پایان نامه بررسی هیدرومورفولوژیکی حوضه رودخانه ده بالای تفت با تأکید بر سیل خیزی و استفاده بهینه از جریانات سیلابی

فصل اول

کلیات تحقیق

بیان مسئله:

رودخانه ها جریان طبیعی آب های سطحی هستند که دربستر معین به صورت فصلی یا دائمی جریان می یابند. رودخانه ها محدوده وسیعی از آبراهه های کم عرض و با شیب تند کوهستانی تا بستر های کم شیب و عریض جاری در دشت ها را شامل می شوند. اگر چه رودخانه ها در توسعه شهری و تمدن بشری نقش مؤثری ایفا کرده اند اما با ملاحظه جریان توفنده سیلاب که حتی می تواند اتومبیل ها،خانه ها و درختانی که در مسیر جریان سیلاب قرار دارند رابا خود ببرند به خطرناک بودن زندگی در کنار آن ها پی می بریم . از طرف دیگر رسوبات حمل شده توسط سیلاب پس از ته نشین شدن باعث حاصلخیزی زمین های حاشیه رودخانه می شود. و بخش عمده تولید غذایی دنیا را فراهم
 می کند.

طبق آمار تهیه شده توسط سازمان ملل متحد درمیان بلا یای طبیعی، سیل و طوفان بیشترین تلفات و خسارات را به جوامع بشری وارد آورده است به گونه ای که این امر در کشور ما نیز صادق است و در اغلب سال های گذشته حدود 70% اعتبارات سالانه طرح کاهش اثرات مخاطرات طبیعی و ستاد حوادث غیر مترقبه صرف جبران ناشی از سیل شده است. رشد 250 درصدی خسارات ناشی از سیل کشور در پنج دهه گذشته مؤید این مدعاست که روند طبیعی و خسارات ناشی از سیل  مرتباً افزایش می یابد. اما متأسفانه موضوع سیل مدیریت و کاهش خسارات ناشی از آن در کشور مورد توجه جدی قرار نگرفته است و فقط زمانی که سیلاب مخربی جاری می شود و فاجعه ای بوجود
 می آید توجه مسئولین به آن جلب می گردد. اگرچه بررسی طرح های مهار سیلاب که به صورت پراکنده در سطح کشور اجرا شده اند نشان می دهد که یک راه حل مشخص و مطمئن برای کلیه مناطق سیل گیر وجود ندارد اما بدیهی است که پدیده سیل علی رغم همه پیچیدگی هایش قابل بررسی و مطالعه بوده و می توان در جهت مهار و کاهش خسارات آن و حتی
بهره برداری اقتصادی ازسیل راه حل های مناسبی را جستجو کرد. بی شک مهم ترین علت وقوع سیل در رودخانه ها بارش درحوضه آبخیز مناطق سیل گرفته و بالا دست آن ها می باشد. بنابراین به منظور مقابله با خطر سیلاب علل سیل خیزی حوضه رودخانه ده بالا با تأکید بر مطالعه فاکتورهای اساسی نظیر ویژگی ها و شرایط ژئومورفولوژی،هیدرولوژی،زمین شناسی،آب و هوا و
فیزیو گرافی که هر کدام نقش عمده ای در ایجاد خطرسیلاب دارند مورد بررسی قرار می گیرد و در نهایت پیشنهاداتی در این زمینه در مورد جلوگیری از خطرات سیل ارائه می شود.

اهمیت موضوع:

با توجه به تأثیرات هیدرولوژی در ژئومورفولوژی و تغیرات پیکر زمین توسط جریان آب و ایجاد جریان رواناب و همچنین تأثیر شکل حوضه، جنس حوضه از نظر زمین شناسی، شیب حوضه و....  تحقیق در این مورد اهمیت پیدا می کند. زیرا می توان با مطالعه دقیق و زیر بنایی و برنامه ریزی مدون از خسارت های وارده به زمین های زراعی ،زمین هاو تأسیسات واقع در سواحل رودخانه ها و مسیل ها توسط آب های جاری و سیلاب پیشگیری کرد.و با توجه به اینکه حوضه رودخانه ده بالادر منطقه کوهستانی واقع شده و رواناب هلی حاصل از ریزش طولانی مدت باران و ذوب برف باعث بوجود آمدن سیل در این منطقه شده است باید تدابیری برای یشگیری از این بلایای طبیعی اندیشید. بنابراین این تحقیق با هدف شناسایی عوامل مؤثر در سیل خیزی و برآورد سیلاب در حوضه آبریز رودخانه ده بالا و امکان مهار و بهره برداری از آن هاانجام می شود.

