فهرست مطالب

عنوان                                                                                                         صفحه

چکیده 1

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1. مقدمه. 2

1-2. بیان مسئله. 5

1-3. سوال تحقیق.. 6

1-4. اهداف تحقیق.. 6

1-5. فرضیات تحقیق.. 6

1-6. سوابق تحقیق.. 6

1-7. قلمرو تحقیق.. 7

فصل دوم: مبانی نظری تحقیق

2 -1. سیل.. 10

2-2. جریان رودخانه ای.. 10

2-3. رابطه بین جریان رودخانه ای و متغیر های بستر رودخانه. 10

2-4. عوامل موثر در بروز سیل.. 11

2-5. علل وقوع و تشدید سیلاب… 11

2-5-1. عوامل ناشی از شرایط طبیعی.. 11

2-5-1-1عوامل اقلیمی.. 11

2-5-1-2  شرایط توپوگرافی.. 12

2-5-1-3  عوامل حوضه‎ای.. 12

2-5-1-4 زمین شناسی و خاک شناسی حوضه. 13

2-5-1-5  ویژگی های پوشش گیاهی حوضه. 14

2-6. عوامل ناشی از بهره برداری و دخالت انسان. 14

2-6-1. بهره برداری نادرست از منابع طبیعی.. 14

2-6-2. تجاوز به حریم رودخانه. 15

2-6-3. برداشت بی رویه شن و ماسه. 15

2-6-4. تخلیه آشغال، زباله و فاضلاب به رودخانه ها 15

2-6- 5. نامناسب بودن سازه ها 15

2-7. انواع سیل.. 16

2-7-1. سیل ناگهانی.. 16

2-7-2. سیل رودخانه ای.. 16

2-7-3. سیل ساحلی.. 17

2-7-4. دلیل انسانی.. 17

2-7-5. سیل ناگهانی شهر. 18

2-7-6. مشخصات سیل. 18

2-7-7. پیش بینی سیل های رودخانه ای.. 18

فصل سوم: داده‎ها و روش‎ها

3-1. داده ها 20

3-1-1. بررسی آمار و اطلاعات هواشناسی.. 20

3-1-2. بررسی آمار و اطلاعات هیدرولوژی.. 21

3-2. روش کار. 22

فصل چهارم: یافته های تحقیق

4-1. واحد های ژئومورفولوژی حوضه ذیلکی رود. 24

4-1-1. واحد کوهستانی.. 25

4-1-2. واحد فلات ها و پایکوههای پر شیب: 26

4-2. شیب حوضه. 29

4-3. زمین شناسی حوضه ذیلکی رود. 30

4-4. خاکهای حوضه ذیلکی رود. 33

4-4-1. گروه هیدرولوژیکی خاکها 34

4-5. پوشش گیاهی حوضه ذیلکی رود. 36

4-5-1. تیپ توسکا _ لرگستان. 37

4-5-2. تیپ ممرز. 37

4-5-3. تیپ راش _ ممرزستان. 37

4-5-4. تیپ راش خالص… 37

4-6. فیزیوگرافی حوضه آبریز ذیلکی رود. 40

4-6-1. خصوصیات فیزیکی حوضه ها 40

4-6-2. واحد ژئومورفیکی حوضه ای.. 41

4-6-3. خصوصیات هندسی یا ژئومتری حوضه. 42

4-6-3-1. واحد هیدرولوژیک… 42

4-6-3-2. مساحت حوضه. 42

4-6-3-3. محیط حوضه. 43

4-6-3-4. شبکه رودخانه ها 44

4-6-3-5 شکل حوضه آبخیز. 50

4-6-3-6 ارتفاع حوضه (پستی و بلندی) 53

4-6-3-7. شیب حوضه. 56

4-7. اقلیم. 62

4-7-1.  بررسی شبکه ایستگاه های هواشناسی و هیدرومتری: 62

4-7-2. بررسی داده های بارش… 63

4-7-3. انتخاب پایه زمانی مشترک یا دوره شاخص آماری.. 64

4-7-4. روش های غیرنموداری (روش آزمون همگنی داده های آماری”ران تست”) 64

4-7-5. انحراف معیار بارندگی حوضه. 65

4-7-6. ضریب تغییرات.. 65

4-7-7. بارندگی ماهیانه. 66

4-7-8. توزیع فصلی بارش و رژیم باراندگی.. 67

4-7-9. تغییرپذیری بارندگی حوضه. 68

 

