5371995-7677

-96117192766

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال چهارم، شماره دوم، زمستان 1393

تغییرات دانه بندي رسوبات معلق رودخانه در اثر برداشت شن و ماسه
(مطالعه موردي: رودخانه واز)

سیدحمیدرضا صادقی*1 و سودابه قرهمحمودلی2

1*) استاد؛ گروه مهندسی آبخیزداري؛ دانشکده منابع طبیعی؛ دانشگاه تربیت مدرس؛ نور؛ 76489- 46417؛ مازندران؛ ایران
[email protected]:نویسنده مسئول مکاتبات*
2) دانش آموختهي گروه مهندسی آبخیزداري؛ دانشکده منابع طبیعی؛ دانشگاه تربیت مدرس ؛ نور؛ 76489-46417؛ مازندران؛ ایران

تاریخ دریافت: 09/07/1393 تاریخ پذیرش: 26/12/1393

چکیده
تعیین صحیح و پیش بینی رسوبات حمل شده به وسیله جریان رودخانه اي در پروژه هاي مدیریت منابع آب، برنامه ریزي و کاهش سیل و پایداري محیط زیست بسیار مهم می باشد. تجزیه و تحلیل هاي اندازه ذرات می تواند اطلاعات مهمی در مورد منشاء رسوبات، تاریخچه حمل و نقل و شرایط رسوب گذاري آن ها ارائه دهد. حال آن که این مهم تاکنون در ایران کم تر مورد توجه قرار گرفته است. تحقیق حاضر در رودخانه واز در استان مازندران با هدف بررسی برداشت شن و ماسه بر تغییرات دانه بندي رسوبات معلق در بالادست و پایین دست محل برداشت شن و ماسه انجام گرفت. براي این منظور، نمونه برداري از بالادست و پایین دست محل برداشت طی یک دورة یک ساله به صورت ماهانه از بهمن 1390 تا دي ماه 1391 انجام پذیرفت. به منظور دانه بندي رسوبات معلق از دستگاه Master Sizer و براي استخراج مؤلفه هاي میانگین، جورشدگی، چولگی و کشیدگی از نرم افزار GRADISTAT استفاده شد. تجزیه و تحلیل نتایج نشان داد که دامنۀ تغییرات 10D از 34/0 تا 12/1 میکرون ،50D از 24/3 تا 41/13 میکرون و همچنین 90D از 12/14 تا 74/90 میکرون و میانگین اندازه ذرات نیز در دامنۀ بین 19/3 تا 45/11 میکرون متغیر بوده است .همچنین دامنه تغییرات جورشدگی، چولگی و کشیدگی به ترتیب از 11/3 تا 38/6، 13/0- تا 32/0- و 88/0 تا 29/1 میکرون اندازه گیري شد. عدم استمرار فعالیت و فاصله محل هاي نمونه برداري از معادن مورد مطالعه را می توان به عنوان دلایل عمده عدم وجود اثر معنی دار معادن برداشت شن و ماسه بر ویژگی هاي دانه بندي رسوبات معلق در رودخانه واز معرفی نمود.

کلید واژه ها: استان مازندران؛ دانهبندي رسوبات؛ رودخانه واز؛ معدنکاوي؛ مهندسی رودخانه
مقدمه
فرسایش خاك و تولید رسوب ناشی از اقدامات انسانی بهمراتب بیش از انواع مختلف فرسایش طبیعی بوده و شرایط حاکم بر یک حوزه آبخیز را بهشدت تحت تأثیر قرار میدهد (صادقی و همکاران ،1387). در نتیجه فرسایش خاك، ذرات رسوب از پوسته زمین جدا شده که با انتقال به جریانات، توسط آب حمل می شود .رسوبات موجود در جریان رودخانه اي به صورت بار معلق و بار بستر انتقال می یابد. بار معلق به رسوباتی اطلاق می گردد که به واسطهي آشفتگی جریان، به مدت قابل توجهی بهصورت معلق بوده و به وسیلهي جریان انتقال مییابند. حال آن که رسوبات بستر به سبب اندازه قاعدتاً در نزدیکی کف کانال و در شکل هاي مختلف جا به جا می شوند. (یانگ ،1389).
اندازه ذرات معلق یکی از اساسیترین ویژگیهاي رسوبات است که بر فرآیند انتقال و رسوبگذاري و کنترل آنها تأثیر می گذارد (صادقی و کیانیهرچگانی، 1388). تعیین فراوانی هر طبقه قطري از رسوبات را دانه بندي ذرات رسوبی می نامند و براي تعیین دانهبندي ذرات رسوبی روش هاي مختلفی از قبیل استفاده از اشعه لیزر، اشعه ایکس، اشعه گاما، میکروسکپ الکترونی ،روش پیپت (Walling و همکاران ،2000؛ Williams و همکاران، 2000؛ Blanchard و همکاران ،2011؛
69652128182801

