نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی

2 استادیار، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی

3 دانشجوی کارشناسی ارشد جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

پدیده فرسایش و انتقال رسوب از جمله فرآیندهای هیدرودینامیکی مهمی است که بسیاری از سیستم های هیدرولیکی نظیر حو ضه های آبریز، رودخانه ها، سواحل و بنادر، سدها، پل ها، جاده ها، کشتزارها و تأسیسات عمرانی را متأثر می سازد. در این مقاله برای بررسی فرسایش کرانه رودخانه گلالی قروه به عنوان یک رودخانه ناپایدار، از نقشه برداری میدانی و گوگل ارث استفاده شد و پارامترهای مورفولوژی مجرا و میزان فرسایش کرانه رودخانه بر اساس شاخص تنش برشی نزدیک کرانه رودخانه  (NBS) راسگن، بدست آمد. ارزیابی فشار برشی نزدیک کرانه در پیش­بینی فرسایش بسیار با اهمیت است طوری که نشان دهنده توزیع انرژی جریان در مقطع عرضی مجرا بویژه کرانه مجرا می­باشد و  این توزیع نامتناسب انرژی جریان می­تواند منجر به فرسایش کرانه شود. برای تخمین NBS  از سه روش نسبت شعاع انحناء به عرض دبی لبالبی (Rc/Wbkf)، نسبت حداکثر عمق نزدیک کرانه به متوسط عمق دبی لبالبی (dnb/dbkf) و نسبت تنش برشی نزدیک کرانه به تنش برشی دبی لبالبی (tnb/tbkf)استفاده شد. نتایج نشان داد که در روش (Rc/Wbkf)، میزان فرسایش‌پذیری کرانه در اکثر  مقاطع، متوسط تا خیلی کم بوده، در روش (dnb/dbkf) در اکثر مقاطع فرسایش­پذیری کرانه­ها در حد کم بوده و در روش  (tnb/tbkf)خیلی زیاد است که نهایتآ روش نسبت حداکثر عمق نزدیک کرانه به متوسط عمق دبی لبالبی (dnb/dbkf)با توجه به واقعیت صحت بیشتری نسبت به روش های نسبت شعاع انحناء به عرض دبی لبالبی (Rc/Wbkf) و نسبت تنش برشی نزدیک کرانه به تنش برشی دبی لبالبی (tnb/tbkf)دارند و  برای رودخانی گلالی مناسب ترند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparison of Stream Bank Erosion Hazard Methods Using NBS Model (Case Study: Galali River, Ghorveh)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Mehdi Hosseinzadeh 1
  • Somaiyeh Khaleghi 2
  • Milad Rostami 3

1 Associate Professor, Department of Physical Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University

2 Assistant Professor, Department of Physical Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University

3 MSc Student in Physical Geography, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University

چکیده [English]

There are seven methods for estimating NBS, which include: channel pattern and bar assessment, ratio of radius of curvature to bank-full width (Rc/Wbkf), ratio of pool slope to average water surface slope (Sp / S), ratio of pool slope to rifle slope (Sp/Srif), ratio of near-bank maximum depth to bank-full mean depth (dnb/dbkf), ratio of near-bank shear stress to bank-full shear stress (τnb/τbkf) and use of velocity profile/isovel/velocity gradients. In this article, three methods were selected for estimating Near Bank Stress (NBS); Rc/Wbkf, dnb/dbkf, τnb / τbkf and then according to these methods, the erosion of the Galali river banks were determined at different levels from very low to extreme. Results showed that in the method radius of curvature to bank-full width (Rc/Wbkf), the bank erosion was moderate to very low and in the method near-bank maximum depth to bank-full mean depth (dnb/dbkf) in most cross-sections, the bank erosion was low and in method near-bank shear stress to bank-full shear stress (tnb/tbkf) the bank erosion was very high. Also, curvature coefficient shows that the river is sinuosity in cross-sections 1, 2 and 3 and is a meandering river in cross-sections 4 and 5. Comparing the results and field observation shows that the method near-bank maximum depth to bank-full mean depth is acceptable. Finally, in the Galali river, results of near-bank maximum depth to bank-full mean depth (dnb/dbkf) for assessment of the bank erosion (NBS) is better than method radius of curvature to the bank-full width (Rc/Wbkf) and near-bank shear stress to bank-full shear stress (tnb/tbkf). The Galali river has low to moderate bank erosion potential. Also, the river is sinuosity in upstream and is meandering in downstream and according to field observation, bank erosion potential in downstream of the Galali river is more that upstream.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bank erosion
  • Bank-full
  • NBS model
  • Shear stress
  • Galali River

امین نژاد، بابک، صانعی، مجتبی، کمالزاده، مهدی( 1388). اثر طول آب شکن در محافظت از سواحل رودخانه در فرسایش، هشتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران دانشگاه شیراز.

حقی آبی، امیر حمزه، امام قلی زاده، صمد( 1394). پیش بینی فرسایش کناری بخش های پیچانرودی رودخانه ی کشکان. جغرافیا و توسعه ،40: 125-138.

