Analyzing the Role of the Effective Factors on Meandering and ‎Changes of Dalaki River using Remote Sensing and GIS

Document Type : Research Paper

Authors

1 GIS‏ ‏&‏ ‏RS Department,‎‏ ‏Yazd Branch, Islamic Azad University

2 Geography Department, Shahid Bahonar University Karman

3 GIS & RS Department, Yazd Branch, Islamic Azad University

4 PhD Candidate of Urban Planning, Isfahan Art University‎

Abstract

Hydrologic changes of the nature will gradually cause changes in conditions and morphology of rivers. Dalki River is one of the rivers that is current in Fars and Booshehr provinces. This river is a permanent one with the length of 225 kilometers and its average slope is 8 percent. Therefore, according to the unique features of this river and frequency of the formed meanderings through the river, it was decided to provide its maps. The maps were provided using remote sensing techniques, GIS, and satellite images in a 38-year period and via physical tools of the research including Topography maps 1/1,250000/50000, geology and pedology maps, slope and height map of the basin, DEM of the region, landsat images, and MSS and OLI sensors in the first stage in Arc GIS software. Then, using the provided maps, all of the effective factors on meandering of the Dalki river were analyzed and finally according to the data analysis, the maximum displacement of the river was clarified and it was perceived that slope and type of the formations were the significant factors of changes and meanders of this river so that decrease and increase in the slope and type of the formations divided the chronologic-historical classification of this river into three young, adult, and old parts. During this 38-year period, the numbers of meanders have been increased as well as the displacement of the river in comparison to the past.

Keywords

Main Subjects

Full Text

مقدمه

بستر بیشتر آبراهه‌ها و رودخانه‌ها با وجود اندازه و مشخصات مهندسی و هیدرولیکی متفاوتی که دارند، به‌ندرت به‌‌صورت مسیرهای مستقیم یا به ‌اصطلاح از نوع آبراهه‌های مستقیم است و در طول مسیر خود پیچ‌وخم‌های فراوانی دارند. این پیچ‌وخم‌ها منظم نیستند، ولی ممکن است حالت قرینه‌ای در آنها دیده شود که لئوپولد و همکاران[1] (1957) به آن «مئاندر» (پیچان‌رود) گفته‌اند (تلوری، 1371: 56).

رودخانه‌های آبرفتی در مسیر خود به طور عمده پیچ‌وخم‌های بسیاری دارند. این پیچ‌وخم‌ها در اثر حرکت افقی رودخانه به وجود آمده‌اند و خود باعث تغییرات آتی در مسیر رودخانه می‌شوند. درواقع در این رودخانه‌ها بررسی رفتار و نوع تغییر شکل پیچان‌رودها، روشی برای دستیابی به تغییرات آتی در شکل آنها خواهد بود. پژوهشگران دلایل مختلفی را برای به‌وجودآمدن پیچان‌رود در رودخانه‌ها ذکر کرده‌اند؛ ازجمله فرسایش مقطعی در دیواره‌های یک ناحیه، علت شکل‌گیری پیچان‌رود در بلندمدت عنوان شده است. یکنواخت‌نبودن و ناهمگنی در یک ناحیه از جریان باعث می‌شود تا جهت جریان از خط طولی کانال منحرف شود و دیواره فرسایش یابد. شکل‌گیری یک پیچان‌رود در این حالت خود باعث ایجاد دیگر پیچان‌رودها در طول رودخانه می‌شود. چرخش یک پیچان‌رود تا حالتی ادامه می‌یابد که جهت جریان نسبت به شیب اصلی دره بیش از حد منحرف شود. در این شرایط جریان دوباره تغییر جهت می‌دهد تا پیچان‌رود دیگر حاصل شود. به این دلیل به طور معمول در رودخانه‌هایی که پیچان‌رود دارند، بیش از یک پیچان‌رود تشکیل می‌شود و طی زمان جابه‌جایی‌های زیادی در مسیر جریان رودها رخ می‌دهد. به دلیل تکرار در آرایش این جابه‌جایی‌های مکانی، مسیر جریان رودخانه‌ها گاه مستقیم، در مواقعی پیچ‌وخم‌دار و زمانی به‌‌صورت قیطانی ظاهر می‌شود.

