تحلیل شکل مجرا و ارزیابی قدرت رودخانة گیوی‌چای (از حدفاصل سد گیوی تا الحاق به رودخانة قزل‌اوزن)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مخاطرات ژئومورفولیک، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 دانشیار ژئومورفولوژی، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده ادبیات و علوم انسانی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

10.22108/gep.2020.120711.1244

چکیده

رودها در مسیر خود الگوهای متفاوتی دارند و شناخت این الگوها به پژوهشگران در درک و پیش‌بینی واکنش‌های ناشی از فعالیت‌های انسانی و عوامل طبیعی رودخانه کمک می‌کند؛ به علاوه در تجزیه‌وتحلیل‌های مورفولوژیکی، قدرت جریان، از مهم‌ترین عوامل محسوب می‌شود؛ بنابراین هدف این پژوهش، تحلیل شکل مجرا و ارزیابی قدرت رودخانه در دوره‌های بازگشت مختلف و همچنین برآورد تنش برشی در رودخانة گیوی‌چای با استفاده از تصویر لندست هشت، نقشه‌های توپوگرافی، زمین‌شناسی، داده‌های هیدرولوژیکی و میدانی است.
برای دستیابی به اهداف، از شاخص‌های مورفولوژیکی و روش‌های تحلیل قدرت کل، قدرت مخصوص رودخانه و تنش برشی موجود استفاده شد. محاسبة مقدار ضریب خمیدگی نشان داد الگوی رودخانه در بازة اول و سوم به‌صورت سینوسی و در بازة دوم به‌صورت پیچان‌رودی است و با توجه به مشخصه‌های زاویة مرکزی، بازة اول و دوم به‌صورت پیچان‌رود بسیار توسعه‌یافته و بازة سوم به‌صورت پیچان‌رود توسعه‌یافته است؛ همچنین با توجه به نتایج پژوهش، بیشترین میزان قدرت کل رودخانه در بازة اول و در مقاطع 4، 5 و 6 است و قدرت مخصوص رودخانه در مقاطع بازة سوم و مقاطع 2، 1، 5 و 6 زیاد است؛ در حال حاضر نیز به علت مقاومت کم سازندهای لیتولوژی در این مقاطع، فرسایش بستر و کنار رودخانه مشهود است. کمترین قدرت مخصوص رودخانه به دلیل وجود عرض زیاد رودخانه و شیب کم بستر در مقاطع 12 و 13 بوده است. بیشترین میزان تنش برشی موجود نیز، در بازة اول و در مقاطع 5، 6 و 2 و کمترین مقدار تنش برشی در مقاطع 12 و 13 است. در حالت کلی، شکل‌گیری الگو و دینامیک مجرا در گیوی‌چای متأثر از دبی، مقاومت لیتولوژیکی بستر و کنارة رودخانه و دخالت‌های انسانی (مانند تجاوز به حریم بستر رود، احداث پل‌ها و ریختن زباله‌ها و نخاله‌های ساختمانی) است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Analysis of Channel Form and Evaluation of the Givi Chay River Power (from Givi Dams to the Annex to the Ghezelozan River)

نویسندگان [English]

  • Elnaz Piroozi 1
  • aghil madadi 2
  • sayyad asghari 2
1 PhD Student of Geomorghology, Department of Natural Geography, Faculty of Literature and Humanities, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Associate professor of Geomorghology, Department of Natural Geography, Faculty of Literature and Humanities, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

Rivers have different patterns along their path, and understanding these patterns could help researchers understand and predict the responses of human activities and natural factors of the river. In addition, in the morphological analysis, the flow power is one of the most important parameters. Therefore, the purpose of this study was to analyze the channel form and to evaluate the river power in different return periods as well as to estimate the shear stress in the Givi Chay River using Landsat 8 images, topographic maps, geology, hydrological, and field data. Morphological and hydrological indices, as well as methods for analyzing the total river power, river specific power, and shear stress, were used to achieve the purpose of the study. The calculation of the bending coefficient showed that the river pattern was sinusoidal in the first and third intervals and was meandering in the second interval. According to the central angle characteristics, the first and the second intervals were in the highly-developed meandering form and the third interval was in the developed meandering form. Also, according to the results of the study, the highest amount of the total river power was in the first interval at the 4th, 5th, and 6th sections. The specific strength of the river was high in the third intervals and the 2nd, 1st, 5th, and 6th sections. At present, due to the low strength of the lithological formations in these sections, the erosion of the riverbed is observed in these sections. The lowest specific power was due to the high river width and low bed slope at sections 12 and 13. The highest amount of shear stress was in the first interval in sections 5, 6, 2, and the lowest shear stress was in sections 12 and 13. In general, channel formation and channel dynamics in the Givi Chay River were influenced by discharge, lithological resistance of the riverbed, and human interference (encroachment on the riverbed, construction of bridges, and dumping of construction waste and debris).

کلیدواژه‌ها [English]

  • Morphological indices
  • Canal and river power
  • Shear stress
  • Givi Chay

مقدمه

رودخانه‌ها و فرایندهای رودخانه‌ای در سطح زمین، مهم‌ترین سیستم‌های ژئومورفیک فعال‌اند (Bag et al., 2019: 614). رودها در امتداد مسیر خود شرایط متفاوتی را تجربه می‌کنند؛ به‌طوری که از مسیر کوهستانی شروع می‌کنند و پس از عبور از دشت‌ها به مصب دریاها یا دیگر رودهای اصلی می‌رسند و در هر کدام از این مناطق رفتاری کاملاً متفاوت را به نمایش می‌گذارند و درنتیجه الگوهای متفاوتی به خود می‌گیرند (اصغری سراسکانرود، 1396: 118). مورفولوژی و الگوهای متفاوت رودخانه‌ها به عوامل متعددی بستگی دارد؛ مانند جنس و لیتولوژی مواد دیواره‌ها و بستر (Pike et al., 2010: 1; Batalla et al., 2018: 322)، فعالیت‌های تکتونیکی (Petrovszki & Timar, 2010: 223; Ayaz & Dhali, 2019: 1)، عوامل آنتروپوژنی مانند منحرف‌کردن سیلاب، احداث مناطق مسکونی، برداشت شن و ماسه، احداث اسکله‌ها و پل‌ها (Mandal et al., 2016: 99; Bandyopadhyay & Kumar, 2018: 151) و احداث سد (Minh Hai et al., 2019: 2; Hmmerling et al., 2019: 1165)؛ ولی باید توجه داشت که غالباً یک یا دو عامل تغییرات را کنترل می‌کنند.

پژوهشگران بر این باورند که اصولاً طبقه‌بندی الگوی رودخانه و برقراری رابطه بین مورفولوژی و فرایندهای شکل‌گرفته در رودخانه به آنها در درک درست و پیش‌بینی واکنش‌های ناشی از فعالیت‌های انسانی و عوامل طبیعی رودخانه کمک خواهد کرد (Montgomery & John, 1998: 597)؛ به علاوه مورفولوژی بستر کانال، تابعی از قدرت جریان و تنش برشی محلی است که با شیب کانال و دبی تعیین می‌شود (Flores et al., 2006: 2).

قدرت رودخانه بر ویژگی‌های جغرافیایی مانند میزان انتقال بار بستر (Bagnold, 1996: 12)، تأثیر ژئومورفیک سیلاب (Magilligan, 1992: 373)، مهاجرت کانال‌ها (Nanson & Hickin, 1986: 497) و الگوی کانال (Ferguson, 1995: 34) تأثیر بسیار زیادی دارد. تعیین قدرت فرسایشی رودخانه برای هرکدام از مقاطع از این نظر حائز اهمیت است که می‌توان شرایط و توان هیدرودینامیک جریان را ارزیابی و دربارة اشکالی قضاوت کرد که در هر مقطع وجود دارد و متأثر از هیدرودینامیک جریان ایجاد شده یا عوامل دیگر در ایجاد آنها دخیل بوده است.

