تحلیل منطقه ای برآورد رسوب معلق درحوضه اصفهان و سیرجان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مدیر و دانشیار /گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، مازندران، نور

2 دانش آموخته /گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، مازندران، نور

3 مربی /گروه مهندسی آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، مازندران، نور

چکیده

تعداد کم ایستگاه‌های رسوب سنجی و محدودیت تعداد سال‌های دارای آمار و همچنین تعداد کم نمونه برداری‌ها در وقایع سیلابی بویژه در مناطق خشک و نیمه خشک کشور، تجزیه و تحلیل بار رسوب رودخانه‌ها را با مشکل مواجه کرده است. از این رو استفاده از ابزارهای تحلیل منطقه‌ای جهت دستیابی به مدل‌های مناسب برآورد بار رسوبی ضروری به نظر می‌رسد. با هدف دستیابی به چنین مدل‌هایی، این مطالعه در حوضه اصفهان و سیرجان واقع در منطقه مرکزی ایران با وسعت حدود 99300 کیلومتر مربع انجام شده است. در این تحقیق میانگین تولید رسوب روزانه زیرحوضه‌ها به عنوان متغیر وابسته و 49 ویژگی فیزیوگرافی، هیدرولوژیکی، کاربری اراضی، زمین شناسی و اقلیمی مربوط به 14 زیرحوضه منتخب با طول دوره مشترک آماری 11 سال به عنوان متغیرهای مستقل انتخاب شدند. جهت دستیابی به مناسب‌ترین شیوه تهیه مدل وایازی (رگرسیون) از روش‌های مختلف تجزیه و تحلیل چند متغیره نظیر تجزیه و تحلیل عاملی، خوشه‌ای و تفکیکی استفاده گردید. در نهایت دو مدل وایازی با حداکثر و میانگین خطای تخمین به ترتیب 19/35  و کمتر از10 درصد مربوط به دو منطقه همگن با بکارگیری روش تجزیه و تحلیل عاملی و انتخاب یک نماینده در هر محور و با در برداشتن متغیرهایی نظیر دبی پیک با دوره بازگشت 20 سال، درصد اراضی مرتعی و نمره ناهمواری به عنوان مناسب‌ترین مدل‌ها جهت برآورد میانگین تولید رسوب معلق روزانه زیرحوضه‌ها انتخاب گردید. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Regional Analysis of Suspended Sediment Estimation in Esfahan and Sirjan Watersheds

نویسندگان [English]

  • S.H.R Sadeghi 1
  • D.A Najafi 2
  • M Vafakhah 3
1 Head and Associate Professor, Dept. of Watershed Management Engineering, College of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modares Univ., Noor, Mazandaran, Iran
2 Master of science Graduate, Dept. of Watershed Management Engineering, College of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modares Univ., Noor, Mazandaran, Iran
3 Lecturer, Dept. of Watershed Management Engineering, College of Natural Resources and Marine Sciences, Tarbiat Modares Univ., Noor, Mazandaran, Iran
چکیده [English]