خالقی، سمیه، ملکانی، لیلا(1394). برآورد فرسایش کرانه رودخانه لیقوان چای با استفاده از شاخص تنش برشی نزدیک کرانه راسگن. کنگره بین المللی جغرافیا و توسعه پایدار، تهران.

خمامی پامساری، حسن، کریمی پاشاکی، محمد حسین، کاویان­فر، آزاده (1390). برآورد شاخص فرسایش کناری راسگن با استفاده از مدل HEC-RAS (مطالعه موردی رودخانه خرسان). دهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، 8-1، دانشگاه گیلان.

رضایی­مقدم، محمد حسین ثروتی، محمدرضا اصغری سراسکانرود، صیاد (1391). تحلیل وضعیت پایداری مجرای رودخانه قزل­اوزن با استفاده از روش­های تنش برشی، شاخص مقاومت نسبی بستر و مطالعات صحرایی. پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، (1)1: 46-33.

سازمان معاونت برنامه­ریزی و نظارت راهبردی. ( 1391). راهنمای مطالعات ریخت­شناسی رودخانه­ها. ۵۹۲: ۱- ۱۶۶.

لایقی، صدیقه، کرم، امیر(1393). طبقه­بندی هیدروژئومورفولوژیکی رودخانه جاجرود با مدل روزگن. پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی، (3)3: 143-130.

وزارت نیرو. (1383). راه­های مهار فرسایش و حفاظت از رودخانه ها، 149-ن: 115-1.

 Bernhardt, E. S., Palmer, M. A., Allan, J. D., Alexander, G., Barnas, K., Brooks, S., Carr, J., Clayton, S., Dahm, C., Follstad-Shah, J., Galat, D., Gloss, S., Oodwin, P., Hart, D., Hassett, B., Jenkinson, R., Katz, S., Kondolf, G. M., Lake, P. S., Lave, R., Meyer, J. L., O’Donnell, T. K., Pagano, L., Powell, B. and Sudduth, E. (2005). Synthesizing U. S. River restoration efforts, Science, 308, 636–637.

Coryat, M. (2014). Analysis of the Bank Assessment for Non-point Source Consequences of Sediment (BANCS) Approach for the Prediction of Streambank Stability and Erosion along Stony Clove Creek in the Catskills. Master of Science Thesis, Syracuse University.

-Gregory, k.j (2006), the Human role in changing River Channels Geomorphology 84, pp277-296.

Kang, R.S. (2007). Effects of urbanization on channel morphology of three streams in the Central Redbed Plains of Oklahoma. ProQuest. Ph.D thesis. Faculty of the Graduate College. Oklahoma State University.

Krishna, G. G. Pal, S., Mukhopadhyay, S. (2016). Validation of BANCS model for assessing stream bank erosion hazard potential (SBEHP) in Bakreshwar River of Rarh region, Eastern India. Model. Earth Syst. Environ., 2:95, DOI 10.1007/s40808-016-0172-0. pp. 1-15.

Kwan, H., Swanson, S. (2014). Prediction of Annual Streambank Erosion for Sequoia National Forest, California. JAWRA Journal of the American Water Resources Association, 50(6):  1439–1447.

Lawlor, S. M. (2004). Determination of Channel-Morphology Characteristics, Bankfull Discharge, and Various Design-Peak Discharges in Western Montana. Scientific Investigations Report 2004-5263: 1-19.   

Moret, S.L. (2001). Predicting Channel Stability in Colorado Mountain Streams Using Hydrobiogeomorphic and Land Use Data: A Cost-Sensitive Machine Learning Approach to Modeling Rapid Assessment Protocols.  Doctor of Philosophy, Oregon State University.               

Mount, J. F. (1995). California Rivers and Streams- The Conflict between Fluvial Process and Land Use, University of California Press, Berkeley, California.

Rosgen, D.L. (2011). Watershed assessment of river stability and sediment supply (WARSSS). Wildland Hydrology, Fort Collins, Colorado.

Rosgen, D. (2001). A practical method of computing streambank erosion rate. p. 9–15. In Proc. 7th Federal Interagency Sedimentation Conf., Reno, NV. 25–29 Mar. 2001. Vol. 2. USGS, Reston, VA. -Simon, A. and Darby, S. E., 1999. The nature and significance of incised river channels. In: Darby, S. E., Simon, A. (eds.), Incised river channels, John Wiley and Sons, Chichester, UK, 452 p.

Starr, R. (2008). Maryland Trust Fund Geomorphic Monitoring, Stream Habitat Assessment and Restoration Program Chesapeake Bay Field Office U.S. Fish and Wildlife Service, (410): 573-4583.

Wilson, C. G., Kuhnle, R. A., Bosch, D. D., Steiner, J. L., Starks, P. J., Tomer, M. D. and Wilson, G. V. (2008). Quantifying relative contributions from sediment sources in Conservation Effects Assessment Project watersheds. Journal of Soil and Water Conservation, 63: 523–531.