انگیزه تحقیق:

- امروزه رشد جمعیت و نیاز انسان ها به آب، توسعه بهداشت،صنعت کشاورزی و..... رودخانه ها و حوضه های آبخیز را از اهمیت بیشتری برخوردار کرده است. ایجاد شهرها و شهرک هاو یا هر نوع تأسیساتی در حاشیه این حوضه ها باید کاملاً بر اساس مطالعات هیدرولوژیکی و ژئومورفولوژیکی باشدو در هر گونه برنامه ریزی شهری و منطقه ای که انجام شود به حریم رودخانه نباید تجاوز شود و در بستر حوضه برای بهره برداری بیشتر، دقت کافی مبذول گردد. این خود باعث شد که روابط متقابل هیدرولوژی و ژئومورفولوژی و عملکرد اثرات متقابل آن ها که موجب بروز پدیده هایی می گردد انگیزه اینجانب را برای شناخت این روابط در حوضه ی ده بالا برانگیزدو علاقه مند شوم که تحقیقات خود را بر هیدرومورفولوژی رودخانه ده بالا متمرکز نمایم.

- با توجه به اینکه هر ساله سیلی در این حوضه رخ می دهد وکمبود مطالعاتی از این قبیل به عنوان نیاز اساسی محدوده مورد مطالعه وجودارد سیل خیزی حوضه رامورد بررسی قرار می دهیم.

 - کاهش سرعت و شدت جریان سیلاب ها با ارائه راه حل های مناسب

- مهار سیلاب ها به منظور امکان تأمین میزان زیادی از آب مورد نیاز کشاورزان

اهداف تحقیق:

اهداف تحقیق شامل هدف های نظری و هدف های علمی است.

هدف های نظری شامل شناخت روابط متقابل ژئومورفولوژی و هیدرولوژی در حوضه ده بالا است که بر اساس آن می توان به طور نظری عوامل مؤثر برشکل زایی فرسایش و نحوه ایجاد سیلاب ها در حوضه مربوطه را شناسایی و مورد مطالعه قرا رداد.

اهداف علمی تحقیق، شامل کاربرد روابط و نظریه های موجود برای انجام کارهای مهار و مقابله با سیلاب و شناسایی عوامل مؤثردر سیل خیزی و برآورد سیلاب در حوضه آبریز رودخانه ده بالا
می باشد.

سوالات تحقیق:

1) آیا فعالیت های انسانی در قرن اخیر باعث افزایش سیل خیزی در سطح حوضه شده است؟

2) آیا شرایط طبیعی حوضه موجبات بروز سیلاب ها را فراهم می آورد؟

فرضیات تحقیق:

1) توسعه فعالیت های انسان در چند سال اخیر در زمینه بهره برداری زیاد از اراضی سطح حوضه ، سیل خیزی و فرسایش بیشتر سطح حوضه رادر برداشته است.

2) شرایط طبیعی حوضه یکی از مهم ترین عواملی است که موجبات سیل را در منطقه فراهم می آورد.

قلمرو تحقیق:

حوضه آبخیز رودخانه ده بالا در 30 کیلومتری جنوب شهرستان تفت در استان یزد واقع شده است که ارتفاعات شیرکوه اطراف این حوضه را محصورکرده است. گستره چهار گوش حوضه در مختصات جغرافیایی بین طول های شرقی ( 54،3،54 ) تا (54،10 ) و عرض شمالی (31،33،35 تا 31،39،14) قرار گرفته است . با توجه به اینکه این حوضه در منطقه کوهستانی استان واقع شده است از آب و هوای سرد کوهستانی برخوردار می باشداین حوضه دارای مساحت 65 کیلومتر مربع و محیطی معادل 5/35 کیلومتر می باشد.بالاترین نقطه ارتفاعی حوضه4000 متر و پایین ترین نقطه ارتفاعی 2000متر واقع در خروجی حوضه می باشد. حوضه آبخیز ده بالا به دلیل استقرار روستای ده بالا در مرکزآن به این نام معروف شده است. این حوضه ازیک طرف به شهرستان تفت و از طرف دیگر به شهرستان مهریز ارتباط دارد.