پژوهش‌هایی درزمینة تحلیل شکل مجرا و ارزیابی قدرت رودخانه انجام شده است؛ ازجمله اصغری سراسکانرود و همکاران (1395) نحوة توزیع قدرت رودخانه و تنش برشی را در محدودة شهری سراسکندچای بررسی کردند. نتایج پژوهش آنها نشان داد در مقاطع 10، 11 و 12 قدرت مخصوص و تنش برشی بیش از سایر مقاطع و در مقاطع 9، 15 و 16 به علت عرض زیاد بستر رودخانه و شیب کم بستر، قدرت مخصوص و تنش برشی کمتر از سایر مقاطع بوده است.

اصغری سراسکانرود (1396) با استفاده از روش‌های شاخص‌های مورفولوژیکی و تحلیل قدرت رودخانه، شکل مجرا و قدرت رودخانة کلقان‌چای را تحلیل و ارزیابی کرده است. نتایج پژوهش نشان داد شکل‌گیری الگو و دینامیک مجرا در محدودة پژوهش متأثر از ویژگی‌های فرایندهای هیدرولوژیکی، مقاومت لیتولوژیکی و عوامل انسانی است و با کاهش عرض معبر، قدرت رودخانه افزایش می‌یابد.

مرتضوی و همکاران (1397) الگوهای پیچان‌رودی رودخانة گلمکان را با استفاده از شاخص‌های ضریب خمیدگی و زاویة مرکزی بررسی کردند و به این نتیجه دست یافتند که میانگین ضریب خمیدگی قوس‌ها برابر با 47/1 است و به ترتیب 68/13 و 92/58 درصد قوس‌ها در زمرة پیچان‌رود توسعه‌یافته و توسعه‌نیافته قرار دارند.

کافمن و همکاران[1] (2008) از شاخص مقاومت نسبی برای ارزیابی کل پایداری بستر استفاده کردند و در شاخص پایداری نسبی بستر اصلاحاتی انجام دادند.

پارکر و همکاران[2] (2011) قدرت رودخانه و ارتباط آن را با شیب و حمل ذرات درشت رودخانه بررسی کردند. نتایج نشان داد قدرت رودخانه با میزان حمل رودخانه رابطة بسیار نزدیکی دارد و با افزایش شیب، ذرات بزرگ‌تر حمل می‌شود.

اسکوت[3] (2013) قدرت جریان و تغییر هندسة کانال را در رودخانة آبی[4] ویسکانسین[5] بررسی کرده است. با توجه به نتایج پژوهش، دبی و مقاومت سازندهای اطراف رودخانه به‌مثابة دو عامل مهم کنترل تغییرات پایین‌دست در هندسة کانال جریان شناخته شده و قدرت جریان مقطعی به‌شدت با شکل کانال همراه است.

فیلیپس و دسلوگس[6] (2014) با توجه به دبی رودخانه، شیب بستر، عرض مجرا و داده‌های میدانی، قدرت رودخانه را در رودخانه‌های واقع در حوضة دریاچة لوران جنوبی محاسبه کردند. نتایج پژوهش نشان داد میزان حمل رسوبات متأثر از مواد بستر و این عامل متأثر از توزیع قدرت رودخانه و تنش برشی است.

کیبت لنگت و همکاران[7] (2019) در پژوهشی دینامیک رودخانة تانا را بررسی و بیان کرده‌اند نیروهای حرکتی بالقوه برای تغییرات مورفولوژیکی رودخانه شامل رژیم هیدرولوژیکی، شیب، لیتولوژی و کاربری اراضی است.

رودخانة گیوی‌چای از رودخانه‌های دائمی استان اردبیل در شمال غرب کشور ایران است و با توجه به بررسی پیشینة پژوهش، هنوز پژوهشگران پژوهش جامع و کاملی دربارة این رودخانه انجام نداده‌اند؛ بنابراین در این پژوهش نخست الگوی رودخانة گیوی‌چای از حدفاصل سد گیوی تا الحاق به رودخانة قزل‌اوزن بررسی شده است؛ سپس قدرت مخصوص و قدرت کل رودخانه برای دوره‌های بازگشت مختلف برآورد شده و درنهایت برای اینکه بدانیم آیا افزایش قدرت مخصوص رودخانه در نواحی مختلف تأثیر یکسانی خواهد داشت یا اینکه عوامل هر مقطع مهم‌ترین عامل برای تعیین میزان تغییرات مقطع است، تنش برشی موجود محاسبه شده است.

 

روش‌شناسی پژوهش

در این پژوهش از نقشة توپوگرافی با مقیاس1:50000، نقشة زمین‌شناسی با مقیاس 1:100000و تصاویر google Earth و لندست هشت، شامل سنجندة OLI (2019)، نقشه‌های تعیین حد بستر و حریم رودخانة گیوی‌چای با مقیاس 1:2000و داده‌های میدانی استفاده شده است. برای پردازش تصاویر و تجزیه و تحلیل داده‌ها نیز، نرم‌افزارهای ENVI، Arc GIS، Excel، HEC RAS و Smada به کار رفته است. تصحیح اتمسفری با روش FLAASH روی تصویر ماهواره‌ای انجام و با استفاده از شاخص‌های آب شامل NDWI، MNDWI، AWEI_ no shadow، AWEI_ shadow و WRI (جدول 1) مسیر رودخانه از روی تصاویر استخراج شد (شکل 1). با توجه به ضریب کاپا و صحت کلی، مسیر رودخانة استخراج‌شده با شاخص AWEI_sh تأیید و استفاده شد (جدول 2). به‌منظور بررسی تراکم پوشش گیاهی محدودة پژوهش نیز، شاخص NDVI (رابطة 1) به کار رفت که در این رابطه : باند 5 و : باند 4، لندست 8 است.

رابطة (1)                                                      

 

 

شکل 1. اعمال شاخص‌های مختلف در منطقة پژوهش در سال 2019 (لندست 8)؛ (منبع: نویسندگان، 1398)

 

جدول 1. شاخص‌های استفاده‌شده در پژوهش

منابع

مقدار پیکسل‌های آب

اعمال شاخص‌ها در تصویر لندست هشت

رابطه‌های اصلی

شاخص‌ها

McFeeters (1996)

بزرگتر از صفر

(B3-B5)/(B3+B5)

(Green-NIR)/(Green+NIR)

NDWI

Xu (2006)

بزرگ‌تر از صفر

(B3-B6)/(B3+B6)

(Green-MIR)/(Green+MIR)

MNDWI

Feyisa et al(2014)

بزرگتر از صفر

4×(B3-B6)-(0.25×B5+2.75×B7)

4×(Green-SWIR1)-(0.25×NIR+2.75×SWIR2)

AWEI_ no shadow

Feyisa et al(2014)

بزرگ‌تر از صفر

B2+2.5×B3-1.5×(B5+B6)-0.25×B7

Blue+2.5×Green-1.5×(NIR+SWIR1)-0.25×SWIR2

AWEI_ shadow

Shen & Li (2010)

بزرگتر از یک

(B3+B4)/(B5+B6)

(Green+Red)/(NIR+SWIR1)

WRI

 

جدول 2. صحت کلی و ضریب کاپا (منبع: نویسندگان، 1398)

WRI

AWEI_sh

AWEI_nsh

MNDWI

NDWI

شاخص

90/0

98/0

97/0

93/0

89/0

ضریب کاپا

06/92

42/99

51/98

35/95

03/90

صحت کلی (درصد)

 

 

پس از استخراج مسیر رودخانه با توجه به شاخص‌های طیفی آب، در مرحلة بعد براساس متغیرهای مختلفی از قبیل کنترل زمین‌شناسی و توپوگرافی، عرض دشت سیلابی و آثار آنتروپوژنیک و با توجه به مشاهدة میدانی و استفاده از تصاویر GoogleEarth و ماهوارة لندست، برای انجام بررسی دقیق‌تر و علمی‌تر، رودخانه در پایین‌دست سد گیوی به سه بازه تقسیم شد: بازة 1 (بازة دشتی)، بازة 2 (بازة کوهستانی) و بازة 3 (بازة نیمه‌کوهستانی). ضریب خمیدگی با استفاده از رابطة 2 (ضریب پیتز) به دست آمد.

