399315 و 358593 تن در سال، بیشترین میزان رسوب سالیانه و حوضه‌های دیزباد و چکنه به ترتیب با 8/39438 و 6/26993 تن در کل حوضه، کمترین میزان رسوب سالیانه را دارند. این نتایج با محاسبات انجام‌شده با روش حکیم‌خانی و عرب‌خدری نیز همخوانی دارد؛ به ‌نحوی ‌که حوضه‌های ارداک و کارده با میزان رسوب 7/285503 و 247328 تن در سال، بیشترین و حوضه‌های دیزباد و چکنه با 7/20319 و 21820 تن در سال در کل حوضه، کمترین رسوب سالیانه را دارند.

در ادامه به‌منظور ارزیابی تأثیر هریک از مؤلفه‌های مورفومتری حوضه‌های آبریز و میزان واقعی رسوب سالیانه از تحلیل‌های آماری رابطة خطی و ضریب همبستگی و ضریب تعیین بین پارامتر رسوب سالیانه (SS) (تن در هر کیلومترمربع) حوضه به‌منزلة متغیر مستقل و شاخص‌های مورفومتری حوضة آبریز و شبکة زهکشی از قبیل A, P, Re, Rf, H, S, Rb, BL, Ha, ∆a ga, FD, PQ به‌منزلة متغیر وابسته استفاده شد. شکل (6) رابطة خطی و مقدار ضریب همبستگی بین میزان رسوب سالیانه از هر کیلومترمربع حوضه و شاخص‌های یادشده را نشان می‌دهد. براساس نتایج پژوهش بین شاخص Ha, ∆a و میزان رسوب سالیانه ارتباط مستقیمی وجود دارد. ضریب تعیین بین آنها 83% است؛ با وجود این ارتباط معناداری بین شاخص ga و میزان رسوب سالیانه وجود ندارد. در حالت کلی رابطة مستقیمی بین  Ha, ∆a, gaوجود دارد. نتایج حاصل از رگرسیون خطی نشان می‌دهد بین شاخص ناهنجاری‌ سلسله‌مراتبی و رسوب سالیانه در کیلومترمربع ارتباط مستقیم وجود دارد و با افزایش ناهنجاری سلسله‌مراتبی میزان رسوب حوضه‌ها نیز افزایش می‌یابد؛ همچنین بین شاخص مساحت و محیط حوضه‌ها، طول آبراهه‌ها، نسبت دایره‌ای، تراکم زهکشی، تراکم ناهنجاری ‌سلسله‌مراتبی و تعداد ناهنجاری‌ سلسله‌مراتبی ارتباط مستقیم مثبت برقرار است و با افزایش هرکدام از شاخص‌های نامبرده میزان رسوب سالیانه در هر کیلومترمربع افزایش می‌یابد.

 

 

شکل 6. ضریب همبستگی میزان رسوب حوضه‌ها با استفاده از داده‌های سازمان آب منطقه‌ای (تن در کیلومترمربع در سال) با سایر ویژگی‌های مورفومتری حوضه

 

