نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 هیئت علمی دانشگاه شهید بهشتی

2 تهران، دانشگاه شهید بهشتی، دانشکده علوم زمین

3 دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

 





 





تغییرات کانال رودخانه، فرسایش کناره­ای و رسوب گذاری کناره ای، فرآیند­های طبیعی رودخانه­های آبرفتی هستند که باعث تخریب زمین­های کشاورزی اطراف و خسارت به تأسیسات انسانی اطراف رودخانه می شود. هدف این مقاله برآورد میزان پسروی و فرسایش کرانه­ای در رودخانه گلالی (در بخش خروجی رودخانه از کوهستان در مابین دو روستای گلالی و شیروانه) به منظور ارزیابی تغییرات فعلی (موجود) و بالقوه در فراوانی شکست کرانه (فاکتور ایمنی یا FS) و بار رسوبی حاصل از کرانه رود در دو سناریوی متفاوت 12 و 24  ساعته در سه در بازه مورد مطالعه  با استفاده از مدل  BSTEM می باشد. در این رودخانه هر ساله فرسایش کرانه­ای قابل توجهی بواسطه وقوع سیلاب­های بزرگ رخ می دهد و چون در پایین دست این قسمت سد­های آبخیز داری احداث شده است برآورد فرسایش و میزان رسوب مهم است. نتایج تحلیل مدل نشان می دهد که کل مساحت فرسایش یافته در سناریو اول در بازه­های مختلف به ترتیب در بازه اول 244/0، در بازه دوم 372/0 و در بازه سوم054/0 متر مربع بوده است و در سناریو دوم کل مساحت فرسایش یافته در بازه اول 272/0، در بازه دوم 1/0 و در بازه سوم 054/0 بوده است. از نظر پایداری کرانه و ضریب ایمنی (FS) نیز در سناریو اول در هر سه مقطع ناپایدار بوده و ضریب ایمنی کمتر از یک محاسبه گردیده است اما در سناریو دوم و به دلیل تداوم بارش ضریب ایمنی افزایش یافته که در بازه 1و 2 نزدیک به یک و در بازه 3 پایدار شده یعنی به بالای 1 رسیده است. بنابراین که در نتیجه دخالت حفاظت­های انجام گرفته بر روی کرانه­های فرسایش پذیر، حجم کلی رسوبات فرسایش یافته از کرانه را می توان کاهش داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Simulation of river bank erosion and its hazards by BSTEM model (Case study: Galali river, Ghorveh)

نویسندگان [English]

  • mohammad mahdi hosein zadeh 1
  • somaiyeh khaleghi 2
  • milad rostami 3

2 department of geosciences, shahid beheshti university, Tehran

3 department of geosciences, shahid beheshti university

چکیده [English]

