1-2- بیان مسئله…………………………………………………………………………………………………………………….3

1-3- هدف تحقیق……………………………………………………………………………………………………………….. 4

1-4- فرضیه………………………………………………………………………………………………………………………….. 4

1-5- معرفی فصل های پایان نامه………………………………………………………………………………………. 4

   فصل دوم

2-1-مقدمه  ………………………………………………………………………………………………………………………… 6

2-2- تعریف فرسایش                                                                             8

2-3- عوامل موثر بر فرسایش خاک…………………………………………………………………………………… 9

2-3-1- عامل انرژی…………………………………………………………………………………………………………….. 9

2-3-1-1- شیب زمین……………………………………………………………………………………………………….. 9

2-3-1-2- باد………………………………………………………………………………………………………………………. 9

2-3-1-3- مقدار کل بارندگی و شدت آنها……………………………………………………………………….. 10

2-3-1-4- موجودات زنده………………………………………………………………………………………………….. 10

2-3-1-5- نیروی ثقل……………………………………………………………………………………………………………..11

2-3-2- عامل مقاومت…………………………………………………………………………………………………………. 11

2-3-3- عامل حفاظت…………………………………………………………………………………………………………. 11

2-3-3-1- تراکم جمعیت………………………………………………………………………………………………….. 12

2-3-3-2- پوشش گیاهی…………………………………………………………………………………………………… 12

2-4- اثرات فرسایش …………………………………………………………………………………………………………. 13

2-4-1- اثرات فرسایش در محل………………………………………………………………………………………… 13

2-4-2- اثرات فرسایش در خارج از محل…………………………………………………………………………. 13

2-4-2-1- اثرات فرسایش در پر شدن سریع سدها………………………………………………………… 14

2-4-2-2- اثرات فرسایش بر کاهش حاصلخیزی خاک…………………………………………………… 14

2-4-2-3- اثرات فرسایش بر کاهش عملکرد گیاه…………………………………………………………… 15

2-4-2-4- اثرات فرسایش بر سلامت انسان……………………………………………………………………… 15

2-5- حد قابل قبول فرسایش ………………………………………………………………………………………….. 15

2-6- مراحل مختلف فرسایش ………………………………………………………………………………………….. 17

2-6-1- جدا شدن ذرات از توده های اصلی خاک………………………………………………………….. 17

2-6-2-انتقال ذرات جدا شده ………………………………………………………………………………………….. 17

2-6-3-تجمع و انباشته شدن مواد…………………………………………………………………………………… 17

2-7- مهم ترین مناطق مستعد فرسایش…………………………………………………………………………. 18

2-8-رسوب گذاری……………………………………………………………………………………………………………… 19

2-9- پیشینه تحقیق………………………………………………………………………………………………………….. 22

  فصل سوم

3-1- مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………. 27

3-2- مواد و روش ها ………………………………………………………………………………………………………… 28

فهرست مطالب                                                                                                                            پ