Limited number of sediment stations and recorded data, together with the inaccurate and insufficient sediment samples in flood events have doubted the river sediment load analysis especially in dry and semi-dry areas. Accordingly the regional analysis seems to be a useful tool aiming appropriate models for estimating sediment loads. In this study the model results are compared for sediment load estimatin in Esfahan and Sirjan watersheds, located in central Iran and comprise 99300 Km2 in area. For 14 sub-watersheds having 11 years of  compatible data records the mean daily suspended sediments and 49 physiographic, hydrologic, land use, geologic and climatic characteristics were used respectively as criterion and predictor variables. The multivariable regression techniques were applied with the help of factor analysis, clustering, and discriminant analysis to access the most suitable regression models. The results revealed that two regression models developed for two homogeneous regions could acceptably model the variations. The respective maximum and mean relative error of these models were 35.19 and less than 10%, respectively, obtained from factor analysis technique and selecting one representative variable in every component. The most suitable variables for estimation of mean daily suspended sediment yield of sub-watersheds are the peak discharge with 20 years return period, rangeland percentile, and ruggedness number.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Regional analysis
  • Esfahan and Sirjan Watershed
  • Sediment Modeling
  • Gavkhuni Swamp
  • Iran
امینی، ا.(1376). بررسی کارایی روشهای مختلف مدیریت در اراضی لسی آبخیز قره تیکان، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 4(2):10-18.
اسماعیلی، ن. و مهدوی، م.(1381). بررسی دبی مؤثر جهت انتقال رسوبات معلق در آبراهه­های حوضه سد زاینده رود، مجله منابع طبیعی ایران، 55(3):295-304.
تلوری، ع.،(1381). رابطه رسوبدهی معلق با برخی از ویژگی­های آبخیز در سرشاخه­های کرخه و دز در استان لرستان، پژوهش و سازندگی،(56 و57):56-61.
حکیم خانی، ش.(1377). ارائه مدل رگرسیونی چند متغیره بر اساس عوامل موثر بر رسوبدهی معلق حوزه­های آبخیز دریاچه ارومیه، پایان نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی دانشگاه تهران، 212 ص.
دادرسی، ا. (1379). بررسی نقش پوشش گیاهی، شیب و مساحت حوزه در تولید رسوب (مطالعه موردی حوزه آبخیز فیله خاصه زنجان)، مجموعه مقالات دومین همایش ملی فرسایش و رسوب، دانشگاه لرستان، شهریور 1379:323-324.
رستمی، م.، اردشیر، ع.، ابریشم چی، ا.، مرادی، م. ح. و عرب خدری، م.(1381). پیش بینی رسوب معلق حوزه­های فاقد آمار با مقایسه روشهای خوشه بندی آماری و فازی، مجموعه مقالات ششمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز، 8 الی 10 بهمن، ج اول، صفحات 9 تا 17.
زرگر، ا. (1380). راهنمای جامع 10 SPSS. ، انتشارات بهینه، 584 ص.
شرکت آمارپردازان (1377). راهنمای کاربران  6 SPSS. ، جلد 1 و 2، مرکز فرهنگی انتشاراتی حامی، 424 و533 ص.
صادقی، س.ح.ر.، شجاعی، غ.ر.  و  مرادی، ح.ر. (1384الف). ارتباط کاربری اراضی با فرسایش خاک در زیرحوزه مندریجان در حوزه آبخیز سد زاینده‌رود، نشریه آب و آبخیز، 1(4):17-23.
صادقی، س.ح.ر.، مرادی، ح.ر.، مزین، م. و وفاخواه، م.(1384ب). کارآیی روش‌های مختلف تجزیه و تحلیل آماری در مدلسازی بارش-روانآب (مطالعه موردی: حوزه آبخیز کسیلیان)، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، 12(3):81-90.
عرب­خدری، م. (1382). وضعیـت رسوبدهی معلق حوزه­های آبخـیز ایران، نشریه داخلی علمی و پژوهشی آبخیز، مرکز تحقیقات حفاظت خاک و آبخیزداری، 11: 4-6.
عرب­خدری، م. و زرگر، ا. (1374). برآورد تولید رسوب در بخش شمالی البرز با استفاده از مدلهای رگرسیونی، مجله پژوهش و سازندگی، شماره 29 :22-26.
غیاثی، ن.، غفاری، ع.، عرب خدری، م. و حاتمی، ح. (1381).  مقایسه روشهای برآورد برخی از ویژگیهای هندسی آبخیزها از نقطه نظر اثر آنها بر سیلهای حداکثر با دوره بازگشتهای مختلف، وزارت جهاد کشاورزی، سازمان تحقیقات و آموزش کشاورزی، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، گزارش نهایی طرح تحقیقاتی، 70 ص.
فتوحی اردکانی، ا.(1381). کتاب آموزشی SPSS.10 (ترجمه)، انتشارات شایگان، 448ص.
فریفته، ج.(1370). تحلیلهای کمّی در ژئومورفولوژی (ترجمه)، انتشارات دانشگاه تهران، 368ص.
فیض نیا، س.(1374). مقاومت سنگها در مقابل فرسایش در اقالیم مختلف ایران، مجله منابع طبیعی ایران، شماره 47:95-116.
قدیمی عروس محله، ف. و امین سبحانی، ا.(1378). تعیین الگوی توزیع آماری رسوب معلق حوزه آبریز دریاچه نمک، پژوهش و سازندگی، شماره 44: 94-99.
قنواتی، ع.(1378). مدلسازی هیدروژئومورفولوژیک سیلاب و رسوب (نمونه موردی حوزه رودخانه­های زهره و خیرآباد)، پایان نامه کارشناسی ارشد جغرافیای طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده علوم انسانی، 173ص.
کارآموز، م. و عراقی­نژاد، ش.(1384). هیدرولوژی پیشرفته، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 464ص.
کریم خانی، ف.(1376). بررسی رفتارهای فرسایشی پادگانه­های کواترنر در حوزه آبخیز طالقان، پایان نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، 189ص.
 