جدول 7. ماتریس همبستگی پیرسون و آمارة شاخص‌های پژوهش

شاخص‌های پژوهش

آماره

مساحت حوضه‌ها

محیط

میانگین ارتفاع

میانگین شیب

درصد سازندهای فرسایش‌پذیر

تراکم گسل

نسبت دایره‌ای

نسبت کشیدگی

طول آبراهه

تراکم زهکشی

نسبت انشعاب

تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی

شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی

تراکم ناهنجاری سلسله‌مراتبی

شاخص‌های پژوهش

رسوب سالیانه در هر کیلومترمربع از حوضه

معادله

y = 0.0889x + 83.503

y = 23.558x + 40586

y = -0.124x + 2292.1

y = 0.0006x + 21.81

y = 0.0113x + 55.21

y = -6E-08x + 0.0005

y = 0.0003x + 0.4498

y = -0.0002x + 1.2011

y = 0.3537x + 342.51

y = 1E-05x + 4.0663

y = 2E-05x + 3.5356

y = 1.7461x + 1238.5

y = 0.0003x + 1.317

y = 0.0021x + 14.814

معادله

R2

0528/0

0903/0

0573/0

001/0

0372/0

0696/0

023/0

0979/0

0538/0

0005/0

0001/0

0618/0

0779/0

0326/0

R2

PC

230/0

301/0

239/0

042/0

192/0

264/0-

152/0

313/0-

232/0

022/0

010/0

249/0

279/0

18/0

PC

375/0

241/0

355/0

873/0

459/0

306/0

561/0

221/0

370/0

934/0

970/0

336/0

278/0

488/0

cov

16/10999

05/291603

1/15347-

95/75-

07/839

01/0-

25/34

04/24-

99/43781

37/1

57/2

52/216134

24/36

48/260

cov

 

 

در جدول (7) ماتریس همبستگی پیرسون به همراه شاخص R2 و واریانس 2σ آورده شده است. بین شاخص‌های نسبت کشیدگی (Rf)، نسبت انشعابات (Rb) و ارتفاع متوسط حوضه‌ها (H) و رسوب حوضه‌ها همبستگی وجود ندارد و این نشان‌دهندة ارتباط‌نداشتن این شاخص‌ها با رسوب حوضه‌هاست. دربارة نسبت کشیدگی طبیعی است که حوضه‌ای با نسبت کشیدگی کمتر و ضریب انشعاب کمتر دایره‌ای‌شکل ‌است و درنتیجه رسوب‌دهی بیشتری دارد. حوضه‌های واقع در رشته‌کوه بینالود از ارتفاع نسبی بیشتری نسبت به سایر حوضه‌ها برخوردارند؛ با وجود این عامل، وسعت کم حوضه‌ها و بارش کمتر نسبت به حوضه‌های کپه‌داغ باعث شده است این حوضه‌ها رسوب سالیانة کمتری نسبت به سایر حوضه‌ها داشته باشند.

 

نتیجه‌گیری و پیشنهادها

در این پژوهش با هدف کشف ارتباط مؤلفه‌های کمّی شبکة زهکشی و میزان رسوب حوضه‌ها، 17 حوضة آبریز بزرگ با شرایط ویژه در شمال شرق کشور انتخاب و مؤلفة مورفومتری آنها با استفاده از مدل رقومی ارتفاعی 30 متر تولیدشده از ماهوارۀ استر و همچنین نقشه‌های توپوگرافی 1:20000 سازمان نقشه‌برداری کشور محاسبه شد. در این پژوهش از
15 مؤلفة اصلی حوضة آبریز و شبکة زهکشی که در میزان رسوب حوضه‌ها تأثیر دارند شامل مساحت، محیط، نسبت دایره‌ای، نسبت کشیدگی، میانگین ارتفاع، میانگین شیب، تراکم زهکشی، فرکانس زهکشی، طول آبراهه‌ها، تراکم گسلی، درصد سازندهای حساس به فرسایش، نسبت انشعابات، تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی، شاخص ناهنجاری سلسله‌مراتبی و تراکم ناهنجاری سلسله‌مراتبی، استفاده شد و محاسبه شدند. نتایج حاصل از روش سیکاسی و همکاران نشان می‌دهد حوضه‌های ارداک و کارده به ترتیب با 399315 و 358593 تن در سال، بیشترین میزان رسوب سالیانه و حوضه‌های دیزباد و چکنه به ترتیب با 8/39438 و 6/26993 تن در کل حوضه، کمترین میزان رسوب سالیانه را دارند.

روش حکیم‌خانی و عرب‌خدری نیز نشان داد حوضه‌های ارداک و کارده با میزان رسوب 7/285503 و 247328 تن در سال، بیشترین و حوضه‌های دیزباد و چکنه با 7/20319 و 21820 تن در سال در کل حوضه، کمترین رسوب سالیانه را دارند؛ همچنین نتایج حاصل از داده‌های سازمان آب منطقه‌ای خراسان رضوی و منحنی سنجه و رسوب نشان داد حوضه‌های طرقبه و رادکان به ترتیب با 05/1533 و 07/1437 تن در هر کیلومترمربع بیشترین میزان رسوب سالیانه و حوضه‌های ینگجه و باراریه به ترتیب با 12/224 و 35/462 تن در هر کیلومترمربع کمترین میزان رسوب سالیانه را دارند.