3-2-1- مواد………………………………………………………………………………………………………………………….28

3-2- 2-روش ها ……………………………………………………………………………………………………………….. 28

3-3- محدوده مطالعاتی……………………………………………………………………………………………………… 29

3-4- مشخصات سد ماکو…………………………………………………………………………………………………… 32

3-4- 1- مشخصات بدنه سد خاکی ماکو…………………………………………………………………………. 33

3-4-2- مشخصات سر ریز سد………………………………………………………………………………………….. 34

3-4-3- مشخصات خروجی آبگیر تحتانی………………………………………………………………………… 35

3-5- سیستم رودخانه های محدوده مورد مطالعاتی……………………………………………………….. 36

3-5-1- رودخانه قزلار چای………………………………………………………………………………………………….36

3-5-2- رودخانه امامقلی چای…………………………………………………………………………………………. 36

3-5-3- رودخانه زنگمار……………………………………………………………………………………………………. 36

3-6- مورفومتری حوضه آبریز………………………………………………………………………………………….. 37

3-6-1- تقسیم بندی منطقه مورد مطالعه به واحد های کاری………………………………………. 37

3-6-2-مساحت حوضه………………………………………………………………………………………………………. 38

3-6-3- پروفیل طولی واحدهای کاری……………………………………………………………………………… 38

3-6-4-محیط حوضه ………………………………………………………………………………………………………… 39

3-6-5- شکل حوضه ………………………………………………………………………………………………………… 39

3-6-5-1- ضریب فشردگی(گراویلیوس)………………………………………………………………………….. 39

3-6-5-2- مستطیل معادل……………………………………………………………………………………………….. 40

3-6-6- ارتفاع حوضه ………………………………………………………………………………………………………… 40

3-6-7-شیب حوضه  ………………………………………………………………………………………………………… 41

3-7- مطالعات هواشناسی منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………… 42

 

3-7-1- ایستگاه های هواشناسی موجود در منطقه…………………………………………………………. 42

3-7-2 – اقلیم کلی منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………………………. 44

3-7-3- بارندگی و دمای منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………….. 48

3-8- زمین شناسی و خاک شناسی منطقه مورد مطالعه…………………………………………………..49

3-9- اشکال مختلف فرسایش در سطح حوضه ………………………………………………………………..52

3-9-1- فرسایش شیاری……………………………………………………………………………………………………. 52

3-9-2- فرسایش کنار رودخانه ای……………………………………………………………………………………. 53

3-9-3- فرسایش خندقی………………………………………………………………………………………………….. 53

3-10- بافت جامعه روستایی منطقه مورد مطالعه…………………………………………………………… 54

3-11- مدل EPM……………………………………………………………………………………………………………. 55

3-11-1-محاسن روش مدلEPM ………………………………………………………………………………… 55

3-11-2- معایب روش مدل EPM…………………………………………………………………………………. 56

3-12- مدل MPSIAC………………………………………………………………………………………………….. 55

3-12-1- محاسن روش مدل MPSIAC……………………………………………………………………… 58

3-12- 2- معایب روش مدل MPSIAC………………………………………………………………………. 58

فصل چهارم

4-1- مقدمه…………………………………………………………………………………………………………………………60

4-2- تشریح مدل های تحقیق………………………………………………………………………………………….. 61

4-2-1- تشریح مدل EPM……………………………………………………………………………………………… 61

4-2-1-1- شدت فرسایش………………………………………………………………………………………………… 61

4-2-1-2-فرسایش ویژه…………………………………………………………………………………………………….. 65

4-2-1-3-تعیین ضریب رسوبدهی حوضه به روش EPM…………………………………………………66

4-2-1-4- دبی رسوب ویژه………………………………………………………………………………………………. 67

4-2-1-5- دبی رسوب کل………………………………………………………………………………………………… 67

4-2-2- مدلMPSIAC ………………………………………………………………………………………………… 68

4-2-2-1- عامل زمین شناسی…………………………………………………………………………………………. 68

4-2-2-2- عامل خاک………………………………………………………………………………………………………… 70

4-2-2-3- عامل آب و هوا………………………………………………………………………………………………… 71

4-2-2-4-عامل رواناب……………………………………………………………………………………………………….. 72

4-2-2-5-عامل شیب………………………………………………………………………………………………………… 74

4-2-2-6-عامل پوشش زمین……………………………………………………………………………………………. 74

4-2-2-7- عامل کاربری سرزمین…………………………………………………………………………………….. 75

4-2-2-8- عامل فرسایش مناطق بالا دست…………………………………………………………………….. 77

4-2-2-9- عامل فرسایش رودخانه ای……………………………………………………………………………… 77

4-2-2-10- تعیین میزان فرسایش و رسوب با مدل MPSIAC……………………………….. 82

4-3- نتایج……………………………………………………………………………………………………………………………..85

4-4- ارزیابی اعتبار مدل ها…………………………………………………………………………………………………91

4-5- حساسیت سنجی مدل ها…………………………………………………………………………………………93

فصل پنجم

5-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………..95

5-2- نتیجه گیری……………………………………………………………………………………………………………….. 96

5-3- پیشنهادات………………………………………………………………………………………………………………….. 97

چکیده انگلیسی…………………………………………………………………………………………………………………… 99

منابع و مآخذ  …………………………………………………………………………………………………………………… 100

 