رابطة (2)                                                                                                      

در رابطة (2) S: ضریب خمیدگی، L: طول قوس و : نصف طول موج است. زاویة مرکزی قوس‌های زده‌شده روی هرکدام از بازه‌ها نیز، با استفاده از رابطة 3 (ضریب کورنیاس) محاسبه شد.

رابطة (3)                                                                                          

در رابطة بالا A: زاویة مرکزی، L: زاویة مرکزی و R: شعاع دوایر برازش‌شده است. مسیر رودخانه و دوایر برازش‌شده بر پیچان‌رودها در شکل 2 نمایش داده شده است.

 

 

شکل 2. مسیر رودخانه و دوایر برازش‌شده بر پیچان‌رودها (تصویر سنتینل 2، ترکیب باندی قرمز، سبز و آبی)

(منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

قدرت کل رودخانه با استفاده از رابطة (4) محاسبه شد.

رابطة (4)                                                                                          

در این رابطه : قدرت کل رودخانه (در واحد وات بر متر)، : وزن مخصوص آب (9810 نیوتن بر مترمربع)، : دبی (مترمکعب بر ثانیه) و S: شیب کانال است. قدرت رودخانه همچنین ممکن است در واحد بستر رود به‌صورت قدرت مخصوص در واحد مترمربع به شکل رابطة (5) بیان شود.

 رابطة (5)                                                                             

در این رابطه : قدرت مخصوص رود در واحد وات بر مترمربع است که به میانگین مقطع عرضی قدرت رود در هر واحد از عرض رودخانه (یا قدرت رود در واحد سطح بستر، مترمربع) بیان می‌شود (Phillips & Desloges, 2014: 3). برای تعیین قدرت مخصوص رود در شرایط عادی جریان از میانگین سالیانة جریان و برای تعیین حداکثر توان رود در یک مقطع مشخص از داده‌های دبی پیک ماهانه و دبی حداکثر لحظه‌ای در دوره‌های بازگشت مختلف استفاده شده است (جدول 3). با توجه به داده‌های ایستگاه هیدرومتری فیروزآباد، دوره‌های بازگشت مختلف با استفاده از نرم‌افزار Smada و توزیع گامبل به دست آمده است. با توجه به اینکه تنش برشی مرزی (موجود)، شروع حرکت ذرات رسوبی با جریان آب در بستر رود را نشان می‌دهد، تنش برشی موجود (مرزی) با استفاده از رابطة (6) به دست آمد.

 رابطة (6)                                                                             

براساس این رابطه : تنش برشی مرزی برحسب نیوتن بر مترمربع، :  وزن مخصوص آب برحسب کیلوگرم بر مترمکعب، : شتاب ثقل برحسب متر بر مجذور ثانیه، R: شعاع هیدرولیک یا عمق آب برحسب متر و S: شیب بستر یا شیب خط انرژی است (Phillips & Desloges, 2014: 3).

 

جدول 3. دورة بازگشت دبی پیک ماهانه و دبی حداکثر لحظه‌ای رودخانة گیوی‌چای به روش توزیع گامبل

500

200

100

50

25

10

5

33/2

2

دوره‌های بازگشت

70/107

91/93

46/83

97/72

40/62

16/48

88/36

04/23

86/19

دبی پیک ماهانه

323

281

250

219

189

148

117

82

69

دبی حداکثر لحظه‌ای

(منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

معرفی محدودة پژوهش

رودخانة گیوی‌چای ازجمله رودخانه‌های دائمی استان اردبیل است. دو رود هیرو که از ارتفاعات جنوب شهر خلخال سرچشمه گرفته است و آرپاچای که از شمال به جنوب جاری است، در پایین‌دست به هم می‌پیوندند و جریان در نزدیکی روستای اینالاوا به سمت غرب منحرف می‌شود و ارتفاعات بین خلخال و گیوی را با درة تنگ و عمیقی می‌برد و به شهر گیوی می‌رسد. در این منطقه این رود به «گیوی‌چای» معروف است. این رودخانه پس از گذشتن از شهر گیوی و پیوستن به رودخانة فیروزآباد به قزل‌اوزن می‌ریزد (شکل 3).

محدودة پژوهش بین '14 º48 تا '23 º48 طول شرقی و '28 º37 تا '41 º37 عرض شمالی قرار دارد. این محدوده به‌طور عمده از سازندهای آتشفشانی و آذرآواری ترشیاری به‌ویژه ائوسن، الیگوسن و میوسن تشکیل شده که با رسوب‌گذاری سنگ‌هایی نظیر کنگلومرا، ماسه‌سنگ، مارن و لایه‌های گچ و آهک همراه بوده است؛ به علاوه رسوبات کواترنری محدوده مشتمل بر پادگانه‌های آبرفتی، واریزه‌ها و رسوبات دامنه‌ای و نهشته‌های رودخانه‌ای است (شکل 4).

 

 

شکل 3. نقشة موقعیت محدودة پژوهش (منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

شکل 4. نقشة زمین‌شناسی محدودة پژوهش (منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

یافته‌های پژوهش

بررسی شکل و الگوی رودخانة گیوی‌چای

در بازه‌های اول و سوم، بخش اعظم بازه، ضریب خمیدگی 5/1 تا 05/1 دارد؛ بنابراین پلان‌فرم مجرا به‌صورت سینوسی است؛ ولی در بازة دوم بیش از 60درصد از محدوده خمیدگی 5/1 تا 2 دارد؛ بنابراین الگوی بازه به‌صورت پیچان‌رودی است. در بازة اول و سوم، انحراف معیار ضریب خمیدگی کم و به‌طور کلی نشان‌دهندة وجود قوس‌های شبیه به هم است. در بازة دوم، مقدار انحراف معیار نسبتاً زیاد و این امر بیان‎کنندة قوس‌های نامشابه است.

همچنین با توجه به نتایج پژوهش، بازة اول و دوم به‌صورت پیچان‌رود بسیار توسعه‌یافته و بازة سوم از نوع پیچان‌رود توسعه‌یافته است. در بازة اول، پیچان‌رودی شدید به علت شیب کم بستر و آبرفتی‌بودن آن، و مئاندرها از نوع آزاد و دشتی است. با افزایش قوس مئاندرها و تمرکز انرژی رودخانه در یک نقطة مشخص، شدت فرسایش به حداکثر خود می‌رسد و در جایی که قوس مئاندر به طرف کناره‌ها متمرکز و با دیوارة کنار بستر مماس شده، مقدار انبوهی از مواد کناری به داخل بستر سرازیر شده و با شدت‌گرفتن انرژی مئاندری در محدودة خمیدگی و قوس مئاندر، پهنای دشت سیلابی به دلیل فرسایش افزایش یافته است.