مهم‌ترین مرحله در هر پژوهش علمی، اعتبارسنجی داده‌های پژوهش است. بدین منظور آمار رسوب حوضه‌ها (تن در روز از کل حوضه) دسته‌بندی و پس از پردازش، داده‌های دارای خطا حذف شد. با توجه به اینکه داده‌های برداشت‌شده از رسوب با روش نمونه‌برداری روزانه است، بنابراین با استفاده از نسبت رسوب به دبی و همچنین آمار دبی ماهیانة این ایستگاه‌ها، میزان رسوب سالیانة هریک از ایستگاه‌های پژوهش محاسبه شد. براساس بررسی‌ها، حوضه‌های طرقبه، رادکان و طرق به ترتیب با میزان رسوب 05/07، 1533/1437 و 1275 تن در هر کیلومترمربع، بیشترین میزان رسوب سالیانه را دارند و حوضه‌های ینگجه و بار و چکنه با میزان رسوب 462، 224 و 539 تن در کیلومترمربع، کمترین میزان رسوب را به خود اختصاص داده‌اند. در ادامه میزان رسوب سالیانه در هر کیلومترمربع مبنای تحلیل رگرسیون قرار گرفت و ارتباط آن با هریک از شاخص‌های یادشده با استفاده از ضریب همبستگی پیرسون محاسبه و تحلیل شد.

نتایج پژوهش براساس جدول (6) نشان می‌دهد محیط و مساحت حوضه به ترتیب با ضریب 301/0 و 230/0، بیشترین همبستگی پیرسون را با میزان رسوب سالیانه دارند. درنتیجه وسعت حوضة آبریز، عامل بسیار مهمی در افزایش روان‌آب و پیرو آن افزایش میزان رسوب است؛ همچنین شاخص‌های ناهنجاری سلسله‌مراتبی، تعداد ناهنجاری سلسله‌مراتبی، طول آبراهه و تراکم ناهنجاری سلسله‌مراتبی نیز رابطة مستقیمی با میزان رسوب سالیانه دارند؛ به ‌نحوی ‌که ضریب پیرسون آنها به ترتیب 279/0، 249/0، 232/0 و 180/0 محاسبه شده است. درنتیجه هر حوضه‌ای که در شبکة زهکشی آن آنومالی و ناهنجاری وجود داشته باشد، میزان رسوب سالیانة (کیلومترمربع) بیشتری نیز داشته است؛ همچنین با افزایش طول آبراهه نیز میزان رسوب سالیانه افزایش داشته است. شاخص نسبت دایره‌ای با ضریب همبستگی پیرسون 152/0 و ضریب تعیین 02/0 است؛ درنتیجه هر حوضه‌ای که ضریب گردآوری زیادی دارد، شدت روان‌آب و پیرو آن رسوب بیشتری نیز داشته است. شاخص‌های نسبت کشیدگی و میانگین ارتفاع، همبستگی منفی با میزان رسوب سالیانه دارد و در حوضه‌های پژوهش تأثیری در میزان رسوب سالیانه نداشته است. شاخص‌های تراکم زهکشی، نسبت انشعابات، درصد واحدهای فرسایش‌پذیر میانگین شیب به ترتیب با ضریب همبستگی 022/0، 010/0، 037/0 و 042/0، ارتباط نسبتاً ضعیفی با میزان رسوب سالیانه دارد.

در حالت کلی بررسی‌ها نشان می‌دهد حوضه‌های واقع در دامنة جنوبی هزار مسجد میزان رسوب بیشتری نسبت به سایر حوضه‌ها دارند. حوضه‌های دامنة جنوبی بینالود نیز با وجود وسعت کم و سازندهای سخت و سنگی میزان رسوب سالیانة زیادی در واحد سطح دارند که عواملی چون شیب و ارتفاع زیاد در این حوضه‌ها تأثیر مستقیمی در میزان رسوب سالیانة آنها داشته است.