    فهرست جداول

جدول 2-1- نرخ رسوب گذاری در مخازن سدها در مناطق مختلف جهان……………………… 20

جدول2-2- وضعیت رسوب در تعدادی از سدهای مخزنی ایران………………………………………….21

جدول 3-1- پارامترهای مورفومتریک حوضه آبریز……………………………………………………………….41

جدول 3-2- مشخصات ایستگاه های هواشناسی منطقه مورد مطالعه………………………………. 43

جدول 3-3- مقادیر متوسط بارندگی و دمای سالیانه در حوضه مورد مطالعه………………….. 48

جدول 3-4- شرایط سنگ شناسی و خاک شناسی منطقه مورد مطالعه………………………… 50

جدول 3-5- عوامل موثر در مدل MPSIAC و نحوه امتیاز دهی به آن ها………………….. 57

جدول 4-1- مقادیر ضریب حساسیت سنگ و خاک به فرسایش…………………………………… ..62

جدول4-2- ضریب کاربری اراضی………………………………………………………………………………………….62

جدول4-3- مقادیر ضریب فرسایش منطقه………………………………………………………………………. 63

جدول4-4- طبقه بندی کیفی فرسایش در روش EPM……………………………………………………64

جدول 4-5- تعیین عامل زمین شناسی در تولید رسوب…………………………………………………….. 68

جدول4-6- ارقام مدت و دوره بازگشت بارندگی در حوضه آبریز سد ماکو……………………. 71

جدول 4-7- مقادیر ضریب هرزآب با توجه به نوع پوشش گیاهی، خاک و میزان شیب 73

جدول4-8- ارتفاع رواناب و دبی پیک ویژه سالانه ………………………………………………………….. 73

جدول 4-9- درصد زمین لخت و درصد پوشش گیاهی حوضه های سد ماکو…………… 75

جدول4-10  نحوه امتیاز دهی هفت عامل مورد نیاز مدل BLM………………………………… 78

جدول 4-11- تعیین میزان فرسایش و رسوب در حوضه های مورد مطالعه ………………. 81

جدول4-12 نتایج حاصل برای مدل EPM…………………………………………………………………….. 84

جدول4-13- نتایج حاصل برای مدل MPSIAC…………………………………………………………. 85

جدول 4-14 روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیله MPSIAC………………. 86

جدول 4-15- روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیله MPSIAC…………… 86

جدول 4-16- روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیلهEPM……………………… 78

جدول 4-17- روند رسوب گذاری و کاهش حجم مخزن بوسیلهEPM……………………….. 87

جدول4-18- مقادیر سطح، حجم و ارتفاع مخزن در زمان احداث………………………………. 88

جدول4-19- مقادیر سطح، حجم و ارتفاع مخزن براساس هیدرو گرافی 1382………….. 89

جدول 4-20- مقادیر سطح، حجم و ارتفاع مخزن براساس هیدرو گرافی 1387…………. 90

جدول 4-21- اعتبار سنجی مدل ها براساس هیدروگرافی1382…………………………………….92

جدول 4-22- اعتبار سنجی مدل ها براساس هیدروگرافی1387……………………………………92

جدول 4-23- اعتبار سنجی مدل ها براساس میانگین دو هیدروگرافی………………………….. 92

جدول 4-23- حساسیت سنجی میزان رسوب حاصل از دو مدل EPM و MPSIAC…….93

فهرست تصاویر

شکل3-1- موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه………………………………………………………………….30