در بازة دوم، میانگین زاویة مرکزی نسبت به دیگر بازه‌ها زیاد است؛ درواقع رودخانه در مسیری پرپیچ‌وخم‌دار جریان یافته که به علت مقاومت زمین‌شناسی کنار رودخانه و عرض کم منتج از این عامل است و میزان توسعة پیچان‌رودی به‌طور کامل از لیتولوژی بستر و کناره تأثیر پذیرفته و پیچان‌رودهای توسعه‌یافته در سازندهایی با مقاومت کم و با توان زیاد برش هیدرولیکی گسترش یافته‌اند؛ ولی از آنجا که توپوگرافی منطقه بسیار خشن است و رودخانه در درة عمیق محاط شده، مرحلة تبدیل به نعل اسبی دیده نمی‌شود (جدول 4). در شکل 5، روند تغییرات ضریب خمیدگی و زاویة مرکزی در رودخانة گیوی‌چای نمایش داده شده است.

 

جدول 4. مشخصه‌های ضریب خمیدگی و زاویة مرکزی رودخانة گیوی‌چای (منبع: نویسندگان، 1398)

مشخصه‌های ضریب خمیدگی

 

بازه

تقسیم‌بندی رودخانه برحسب ضریب خمیدگی

 

حداقل

 

حداکثر

 

میانگین

 

انحراف معیار

 

نوع بازه

 

05/1-1

مستقیم

5/1-05/1

سینوسی

2-5/1

پیچان‌رودی

2<

پیچان‌رودی شدید

1

-

5/87

5/12

-

05/1

90/1

25/1

18/0

سینوسی

2

-

68/9

52/64

80/25

20/1

99/2

86/1

46/0

پیچان‌رودی

3

-

100

-

-

06/1

47/1

18/1

12/0

سینوسی

مشخصه‌های زاویة مرکزی

 

 

بازه

تقسیم‌بندی رودخانه برحسب زاویة مرکزی

 

حداقل

 

حداکثر

 

میانگین

 

انحراف معیار

 

نوع بازه

41-0

شبه‌پیچان‌رود

85-41

پیچان‌رود توسعه‌نیافته

158-85

پیچان‌رود توسعه‌یافته

296-158

پیچان‌رود بسیار توسعه‌یافته

<296

نعل اسبی

1

-

-

5/47

5/52

-

74/91

81/294

50/163

47

بسیار توسعه‌یافته

2

-

-

23/3

77/96

-

16/143

92/295

12/255

71/42

بسیار توسعه‌یافته

3

-

-

92/76

08/23

-

23/106

81/247

84/157

57/35

توسعه‌یافته

 

 

شکل 5. الف. روند تغییرات ضریب خمیدگی در بازه‌ها؛ ب. روند تغییرات زاویة مرکزی در بازه‌ها

(منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

در بازة سوم، شعاع قوس خمیدگی‌ها کوچک‌تر از سایر بازه‌هاست و نشانة تحت فشار بودن و ناپایداری قوس و انرژی بیشتر پیچان‌رود برای فرسایش است؛ یعنی قدرت خمیدگی‌های مسیر جریان در بازة سوم برای برش و جابه‌جایی بیشتر است.

در بازة اول (بازة دشتی) درنتیجة جابه‌جایی سریع‌تر، شعاع حلقه‌ها از دیگر بازه‌های پژوهش بیشتر است. این امر نشان‌دهندة فرسایش‌پذیری کنارة رودخانه، آزادی عمل و قدرت تحرک رودخانه در تشکیلات سست و آبرفتی مسیر رودخانه و ملایم‌بودن پیچ‌هاست؛ بنابراین شعاع قوس‌های بزرگ‌تر به علت فرسایش‌پذیری بستر رودخانه و شعاع کمتر به علت کوهستانی‌بودن و لیتولوژی مقاوم است. نتایج پژوهش حاضر نشان می‌دهد اندازة شعاع قوس‌های پیچان‌رودی تشکیل‌شده در طول رودخانة گیوی‌چای بسیار متفاوت است (جدول 5).

 

جدول 5. مشخصات سایر عوامل هندسی در رودخانة گیوی‌چای (منبع: نویسندگان، 1398)

بازه

تعداد مئاندر

میانگین طول موج (متر)

میانگین طول دره (متر)

میانگین شعاع دایره (متر)

1

40

57/283

79/224

54/103

2

31

02/294

18/163

87/67

3

13

30/170

04/146

93/65

 

 

برآورد قدرت کل، قدرت مخصوص و تنش برشی موجود

حداقل آستانه‌ها به‌طور آزمایشی در تنش برشی و توان جریان واحد به ترتیب برابر با 100 نانومتر در مترمربع یا 300 وات بر مترمربع است (Magilligan, 1992: 373). هرچه مقدار قدرت رودخانه از آستانة فرسایشی بیشتر شود، میزان تغییرات قابل تصور برای مقطع نیز افزایش خواهد یافت. شکل 6 مقاطع عرضی بررسی‌شده‌ای را نشان می‌دهد که در برنامة RASHEC تهیه شده است.

 

 

شکل 6. موقعیت مقاطع بررسی‌شده روی مسیر رودخانه به همراه نمایش تعدادی از مقاطع عرضی

(منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

با توجه به عوامل عرض و شیب رودخانه و محاسبة قدرت کل و قدرت مخصوص (جدول 6) و با مبنا قراردادن توان 300 وات مترمربع به‌مثابة قدرت فرسایشی، ازلحاظ قدرت کل رودخانه، در بازة اول مقاطع 4، 5 و 6، قدرت کل 515/799 وات بر مترمربع و مقاطع 1، 2 و 3، قدرت کل 651/575 وات بر مترمربع دارند.

در بازة دوم در مقاطع 17 تا 21، قدرت کل به مقدار 787/351 وات بر مترمربع و در مقاطع بازة سوم نیز، قدرت رودخانه 593/671 وات بر مترمربع و فراتر از آستانة فرسایشی است. ازلحاظ قدرت مخصوص رودخانه در شرایط میانگین سالیانة جریان، رودخانه در هیچ‌کدام از مقاطع کار فرسایشی عمده‌ای انجام نمی‌دهد؛ مگر در جاهایی که جریان مستقیماً به سواحل رودخانه برخورد می‌کند و عمل آب‌شستگی یا برش یا زیربری سواحل را انجام می‌دهد یا در جاهایی که جریان مستقیماً به رأس پیچ برخورد می‌کند.

در شرایط میانگین سالیانة جریان، کمترین قدرت مخصوص رودخانه نسبت به تمامی مقاطع در مقاطع 12 و 13 و بیشترین آن در مقاطع بازة سوم و مقاطع 2، 1، 5 و 6 است. جریان پایه (33/2Q)، بیشترین نقش را در شکل، الگو و تغییرپذیری مقاطع رودخانه دارد و در بخش‌های فعال، بستر رودخانه متأثر از جریان پایة رودخانه دچار تغییرات و تحولات عمده می‌شود. با توجه به جریان پایه، مقاطع بازة سوم و مقاطع 2، 5، 1 و 6، بیشترین پتانسیل را برای تغییر شکل مقطع و تغییر سواحل خواهند داشت و در این مقاطع در دوره‌های بازگشت مختلف نیز، قدرت فرسایشی رودخانه زیاد خواهد بود و مقاطع 13، 12، 8، 11 و 10 نیز، کمترین پتانسیل را دارند.