از دید مطالعات ژئومورفولوژی بین همة شکل‌های قابل وقوع در مسیر رودخانه‌ها، پیچان‌رودها به لحاظ تغییرات عمده‌ای که در سطوح دشت‌های سیلابی و در دیوارة دره‌ها و به طور کلی در ویژگی‌های هیدرولوژیکی و ژئومورفولوژیکی دره‌ها پدید می‌آورند، از اهمیت ویژه‌ای برخوردارند. پیچان‌رود‌ها که از شاخصه‌های مهم محیطی درزمینة وقوع تحول در بستر جریان آب‌ها هستند، عامل بروز تغییرات عمده در گلوگاه‌های حیاتی و در عین حال مهم‌ترین عامل تغییردهندة دشت‌های سیلابی و همچنین علت اصلی افزایش میزان رسوبات واردشده به رودخانه‌ها محسوب می‌شوند. با علم به اینکه نوع آرایش در مسیر جریان رودها به‌ویژه وقوع پیچان‌رود‌ها در بیشتر مواقع تصادفی نیست، بلکه حاکی از دخالت عوامل گوناگون خارجی در نحوة جریان رودها و تغییر در ویژگی‌های درونی آب‌های جاری است، با مطالعة نحوة آرایش مسیر رودها و شناخت عوامل دخیل در تغییر مسیر جریان آنها، مکانیزم حاکم کنونی بر جریان رودها و همچنین نحوه و روند وقوع تغییرات در شرایط فعلی و چگونگی شرایط احتمالی در آینده پیش‌بینی‌شدنی است. مسئلة اصلی پژوهش، علت پیچان‌رود‌شدن و تغییرات رودخانة دالکی در دورة زمانی 38ساله است.

 

پیشینة پژوهش

افراد متعددی درزمینة پیچان‌رود فعالیت داشته‌اند؛ ازجمله تیرون[2] (2009)، برتولدی و بیلی[3] (2002)، پرزدوجسکی و همکاران[4] (1995)، براید و همکاران[5] (2001)، لاگازه و همکاران[6] (2004)، شوم[7] (1984) و باری یونگ و همکاران[8] (2007).

در ایران نیز پژوهش‌های متعددی در این زمینه انجام شده است؛ تلوری (1371)، آل یاسین (1379)، رنگزن و همکاران (1381)، علوی‌نژاد (1383)، مرشدی (1388)، یمانی و همکاران (1389)، نوحه‌گر و یمانی (1384) و حافظی مقدس و همکاران (1391).

 

روش‌‌شناسی پژوهش

برای بررسی علت پیچان‌رود‌شدن رودخانة دالکی نخست پلان رودخانه با بهره‌گیری از نرم‌افزار ENVI از تصاویر ماهوارة لندست سنجندة MSS سال 1975 و سنجندة OLI سال 2013 رقومی و استخراج شد؛ سپس در نرم‌افزار ARC GIS به‌وسیلة نقشه‌های رقومی توپوگرافی با مقیاس 1:250000 نقشة شیب حوضه ایجاد و به‌صورت درصد طبقه‌بندی شد. در ادامه لایة پلان مسیر رودخانه برای بررسی شیب رودخانه بر روی نقشة شیب قرار گرفت. با توجه به پلان مسیر رودخانه در حوضة دالکی، نقشة خاک‌شناسی و نقشة زمین‌شناسی حوضه در نرم‌افزار ARC GIS طبقه‌بندی و استخراج شد و با توجه به این نقشه‌ها طبقه‌بندی کرونولوژیک - تاریخی این رودخانه به دست آمد. برای آسانی بررسی وضعیت مورفولوژیک رودخانة دالکی و محاسبة میزان جابه‌جایی‌های مسیر رودخانه، مسیر رودخانه به 4 بازة فرعی تقسیم شده است.