4-7-10. ضریب تغییرات ماهانه بارش… 69

4-7-11. احتمال وقوع ودوره بازگشت باران در حوضه ذیلکی رود. 70

4-7-12. حداکثر بارندگی 24 ساعته حوضه. 71

4-7-13. حداکثر بارش محتمل. 72

4-7- 14. فرسایندگی باران در حوضه ذیلکی رود. 72

4-7-15. رژیم حرارتی حوضه. 73

4-7-16. روند تغییرات میانگین ماهانه دما 74

4-7-17. تغییرات روزانه و فصلی دما 75

4-7- 18. رژیم فصلی دما در حوضه. 75

4-7-19. تعداد روزهای یخبندان حوضه. 76

4-7-20. پتانسیل حرارتی (درجه _ روز) 77

4-7-21. رطوبت.. 78

4-7-22. تبخیر. 78

4-7-22-1. تبخیروتعرق پتانسیل به روش تورنت وایت (etiaW htnrohT) 79

4-7-22-2. تبخیر و تعرق واقعی.. 80

4-7-23. نوع اقلیم حوضه ذیلکی رود. 80

4-7-23-1. روش دمارتن اصلاح شده 81

4-7-23-2. سیستم طبقه بندی آمبرژه 82

3-8-24. نمودارهای اقلیمی.. 82

4-7-24-1. منحنی آمبروترمیک… 82

4-8. هیدرولوژی.. 83

4-8-1. بررسی آبدهی ماهانه حوضه ذیلکی رود. 83

4-8-2. بررسی آبدهی فصلی حوضه ذیلکی رود. 84

. تداوم جریان رودخانه ای.. 85

. حجم آب جاری شده 86

. ارتفاع آب جاری شده 87

4-8-6. برآورد دبی حداکثر سیلاب حوضه ذیلکی رود…………………………………………………………. 87

4-8- 7. توزیع گامبل (Cumble) 88

4-8-8. تعیین ضریب روانآب و نگهداشت حوضه. 90

4-8-9. بررسی پدیده سیل و اثرات آن در حوضه آبریز ذیلکی رود. 94

4-8-10. اثرات سیلاب در حوزه آبریزذیلکی رود. 94

4-8-11. اندازه گیری دبی سیل. 95

4-8-12. محاسبه و تحلیل دبی متوسط سیل. 96

4-8-13. بررسی رابطه دبی سیلاب با مساحت حوضه. 96

4-8-14. برآورد حداکثر دبی سیلاب در حوضه آبریز ذیلکی رود. 97

4-8-15. برآورد دبی میانگین سیلاب بر مبنای عوامل محیطی در حوضه آبریز ذیلکی رود. 98

4-8-16. بررسی پارامترهای موثر مستقل. 99

4-8-17. بررسی رابطه بین ارتفاع و پوشش گیاهی و سیل. 101

4-8-18. پوشش جنگل و جلوگیری از سیل در شمال ایران. 101

4-8-19. نحوه استفاده از اراضی و پوشش گیاهی منطقه. 101

4-8-20. عوامل زمین شناسی.. 102

4-8-21.  بر آورد دبی حداکثر دبی لحظه ای (دبی پیک) 102

فصل پنجم: نتیجه گیری

5-1. آزمون فرضیه ها 106

5-2. نتیجه گیری.. 107

5-3. پیشنهادها 113

منابع و ماخذ. 115

 

 

فهرست جداول

عنوان                                                                                                         صفحه

جدول 3-1 مشخصات ایستگاه های محدوده مورد مطالعه و اطراف آن. 21

جدول 3-2 مشخصات جغرافیایی ایستگاه هیدرومتری  اوستا قاسم محله در رودخانه ذیلکی.. 21