قدرت مخصوص رودخانه در دوره‌های بازگشت مختلف براساس دبی پیک ماهانه و دبی حداکثر لحظه‌ای برای مقاطع به ترتیب در جدول 7 و 8 نمایش داده شده است. با توجه به شاخص‌های عرض، شیب و عمق آب، بیشترین میزان تنش برشی موجود نیز در بازة اول و به ترتیب در مقاطع 5، 6، 2، 1 و 4 و در تمامی مقاطع بازة سوم و کمترین مقدار تنش برشی در مقاطع 12 و 13 است؛ بنابراین قدرت مخصوص و تنش برشی با هم رابطة مستقیمی دارند؛ همچنین می‌توان گفت وجود انواع پوشش‌های گیاهی در بستر و کنارة رودخانه‌ها باعث اضافه‌شدن زبری مسیر جریان، هدررفت انرژی آب، کندی جریان و کاهش سرعت و تنش برشی جریان می‌شود؛ به بیانی انرژی آب در محل دیواره با اندام‌های هوایی گیاه مستهلک می‌شود. ساقة گیاه که جریان از میان آن می‌گذرد، بیشترین نیروی کششی را تحمل می‌کند و با افزایش تراکم، ضریب زبری نیز افزایش می‌یابد. مقاومت هیدرولیکی نیز سبب جذب و ته‌نشست مواد رسوبی معلق در کناره‌های رودخانه و باعث کنترل عرض و افزایش پایداری دیواره‌ها خواهد شد.

شکل 7، نقشة شاخص پوشش گیاهی (NDVI) محدودة پژوهش را نشان می‌دهد. همان‌طور که دیده می‌شود، در بازة سوم که مقدار پوشش گیاهی بسیار کم است، تنش برشی موجود نیز زیاد است و در بخش‌هایی از مسیر رودخانه که پوشش‌گیاهی متراکم دارد، پوشش‌گیاهی به‌صورت محافظ عمل می‌کند و باعث جلوگیری از فرسایش کناره‌ها و کاهش تنش برشی شده است.

 

جدول 6. عوامل هیدرولوژیکی جریان مقاطع و محاسبة قدرت مخصوص رودخانه و تنش برشی هریک از مقاطع

(منبع: نویسندگان، 1398)

شمارة مقطع

بازه

عرض

(متر)

شیب

(درصد)

عمق آب (متر)

قدرت کل

قدرت مخصوص

تنش برشی موجود

شمارة مقطع

بازه

عرض (متر)

شیب (درصد)

عمق آب (متر)

قدرت کل

قدرت مخصوص

تنش برشی

1

اول

81/10

018/0

65/0

 

651/575

251/53

77/114

13

اول

54/40

004/0

40/0

922/127

155/3

69/15

2

اول

19/5

018/0

77/0

915/110

96/135

14

دوم

2/13

008/0

63/0

 

845/255

382/19

44/49

3

اول

86/13

018/0

63/0

533/41

245/111

15

دوم

75/8

008/0

67/0

239/29

58/52

4

اول

13/24

025/0

54/0

 

515/799

133/33

43/132

16

دوم

15/9

008/0

65/0

961/27

01/51

5

اول

58/16

025/0

60/0

221/48

15/147

17

دوم

44/8

011/0

66/0

 

 

787/351

680/41

22/71

6

اول

97/21

025/0

58/0

39/36

24/142

18

دوم

22/16

011/0

54/0

688/21

27/58

7

اول

37/15

007/0

60/0

 

864/223

56/14

20/41

19

دوم

13/8

011/0

64/0

270/43

06/69

8

اول

58/28

007/0

50/0

832/7

33/34

20

دوم

32/9

011/0

61/0

745/37

82/65

9

اول

4/14

007/0

61/0

546/15

88/41

21

دوم

32/14

011/0

56/0

566/24

42/60

10

اول

92/25

007/0

52/0

636/8

70/35

22

سوم

71/10

021/0

58/0

 

593/671

707/62

48/119

11

اول

81/25

007/0

53/0

673/8

39/36

23

سوم

69/8

021/0

60/0

283/77

60/123

12

اول

6/31

004/0

48/0

922/127

048/4

83/18

24

سوم

34/8

021/0

60/0

52/80

60/123

25

سوم

93/7

021/0

61/0

690/84

66/125

 

 

شکل 7. شاخص NDVI بازه‌های پژوهش (منبع: نویسندگان، 1398)

 

جدول 7. میزان قدرت مخصوص رودخانه در دوره‌های بازگشت مختلف براساس دبی پیک ماهانه در مقاطع

(منبع: نویسندگان، 1398)

دورة بازگشت

2

33/2

(دبی پایه)

5

10

25

50

100

200

500

شمارة مقطع

بازه

1

اول

411/324

356/376

430/602

688/786

3/1019

96/1191

31/1363

01/1534

27/1759

2

اول

699/675

893/783

77/1254

55/1638

04/2123

67/2482

57/2839

11/3195

29/3664

3

اول

022/253

536/293

861/469

571/613

992/794

657/929

3/1063

44/1196

13/1372

4

اول

851/201

172/234

837/374

484/489

215/634

645/741

262/848

473/954

63/1049

5

اول

767/293

806/340

526/545

379/712

016/923

37/1079

53/1234

11/1389

09/1593

6

اول

696/221

194/257

69/411

608/537

568/696

56/814

66/931

31/1048

25/1202

7

اول

730/88

938/102

772/164

169/215

79/278

015/326

882/372

571/419

181/481

8

اول

718/47

358/55

612/88

715/115

93/149

327/175

352/200

64/225

774/258

9

اول

707/94

872/109

872/175

663/229

57/297

976/347

398

833/447

594/513

10

اول

615/52

04/61

706/97

5591/127

317/165

32/193

111/221

796/248

33/285

11

اول

839/52

300/61

122/98

134/128

021/166

144/194

053/222

857/249

546/286

12

اول

661/24

610/28

796/45

803/59

486/77

612/90

638/103

615/116

739/133

13

اول

223/19

301/22

697/35

615/46

399/60

630/70

783/80

898/90

246/104

14

دوم

077/118

983/136

268/219

333/286

996/370

84/433

208/496

338/558

325/640

15

دوم

127/178

649/206

782/330

954/431

675/559

478/654

565/748

292/842

977/965

16

دوم

34/170

615/197

322/316

071/413

208/535

867/625

841/715

471/805

748/923

17

دوم

921/253

579/294

531/471

752/615

818/797

961/932

08/1067

69/1200

1377

18

دوم

127/132

283/153

359/245

404/320

141/415

462/485

251/555

774/624

517/716

19

دوم

603/263

811/305

511/489

231/639

239/828

535/968

77/1107

47/1246

51/1429

20

دوم

946/229

765/266

009/427

612/557

488/722

87/844

327/966

32/1087

99/1246

21

دوم

657/149

621/173

913/277

915/362

222/470

874/549

922/628

67/707

586/811

22

سوم

013/382

181/443

398/709

373/926

28/1200

6/1403

38/1605

39/1806

64/2071

23

سوم

812/470

199/546

298/874

71/1141

29/1479

87/1729

55/1978

28/2226

2/2553

24

سوم

571/490

121/569

989/910

62/1189

37/1541

46/1802

58/2061

71/2319

34/2660

25

سوم

934/515

546/598

089/958

13/1251

06/1621

66/1895

17/2168

65/2439

89/2797

جدول 8. میزان قدرت مخصوص رودخانه در دوره‌های بازگشت مختلف براساس دبی حداکثر لحظه‌ای در مقاطع

(منبع: نویسندگان، 1398)

دورة بازگشت

2

33/2

(دبی پایه)