شکل 3-2- موقعیت جغرافیایی حوضه آبریز………………………………………………………………………….. 31

شکل 3-3- نمایی از دریاچه سدماکو………………………………………………………………………………………. 32

شکل3-4- نمایی از تاج سد ماکو…………………………………………………………………………………………….. 33

شکل 3-5- نمایی از سرریز سد ماکو………………………………………………………………………………………. 34

شکل 3-6- نمایی از تخلیه کننده تحتانی………………………………………………………………………………. 35

شکل 3-7- واحدهای هیدرولوژیک منطقه مورد مطالعه……………………………………………………………37

شکل 3-8-پروفیل طولی رودخانه قزلار چای و امامقلی چای……………………………………………….. 38

شکل 3-9- نمودار اقلیم نمای آمبرژه در منطقه مورد مطالعه……………………………………………… 45

شکل3-10- نمودار اقلیم نمای دومارتین و دومارتین اصلاح شده منطقه مورد مطالعه…….. 46

شکل 3-11- نمودار اقلیم نمای سیلیانینف منطقه مورد مطالعه…………………………………………. 47

شکل 3-12- نقشه زمین شناسی منطقه مورد مطالعه………………………………………………………….. 51

شکل 3-13- نمونه ای از فرسایش شیاری منطقه مورد مطالعه…………………………………………… 52

شکل 3-14- نمونه ای از فرسایش کنار رودخانه ای…………………………………………………………….. 53

شکل4-1- نموگراف ویشمایر…………………………………………………………………………………………………… ..70

شکل4-2- نقشه پوشش گیاهی حوضه آبریز سد ماکو………………………………………………………….. …76

شکل 4-3- منحنی نشان دهنده وضعیت سطح و نسبت تولید رسوب……………………………….. …83

 

چکیده

فرایند فرسایش خاک از جمله فرایندهایی است که منابع آب و خاک و در نهایت تمدن کشاورزی و فرهنگی یک کشور را مورد تهدید قرار می دهد.  فرایند فرسایش  بسیار پیچیده  است  و عوامل زیادی در آن دخیل است که از جمله مهم ترین آنها عوامل اقلیمی، شیب زمین، پوشش گیاهی، مدیریت و نحوه کاربری اراضی را می توان نام برد. فرسایش خاک باعث کاهش حاصخیزی خاک، گل آلودگی آب، پر شدگی مخزن سدها و به مرور زمان باعث  از بین رفتن  زمین های کشاورزی می گردد. اگر خاک منطقه ای در معرض فرسایش قرار گیرد  اولین اثر منفی را  برروی آب و گیاه می گذارد.  بنابراین آگاهی از میزان فرسایش و رسوب راهگشای مدیران و برنامه ریزان در امر مهم حفاظت آب و خاک می باشد. تحقیق حاضر نیز با هدف برآورد فرسایش و رسوب در حوضه آبریز سد ماکو با مساحت 1072کیلومتر مربع بوسیله دو مدل تجربی EPM و MPSIAC انجام شده و در نهایت  در مدل EPM، میزان رسوب 646/0میلیون تن در سال برآورد گردید. این در حالی است که در مدل MPSIAC  میزان رسوب تقریبا 1میلیون تن در سال برآورد گردید.  پس از اعتبار سنجی مدل ها در نهایت مدل MPSIAC به عنوان مدل قابل قبول انتخاب شد.

 

1-1 مقدمه

سدهای مخزنی به عنوان پروژه های ملی و عظیم جز سرمایه های زیر بنائی جهت توسعه پایدار محسوب   می شوند. رسوبدهی حوضه های آبخیز یکی از خصوصیات مهم هیدرولوژیکی آنهاست که در طراحی سازه ها آبی به عنوان یک مبحث اصلی مورد توجه طراحان می باشد. با احداث سد بر روی رودخانه ها دریاچه هایی در بالادست به وجود می آید. به دلیل پس زدگی آب در محل اتصال رودخانه به مخزن از سرعت جریان آب کاسته می شود، ظرفیت حمل رود خانه