 

محدودة پژوهش

حوضة رودخانة دالکی با عرض جغرافیایی ´45 ᵒ29 تا´33 ᵒ30 شمالی و طول جغرافیایی ´6 ᵒ51 تا ´21 ᵒ52 شرقی در جنوب غربی ایران واقع شده است. گسترش این حوضه در طول جغرافیایی است و از قسمت‌های شرقی و شمال شرقی سر در دل ارتفاعات نسبتاً بلند زاگرس دارد و حیات رودخانه مدیون این ارتفاعات است. این حوضه (شکل 3) ازنظر محدودة سیاسی در داخل دو استان فارس و بوشهر قرار گرفته است. از نظر اقلیمی حوضة مدنظر اقلیمی از نوع مدیترانه‌ای دارد و میزان متوسط بارندگی سالیانه و دمای میانگین سالیانة این حوضه به ترتیب 325 میلیمتر و 5/23درجة سانتیگراد است. از غرب به شرق و از جنوب به شمال میزان بارندگی حوضه افزایش می‌یابد. دبی متوسط رودخانة دالکی معادل 70/13مترمکعب در ثانیه برآورد شده است.

 

 

شکل 1. تصویر ماهواره‌ای لندست، سنجندة MSS سال 1975 میلادی و پلان مسیر رودخانه

 

شکل 2. تصویر ماهواره‌ای لندست، سنجندة OLI سال 2013 میلادی و پلان مسیر رودخانه

 

 

 

عمان
 

خلیج فارس
 

شکل 3. حوضة آبریز رودخانة دالکی و موقعیت آن در استان‌های فارس و بوشهر

 


یافته‌های پژوهش

برای شناخت علل پیچان‌رود‌شدن رودخانة دالکی هریک از نقشه‌های شیب، ارتفاع، زمین‌شناسی و خاک‌شناسی به‌طور مجزا بررسی شدند تا عواملی را نمایان سازند که از گذشته تا امروز به پیچ‌وخم‌دارشدن رودخانه انجامیده‌اند.

 

نقشة شیب و ارتفاع حوضة رودخانة دالکی

رودخانة دالکی از کوه‌های کهمره سرخی با شیب 44 تا 57درصد و ارتفاع 2256 تا 3915 متر سرچشمه می‌گیرد و 30 کیلومتر این رودخانه که از نزدیکی روستای دادنجان می‌گذرد، با شیب‌های متغیر 4 تا 22درصد و ارتفاع 533 تا 1178 متر توسعه دارد (شکل 4) و از روستای جره می‌گذرد؛ در ادامه
5 کیلومتر این رودخانه با شیب 33 تا 44درصد و
5 کیلومتر دیگر با شیب 4درصد و حدود 20 کیلومتر این رودخانه با شیب 8 تا 14درصد ادامه می‌یابد تا از کنار روستای رودبال بگذرد و تقریباً به طول
20 کیلومتر با شیب متغیر 4 تا 14درصد و ارتفاع
59- تا 533 متر ادامه و 15 کیلومتر با شیب 33 تا 44درصد و ارتفاع 59- تا 533 متر توسعه می‌یابد. این رودخانه همچنان با شیب 4 تا 8درصد و ارتفاع
59- تا 533 متر مسافتی حدود 60 کیلومتر را می‌پیماید و از شهر دالکی عبور می‌کند و به شمال غربی برازجان (زیارت) می‌رسد؛ در ادامة مسیر با شیب 4درصد و ارتفاع 59-تا 533 متر، 70 کیلومتر را طی می‌کند و به خلیج فارس می‌ریزد.