5

10

25

50

100

200

500

شمارة مقطع

بازه

1

اول

11/1127

46/1339

18/1911

89/2384

29/3087

34/3577

72/4083

1/4590

16/5276

2

اول

6/2347

9/2789

71/3980

38/4967

37/6430

06/7451

78/8505

5/9560

5/10989

3

اول

078/879

7/1044

61/1490

08/1860

91/2407

12/2790

06/3185

01/3580

1/4115

4

اول

295/701

423/833

15/1189

9/1483

94/1920

85/2225

92/2540

2856

87/3282

5

اول

64/1020

94/1212

65/1730

62/2159

67/2795

43/3239

98/3697

53/4156

79/4777

6

اول

244/770

362/915

07/1306

79/1629

8/2109

69/2444

74/2790

79/3136

63/3605

7

اول

278/308

359/366

732/522

298/652

413/844

447/978

95/1116

45/1255

1/1443

8

اول

788/165

024/197

119/281

798/350

116/454

198/526

682/600

167/675

082/776

9

اول

044/329

038/391

94/557

238/696

294/901

36/1044

19/1192

02/1340

31/1540

10

اول

802/182

243/217

969/309

799/386

719/500

198/580

326/662

455/744

726/855

11

اول

581/183

169/218

29/311

447/388

853/502

671/582

149/665

628/747

373/859

12

اول

682/85

825/101

287/145

299/181

695/234

948/271

43/310

938/348

092/401

13

اول

787/66

370/79

248/113

318/141

939/182

977/211

983/241

989/271

642/312

14

دوم

236/410

527/487

618/695

036/868

69/1123

05/1302

36/1486

67/1670

38/1920

15

دوم

871/618

47/735

39/1049

49/1309

17/1695

24/1964

29/2242

33/2520

03/2897

16

دوم

816/591

318/703

51/1003

25/1252

06/1621

37/1878

26/2144

15/2410

39/2770

17

دوم

203/882

41/1048

91/1495

69/1866

47/2416

03/2800

39/3196

74/3592

73/4129

18

دوم

05/459

538/545

389/778

323/971

4/1257

98/1456

22/1663

46/1869

89/2148

19

دوم

841/915

39/1088

95/1552

87/1937

61/2508

8/2906

27/3318

73/3729

2/4287

20

دوم

905/798

423/949

66/1354

44/1690

3/2188

65/2535

58/2894

51/3253

8/3739

21

دوم

957/519

92/617

667/881

2/1100

23/1424

3/1650

9/1883

51/2117

2434

22

سوم

24/1327

29/1577

53/2250

35/2808

47/3635

53/4212

82/4808

12/5405

6213

23

سوم

75/1635

94/1943

67/2773

16/3461

54/4480

74/5191

64/5926

54/6661

22/7657

24

سوم

4/1704

52/2025

07/2890

41/3606

57/4668

62/5409

36/6175

1/6941

56/7978

25

سوم

52/1792

24/2130

49/3039

87/3792

95/4909

31/5689

64/6494

98/7299

08/8391

 

 

با توجه به پژوهش‌های حافظ[8] (2000)، فلورس[9] (2006)، اصغری سراسکانرود و همکاران (1395) و اصغری سراسکانرود (1396)، از عوامل تأثیرگذار بر قدرت رودخانه، عرض پهنای مجرا و شیب است. در بازة اول و پس از سد گیوی، رودخانه از دره‌های ارتفاعات مشرف به شهر گیوی عبور می‌کند که در این محدوده عرض بستر ناشی از جنس کرانه‌ها (EV: آندزیت، تراکی آندزیت، تراکی بازالت و آندزیت بازالت) کاهش می‌یابد و بستر رودخانه رسوبات درشت و پوشیده از سنگ‌های شکستة ناشی از سقوط از کرانه‌ها و حمل از بالادست دارد (مقاطع 1 تا 3). با فاصله‌گرفتن از سد و عبور از شهر گیوی، رودخانه وارد دشت گیوی و سیلاب- دشت اصلی با پهنای بین 500 تا 1000 متر و طول بیش از 12 کیلومتر تا فیروزآباد می‌شود (مقاطع 4 تا 13). تعداد زیادی از اراضی زراعی و باغی این محدوده در قسمت سیلاب- دشت رودخانه واقع شده است. به دلیل عبور رودخانه از سازندهای فرسایش‌پذیر (Qt2: رسوبات پادگانه‌های آبرفتی جوان شامل رس، رس‌های ماسه‌دار و شن و قلوه‌سنگ و Qal: رسوبات رودخانه‌ای فعلی و به‌صورت قلوه‌سنگ، شن، ماسه و در بعضی مناطق رس و سیلت منفصل)، به‌ویژه در حوالی سکرآباد و میکاییل‌آباد، بستر رودخانه عریض و پادگانه‌های جوان دیده می‌شود. حجم زیادی از مواد کناره (به‌ویژه طی سیلاب‌ها) فرسایش می‌یابد و کناره‌های سست به عریض‌شدن کانال و پشته‌های داخل مجرا منجر می‌شود. این رسوبات به‌وضوح در خم‌ها، جزایر میانی و اراضی حاشیه‌ای و پرشیب کناری رودخانه مشهود است و پیوسته با جریان‌ها جابه‌جا می‌شود و فرسایش می‌یابد و تغییرات مورفولوژیکی بستر در این محدوده زیاد است (شکل 8. الف و ب)؛ به علاوه پس از روستاهای گرگ‌آباد (سعیدآباد)، با کاهش شیب و افزایش عرض رودخانه، مئاندرهایی در ناوة اصلی رودخانه تشکیل می‌شود که رسوب‌گذاری در بخش بیرونی قوس در این مئاندرها انجام می‌شود. کاهش عرض در مقاطع در این بخش از رودخانه به علت فعالیت‌های انسانی و وجود پوشش گیاهی به‌صورت باغ‌هاست. در این مقاطع حریم رودخانه به‌صورت کاملاً مشخص با باغ‌ها اشغال و عرض رودخانه بسیار کم شده است و پتانسیل بسیار زیادی برای کانالیزه‌کردن جریان و افزایش میزان مخاطرات احتمالی دارد.

از مهم‌ترین دخالت‌های انسانی در محدوده، ایجاد دیواره‌ها و فنس‌کشی‌ها برای جداسازی املاک شخصی و ایجاد رستوران‌ها، احداث پل‌ها و تخلیة نخاله‌های ساختمانی است که به تجاوز به حریم رودخانه و تنگ‌کردن بستر رودخانه منجر می‌شوند. وجود پیچ‌وخم‌های رودخانه، سرعت زیاد جریان آب و تجاوز به حریم رودخانه باعث کناره‌شویی، کف‌کنی و در بعضی مناطق دیگر سبب بالاآمدن سطح آب و ورود آب به اراضی و باغ‌های حاشیة رودخانه شده است و کاهش ظرفیت انتقال آب در بستر، یکی از عوامل طغیان رودخانه است. احداث پل‌ها (مانند پل‌های پایین‌دست سد گیوی، کورپوقولاغی و روستای میکاییل‌آباد) باعث شده است پایه‌های پل‌ها مشابه یک سد یا بند عمل کند و سبب پس‌زدگی آب و رسوب‌گذاری در بالادست شود؛ همچنین رودخانه براثر احداث پایه‌های پل، محدود و تنگ و پل باعث تمرکز تنش جریان در محدودة احداث پل و موجب آب‌شستگی کف و کناره‌ها شده است.

