فهرست نشریات علمی دسترسی آزاد ایران

مقدمهاهمیت رودخانه‌ها به دلیل نقش آنها در درک چرخه آب، اکولوژی و تبادلات با آب‌های زیرزمینی از مقیاس‌های محلی تا جهانی بیش از پیش افزایش یافته است. رودخانه­ها امروزه به عنوان محیط‌های پویایی شناخته می‌شوند که در آنها تعاملات و تغییرات قابل­توجهی رخ می‌دهد (Chakraborty and Datta, 2013). در پروژه­های مربوط به رودخانه­ها، آگاهی از اصول ژئومورفولوژی رودخانه­ای و فرایندهای کانال به محققان اجازه می­دهد تا رابطه بین فرم و فرایند در چشم­انداز را درک کنند. ارزیابی ژئومورفیک عموما شامل جمع­آوری داده، بررسی­های میدانی و ارزیابی پایداری کانال بوده و مبنایی را برای تحلیل و طراحی ایجاد می­کند (Federal Interagency Stream Restoration Working Group, 2001). با توجه به موارد مذکور، در راستای مدیریت پایدار و یکپارچه رودخانه­ها می­بایست نسبت به ارزیابی پلان­فرم و مورفولوژی مجرای رودخانه­ها اقدام کرد. در این زمینه یکی از مهم­ترین گام­ها، تحلیل­های مرتبط با طبقه­بندی پلان­فرم و الگوی رودخانه­ها می­باشد. دو هدف عمده را می­توان جهت طبقه­بندی رودخانه­ها بیان داشت: 1) درک علمی از نحوه عملکرد رودخانه­ها و خوشه­بندی کانال­ها به کلاس­های همگن و 2) ارائه رهنمود­های مدیریتی مبتنی بر ژئومورفولوژی، جهت تصمیم­گیری درخصوص حفظ و نگهداری، بهبود، بازسازی یا حفاظت کانال. در این مورد، معیارهای ژئومورفیکی ممکن است با معیارهایی از سایر رشته­ها (ازقبیل اکولوژی، شیمی آب) ترکیب شوند (Kondolf and Piégay, 2003). طبقه‌بندی رودخانه‌ها یکی از موضوعات بنیادین و مهم در علوم جغرافیا، هیدرولوژی و اکولوژی می‌باشد که بر درک ویژگی‌ها و عملکردهای متنوع آن‌ها تمرکز دارد. توصیف فرآیندهای هیدرولیکی و هیدرولوژیکی نیازمند درک رفتار رودخانه می‌باشد. شناسایی کامل سیستم‌های رودخانه‌ای و طبقه‌بندی رودخانه‌های طبیعی برای حل مشکلات زیست‌محیطی و اکولوژیکی و تحقق توسعه پایدار بسیار حائز اهمیت می‌باشد. از اواخر قرن نوزدهم تاکنون، سیستم­های متعددی برای طبقه‌بندی رودخانه‌ها توسعه یافته‌اند. بیشتر این طبقه‌بندی‌ها بر اساس فعالیت‌های تکتونیکی (Powell, 1875; Davis, 1895)، مراحل تکامل رودخانه­ای (Davis, 1873)، اشکال پلانفرم رودخانه­ای (Leopold and Wolman, 1970; Miall, 1977; Rust, 1977; Qian, 1985,)، حمل رسوبات رودخانه‌ای (Schumm, 1963; Wang, 1999) و فرآیندهای رودخانه‌ای و ویژگی‌های ژئومورفیک بستر رود (Montgomery and Buffington, 1997) ارائه شده‌اند (Li et al, 2024). با وجود این طبقه‌بندی­های متعدد، اغلب این روش‌ها به‌طور مستقیم در مهندسی رودخانه قابل استفاده نیستند. چرا که اولاً، بیشتر این طبقه‌بندی‌ها با رویکردی علمی و دانشگاهی تدوین شده‌اند و تعداد کمی از آن‌ها دارای هدف جهت رفع نیازهای کاربردی می­باشند. ثانیاً، معدودی از این طبقه بندی­ها قادرند تصویر کامل و جامعی از ژئومورفولوژی رودخانه و مؤلفه‌های هیدرولوژیکی آن ارائه دهند (Li et al, 2024).در این میان طبقه‌بندی رزگن ابزاری کاربردی برای پیش‌بینی رفتار رودخانه بر پایه ویژگی‌های ژئومورفولوژیکی می­باشد. این روش پیوند مستقیمی میان ژئومورفولوژی رودخانه و ارزیابی بازسازی اکولوژیکی برقرار کرده و به بهبود مدیریت یکپارچه رودخانه کمک می‌کند. در پژوهش حاضر نیز به تحلیل ژئومورفولوژیکی مجرای رودخانه گیوی­چای با استفاده از مدل رزگن در ترکیب با مدل هیدرودینامکی HEC-RAS پرداخته شده است.