نقشه زیر موقعیت حوضه مورد مطالعه را در استان و شهرستان نشان می دهد.

روش تحقیق:

اولین راه دستیابی به اهداف تحقیق، جمع آوری اطلاعات و دریافت واقعیات است. در این زمینه دورنبرگ اظهار می دارد که جغرافیدانان با کسب اطلاعات درباره مسائل مورد بررسی، تحقیق خود را به دو صورت می توانند انجام دهند.

1) روشی که مبتنی بر بررسی و استنتاج مدارک و اسناد است.

2) روشی که مبتنی بر مشاهدات میدانی است.

که هر دو بخشی از صندوقچه ابزار جغرافیدانان محسوب می گردد.

در این پایان نامه کمابیش ازهمه روش های پژوهشی نام برده استفاده کرده ولی مقدار استفاده از هر روش با توجه به ویژگی های آن مبحث متفاوت می باشد. به طور کلی درمرحله اول نقشه های توپوگرافی منطقه و زمین شناسی منطقه به منظور تعین مرز حوضه و شناخت لیتولوژی منطقه تهیه شده است. و در مرحله دوم، روش این تحقیق بر مطالعات کتابخانه ای و اسنادی و همچنین استفاده از داده های ماهواره ای و تکنیک های سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS)) مبتنی است. بنابراین کلیه اطلاعات موجود دررابطه با این حوضه جمع آوری شده و بعد از بررسی، مطالبی را که به موضوع مورد نظر مربوط می شونداستخراج گردید. وجهت دسترسی به اطلاعات به مراکز مطالعاتی جهاد کشاورزی ، سازمان هوا شتاسی، سازمان زمین شناسی و سازمان آب منطقه ای مراجعه گردید. سپس در مرحله سوم به منظور تطبیق این یافته ها با شمای واقعی آن، حوضه مورد بازدید قرار گرفت و عکس هایی در رابطه با اطلاعات مورد تحقیق تهیه گردید و در نهایت تمامی اطلاعات بدست آمده و نتایج حاصل از آن به صورت نوشتار،نقشه و نمودار مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته و نتیجه گیری به عمل آمده است.

مشکلات و محدودیت های تحقیق:

هر تحقیقی در مسیر خود با پاره ای از مشکلات و موانع روبه رو خواهد شد. که گاهی این مشکلات و موانع جدی به حساب آمده و از کامل و دقیق بودن تحقیق می کاهد. وگاهی می توان این مشکلات را از سر راه برداشت.در تحقیقات با دو دسته موانع روبه رو هستیم.

1) مشکلات اداری و انسانی

2) مشکلات طبیعی

مشکلات اداری و انسانی که در طولانی بودن کارهای اداری، دست نویس بودن و ناقص بودن

بسیاری از آمارها و کمبود ایتگاه های هواشناسی که باعث بروز مشکلاتی در نتیجه گیری شده است

در منطقه دیده می شود.

مشکلات طبیعی نیز به کوهستانی بودن منطقه و عدم دسترسی به تمام نقاط حوضه برمی گردد.

به طور کلی در تدوین پایان نامه محدودیت هایی وجود داشت از جمله:

1) عدم تجربه محقق در کار تحقیق

2) عدم وجود راه های ارتباطی کافی و مناسب،عدم وجود وسیله نقلیه برای رفتن به قسمت های بالا دست حوضه وهمچنین نبود جاده آسفالته که این مسئله یک مانع عمده در مسیر انجام مطالعات میدانی می باشد.