پمپاژ آب رودخانه برای آبیاری اراضی زراعی و باغ‌های موجود پیرامون رودخانه، از دیگر مداخلات انسانی در حواشی رودخانة گیوی‌چای است که دبی جریان را کاهش می‌دهد و موجب افزایش رسوبات و همچنین تغییر مسیر جریان می‌شود (شکل 9).

 

 

شکل 8. الف و ب. فرسایش کنار رودخانه به علت وجود مواد سست و فرسایش‌پذیر

(منبع: نویسندگان، 1398)

 

شکل 9. نمونه‌هایی از دخالت‌های انسانی در رودخانة گیوی‌چای؛ الف. احداث پل‌ها؛ ب. ایجاد دیواره‌ها و فنس‌کشی‌ها و تنگ‌کردن بستر رودخانه؛ ج. پمپاژ آب رودخانه؛ د. ریختن زباله‌ها و نخاله‌ها در اطراف رودخانه

(منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

در ابتدای بازة دوم، محدودة فیروزآباد در تداوم سیلاب- ‌دشت بازة پیشین قرار دارد و با الحاق سنگورچای، رود وارد بخش کوهستانی می‌شود. اراضی کرانة دره‌های عمیق با شیب تند و در مسیر رودخانه به دلیل برخورد با ارتفاعات و برون‌زدهای سنگی، تغییر مسیر متناوب و مئاندر دارد. تغییرات رودخانه پیرو تغییرات دره است و حالت مئاندری‌شدن در طول دره دیده می‌شود (مقاطع 14 تا 21). مسیر رودخانه در این بازه منطبق بر واحد زمین‌شناسی Ean (تناوبی از گدازه‌های آندزیتی، آندزی بازالت و بازالت همراه با توف شیشه‌ای با ترکیب آندزیتی)، Ngms (تناوب مارن‌های خاکستری و قرمز ژیپس‌دار با ماسه‌سنگ‌های خاکستری و درون‌لایه‌های میکروکنگلومرایی) و Ngc (کنگلومرای قرمزرنگ) است.

در بازة سوم نیز از میزان عرض رودخانه کاسته می‌شود و بستر رودخانه پوشیده از رسوبات درشت‌دانه است. این امر تا پیوستن به قزل‌اوزن امتداد دارد و در بعضی مناطق به دلیل ریزش مواد سنگی از ارتفاعات، پرشدگی آبراهه و تغییر مسیر به وجود آمده است. در این بازه، شکل‌بندی مقاطع تابع مقاومت لیتولوژیکی بستر و کناره‌های رودخانه است و کاربری زراعی در آن دیده نمی‌شود؛ بنابراین عرض کم رودخانه در بازة سوم (مقاطع 22 تا 25) به دلیل مقاومت لیتولوژیکی است و از فیروزآباد تا الحاق رودخانه به قزل‌اوزن، مسیر رودخانه منطبق بر واحد زمین‌شناسی Ean با روند شمالی‌جنوبی است و این واحد تناوبی از گدازه‌های آندزیتی، آندزی بازالت و بازالت همراه با توف شیشه‌ای با ترکیب آندزیتی است؛ بنابراین در این منطقه رودخانة گیوی‌چای با دیواره‌های بلند دره‌ای محدود شده است و سیلاب- دشت بزرگی ندارد. مسیر اصلی رودخانه که خط‌القعر در آن واقع است، پیچ‌وخم دارد و رسوب‌گذاری در قوس‌های این پیچ‌ها انجام می‌شود. رسوبات عمدتاً درشت‌دانه و شامل قلوه‌سنگ، گراول و ماسه است و در این بخش بیشتر رسوب‌گذاری رودخانه در کنار پل‌های احداث‌شده دیده می‌شود (شکل 10؛ الف وب)

 

 

شکل 10. الف و ب. مقاومت زمین‌شناسی کنار رودخانه و عرض کم منتج از این عامل (منبع: نویسندگان، 1398)

 

 

نتیجه‌گیری

شناختن شکل و الگوی کانال‌های رودخانه‌ای را «مورفولوژی رودخانه» می‌نامند؛ از این رو که شناخت الگوی رودخانه و عوامل دخیل در آن، برای شناخت شرایط فعلی و نیز پتانسیل تغییرات رودخانه در آینده ضروری است. در این پژوهش نیز برای شناخت الگوی رودخانة گیوی‌چای و نیز بررسی توزیع قدرت و تنش برشی در این رودخانه اقدام شده است. با توجه به شاخص ضریب خمیدگی، پلان‌فرم رودخانه در بازة اول و سوم به‌صورت سینوسی و در بازة دوم به‌صورت پیچان‌رودی است و با در نظر گرفتن مشخصه‌های زاویة مرکزی، به ترتیب بازة اول و دوم به‌صورت پیچان‌رود بسیار توسعه‌یافته و بازة سوم از نوع پیچان‌رود توسعه‌یافته است. در بازة دشتی عامل تأثیرگذار بر پیچان‌شدن رودخانه، نوع سازند آبرفتی و شیب کم است و مئاندرها از نوع آزاد و دشتی است و درمقابل در بخش کوهستانی، تغییرات رودخانه پیرو تغییرات دره و مقاومت لیتولوژیکی است و حالت مئاندری‌شدن در طول دره دیده می‌شود.

با در نظر گرفتن عوامل عرض، عمق و شیب رودخانه و محاسبة قدرت کل، قدرت مخصوص و تنش برشی موجود، بیشترین مقدار قدرت کل رودخانه در بازة اول و در مقاطع 4، 5 و 6 است. ازلحاظ قدرت مخصوص رودخانه، مقاطع بازة سوم و مقاطع 2، 5، 1 و 6، بیشترین پتانسیل را برای تغییر شکل مقطع و تغییر سواحل دارند و در این مقاطع در دوره‌های بازگشت مختلف نیز، قدرت فرسایشی رودخانه زیاد خواهد بود و مقاطع 13، 12، 8، 11 و 10 با توجه به عرض زیاد رودخانه و شیب کم بستر، کمترین قدرت مخصوص رودخانه را دارند.

بیشترین میزان تنش برشی موجود نیز در بازة اول و به ترتیب در مقاطع 5، 6، 2 و 4 و درنتیجة فرسایش‌پذیری کنارة رودخانه، آزادی عمل و قدرت تحرک رودخانه در تشکیلات سست و آبرفتی مسیر رودخانه و ملایم‌بودن پیچ‌هاست؛ به علاوه در مقاطع بازة سوم نیز، مقادیر تنش برشی موجود بیشتر است و در بازة سوم شعاع قوس خمیدگی‌ها نیز کوچک‌تر از سایر بازه‌هاست و این امر، قدرت خمیدگی‌های مسیر جریان را در بازة سوم برای برش و جابه‌جایی بیشتر تأیید می‌کند؛ همچنین به دلیل عرض زیاد و شیب کم بستر، کمترین مقدار تنش برشی در مقاطع 12 و 13 قرار دارد و قدرت مخصوص و تنش برشی با هم رابطة مستقیمی دارند.

در حالت کلی یافته‌های پژوهش حاکی از شکل‌گیری الگو و تغییرات مورفولوژیکی رودخانة گیوی‌چای بیشتر متأثر از فرایندهای هیدرولوژیکی ناشی از فرایند تدارک دبی، مقاومت لیتولوژیکی بستر و کناره‌های رودخانه و نیز دخالت‌های انسانی مانند تجاوز به حریم بستر رودخانه، احداث پل‌ها و ریختن نخاله‌های ساختمانی است.