 

 

شکل 4. نقشة شیب رودخانة دالکی

 

شکل 5. طبقات ارتفاعی رودخانة دالکی

 

 

نقشة زمین‌شناسی حوضة رودخانة دالکی

با توجه به نقشة زمین‌شناسی محدودة پژوهش و مسیر رودخانة دالکی براساس شکل (69 جنس ذرات بستر رودخانه بررسی شد. جنس ذرات رودخانة دالکی به 4 قسمت از نظر زمین‌شناسی تقسیم می‌شود:

قسمت زردرنگ که در راهنمای نقشه هم مشخص است، خاک کرم تا قهوه‌ای‌رنگ دارد که ویژگی فرمی این محدوده به‌صورت پیوست سنگ آهک و سنگ رس است.

ویژگی فرمی قسمت آبی‌رنگ متشکل از انیدریت، نمک، آهک رسی قرمز و خاکستری متناوب با سنگ آهک و سنگ آهک شبیه به خاک رس است.

قسمت بنفش‌رنگ به‌صورت فرسایش متناوب در اثر آب‌وهوا با لایه‌های سنگ آهک صدفی مقاوم است.

قسمت قرمزرنگ خاک قهوه‌ای تا خاکستری‌رنگ آهکی دارد و ویژگی فرمی این محدوده ماسه‌سنگ، رگه‌های سنگ ژیپس، آهک رس و گل سنگ با فرسایش آب‌وهوایی کم است.

قسمت سبزرنگ به‌صورت آبرفتی و رسوبات ته‌نشین‌شده در بستر رودخانه است.

 

 

شکل 6. جنس ذرات مسیر رودخانة دالکی

 


نقشة‌ خاک‌شناسی حوضة رودخانة دالکی

با توجه به نقشة خاک‌شناسی حوضة دالکی، خاک بخش وسیعی از منطقه را انتی‌سول‌ها[9] و اریدی‌سول‌ها[10] تشکیل می‌دهند. انتی‌سول‌ها، خاک‌هایی هستند که توسعه و تکامل کمّی پیدا کرده‌اند و ویژگی‌های آنها نشان‌دهندة ویژگی‌های مادة مادری آنهاست. این خاک‌ها مربوط به دشت‌های غرقابی و تپه‌های شنی‌اند که بر روی صخره‌های محکم و رسوبات شنی تشکیل می‌شوند و در بسیاری از محیط‌ها واقع شده‌اند.

اریدی‌سول‌ها، خاک‌های مناطق خشک و بیابانی است. این خاک به مقدار کافی باران دریافت نمی‌کند که به‌صورت عادی در آن کشاورزی انجام شود. خاک تحتانی در آنها ممکن است غنی از رس باشد که به‌صورت سیمانی تا غیرسیمانی به‌وسیلة نمک‌ها و کربنات‌های ته‌نشست‌شده موجود است. شورشدن خاک و نمک‌زایی به‌صورت خطرناک هنگام آبیاری در کشاورزی در این خاک به وجود می‌آید. بسیاری از بیابان‌های واقعی به‌صورت غیرمسکونی رها شده است؛ اما حاشیة آنها برای چرای دام‌ها کاربرد دارد.

 

 

شکل 7. نقشة خاک‌شناسی حوضة رودخانة دالکی

 


محاسبة جابه‌جایی مسیر رودخانة دالکی به‌صورت بازه به بازه

رودخانة دالکی در دورة 38ساله از سال 1975 تا سال 2013 میلادی جابه‌جایی‌هایی در مسیر خود داشته است. برای بررسی این جابه‌جایی‌ها، رودخانة دالکی به 4 بازه تقسیم شد که این بازه‌ها عبارت‌اند از: بازة کهمره سرخی تا جره (بازة اول)، بازة جره تا دالکی (بازة دوم)، بازة دالکی تا درودگاه (بازة سوم) و بازة درودگاه تا خلیج فارس (بازة چهارم). در تمام بازه‌ها جابه‌جایی‌ها محاسبه و بیشترین جابه‌جایی‌ها در بازة درودگاه تا خلیج فارس (بازة چهارم) دیده شد.