جدول 4-1 طبقات شیب و درصد مساحت مربوط به هر طبقه. 30

جدول 4-2 گروه های هیدرولوژیکی خاکها 34

جدول 4-3  مشخصات کلاس های مختلف در حوضه ذیلکی.. 36

جدول 4-4  مشخصات رتبه بندی آبراهه ها در حوضه آبریز ذیلکی رود. 47

جدول 4-5  مشخصات تعداد انشعابات آبراهه ها در حوضه آبریزذیلکی رود. 48

جدول 4-6  مشخصات ایستگاه های محدوده مورد مطالعه و اطراف آن. 63

جدول 4-7  برآورد متوسط بارش ماهانه و سالانه حوضه ذیلکی رود از سال (1386_1357) 66

جدول 4-8   توزیع فصلی بارش حوضه و درصد آن به کل سال. 67

جدول 4-9  تغییرات میانگین سالانه ایستگاه های اطراف حوضه. 68

جدول 4 -10 تغییرات ماهانه بارندگی (V. C) و انحراف معیار (D. S) حوضه ذیلکی رود. 69

جدول 4-11 احتمال وقوع بارندگی سالانه و دوره برگشت حوضه ذیلکی رود به روش  ویبول. 70

جدول 4-12 نتایج تحلیل بارندگی 24 ساعته واحتمال وقوع بارندگی درحوضه ذیلکی رود. 71

جدول 4-13 فرسایندگی باران در ماه های مختلف سال در حوضه ذیلکی رود به روش فورنیه. 73

جدول 4-14 داده های درجه حرارت حوضه ذیلکی رود. 73

جدول 4-15 روند تغییرات ماهیانه دما، انحراف معیاروضریب تغییرات حوضه ذیلکی رود. 74

جدول 4-16 رژیم فصلی و درصد حرارت حوضه آبریزذیلکی رود. 75

جدول 4-17 تعداد روزهای یخبندان بر حسب ماه های سال در حوضه ذیلکی رود. 77

جدول 4-18 محاسبه درجه _ روز و مقداررذوب برف در حوضه آبریز ذیلکی رود. 77

جدول 4-19 میانگین رطوبت نسبی حوضه ذیلکی رود. 78

جدول 4-20 مقادیر تبخیر و تعرق پتاسیل حوضه آبریز ذیلکی رود به روش تورنت وایت.. 79

جدول 4-21 میانگین تبخیر از طشت در ایستگاه درازلات.. 80

جدول 4-22 طبقه بندی اقلیمی و محدوده ضریب خشکی به روش دمارتن.. 81

جدول 4-23 جریان ماهانه و متوسط سالانه حوضه آبریز ذیلکی رود ایستگاه شیرآباد در دوره 30 ساله. 84

جدول 4-24 میانگین فصلی دبی ایستگاه شیرآباد. 85

جدول 4-25 برآورد حجم جریان ماهانه و متوسط سالانه حوضه آبریز ذیلکی رود در ایستگاه شیرآباد در دوره 30 ساله  86

جدول 4-26 برآوردارتفاع متوسط روانآب ماهانه و سالانه حوض ذیلکی ایستگاه شیرآباد به میلیمتر. 87

جدول 4-27 دوره برگشت های سالانه از دبی های حداکثر لحظه ای سالیانه. 88

جدول 4-28 برآورددبی حداکثرلحظه ای به روش گامبل دردوره برگشت 2تا100ساله ایستگاه ذیلکی رود. 89

جدول 4-29 برآورد ضریب روانآب ماهانه و سالانه حوضه ذیلکی رود. 91

جدول 4-30 برآورد ضریب نگهداشت ماهانه و سالانه حوضه ذیلکی رود. 92

جدول4-31 آبدهی ایستگاه شهر بیجار با دوره برگشتهای مختلف و توزیعهای مختلف آماری (مترمکعب بر ثانیه) 96

جدول 4-32 روابط رگرسیون آبدهی با مساحت برای ماه های مختلف سال و متوسط آبدهی سالیانه. 97

جدول 4-33  نتایج تحلیل فراوانی سیلاب در ایستگاه شهر بیجار ذیلکی رود برحسب مترمکعب بر ثانیه. 98

جدول 4-34 دبی پیک ایستگاه سیاه جعفر لیسار در دوره اماری مشترك (1374-1388) 103

جدول 4-35 حداکثر دبی آبدهی اوج حوضه آبریزذیلکی رود با دوره بازگشت های مختلف به متر مکعب بر ثانیه (سال آبی 1374-1388) 104