3) ناقص بودن آمار برخی از ایستگاه های هواشناسی

4) نداشتن آمار بلند مدت هیدرومتری(14 ساله)

فصل دوم  

مبانی نظری

مقدمه:

به طور طبیعی هر قلمرو در ارتباط با موقعیت جغرافیاییاز یک طرف و عامل ارتفاع از طرف دیگر تحت تأثیر دینامیک بیرونی و در طول زمان از شرایط خاصی برخوردار شده است. این شرایط از محلی به محل دیگر تفوت های آشکاری دارند و محیط های گوناگون و غالباً متضادی رابوجود
آورده اند(محمودی،1378)

در بررسی های ناحیه ای ژئومورفولوژیکی هدف، تشریح توپوگرافی موجود و تفسیر چگونگی شکل یابی آنهاست. ناهمواری های سطح زمین ابعاد متفاوت از چندین سانتی متر تا چندین صد و حتی چندین هزر کیلومتر دارند. در چنین مطالعاتی تعیین ابعاد واحدهایی که باید مورد بحث قرار گیرد از یک طرف تابع وسعت ناحیه بوده و از طرف دیگر به فرصت مطالعه بستگی دارد. (جداری عیوضی،1380)

امروزه ژئومورفولوگها نیز مانند سایر متخصصین علوم محیطی می دانند که  بر پدیده ها فرآیندهایی پیچیده حاکم هستند که با یکدیگر در تقابل و بر یکدیگر تأثیر گذار می باشند. و چنانچه محیط طبیعی را یک سیستم فرض کنیم پدیده های ژئومورفولوژی هر کدام حکم یک سیستم پویا هستند که ازیک طرف تحت تأثیر فرآیندهای مختلف قرار دارند و از طرف دیگر خود بر سیستم های دیگر تأثیر می گذارند.(اصغری مقدم،1383)

آب موضوع اصلی علم هیدرولوژی است که اشکال مختف آن توزیع،نحوه ی گردش آب در طبیعت،اصول کاربرد رخدادهای آب و حرکت آن در اتمسفر، سطح و زیر زمین و تغیرات کمی لحظه به لحظه آن را از جایی به جای دیگرمورد بررسی قرار می دهد.(بهبهانی،1380)

در این پایان نامه مسائل هیدرو لوژی و ژئومورفولوژی و زمین شناسی مطرح شده و سپس عوامل مؤثر در سیلاب حوضه آبخیز رودخانه ده بالا مطرح می گردد.

پیشینه تحقیق:

از آن جا که حوضه مورد مطالعه یکی از زیر حوضه های کویرسیاه کوه محسوب می شود مطالعاتی در مقیاس کلان و کلی توسط دفترآبخیزداری جهاد سازندگی و باکمک مهندسین مشاور صورت گرفته است.

- گزارش مطالعات هواشناسی،هیدرولوژی و پوشش گیاهی حوضه میانکوه که در سال 1373 توسط مهندسین مشاور عمران کویر صورت گرفته است.

- گزارش مطالعات سیل خیزی و کنترل سیل حوضه ده بالا که توسط مشاورین مهاب صورت گرفته است.

- طرح جامع مرتع و آبخیزداری حوضه ده بالا در مورد زمین شناسی و ژئومورفولوژی که توسط آقای حسن خاوریان 1379 به عنوان پایان نامه کارشناسی مورد بررسی قرار گرفته است.

-  بررسی هیدرو ژئومورفولوژی حوضه فخر آباد تفت (که در شرق حوضه واقع شده ) که توسط آقای محمد رضا نوجوان به عنوان پایان نامه کارشناسی ارشد مورد بررسی قرارگرفته است.