مواد و روش­هادر این پژوهش داده‌های اصلی شامل نقشه‌های توپوگرافی مقیاس 1:2000 بستر رودخانه گیوی‌چای (سازمان آب منطقه‌ای اردبیل)، نقشه‌های توپوگرافی 1:50000 (سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح)، نقشه‌های زمین‌شناسی 1:100000 برگه‌های خلخال، گیوی و هشتچین (سازمان زمین‌شناسی کشور)، مدل رقومی ارتفاعی (DEM) با قدرت تفکیک 12.5 متر ماهواره ALOS-PALSAR، تصاویر ماهواره­ای Sentinel-2 (سال 2024) با قدرت تفکیک 10 متر، تصاویر Google Earth و داده‌های هیدرومتری ایستی‌سو و فیروزآباد است. پردازش داده‌ها با نرم‌افزار HEC-RAS، ArcGIS با الحاقی HEC-GeoRAS و ENVI انجام شد. برای تحلیل ژئومورفولوژیکی از سیستم طبقه‌بندی رزگن استفاده و برای بهینه‌سازی آن، مدل هیدرودینامیکی HEC-RAS به ‌کار گرفته شد. مدل رزگن چهار مقیاس تحلیلی از لندفرم تا فرایندهای فیزیکی و زیستی را پوشش می‌دهد (Shroder, 2013) و اغلب بر سطوح ژئومورفیک کلی و توصیف مورفولوژیکی (سطوح 1 و 2) تأکید دارد (Rosgen, 1994). این سیستم شش شاخص کلیدی شامل گودشدگی، نسبت عرض به عمق، سینوزیته، تعداد مجرا، شیب و دانه‌بندی بستر دارد و رودخانه‌ها را به هشت کلاس اصلی و 90 نوع تقسیم می‌کند (Federal Interagency Stream Restoration Working Group, 2001). گودشدگی نسبت عرض سطح سیل‌گیر به عرض لب‌پری است و با HEC-RAS و GIS شبیه‌سازی شد (Kheirizadeh et al, 2018). نسبت عرض به عمق، نسبت عرض مجرا در دبی لبالبی به عمق میانگین است که برای دوره بازگشت 2 ساله محاسبه شد (Rosgen, 1994). سینوزیته نسبت طول آبراهه به طول دره است. دانه‌بندی مواد بستر با شمارش ولمن و نمونه‌برداری حجمی سنجیده شد. نتایج و بحثارزیابی مورفولوژی مجرا یکی از مهم­ترین گام­ها در زمینه مدیریت رودخانه­ها به ­شمار می­رود. در طی سال­های اخیر در زمینه طبقه­بندی و ارزیابی مورفولوژیکی رودخانه­ها تاکید بر روی مدیریت حوضه­ای و بازسازی و احیای رودخانه­ها بوده که یکی از مهم­ترین و کارآمدترین رویکردهای مذکور سیستم طبقه­بندی سلسله مراتبی رزگن می­باشد. در پژوهش حاضر نیز ویژگی­های ژئومورفولوژیکی مجرای رودخانه گیوی­چای با استفاده از مدل رزگن در ترکیب با مدل هیدرودینامیکی HEC-RAS مورد ارزیابی قرار گرفته است. گیوی­چای یکی از مهم­ترین زیرحوضه­های رودخانه قزل­اوزن به­ شمار می­رود که نقش قابل توجهی در تامین آب شهرستان­های خلخال و گیوی در استان اردبیل بر عهده دارد. رودخانه مطالعاتی براساس ویژگی­های ژئومورفولوژیکی در جهت پایین­دست به چهار بازه خلخال، سد گیوی، گیوی و فیروزآباد تقسیم­بندی شد. بازه خلخال دارای یک دشت سیلابی وسیع با شکل مسطحاتی مئاندری توسعه­یافته می­باشد. براساس سیستم رزگن این بازه به دو نوع اصلی C و E و چهار نوع فرعی C5b، E6b، E5b و C4 تفکیک گردید. تمامی انواع این رودخانه­ها نسبت به آشفتگی­های طبیعی و انسانی از آسیب­پذیری بالایی برخوردارند. بدین ترتیب با توجه به استقرار شهر خلخال دستکاری در فرم و فرایندهای طبیعی رودخانه زیاد بوده و عملکردهای طبیعی آن دستخوش تغییرات و آشفتگی­های زیادی شده است. رودخانه در بازه سد گیوی (بازه 2) به دو نوع اصلی B و C و چهار نوع فرعی B4، C5b، B3 و B4 طبقه­بندی