River channel change, bank erosion and bank sedimentation are natural process of alluvial rivers that cause destruction of agricultural lands and destroyed of structures around the river bank. The aim of this research is estimation of bank retrogression rate and bank erosion in Galali river (the reach between Galali and Shirvaneh village) due to assessment of changes and estimation of potential changes in frequency of bank failures (Safety Factor) and sediment load from the river bank in two different scenario and 12 hours and three reaches by BSTEM model. The big floods can be caused bank erosion in this river and this issue is so important because there are some dams have been constructed in downstream of this river so estimation of erosion and sediment load is very important. Results show that total eroded areas in first scenario are 0.244, 0.372 and 0.054 m2 in reaches 1, 2 and 3 and the total eroded areas in second scenario are 0.272, 0.1 and 0.054 in reaches 1, 2 and 3 respectively. According to bank stability and safety factor, all of three cross-sections are unstable in first scenario and safety factor is less that 1 but safety factor increase in second scenario so that safety factor is around 1 in reaches 1 and 2 and in reach 3 is more than 1. Therefore, by protection works on the erodible banks can be reduced the total volume of the sediment load from eroded bank.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bank erosion
  • BSTEM
  • bank stability
  • Galali River
- اسماعیلی، رضا؛ حسین زاده، محمد مهدی؛ متولی، صدر الدین، (1390)، تکنیک­های میدانی در ژئومورفولوژی رودخانه ای، انتشارات لاهوت، صص 228.
- اصغری سراسکانرود، (1395)، بررسی پتانسیل تغییرات مورفولوژیک رودخانهش هر چای ارومیه، نشریه جغرافیا و برنامه ریزی، شماره 57، صص 62-49.
- اصغری سراسکانرود، (1396)، تحلیل شکل مجرای رودخانه قرنقو در بازه کوهستانی (حدفاصل روستای خراسانک شهرستان هشترود تا شهرستان میانه)، نشریه جغرافیا و برنامه ریزی، شماره 60، صص 25-19.
- اصغری سراسکانرود، صیاد؛ زینالی، بتول، (۱۳۹۲)، بررسی مقاومت ذرات رسوبی در برابر فرسایش رودخانه سراسکندچای هشترود با استفاده از روش­های ریاضی، پژوهش­های فرسایش محیطی، سال سوم، شماره ۱۲، صص ۳۰-۴۲.
- حسین زاده، محمد مهدی؛ صدوق، سید حسن؛ متش بیرانوند، سعیده؛ اسماعیلی، رضا، (1396)، بررسی پایداری رسوبات بستر رودخانه لاویج با استفاده از روش تنش برشی بحرانی و دبی واحد بحرانی. پژوهش­های دانش زمین, شماره 8 (1), صص 75-86.
- حسین زاده، محمد مهدی؛ اسماعیلی، رضا، (1394)، ژئومورفولوژی رودخانه ای، مفاهیم، اشکال و فرآیندها، تهران، انتشارات دانشگاه شهید بهشتی.
-حبیبی، مهدی؛ جواهری، نصرالله، (1382)، مدل ریاضی پیش بینی فرسایش کناری در پیچان رودها، نشریه دانشکده فنی دانشگاه تهران،جلد 37، شماره 2 ، ص227-234.
- خالقی، سمیه، (1394)، تعیین دبی مقطع پر و توان جریان رودخانه لیقوان‌چای بر اساس ویژگی­های مورفومتری کانال، پژوهش­های دانش زمین، 7(4)، صص 139-152.
- خالقی، سمیه؛ ملکانی، لیلا، (1394)، برآورد فرسایش کرانه رودخانه لیقوان چای با استفاده از شاخص تنش برشی نزدیک کرانه راسگن، تهران، کنگره بین المللی جغرافیا و توسعه پایدار.
- رضایی مقدم، محمد حسین؛ پیروزی نژاد، نوشین، (1393)، بررسی تغییرات مجرا و فرسایش کناره­ای در رودخانه گاماسیاب از سال 1334 تا 1389، نشریه جغرافیا و برنامه ریزی، شماره 47، صص 132-109.
- رضایی مقدم، محمد حسین؛ ثروتی، محمدرضا؛ اصغری سراسکانرود، صیاد، (139۱)، وضعیت پایداری مجرای رودخانه قزل اوزن با استفاده از روش­های تنش برشی، شاخص مقاومت نسبی بستر و مطالعات صحرایی، پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، شماره ۱، صص ۳۳-۴۶.
-Fredlund, D.G.; Rahardjo, H., (1993), Soil Mechanics of Unsaturated Soils, John Wiley and Sons, Inc., New York.
-Garcia, M., (2008), Sediment transport and morphodynamics. In: Garcia, M. (ed.), Sedimentation Engineering: Processes, Measurements, Modeling and Practice. ASCE Manuals and Reports on Engineering Practice No. 110. American Society of Civil Engineers, Reston, VA, 21–164.
-Gregory, K.J., (2006), The Human role in changing River Channels Geomorphology, 84, pp. 277-296.
 -Hanson, G.J.; Simon, A., (2001), Erodiblity of cohesive sediment in the loess area of the Midwestern USA. Hydrological Processes, 15, pp. 23–28.
 - Keane, T. D.,; Sass, C. K., (2017), Channel Evolution Models as Predictors of Sediment Yield, Journal of the American Water Resources Association, 53(6), pp.1513-1529.
-Klavon, K.; Fox, G.; Guertault, L.; Langendoen, E.; Enlow, H.; Miller, R.; Khanal, A., (2017). Evaluating a process‐based model for use in streambank stabilization: insights on the Bank Stability and Toe Erosion Model (BSTEM). Earth Surface Processes and Landforms, 42(1), pp.191-213.
-Lavendel, B., (2002), The business of ecological restoration, Ecological Restoration, 20, pp. 173–178.
-McMillan, M.;, Hu, Z., (2017), A watershed scale spatially- distributed model for streambank erosion rate driven by channel curvature, Geomorphology, 294, pp. 146-161.
- McMillan, M.; Liebens, J.; Metcalf, C., (2017), Evaluating the BANCS Streambank Erosion Framework on the Northern Gulf of Mexico Coastal Plain. Journal of the American Water Resources Association, 53(6), pp.1393-1408.
-Partheniades, E., (1965), Erosion and deposition of cohesive soils. Journal of the Hydraulics Division of the American Society of Civil Engineers, 91 (1), pp. 105–139.
-Simon, A.; Curini, A.; Darby, S. E., Langendoen, E. J., (2000), Bank and near-bank processes in an incised channel, Geomorphology, 35, pp.183–217.
-Simon, A.; Bankhead, N.; Thomas, R. E., (2010), Iterative bank stability and toe-erosion modeling for predicting stream bank loading rates and potential load reductions, paper presented at Joint Federal Interagency Conference, Subcomm. On Hydrol. And Sediment., Advis. Comm. on Water Info. Las Vegas, Nev., 27 June to 1 July.
- Taber L.; Midgley, T. L.; Fox, G. A.; Heeren, D. M., (2012), Evaluation of the bank stability and toe erosion model (BSTEM) for predicting lateral retreat on composite stream banks, Geomorphology, 145, pp. 107-114.
-Thorne, C.R., (1982), Processes and mechanisms of river bank erosion, Gravel bed rivers, editors by Hey, R.D., Bathurst, J.C. and Thorne, C.R., John Wiley & Sons Ltd. 227-271.