ادبیات تحقیق:

هیدرولوژی:

برای علم هیدرولوژی تعاریف متعددی ارائه شده که هر یک نشان دهنده اهمیت این علم وارتباط آن با علوم دیگر است. بر اساس تعریفی که انجمن دولتی علوم و فن آوری برگزیده است هیدرولوژی علم مطالعه آب در کره زمین بوده و در مورد پیدایش، چرخش و توزیع آب در طبیعت، خصوصیات فیزیکی و شیمیایی آب، واکنش های آب در محیط و ارتباط آن با موجودات زنده بحث می کند اما عملاً واژه هیدرولوژی شاخه ای از جغرافیای فیزیکی است که گردش آب در طبیعت را مورد بررسی قرار می دهد.(اصغری مقدم،1384)

اطلاعات مورد نیاز در علم هیدرولوژی 

مطالعات در محدوده علم هیدرولوژی مانند بسیاری از شاخه های جغرافیای طبیعی نیازمند دانش اطلاعاتی دقیق و بلند مدت از فرآیندها و عوامل مؤثر بر چرخه هیدرولوژی می باشد. که همین نیازمندی رابطه این علم را با علوم دیگر مشخص می کندکه به طور خلاصه عبارتند از :

1- اطلاعات و آمارهای اقلیمی، که نیازمندی به این اطلاعات ارتباط مستحکم بین این علم و علم اقلیم شناسی را مشخص می کند.

2- نفوذ آب درلایه های زیرزمینی که رابطه تنگاتنگی بین این علم و شاخه های مختلف علم زمین شناسی ،سنگ شناسی و تکتونیک ایجاد می کند.

3-  بررسی کیفیت آب ها که ضمن ارتباط داشتن با عوامل زمین شناسی و اقلیمی نیازمندی این علم مهم را به فیزیک و شیمی مشخص می کند.

4- مطالعات فیزیو گرافی حوضه ها رابطه این علم را به غیر از متأثر بودن از زمین شناسی،اقلیم شناسی و هم چنین ارتباط آن را با ریاضی و فیزیک بیش از پیش مشخص می کند. 

5- بهره برداری از منابع آبی اعم از سطحی و زیر زمینی غیر از وابستگی به علوم فوق  وابستگی این علم را به علوم انسانی مانند جمعیت شناسی،اقتصاد،علوم اجتماعی و در نهایت جغرافیای انسانی اعم از روستایی و یا شهری نشان می دهد .(اصغری مقدم1386)

سیل:

سیل عبارت است از جریان کوتاه با شیب بسیار تند در بستری از مواد کم مقاوم که معمولاً درسازند رسی ایجاد می گردد.البته آب و هوای منطقه در مقدار دبی سیلاب بسیار مؤثر است ولی به طور کلی سیلاب ها دارای دبی نامنظم و غیر عادی می باشند. سیلاب یکی از مسائل مهم فرسایش رودخانه ای است و موضوع قابل مطالعه عبارتند از1- مواد حاصل از تخریب که بوسیله سیلاب حمل می گردد.2- کیفیت حمل مواد و چگونگی رسوبگذاری آن ها

سورل سیلاب را چنین تعریف می کند ، هرز آب ها با تخریب دامنه ها و پیروی از ناهمواری های زمین راهی انتخاب میکنند که نامنظم بودن شیب نیز به این موضوع کمک میکند و مواد محموله خود را در نقاطی که شیب کاهش می یابد به جا گذاشته و موجب بالا آمدن بستر خود می گردد. نتیجه نهایی آن است که سیل این بستر راترک کرده و در پایین دست ، بستر جدیدی که به مراتب مناسب تراز نیمرخ اولیه جریان آب خواهد بود به وجود می آورد و به تدریج به مرحله نیمرخ تعادل نزدیک می شود. ( احمدی،1367). جریان سیل به طور عمده ناشی از رواناب سطحی می باشد که حاصل ازخصوصیات بازش و خصوصیات حوضه آبخیز است. که در این میان تأثیر پوشش گیاهی و خاک در کاهش جریان سیل حوضه های کوچک کمتر از حوضه هایی بامساحت زیادی می باشد. در یک طبقه بندی کلی می توان سیلاب های رخداده در کشود را در دسته های زیرتقسیم بندی نمود.

الف) سیل ناگهانی : ناشی از بارش شدید در حوضه های معمولاتً کوچک می باشدکه وقوع این نوع سیلاب ها معمولاً در فصل بهار و تابستان ناشل از عکس العمل سریع هیدرولیکی حوضه نسبت به بارش شدید می باشد و به دلیل ماهیت غافلگیر کننده این نوع سیلاب منجر به خسارات و ضایعات قابل توجهی می شود.