سال

چهارم
/

شماره

2
/
زمستان

93

سال

چهارم

/

شماره

2

/

زمستان

93

Sadeghi و Kiani Harchegani، 2012) و روش هاي دیگر، وجود دارد .لذا اندازه گیري رسوبات معلق و تعیین دانهبندي آنها از اهمیت زیادي برخوردار می باشد. اصولاً دخالت هاي انسانی از قبیل برداشت شن و ماسه با تغییر در رژیم جریان باعث تغییر در میزان بار رسوبی انتقالی و فرسایش کنار رودخانه اي خواهد شد (Walling و Fang، 2003). به نحوي که برداشت معدن شن و ماسه افزایش بار رسوبی، کاهش کیفیت آب، بیثباتی بستر جریان و افزایش عمق و عرض کانال و تخریب زیرساخت هاي سازه اي را در پی دارد( Rinaldi و همکاران ،2005). تا کنون تحقیقات مختلفی با رویکردهاي متنوع در رابطه با تأثیر دخالت هاي انسانی بر رفتار رودخانه صورت گرفته است. Williams و همکاران (2008) تاثیرات خصوصیات اندازه ذرات رسوبات معلق در رودخانه Exe در ایستگاه Thorverton و در مقیاس زمانی مختلف را بررسی کردند .نتایج حاصل از تحقیق آنها دلالت بر تغییرپذیري زیاد دانهبندي رسوبات در مقیاسهاي زمانی مختلف داشته است. Blanchard و همکاران( 2011) در داکوتاي شمالی بهبررسی غلظت رسوب ،میزان بار رسوبی و توزیع اندازه رسوب در 6 نقطه واقع بر رودخانهي سرخ در فصل بهار را بررسی نمودند. نتایج حاصل نشان داد در همه نمونهها جز نمونههاي یک نقطه، بیش از 90 درصد ذرات معلق از ذرات کوچکتر از 63 میکرون تشکیل شده است. Sadeghi و Kiani Harchegani (2012) به بررسی برداشت معدن شن و ماسه در دانهبندي رسوبات معلق در رودخانه کجور پرداختند. نتایج ایشان نشان داد که برداشت شن و ماسه از منطقه نزدیک به خروجی حوزه آبخیز، تأثیر زیادي بر دانهبندي رسوبات داشته است .هم چنین طی پژوهش مذکور، ضرورت مدیریت دقیق زمانی و مکانی بهرهبرداري از معادن شن و ماسه و دیگر دخالتهاي انسانی در داخل بستر رودخانهها براي بهره برداري مناسب منابع آب منطقه تأکید شد .در مستندات داخلی نیز لک و همکاران (1380) در مطالعهاي روي رسوبات نرم و سطحی شرق دلتاي سفید رود ،آماره هاي دانه بندي رسوبات از جمله انحراف معیار ،چولگی و کشیدگی را مورد بررسی قرار داده و به این نتیجه رسیدند که این رسوبات داراي جورشدگی ضعیف و چولگی و کشیدگی بسیار متغیري می باشند. صادقی و کیانی هرچگانی( 1388) در مطالعهاي به بررسی دانه بندي رسوبات معلق بر اساس قانون استوکس و کاربرد روش پیپت اصلاح شده در محیط نرمافزاري GRADISTAT پرداختند. نتایج آنها نشان دهنده ي تغییرپذیري معنیدار مکانی و زمانی توزیع اندازهي رسوبات معلق در رودخانهي کجور بوده است. صادقی و خیرفام( 1390) نیز با هدف بررسی تأثیر برداشت شن و ماسه طی دخالت هاي کوچک ناشی از فعالیت هاي انسانی، میزان انتقال بار معلق و بستر در رودخانهي کجور مازندران اعلام نمودند که پس از برداشت شن و ماسه مقدار بار معلق، بار بستر و نسبت بار بستر به معلق نسبت به شرایط بدون برداشت به ترتیب تا 33، 45 و 30 درصد افزایش یافته است. صادقی و ذاکري( 1392) در پژوهشی به بررسی توزیع اندازه ذرات رسوب معلق در فواصل زمانی معین در رودخانه کجور پرداختند. نتایج نشان داد که ذرات رسوب معلق این رودخانه در شرایط مختلف و طی مدت نمونه برداري در بازه قطري 82/0 تا 88/353 میکرون قرار داشته و ذرات سیلت با مقدار 68/97 درصد ،سهم اصلی ترکیب بار معلق را تشکیل دادهاند. هم چنین نتایج حاکی از آن بود که بارندگی و برداشت شن و ماسه نقش مهمی در افزایش ذرات درشتدانه بار معلق را ایفا نموده است .با توجه به ضرورت برداشت معدن از لحاظ اجتماعی و اقتصادي، پایش جامع اثرات برداشت به منظور مدیریت و کاهش اثرات سوء زیست محیطی ضروري می باشد. لذا اندازه گیري مواد معلق و تعیین دانه بندي آن ها در بازه هاي زمانی معین و تحلیل و بررسی آن، پیامدهاي برداشت شن و ماسه در شرایط مختلف را نشان داده و این امکان را به وجود می آورد تا اقدامات مدیریتی و کنترلی مناسب با توجه به اهمیت آن اتخاذ نمود. حال آن که تغییرپذیري خصوصیات و دانه بندي رسوبات رودخانهاي در اثر دخالت هاي مختلف انسانی و سایر شرایط طبیعی کمتر مورد توجه قرار گرفته است. بر همین اساس پژوهش حاضر با هدف بررسی اثر برداشت معادن شن و ماسه به عنوان یکی از معمولترین نوع دخالتهاي انسانی در رودخانه واز استان مازندران به سبب وجود پیشینه پژوهشی، دسترسی و وجود اطلاعات لازم در رابطه با نوع و شیوه برداشت معدن شن و ماسه برنامه ریزي شد.