بررسی‌ها نشان می‌دهد نتایج روش سیکاسی و همکاران (1987) و روش حکیم‌خانی و عرب‌خدری (1385) تا حدودی نزدیک به آمار رسوب سازمان آب منطقه‌ای است؛ اما این نتایج به‌شدت متأثر از مساحت حوضه‌هاست و روش معتبری برای برآورد رسوب نیست؛ از سوی دیگر میزان و شدت بارش سالیانه، نوع خاک و کاربری اراضی، از مهم‌ترین عوامل افزایش رسوب محسوب می‌شوند که در روش‌های یادشده لحاظ نشده‌اند. با توجه به وجود تشکیلات لس، مارن و گچ در بعضی حوضه‌ها، فرسایش خندقی در این روش‌ها لحاظ نشده است؛ این در حالی است که گالی‌ها، مهم‌ترین عارضة فرسایش در حجم وسیع محسوب می‌شوند که میلیون‌ها تن خاک مرغوب را از دسترس خارج می‌کنند؛ بنابراین پیشنهاد می‌شود به‌منظور برآورد رسوب حوضه‌ها، یک مدل منطقه‌ای ارائه شود که علاوه بر شاخص‌های مورفومتری حوضة آبریز، شاخص‌هایی چون کمیت و کیفیت بارش، ساختار خاک، کاربری اراضی و پوشش گیاهی نیز ارزیابی شود تا نتایجی دقیق و واقعی‌تر از میزان رسوب حوضه‌ها به دست آید.

شاخص‌های ژئومورفومتری به‌طور کامل و دقیق مبین میزان رسوب سالیانة حوضه‌های آبریز نیست و عوامل هیدرولوژیکی، انسانی و اقلیمی نیز باید لحاظ شود؛ با وجود این عوامل مورفومتری حوضة آبریز با تأثیر بر سایر شاخص‌های محیطی و اقلیمی تا حدودی تعیین‌کنندة میزان رسوب و فرسایش در حوضه‌های آبریزند. این قبیل مطالعات نشان‌دهندة روابط بین مؤلفه‌های مورفومتری حوضة آبریز، فرایندها و محصولات رسوبی حوضه‌هاست و روند تکامل ژئومورفولوژیکی حوضه‌های آبریز را ارزیابی و تحلیل می‌کند.



[1] Leopold & Langbein

[2] Leopold&  Wolman

[3] Suresh et al

[4] Aksoy and Kavvas

[5] Restrepo et al

[6] DiBiase et al

[7] Cosmogenic erosion rates et al

[8] Zhang et al

[9] Tuseta et al

[10] Salada

[11] Shabanian

[12] Strahler

[13] Avena et al

[14] Ciccacci et al

منابع

احمدی، حسن، جعفری، محمد، گلکاریان، علی، ابریشم، الهام السادات و لافلن، جان، (1386). برآورد فرسایش و رسوب با استفاده از مدل WEPP (مطالعة موردی: حوضة آبخیز باراریة نیشابور، فصلنامة پژوهش و سازندگی، دورة 20، شمارة 1، 161-172.

اونق، مجید و نهتانی، محمد، (1383). رابطة واحدهای ژئومورفولوژی و فرسایش و تولید رسوب در حوضة آبخیز کاشیدار گرگانرود، نشریة علوم کشاورزی و منابع طبیعی، دورة 11، شمارة 1، 157 -170.

بهرامی، شهرام، معتمدی راد، محمد و اکبری، الهه، (1392). بررسی تأثیر تکتونیک در ویژگی‌های کمّی شبکة زهکشی (مطالعة موردی: چهار حوضة زهکشی در شمال شرق کشور)، نشریة مطالعات مناطق خشک، دورة 3، شمارة 12، ۸۵ -۱۰۲.