جدول 4-36  دبی ویژه سیل به روش هورتون  (متر مکعب در ثانیه در کیلو متر مربع) 104

جدول 4-37  مقادیر دبی حداکثر سیلاب حوزه با بهره گرفتن از روش دیکن (مترمکعب بر ثانیه) 104

جدول4-38 مقادیر دبی پیک سیلاب حوزه ذیلکی به روش فولر با دوره های بازگشت مختلف… 104

جدول 4-39 مقادیر دبی ویژه حوزه ذیلکی رود (متر مكعب بر ثانیه بر كیلومتر مربع) 104

جدول 5-1  گروه های هیدرولوژیکی خاکها 111

 

 

فهرست نمودارها

عنوان                                                                                                         صفحه

نمودار 1-1 دلیل طبیعی سیل. 17

نمودار 4-1 روند کاهش و افزایش متوسط باراندگی ماهانه حوضه ذیلکی رود. 67

نمودار 4-2 توزیع درصد بارش فصلی در حوضه آبریز ذیلکی رود. 68

نمودار 4-3 رژیم حرارتی حوضه ذیلکی رود. 74

نمودار 4-4 رژیم فصلی و متوسط دما حوضه آبریز ذیلکی رود. 76

نمودار 4-5 نمودار آمبروترمیک حوضه ذیلکی رود. 83

نمودار 4-6 توزیع ماهانه دبی در ایستگاه شیرآباد. 84

نمودار 4-7 توزیع فصلی جریان آب به درصد ایستگاه شیرآباد. 85

 

 

فهرست اشکال

عنوان                                                                                                         صفحه

شکل 4-1  تعیین تعداد دنباله های مجاز به روش آزمون ران تست حوضه ذیلکی رود. 64

 

 

فهرست نقشه ها

عنوان                                                                                                         صفحه

نقشه 4-1 توپوگرافی حوضه ی ذیلکی.. 28

نقشه 4-2 زمین شناسی  حوضه ذیلکی.. 32

نقشه 4-3 خاک حوضه ی ذیلکی.. 35

نقشه 4-4  کاربری اراضی و پوشش گیاهی حوضه ذیلکی.. 39

نقشه 4-5 شبکه آبهای حوضه آبریز ذیلکی رود. 45

نقشه 4-6 رتبه بندی حوضه ذیلکی.. 49

نقشه 4-7  نقشه هیپسومتری.. 55

 

چکیده

سیل یکی از مخرب ترین بلایای طبیعی است که معمولاً با خسارت های جانی و مالی فراوانی همراه است. سیل همه ساله در گوشه و کنار کشور خسارات زیادی را به منابع اقتصادی وارد می آورد. وقوع  سیل و خسارات ناشی از آن در ایران طی سال های اخیر روند افزایشی داشته است؛ حال آن که به آن توجه زیادی نشده است. هر ساله بخشی از بنا ها و تاسیساتی که در پایین دست رودخانه های کشور قرار دارند به دلیل وقوع طغیان های فصلی و آزاد سازی جریان های بزرگ تر از ظرفیت سالم رودخانه ها متحمل خسارات فراوانی می شوند. وقوع سیل در یک حوضه آبریز تابع متغیرهای زیادی است این متغیرها هر ساله از شرایط و مقدار ثابتی برخوردار نیستند. در این تحقیق سعی شده تا تاثیر ویژگی های ژئومرفولوژیک به خصوص شیب و پوشش گیاهی در سیل خیزی از طریق مقایسه میزان تاثیرگذاری متغیرهای مؤثر در حوضه مورد بررسی و مقایسه قرار گیرد. روش تحقیق بر پایه روش تحلیلی استوار بوده است و تکنیک کار، کمیت پذیری هر یک از متغیرهای مؤثر در سیل خیزی (پوشش گیاهی، شیب، و…) بوده است. با بررسی شرایط طبیعی ملاحظه می شود که زمینه های طبیعی بسیار مساعدی برای وقوع سیل وجود دارد. با این وجود در حوضه ذیلکی رود به دلیل شیب زیاد و نیز غلبه سا یر متغیر های مورد بررسی، نیروی برشی آب زیادتر شده و در نتیجه قدرت فرسایشی جریان افزایش می یابد و از اینرو سیل خیزی در این حوضه زیاد می باشد. نتایج بدست آمده نشان می دهد که حوضه ذیلکی رود از نظر ویژگی های مرفومتریک به شکل دایره نزدیک ترمی باشد و بدیهی است این حوضه از قابلیت سیل خیزی نیز برخوردار است.