 

 

شکل 8. میزان جابه‌جایی رودخانة دالکی در بازة 4

 

 

نتیجه‌گیری

شیب زیاد در سرچشمه و قسمت‌های بالادست رودخانة دالکی و جنس سازند قسمت‌های بالادست به شتاب‌گرفتن سرعت جریان و تعمیق ناوة رودخانه می‌انجامد و دره‌های عمیق V شکل تشکیل می‌شود که در آنها فرسایش قائم بیش از فرسایش افقی است و تغییر کناره‌ها نیز به‌کندی رخ می‌دهد که براساس روش دیویس «رودخانة جوان» نام‌گذاری می‌شود؛ به همین صورت کاهش شیب، کاهش سرعت جریان و جنس ذرات مسیر رودخانه به کاهش عمق رودخانه و افزایش فرسایش کنارة رودخانه (رودخانة بالغ) می‌انجامد و با کاهش شیب و افزایش پهنای کمربند پیچان‌رودها، رودخانه وارد دوران پیری می‌شود و عرض سیلاب دشت به علت فرسایش‌های جانبی افزایش می‌یابد.

 

 

شکل 9. طبقه‌بندی رودخانة دالکی ازنظر سن

 


با بررسی‌هایی که بر روی نقشة زمین‌شناسی، نقشة شیب، نقشة خاک‌شناسی و نقشة طبقه‌بندی حوضة رودخانة دالکی ازنظر سن انجام شد، کاهش شیب، افزایش فرسایش کناری رودخانه، جنس خاک منطقه، رسوبات ته‌نشین‌شده در بستر رودخانه و جنس سازندهای مسیر رودخانه همگی دست به دست هم داده و باعث جابه‌جایی‌های زیاد و تغییرات ناگهانی مسیر رودخانه از سال 1975 تا 2013 در دورة 38ساله شده است. در این بین با مقایسه و بررسی جابه‌جایی‌های مسیر رودخانة دالکی، بازة 4 یعنی بازة درودگاه تا خلیج فارس به طول حدود 91 کیلومتر دستخوش بیشترین جابه‌جایی‌ها در مسیر رودخانة دالکی نسبت به سایر بازه‌ها شده و میزان متوسط جابه‌جایی آن بین 170 تا 740 متر است.