بومری، محمد، نهتانی‌فر، عبدالباسط، رادفر، شهباز و مهدوی، ابوالقاسم، (1390). شناسایی پهنه‌های سیلابی و ویژگی‌های فیزیوگرافی و کمّی حوضة آبریز دامن با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و سنجش از دور، جغرافیا و توسعه، دورة 9، شمارة 22، 129-146.

پورعلی، ملیحه، (1389). بررسی و تحلیل‌های کمّی و کیفی مخروط‌افکنه‌های دامنة شمالی رشته‌کوه بینالود با توجه به برنامه‌ریزی محیطی، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، استاد راهنما: زمردیان، محمدجعفر، دانشگاه فردوسی مشهد، دانشکدة ادبیات و علوم انسانی، گروه جغرافیای طبیعی.

جوکار سرهنگی، عیسی، امیراحمدی، ابوالقاسم و نیکزاد، اسحاق، (۱۳۸۸). مدل‌سازی برآورد سیلاب حوضه‌های آبی دامنه‌های شمالی البرز مرکزی با استفاده از ویژگی‌های ژئومورفولوژی کمّی و مورفومتری و به‌کارگیری سیستم اطلاعات جغرافیایی، مجلة جغرافیا و برنامه‌ریزی، دورة 14، شمارة 29، ۱۶۲-۱۴1.

حکیم‌خانی، شاهرخ و عرب‌خدری، محمود، (1385). تحلیل رگرسیونی بین رسوب معلق و ویژگی‌های هیدروژئومورفومتریک حوضة دریاچة ارومیه، نشریة علوم کشاورزی، دورة 37، شمارة 17، 223 -231.

دارابی، حمید، سلیمانی، کریم، شاهدی، کاکا و میریعقوب‌زاده، میرحسن، (1391). طبقه‌بندی زیرحوضه‌ها براساس پارامترهای مورفومتریک با استفاده از تحلیل‌های خوشه‌ای در حوضة آبریز پل دوآب شازند، نشریة دانش آب و خاک، دورة 22، شمارة 4، 199-211.

رامشت، محمدحسین، احمدی، عبدالمجید و آرا، هایده، (1389). حوضه‌های آبریز از دیدگاه سیستمی (مطالعة موردی: حوضة آبریز گاماسیاب)، دو فصلنامة جغرافیا و برنامه‌ریزی منطقه‌ای، دورة 1، شمارة 1، 127-145.

رنگزن، کاظم، زراسوندی، علیرضا و حیدری، ارسلان، (1387). مقایسة دو مدل EPM و MPSIAC در برآورد فرسایش و رسوب حوضة پگاه سرخ‌گتوند - خوزستان با استفاده از تکنیک‌های RS و GIS، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دورة 2، شمارة 64، 123 -136.

سازمان آب منطقه‌ای خراسان رضوی، (1378). اطلاعات ایستگاههای هیدرومتری و رسوب‌سنجی.

سازمان هواشناسی کشور، (1390)، اطلاعات هواشناسی ایستگاههای سینوپتیک و باران‌سنجی کشور.

شاه‌زیدی، سمیه، (1391). مقیاس در ژئومورفولوژی، پایان‌نامة دکتری ژئومورفولوژی، استاد راهنما: معیری، مسعود، دانشگاه اصفهان، دانشکدة جغرافیا و برنامه‌ریزی.

شریعت‌جعفری، محسن و غیومیان، جعفر، (1384). بررسی ارتباط و همبستگی بین رسوب‌دهی با گسیختگی شیب‌ها و رانش زمین در حوضة طالقان مرکزی، نشریة علوم زمین، دورة 14، شمارة 55، 90 –97.

شفیعی، الهه، علوی، سید احمد و نادری میقان، نصیر، (1388). تکتونیک فعال در رشته‌کوه بینالود با تکیه بر بررسی‌های مورفوتکتونیکی، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، دورة 41، شمارة 70، 79 ـ 92.