مقدم، م.، محمدی شوطی، س. ا. و آقائی سربرزه، م.(1373). آشنایی با روشهای آماری چندمتغیره(ترجمه)، انتشارات پیشتاز علم،  208 ص.
مهدوی، م.(1378). هیدرولوژی کاربردی، جلد دوم، انتشارات دانشگاه تهران، 401ص.
مهرسرشت، ب.(1375). تحلیل منطقه‌ای بار معلق در سرشاخه­های رودخانه کرخه، پایان نامه کارشناسی ارشد خاکشناسی، دانشگاه آزاد اسلامی(واحد علوم و تحقیقات)، 93 ص.
میرزایی، م.ر.، عرب­خدری، م.، فیض­نیا، س. و احمدی، ح. (1384). مقایسه روش­های آماری برآورد رسوب معلق رودخانه­ها، مجله منابع طبیعی ایران، 58 (2):301-314.
نجفی، د.ع.(1382). اولویت بندی زیرحوزه­های آبخیز اصفهان و سیرجان در تولید رسوب با استفاده از تجزیه و تحلیل منطقه‌ای، پایان نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی، 75 ص.
وروانی، ج.(1380). آنالیز ناحیه‌ای رسوب معلق در حوزه آبخیز گرگانرود و بررسی رسوبدهی سرشاخه­های اصلی سد وشمگیر، پایان نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه تهران، دانشکده منابع طبیعی، 203 ص.
وزارت جهاد سازندگی(1375).  مهندسین مشاور جامع ایران، نقشه کاربری اراضی حوزه آبخیز ابرقوـ سیرجان..
وزارت کشاورزی (1376).  مهندسین مشاور یکم، مطالعات جامع احیاء و توسعه کشاورزی و منابع طبیعی حوزه­های آبخیز زاینده رود و اردستان، جمع بندی مطالعات، معاونت برنامه و بودجه.
وزارت نیرو (1368 الف). طرح جامع آب کشور، حوزه آبریز ابرقو- سیرجان، مهندسین مشاور جاماب.
وزارت نیرو(1368 ب). طرح جامع آب کشور، حوزه آبریز زاینده رود، مهندسین مشاور جاماب.
وزارت نیرو(1377).  بولتن وضعیت منابع آب کشور، شماره 16، سازمان تحقیقات منابع آب.
وفاخواه، م.(1379). طرح تحقیقاتی تجزیه و تحلیل ناحیه‌ای رسوب در منطقه شمال(مازندران و گرگان)، دانشگاه تربیت مدرس، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی، 100 ص .
وفاخواه، م.(1381). ارائه مدل ریاضی جهت برآورد رسوب در منطقه شمال(مازندران و گرگان)، مجموعه مقالات ششمین سمینار بین‌المللی مهندسی رودخانه، دانشگاه شهید چمران اهواز، 8 الی 10 بهمن، ج اول، صفحات 147 تا 159.
Arnold, J.G., Birchet, M.D., Williams, J.R., Smith, W.F. and McGill, H.N. (1987). “Modeling the effects of urbanization on basin water yield and reservoir sedimentation”, Water Resources Bulletin, 23(6), pp. 1101-1107.
Bini, C., Gemignani, S. and Zilocchi, L. (2006). “Effect of different land use on soil erosion in the pre-alpine fringe (North-East Italy): Ion budget and sediment yield”, Sciences of the Total Environment, 369(1-3), pp. 433-440.
Chen, C.N., Tsai, C.H. and Tsai, C.T. (2006). “Simulation of sediment yield from watershed by physiographic soil erosion–deposition model”, Journal of Hydrology, 327(3-4), pp. 293-303.
Das, G. (2000). Hydrology and soil conservation engineering, Prentice-Hall of India Private Limited Pub., 489p.
Hallsworth, E.G. (1987). Anatomy, physiology and psychology of erosion, John Wiley and Sons Pub., 176p.
Linsley, R.K. and Franzini, J.B. (1979). Water Resources Engineering, McGraw Hill, 716p.
Mahmoudzadeh, A. (1996). The use of farm dams to determine the effect of land use and lithology on catchment sediment yields, PhD Dissertation, Univ. of New South Wales, School of Geography, Australia, 254p.
Narayana, V.V.D. (2002). Soil and water conservation research in India, Indian Council of Agricultural Research Pub., 454 p.
Nearing, M.A. (1998). Why soil erosion models over-predict small soil losses and under-predict large soil losses, TEKTRAN: United States Department of Agriculture, Agricultural Research Service.
Rashidi, D. (1997). Erosion assessment using remote sensing and geographical information system applied to Shahrchi catchment; West Azarbaijan Province; North West of Iran, MSc Thesis, International Institute for Aerospace Survey and Earth Sciences, Enschede, Netherlands, 60p.
Restrepo, J.D., Kjerfve, B., Hermelin, M. and Restrepo, J.C. (2006). “Factors controlling sediment yield in a major South American drainage basin: the Magdalena River, Colombia”, Journal of Hydrology, 316 (1-4), pp. 213-232.
Rey, F. (2003). “Influence of vegetation distribution on sediment yield in forested marly gullies”, CATENA, 50(2-4), pp. 549-562.
Sadeghi, S.H.R. and Singh, J.K. (2001). “Prioritization of Sub-watersheds in Generation of Total Sediment Yield using Routing Model”, Proceedings 3rd International Conference on Land Degradation, Sep. 17-21, Brazil, S3-006.
 
Singh, V.P. (1992). Elementary Hydrology, Prentic–Hall, India, 973 p.
Suresh, R. (2000). Soil and water conservation engineering, A.K. Jain Pub., 951 p.
Walling, D.E. (2006). “The changing sediment loads of the world’s rivers”, Proceedings International Sediment Initiative Conference, Nov. 12-15, Sudan, 13.
Wheater, C.P. and Cook, P.A. (2000). Using statistics to understand the environment, Routledge pub., 245p