با توجه به خصوصیات فیزیکی حوضه مثل مساحت، شیب زیاد، نفوذ پذیری کم، پایین بودن زمان تمرکز، به همراه عوامل موثر دیگر نظیر قطع بی رویه جنگل ها، تخریب اراضی مرتعی بر اثر چرای مفرط و… بویژه در سالهای اخیر باعث شده تا ارتفاع رواناب حوضه درحد بالای قرار گیرد و هر از چند سال سیلابهای مخرب باعث بوجود آوردن مشکلاتی برای حوضه آبخیز ذیلکی رود گردد. با بهره گرفتن از روش‎های برآورد سیلاب، دبی سیلاب با دوره بازگشت‎های بیش از10 سال حجم سیلاب زیادتری تولید می کند.

 

واژگان کلیدی: حوضه آبخیز، سیل، حوضه ذیلکی رود، عوامل محیطی، پوشش گیاهی، شیب

 

فصل اول کلیات تحقیق

 

 

 

 

1-1. مقدمه

اهمیت آب در حیات موجودات زنده و بوجود آمدن تمدنها ی بشری بر کسی پوشیده نیست. آب به عنوان یکی از فراوانترین ودر عین حال یکی از گرانبهاترین عناصر آب و هوایی همیشه مطرح بوده است. بارندگی نیز از تغییرپذیرترین پارامترهای اقلیمی در هر منطقه آب و هوایی می باشد که کمبود درازمدت آن می تواند خشکسالی و ریزش شدید و یا طولانی مدت آن می تواند سیل را بوجود آورد. از طرف دیگر نه تنها خصوصیات بارندگی می تواند بر خصوصیات سیل و یا آبدهی یک رودخانه موثر باشد بلکه سایر عوامل اقلیمی نیز می توانند در خصوصیات سیل و آبدهی یک رودخانه موثر باشند. بنابراین بررسی تغییرات آبدهی یک رودخانه در طول زمان و یا بررسی تغییرات زمانی وقوع سیل می تواند اثرات وجود تغییر و یا عدم تغییر در شرایط اقلیمی یک منطقه و بخصوص بارندگی را مشخص نماید.

در طی تاریخ، دره های رودخانه ها مملو از جمعیت شده اند، ولی انسانها همچنان با بلایایی نظیر سیل و فرسایش رودخانه، روبرو هستند. انسانها از زمین های حاصل خیز جلگه ای سیلابی رودخانه ها که محل‎هایی مناسب برای کشاورزی هستند استفاده می کنند. رودخانه ها، آب آشامیدنی کافی و فراوانی برای مصرف انسان، جانوران اهلی وحتی وحشی، آبیاری زمین ها و دیگر استفاده های انسان درصنعت فراهم می‎کند. بیشتر سیل ها بلایی با منشا طبیعی محسوب می شوند، ولی تغییرهایی که انسان در کانال رودخانه‎ها و شهر نشینی در کف دره ها ایجاد کرده، به نوسان وشدت بسیاری از سیل ها افزوده است، به عبارت دیگر این بلایا با عامل انسانی نیز مطرح اند. در کنار رود خانه های بزرگ، آب کافی برای مصارف شهری و روستایی، صنعتی و آبیاری مزارع وجود دارد. از این رو سهم زیادی از پیشرفت مراکز توسعه یافته شهری، صنعتی و کشاورزی واقع در امتداد رودخانه ها  ناشی از جریان آب رودخانه ها می باشد. وقوع سیلاب‎های مهیب در رودخانه، تهدیدی برای تاسیسات احداث شده در مجاور آن محسوب می گردد. گرچه امروزه بخش مهمی از سیلاب رودخانه های مهم مهار شده اند اما هنوز، سیل خسارات جانبی و مالی فراوانی را به جوامع بشری و سرمایه های آنها وارد می سازد (خالدی، 1383، ص 195).