صادقی، حمیدرضا، نورمحمدی، فرهاد، صوفی، مجید، یثربی، بنفشه، (1388). مدل‌های آلومتری آبکندها در منطقة دره‌شهر ایلام، مجلة پژوهش‌های آبخیزداری، دورة 27، شمارة 85، 38-45.

طالقانی، محمود، (1384). ژئومورفولوژی ایران، جلد 1، نوبت 21، تهران، انتشارات قومس.

علیزاده، امین، (1383). اصول هیدرولوژی کاربردی، جلد 1، نوبت 40، مشهد، انتشارات آستان قدس.

غیاثی، نجف‌قلی، عرب‌خدری، محمود، غفاری، علیرضا و حاتمی، حمید، (1384). بررسی تأثیر برخی از ویژگی‌های هندسی آبخیزها بر سیلاب‌های حداکثر لحظه‌ای با دور بازگشت‌های مختلف، مجلة پژوهش و سازندگی، دورة 4، شمارة 62، 2-10.

مختاری، لیلا، (1391). آلومتری در ژئومورفولوژی، رسالة دکتری ژئومورفولوژی، استاد راهنما: رامشت، محمدحسین، دانشگاه اصفهان، دانشکدة جغرافیا و برنامه‌ریزی،.

نورمحمدی، فاطمه، (1385). آلومتری و تولید رسوب آبکندهای بخشی از منطقة دره‌شهر در استان ایلام، پایان‌نامة کارشناسی ارشد مهندسی آبخیزداری، استاد راهنما: صادقی، سید حمیدرضا، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکدة منابع طبیعی.

Aksoy H. M. L., Kavvas, (2005). A review of hillslope and watershed scale erosion and sediment transport models, Journal of Catena, Vol 64, Pp 247–271.

Alexander, G.N, (1972). Effect of catchment area on flood magnitude, Journal of Hydrology, 16 (3), Pp 225–240.

Avena, G.C., Giuliano, G., Lupia Palmieri, E., (1967). Sulla valutazione quantitativa Della gerarchizzazione ed evoluzione dei reticoli fl uviali, Bollettino Della Societa Geologica Italiana, Vol 86, Pp 81–796.

Bahrami, Sh., (2013). Analyzing the drainage system anomaly of Zagros basins: Implications for active tectonics, Journal of Tectonophysics, Vol 608, Pp 914–928.

Baroni, C., Noti, V., Ciccacci, S., Righini, G., Salvatore, M.C., (2005). Fluvial origin of the valley system in northern Victoria Land (Antarctica) from quantitative geomorphic analysis, GSA Bulletin, Vol 117, Pp 212–228.

Bull, William, (1975). Allometric change of landforms: Geological Society of America bulletin, Characteristics and bed material, Vol 86, Pp 1489-1498.

Chorley, R. J., (1969). The drainage basin as the fundamental geomorphic unit, Water, Earth and man: a synthesis of hydrology, geomorphology and socio-economic geography, geomorphology and socio-economic geography, Methuen and Co Ltd., London, 588 p.

Ciccacci. S., Fredi. P., Palmieri. E.L, Pugliese. F ,(1986). Indirect evalution of erosion entity in drainage basins through geomorphic, climatic and hydrological parameters, First International Conference geomorphology on Geomorphology, 233-248, Costa.

DiBiase, Roman A., Kelin X. Whipple a, Arjun M. Heimsath a, William B. Ouimet, b., (2010). Landscape form and millennial erosion rates in the San Gabriel Mountains, Earth and Planetary Science Letters, Vol 289, Pp 134–144.

Doorncamp J. C. and CuchlaineA. M., (1971). Numerical Analysis in Geomorphology An introduction, Journal of Geoscience, Vol 137, Pp 780-781.

Guarnieri, P., Pirrotta, C., (2008). The response of drainage basins to the late Quaternary tectonics in the Sicilian side of the Messina Strait (NE Sicily), Journal of Geomorphology, Vol 95, Pp 260–273.

Gupta, V, Waymire E, Wang C, (1980). A representation of an instantaneous unit hydrograph from geo- morphology, Journal of Water Resour Res, Vol 16, Pp 855–862.