گردید. نوع C5b به طول حدود 4/4 کیلومتر در محدوده روستای اناویز شکل گرفته که دارای دشت سیلابی نسبتا وسیع و الگوی مئاندری توسعه­یافته همراه با نسبت­های بالای گودشدگی و عرض به عمق می­باشد. سایر قسمت­های این بازه از نوع اصلی B می­باشند که با توجه به مواد بستر و میزان شیب به انواع فرعی تفکیک شدند. وجود دره تنگ و باریک و فقدان یا محدود بودن دشت سیلابی از جمله مهم­ترین دلایل شکل­گیری این نوع از رودخانه­ها در این بازه می­باشد. کناره­های این نوع رودخانه پایدار تا نسبتا پایدار می­باشند. بازه گیوی براساس سیستم رزگن دارای سه نوع اصلی E، C و D بوده که در جهت پایین­دست به ترتیب شامل انواع فرعی E5، C5، D4b، C4، D4 و C4 می­باشد. این بازه دارای دشت سیلابی وسیع همراه با آبرفت­های جوان کواترنری می­باشد. انواع D4b و D4 جزو رودخانه­های گیسوئی می­باشند که با کانال­های عریض، پشته­های فراوان، فرسایش­پذیری زیاد و کناره­های ناپایدار مشخص می­شوند. وجود دشت سیلابی وسیع، ورود انشعابات متعدد پرآب و حضور مواد فرسایش­پذیر در کناره­های رودخانه را می­توان مهم­ترین عوامل موثر در شکل­گیری نوع D در این قسمت از مجرای رودخانه گیوی­چای به­شمار آورد. درنهایت، کل بازه فیروزآباد از نوع اصلی B بوده و در جهت پایین­دست به سه نوع فرعی B4، B3a و B3 تفکیک گردید که در ارتباط با کنترل ساختمان زمین­شناسی شکل گرفته­اند. در این بازه دره­ رودخانه تنگ و باریک بوده و توسط سنگ­های آتشفشانی مقاوم محصور شده­اند. نتیجه­گیریدر این پژوهش رودخانه گیوی‌چای با استفاده از سیستم طبقه‌بندی سلسله‌مراتبی رزگن و مدل هیدرولیکی HEC-RAS تحلیل شد. رودخانه به چهار بازه خلخال، سد گیوی، گیوی و فیروزآباد تقسیم گردید. بازه خلخال (بازه ۱) در دشت سیلابی توسعه‌یافته قرار داشته و الگوی آن بیشتر مئاندری است که به دلیل دخالت‌های انسانی، تحرک جانبی مجرا محدود شده است. این بازه در کلاس‌های C و E شامل انواع C5b، E6b، E5b و C4 قرار گرفت. رودخانه‌های C4 و C5 حساسیت بالا به آشفتگی و پتانسیل بازیابی مناسب دارند و نقش پوشش گیاهی در پایداری آن‌ها مهم است. در این بازه احداث پارک‌های رودکناری می‌تواند به بازسازی کمک کند. بازه سد گیوی (بازه ۲) عمدتاً کوهستانی با دره‌های تنگ و باریک است و به کلاس‌های B و C (انواع B4، B3، C5b) تقسیم شد. رودخانه‌های نوع B3 حساسیت پایینی به آشفتگی داشته و پتانسیل بازیابی بالایی دارند. بازه گیوی (بازه ۳) دارای دشت سیلابی گسترده بوده و به سه کلاس اصلی E، C و D شامل انواع E5، C5، D4b، C4 و D4 تعلق دارد. وجود الگوی گیسوئی (انواع D4 و D4b) در این بازه بیانگر تحرک زیاد و عرضه بالای رسوب است. این بازه حساسیت بالا به آشفتگی داشته و نیازمند مدیریت دقیق حریم رودخانه است. بازه فیروزآباد (بازه ۴) در کلاس B شامل B4، B3a و B3 شناسایی شد. در مجموع، نتایج نشان داد رودخانه گیوی‌چای دارای ترکیبی از کلاس‌های حساس به آشفتگی با پتانسیل بازسازی متنوع است و کاربرد همزمان سیستم رزگن و مدل HEC-RAS در تحلیل شرایط مورفولوژیکی و برنامه‌ریزی مدیریت حفاظت و احیای رودخانه مؤثر است. بر این اساس با درک چگونگی تعامل این عوامل و ایجاد تغییرات در مورفولوژی رودخانه، می‌توانیم روند توسعه آینده رودخانه‌ها را پیش‌بینی کنیم و مبنای علمی برای مدیریت و حفاظت از رودخانه‌ها فراهم کنیم.