نوع مقاله : مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

• سمیه خالقی ¹
• شهرام روستایی ²
• علی محمد خورشیددوست ²
• محمدحسین رضایی مقدم ²
• محمدعلی قربانی ³

¹ استادیار ژئوموفولوژی، شهیدبهشتی تهران.

² استاد گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه تبریز.

³ دانشیار گروه مهندسی آب، دانشگاه تبریز.

چکیده

حوضه­ها و سیستم­های رودخانه­ای در پاسخ به تغییرات عوامل بیرونی و درونی تغییر می­یابد. از این رو تکنیک­های متعددی جهت شبیه­سازی این تغییرات و تحول سیستم رودخانه مطرح شده است. اتومای سلولی یکی از جدیدترین مدل­های سلولی رودخانه­ای می­باشد که چشم­انداز حوضه را با شبکه­ای از سلول­ها تعریف کرده و توسعه این چشم­انداز توسط عمل متقابل بین سلول­ها (مانند جریان آب و رسوب) با کاربرد قوانینی بر اساس ساده­سازی اصول حاکم بر فیزیک مشخص می­شود. این روش برای شبیه­سازی حوضه آبریز لیقوان با اندازه سلولی ۲۰ متر و داده­های بارش ساعتی ۱۰ سال (۸۰-۸۹) به­کار رفته است. نتایج شبیه­سازی به دو روش کمی و کیفی مورد ارزیابی قرار گرفت، به­طوری که تغییرات نسبی در حوضه و توزیع مکانی میزان حفر و رسوبگذاری در کل حوضه و در هر سلول روی نقشه مدل ارتفاعی رقومی مشخص گردید و هم­چنین مقادیر توزیع اندازه ذرات رسوب در دبی­های مختلف نشان داد که با افزایش دبی، مقادیر رسوب افزایش یافته و در این بین ذرات شن درشت، بیش­ترین مـقدار و ذرات ماسه خـیلی ریز، رس و لای کم­ترین مـقدار را دارا می­باشند. هم­چنین بررسی پروفیل­های طولی و عرضی نشان داد که رودخانه جاری در دره لیقوان در مرحله بلوغ قرار دارد و فرآیند رسوبگذاری در مجرای رودخانه غلبه دارد که یکی از مهم­ترین دلایل آن، افزایش بارش و تغییر اقلیم حوضه در دهه اخیر بوده که منجر به فرسایش دامنه­ها و رسوبگذاری در مجرای رودخانه شده است. در نهایت این­که هر چند صحت­سنجی نتایج حاصله از اتومای سلولی تا حدی دشوار بوده و مدلCAESAR  به پارامترهای ورودی حساس می­باشد اما مقایسه نتایج به­دست آمده با نتایج مطالعات پیشین و شواهد میدانی بیانگر نتایج قابل قبول رویکرد اتومای سلولی می­باشد.  

کلیدواژه‌ها

• اتومای سلولی
• CAESAR
• تحول
• حفر و رسوبگذاری
• حوضه لیقوان

موضوعات

• ژئومورفولوژی

عنوان مقاله [English]

Capability of Cellular Automaton in Simulation of Evolution and Erosion in river Systems (Case Study: Lighvan Catchment)

نویسندگان [English]

• Somayeh Khaleghi ¹
• Shahram Roostayee ²
• Ali Mohammad Khorshiddoost ²
• Mohammad Hossein Rezaee Moghaddam ²
• Mhammad ali Ghorbani ³

¹ Assistant Professor of Shahid Beheshty,Tehran

² Full professor.Faculty of Geography and Planning , Departmant of Physical Geography ,Tabriz University,Tabriz,Iran

³ Associate Professor ,Department of Water Engineering ,Tabriz University,Tabriz,Iran

چکیده [English]

Catchments and river systems altered in response to changes of internal and external factors. Hence, several techniques have been proposed to simulate these changes and Evolution of the river systems. Cellular Automaton is one of the newest river cellular models that define the catchment landscape with a grid of cells, and development of this landscape is determined by the interactions between cells (for example fluxes of water and sediment) using rules based on simplifications of the governing physics.This method is used for simulation of Lighvan catchment with 20 m cell size and 10 years precipitation data (1380 to 89). Simulation results evaluated in two qualitative and quantitative methods, So that the relative changes in the catchment and spatial distribution of erosion and aggradation value in the entire catchment and each cell was identified on Digital Elevation Model map and also, values of different particle size distribution ​​in different discharges showed that with the increasing discharge, and amounts of sediment increased and among this coarse sand have the highest value and very fine sand, clay and silt particles have the lowest value. Also investigation of longitudinal and latitude profile show that Lighvan river is in mature stage and Lighvan channel has been underwent aggradation due to climate changes and increasing catchment precipitation in last decade that causes hillslope erosion and channel aggradation. Finally, Since certainty of Cellular Automata results is difficult and CAESAR is sensitive to input parameters but comparing the results with previous investigation and field observation shows that Cellular Automata has acceptable results. 

کلیدواژه‌ها [English]

• : Cellular Automaton
• CAESAR
• Evolution
• Degradation and Aggradation
• Lighvan Catchment