نتایج پژوهش حاضر با نتایج پژوهش‌های برخی پژوهشگران همخوانی دارد؛ شامل اصغری سراسکانرود (1396) که بر نقش فرایندهای هیدرولوژیکی، مقاومت لیتولوژیکی و عوامل انسانی، در تغییرات الگوی رودخانه، توزیع قدرت و تنش برشی رودخانه تأکید دارد، اسکوت (2013) که دبی و مقاومت سازندهای پیرامون رودخانه را به‌مثابة دو عامل مهم کنترل تغییرات پلان‌فرم و قدرت رودخانه شناخته است، فیلیپس و دسلوگس (۲۰۱۴) که مواد بستر را مهم‌ترین عامل دخیل در توزیع قدرت رودخانه و تنش برشی دانسته‌اند و کیبت لنگت و همکاران (۲۰۱۹) که رژیم هیدرولوژیکی، شیب، لیتولوژی و کاربری اراضی را عواملی مهم در ایجاد تغییرات مورفولوژیکی رودخانه‌ای معرفی کرده‌اند.



[1].Kaufmann et al

[2].Parker et al

[3].Scott

[4] .Blue River

[5]. Wisconsin

[6].Phillips & Desloges

[7].Kibet Langat

[8].Hafez

[9].Flores

منابع

اصغری سراسکانرود، صیاد، زینالی، بتول، اصغری سراسکانرود، صالح، (1395). بررسی نحوة توزیع قدرت رودخانه و تنش برشی و اثرات مخاطره‌آمیز آن در محدودة شهری سراسکندچای، فصلنامة تحقیقات علوم جغرافیایی، سال 31، شمارة 1، 45- 56.

اصغری سراسکانرود، صیاد، (1396). تحلیل شکل مجرای رودخانة کلقان‌چای (حدفاصل کلقان تا الحاق به رودخانة قرنقو)، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، سال 6، شمارة 2، 116- 132.

مرتضوی، محمدرضا، بهنیافر، ابوالفضل، قنبرزاده، هادی، (1397). بررسی الگوی پیچان‌رودی رودخانة گلمکان با استفاده از شاخص‌های ضریب خمیدگی و زاویة مرکزی، مجلة علوم جغرافیایی، دورة 14، شمارة 29، 280- 290.

Ayaz, S., Dhali‚ M.K.‚ (2019). Longitudinal profiles and geomorphic indices analysis on tectonic evidence of fluvial form, process and landform deformation of Eastern Himalayan Rivers, India, Geology, Ecology and Landscapes, Vol 4, No 1, Pp 1- 12.

Bag, R., Mondal, I.‚ Bandyopadhyay‚ J.‚ (2019). Assessing the oscillation of channel geometry and meander migration cardinality of Bhagirathi River, West Bengal, India, Journal of Geographical Sciences, Vol 29, No 4, Pp 613- 634.

Bagnold, R.A.‚ (1966). An Approach to the Sediment Transport Problem from General Physics, Geological Survey Professional Paper 422-I, United States goverments printing office, Pp 11- 37.

Bandyopadhyay, Sh., Kumar‚ De.S.‚ (2018). Anthropogenic impacts on the morphology of the Haora River, Tripura, India, Geomorphologie relief processus environnement, Vol 24, No 2, Pp 151- 166.

Batalla, R.J., Iroume, A.‚ Hernandez, M.‚ Lena‚ M.‚ Vericat‚ D.‚ (2018). Recent geomorphological evolution of a natural river channel in a Mediterranean Chilean basin, Geomorphology, Vol 303, Pp 322- 337.

Scott‚ A.L.‚ (2013). Stream power, channel change, and channel geometry in the Blue River, Wisconsin, Physical Geography, Vol 34, No 4– 5, Pp 293– 314.

Ferguson, R.I.‚ (1987). Hydraulic and sedimentary controls of channel pattern‚ In K.S. Richards (Ed.), River channels: Environment and process, Pp 129– 158.

Feyisa, G., Meilby, H.‚ Fensholt, R., Proud‚ S.‚ (2014). Automated water extraction index: a new technigue for surface water mapping using landsat imagery, Remot sensing of inviroment, Vol 140, Pp 23- 35.

Flores, A.N., Bledsoe, B.P.‚ Cuhaciyan, C.O.‚ Wohl‚ E.E.‚ (2006). Channel.reach morphology dependence on energy, scale and hydro climatic processes with implications for prediction using geospatial dataWater Resources Research, Vol 42, No 6, Pp 1- 15.

Hafez, Y.I.‚ (2000). Response theory for alluvial river adjustment to environmental and man-madechanges, Journal of Environmental Hydrology, Vol 8, Pp 1- 18.

Hmmerling, M.H., Walczak, N.‚ Nowak, A.‚ Mazur, R.‚ Chmist‚ J.‚ (2019). Modelling Velocity Distributions and River Bed Changes Using Computer Code SSIIM below Sills Stabilizing the Riverbed, Original Research, Vol 28, No 3, Pp 1165- 1179.

Kaufmann, R., Faustini, M.‚ Larsen, P.‚ Shirazi‚ A.‚ (2008). A Roughness-corrected Index ofRelative Bed Stability for Regional Stream Surveys, Geomorphology, Vol 99, Pp 150- 170.

Kibet Langat, F., Kumar, L.‚ Koech‚ R.‚ (2019). Monitoring river channel dynamics using remote sensing and GIS techniques, Geomorphology, Vol 325, Pp 92- 102.

Magilligan, F.J.‚ (1992). Thresholds and the spatial variability of flood power during extreme floods‚ Geomorphology, Vol 5, Issues 3– 5, Pp 373- 390.

Mandal, M., Ghosh, D.‚ Ghosh‚ B.‚ (2016). Environmental impact of sand mining: A case study along the lower reaches of Ajaya River, west Bengal, India. J. Environ. & Sociobiol, Vol 13, No 1, Pp 99-108.

Minh Hai, D., Umeda, Sh.‚ Yuhi‚ M.‚ (2019). Morphological Changes of the Lower Tedori River, Japan, over 50 Years, water, Vol 11, No 1852, Pp 2- 17.

Montgomery, D.R., John‚ M.‚ (1998). Channel reach morphology in mountain drainage basins, Geological Society of America Bulletin, Vol 109, No 5, Pp 596- 611.

Nanson, G.C., Hickin‚ E.J.‚ (1986). A statistical analysis of bank erosion and channel migration in western Canada‚ Geological Society of America Bulletin, Vol 97, Pp 497– 504.

Parker, C., Clifford, N.J.‚ Thorne‚ C.R.‚ (2011). Understanding the influence of slope on the threshold of coarse grain motion: revisiting critical stream power‚ Geomorphology, Vol 126, No 1- 2, Pp 51- 65.

Petrovszki, J., Timar‚ G.‚ (2010). Channel sinuosity of the Koros River system, Hungary/Romania, as possible indicator of the neotectonic activity, Geomorphology, Vol 122, No 3- 4, Pp 223- 230.

Phillips, R.T.J., Desloges‚ R.‚ (2014). Glacially conditioned specific stream powers in low-relief river catchments of the southern Laurentian Great Lakes, Geomorphology, Vol 206, Pp 271- 287.

Pike, A., Scatena, F.N.‚ Wohl‚ E.‚ (2010). Lithological and fluvial controls on the geomorphology of tropical montane stream channels in Puerto Rico, Earth Surface Processes and Landforms, Vol 35, No 12, Pp 1- 16.

Shen, L., Li‚ C.‚ (2010). Water body Extraction from lansat ETM+ Imagery Using Adaboost Algorithm. Geoinfirmatics, 18th International Conference on Geoinformatics, Beijing, China, 8-20 June 2010, Pp 1- 4.