[1] Leopold, L.B., Wolman, G.M

[2] Tiron

[3] Bartholdy,j., and Billi

[4] Przedwojski, & et al. 1995

[5] Briaud J.L., & et al. 2001

[6] Lagasse, P.F & et al. 2004

[7] Schumm, S.A. 1984

[8] Barry Yang Ch, & et al. 2007

[9] Entisols

[10] Aridisols

References

آل یاسین، احمد، (1379). مهندسی رودخانه در رودخانه‌های دز و کارون، جلد 1، چاپ 1، تهران، وزارت نیرو، کمیتة ملی سدهای بزرگ ایران.
تلوری، عبدالرسول، (1371). شناخت فرسایش کناری رودخانه‌ها در دشت‌های سیلابی، تک‌جلد، چاپ 1، انتشارات مؤسسة تحقیقات جنگل‌ها و مراتع، معاونت آموزش و تحقیقات وزارت جهاد سازندگی.
حافظی مقدس، ناصر، سلوکی، حمیدرضا، جلیلوند، رضا و رهنماراد، جعفر، (1391). ژئومورفولوژی مهندسی رودخانة سیستان، زمین‌شناسی کاربردی، دورة 8، شمارة 1، 1- 18.
رجایی، عبدالحمید، (1373). ژئومورفولوژی کاربردی در برنامه‌ریزی محیطی، جلد 1، چاپ 1، تهران، نشر قومس.
رنگزن، کاظم، تولایی‌نژاد، محمد و پیراسته، سعید، (1381). مطالعة آثار مهاجرت رودخانه‌ها بر سازه‌های عمرانی جلگة خوزستان با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای، ششمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز، دورة 1، شمارة 6.
علوی‌نژاد، سید نظام، (1383). آشکارسازی تغییرات ژئومورفولوژیکی و کاربری اراضی خور موسی (بندر امام خمینی ماهشهر) با استفاده ازRS & GIS، رسالة کارشناسی ارشد، نام و نام‌خانوادگی استاد راهنما: قنواتی، عزت‌الله، دانشگاه تربیت معلم تهران، گروه جغرافیا.
مرشدی، جعفر، (1388). آشکارسازی و تعیین تغییرات مسیر رودخانة کارون با استفاده از داده‌های ماهواره‌ای، منطق فازی و GIS، رسالة دکتری، نام و نام‌خانوادگی استاد راهنما: علوی‌پناه، سید کاظم، دانشگاه آزاد اسلامی واحد علوم و تحقیقات تهران، گروه جغرافیا.
نوحه‌گر، احمد و یمانی، مجتبی، (1384). بررسی ژئومورفولوژیکی پیچان‌رود و نقش آن در فرسایش رود میناب، پژوهش‌های جغرافیایی، دورة 37، شمارة 2، 84- 65.
یمانی، مجتبی، علمی‌زاده، هیوا، مقصودی، مهران، مقیمی، ابراهیم و نوحه‌گر، احمد، (1389). بررسی تغییرات پیچان‌رودی و ناپایداری بستر رودخانه در جلگة شمالی تنگة هرمز، علوم انسانی‌برنامه‌ریزی و آمایش فضا، دورة 14، شمارة 3، 215- 232.
Barry Yang Ch, et, al., (2007). Dctive deformation Front Delineated by Drainage Pattern Analysis and Vertical Movement Rates,Journal of Asian Earth Sciences,Volume 31 ,Issue 3, Pp 251-264.
Bartholdy, j., and Billi, p., (2002). Morph dynamics of a pseudo meandering gravel bar reach, Geomorphology, Vol 42, Pp 293-310.
Briaud J.L., Chen H.C., and Park S.) ,2001). Predicting Meander Migration: Evaluation of Some Existing Techniques, Texas Transportation Institute Report No.2105-1 for Texas Department of Transportation, The Texas A&M University System, College Station, TX.Pp 320.
Lagasse, P.F., Spitz, W.J., Zevenbergen, L.W., and ZachMann, D.W.) ,2004). Handbook for Predicting Stream Meander Migration Using Aerial Photographs and Maps, Report for National Cooperative Highway Research Program Project 24-16, Owen Ayres & Associates, Inc, Fort Collins, CO, p 111.
Leopold, L.B., and G.M Wolman., (1957). River Channel Patterns: Braided Meandering and Straight, Geol. Surv. Prof. Paper 282: 39-85.
Lunetta.r.s, Elvidge.c.d, (1999). Remote sensing change detection environmental monitoring methods and applications, Taylor & francis ltd, London.
Przedwojski, et al. ,(1995). River Training Techniques. Balkema, Rotterdam, Brookfield.
Schumm, S.A. ,(1984). Channel Morphology. Symposium on River Meandering–June 1984, Colorado State University, Fort Collins Colorado, Vol 1, Pp 250-260.
Tiron, L. J, et.al, (2009). Flow and Sediment Processes in a Cutoff Meander of the Danube Delta during Episodic Flooding, Geomorphology ,Volume 106 ,Issues 3-4, Pp 186-197.

Files

History

  • Receive Date: 24 June 2014
  • Revise Date: 13 August 2018
  • Accept Date: 14 March 2015

Share

How to cite

Statistics