مواد و روشها
معدن واز علیا در بالادست روستاي واز علیا از توابع شهرستان نور در انتهاي رودخانه فرعی گزناسرا در رودخانهي واز در استان مازندران به عنوان محل انجام پژوهش انتخاب شد. حوزه آبخیز واز ً 15 ́ 55 º51 تا ً ́15 12 º52 طول شرقی وً 30 ́ 12 º36 تا ً ́13 12 º36 عرض شمالی قرار دارد. شیب متوسط آبخیز 40 درصد ،ارتفاع حداقل و حداکثر آبخیز نیز 270 و 3350 متر و ارتفاع متوسط آن 1800 متر بالاتر از سطح آب هاي آزاد می باشد( صادقی و همکارن ،1393).
از آنجایی که شناخت تأثیرات برداشت شن و ماسه بر دانه بندي رسوبات معلق نیازمند برداشت نمونه رسوبات معلق در قبل و بعد از محل برداشت شن و ماسه می باشد، لذا با توجه به این امر و با لحاظ کلیه ي شرایط حاکم بر مقاطع مورد نظر از قبیل امتداد مستقیم بازه، عرض حداقل، دسترسی آسان، ثبات شرایط نسبی هیدرولیکی در عرض و در بین مقاطع و نیز اطمینان از عدم برداشت در مناطق قبل یا بعد و نهایتاً حداقل دخالت هاي انسانی ،مقاطع مورد نظر در بالادست و پایین دست معادن، انتخاب و نمونه برداري طی یک دوره ي یک ساله به صورت ماهانه از بهمن 1390 تا دي ماه 1391 انجام پذیرفت. براي نمونه برداري رسوب معلق ابتدا ظروف نمونه برداري پلاستیکی یک لیتري شسته شد ( Fernández et al.,2008). سپس به روش انتگراسیون عمقی و در امتداد قائم از رودخانه نمونهبرداري صورت گرفت (Edwards
.(1386، ؛ مهدوي1999 ،Glyssonو

3114288527224سال

چهارم
/

شماره

2
/

سال



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

دیدگاهتان را بنویسید