تغییر اقلیم یکی از معضلات کنونی جامعه بشری می باشد و تهدید و بلایی برای سیاره زمین به شمار می‎رود (براتیان و رحیم زاده، 1377). این پدیده دارای دامنه زمانی و مکانی وسیعی نیز می باشد. (عشقی، 1378). علاوه بر نقش عوامل طبیعی در تغییرات اقلیمی، بشر نیز در شدت و وسعت تغییرات آب و هوایی نقش موثری دارد به گونه ای که امروزه وقتی مباحث تغییر اقلیم مطرح می شوند بیشتر نظرها به نقش انسان و انجام فعالیتهایی که سبب این تغییرات شده و یا دامنه زمانی و مکانی آنرا وسیعتر می نماید معطوف می‎شود. این امر به طور عمده به علت افزایش مصرف سوختهای فسیلی، شهرنشینی، جنگل زدایی، بیابانزایی و غیره می باشد.

رخداد سیلاب یکی از مهمترین عوامل تهدید کننده منابع آب و خاک کشور محسوب می شود. حفظ آب، خاک ومنابع طبیعی از استراتژی ها و اهداف مهم و عمده آب خیزداری است. حفاظت از خاک و جلوگیری از فرسایش لازمه حفظ و احیاء منابع طبیعی تجدید شونده و توسعه همه جانبه آب خیزهاست. خسارات و خطرات ناشی از فرسایش جابجایی توده های خاک در حوضه های آبخیزاز مهم ترین مسائل و مشکلاتی است که به طور همه جانبه احیاء آبخیزها را تحت تاثیر قرار داده است. شدت فرسایش و جابجایی توده‎های خاک تابعی از عوامل محیطی، طبیعی و زمین شناسی است و به اشکال مختلف موجب جدایی ذرات و جابجایی آنها به سوی مناطق پست و کم ارتفاع می گردد (شریعت جعفری، 1376، ص124).

ویژگیهای وقوع این پدیده در ایران نیز شناخته شده است. به عبارتی طی نیم قرن اخیر از نظر تعداد، حجم و خسارت، روند رو به افزایش داشته است و در طی چهل سال گذشته بیش از 3700 واقعه مهم سیل در کشور ثبت شده است که 52 درصد آن مربوط به 10 سال اخیر می باشد. تعداد سیل در دهه 80-1370 حدود 5 برابر دهه 40-1330 بوده است (شریفی و نوروزی، 1381).

گیلان از جمله بخشهایی از کشور است که در سالیان اخیر، اثرات خشکسالیها و سیلابهای ناگهانی را تجربه کرده است پدیده های فوق به تخریب منابع طبیعی که مسبب اصلی آنها، فعالیتهای بشری و بهره برداریهای نادرست می باشد، نسبت داده می شود.

در نقاط مرطوب پوشش گیاهی از فرسایش و جابجایی های شدید ذرات بخصوص خاک جلوگیری می کند و همین امر اهمیت حفظ پوشش گیاهی را در سطح های شیب دار نشان می دهد.

بدیهی است قدرت مقاومت در مقابل فرسایش، شرایط طبیعی از جمله میزان بارندگی و مقدار نفوذ آن، شیب وپوشش گیاهی، نوع سنگها، آب وهوا و فصل و… . ونیز فعالیت انسان بستگی دارد و غالباً بیشترین مقدار رسوب از بارندگی اولیه بعد از فصل کم بارانی حاصل شده و بخصوص بارندگیهای شدید و تند و ناگهانی در افزایش و دبی جامد نقش عمده دارد. در هیدرولوژی تعیین حجم و زمان بزرگترین سیل اهمیت دارد و این موضوع از نظر ژئومورفولوژی نیز اهمیت دارد، زیرا با وقوع سیل، خصوصیات آبراهه دستخوش تغییر و تحولات می شود (معتمد، 1379، ص 184).

عوامل گوناگونی در جاری شدن سیل دخالت دارند که از جملۀ آن: شدت بارندگی، شیب حوضه، نفوذ پذیری زمین، شرایط توپوگرافی، ویژگی های پوشش گیاهی و درجه اشباع شدن خاک را می توان به عنوان عوامل مؤثر در جاری شدن