Hafzullah Aksoy, M. Levent Kavvas, b., (2005). A review of hillslope and watershed scale erosion and sediment transport models, Journal of Catena, Vol 64, Pp 247–271.

Harrison, C. G. A., (2000). What factors control mechanical erosion rates?, International Journal of Earth Sciences, Vol 88, Pp 752–763.

Harlin, JM, (1984). Watershed morphometry and time to hydrograph peak, Journal of Hydrology, Vol 67, Pp 141–154

Horton, R. E., (1932). Drainage Basin Characteristics, Transactions - American Geophysical Union, Vol 13, Pp 350-361.

Hurtrez, J.-E. And Lucazeau, F. and Lavé, J. and Avouac, J.-P., (1999). Investigation of the relationships between basin morphology, tectonic uplift, and denudation from the study of an active fold belt in the Siwalik Hills, central Nepal, Journal of Geophysical Research, Vol 104, Pp 12779-12796

Keller, E. A., (1986). Investigation of active tectonics: surficial Earth processes, National Academy Press., Washington DC, Vol 12, Pp 136-147.

Leopold, L.B., and Langbein, W.B., (1962). The concept of entropy in landsca evolution: US Geological Survey Professional Paper, Vol 500, Pp l-20.

Leopold, L.B., and Wolman, M.G., (1957). River channel patterns: braided, meandering and straight: US Gcological Survey Profcssional Papcr, Vol 282, Pp 39-85.

Miller, J.P., (1958). High mountain streams: effects of geology on channel characteristics and bed material, New Mexico State Bureau of mines and minral resource, 53 p.

Montgomery, D.R., Brandon, M.T., (2002). Topographic controls on erosion rates in tectonically active mountain ranges, Earth and Planetary Science Letters, Vol 201, Pp 481 – 489.

Restrepo, J. D. B. Kjerfve, M., Hermelin, and J.C. Restrepo., (2006). Factors controlling sediment yield in a major South American drainage basin: the Magdalena River, Colombia. Journal of Hydrology, Vol 316, Pp 213-232.

Seta.M.D, Monte.M.D, Fredi.P, Palmieri. E.L (2007). Direct and indirect evaluation of denudation rates in Central Italy, Journal of Catena, Vol 71, Pp 21-30.

Shabanian E. O, Bellier, L Siame, MR. Abbassi, D Bourlès, R Braucher, and Y, Farbod., (2012). The Binalud Mountains: A key piece for the geodynamic puzzle of NE Iran, Journal of Tectonics, Vol 31, Pp 1-25.

Strahler A. N, (1957). Quantitative Analysis of Watershed Geomorphology, Transactions American Geophysical ion, Vol 38, Pp 913-920.

Strahler, A.N., (1950). Equilibrium theory of erosional slopes approached by frequency distribution analysis, Am. J. Sci, Vol 248, Pp 800–814.

Suresh, M.; Sudhakar, S.; Tiwari, K. N. & Chowdary, V. M., (2004). Prioritization of watersheds mophometric parameters and assessment of surface water potential using remote Sensing, Journal of Tl Indian Society of remote sensing, Vol 3, Pp 249-259.

Tuseta, J. D. Vericata, b, R, Batallaa ,(2016). Rainfall, runoff and sediment transport in a Mediterranean mountainous catchment, Journal of Science of the Total Environment, Vol 540, Pp 114– 132.

Vanoni, V. A., (Ed) (1975). Sedimentation Engineering ,Manuals & Reports on Engineering Practice, no 54, New York, USA, 745 p.

Walling, D.E., HE, Q., (1994). Rates of overbank sedimentation on the flood plains of several British rivers during the past 100 years, IAHS Publication, Vol 224, Pp 203- 211.

Zhang H.Y, a, b, Z.H. Shi a, c N.F. Fanga, M.H. Guoa, (2015). Linking watershed geomorphic characteristics to sediment yield: Evidence Loess Plateau of China, Journal of Geomorphology, Vol 234, Pp 19– 27.