بررسی تاثیر احداث سد در جابجایی مسیر و تغییر الگوی رودخانه با استفاده از GIS و سنجش از دور

رودخانه ها از منابع عمده ی تامین آب شیرین در جهان بشمار می روند. کاهش منابع آب و کمبود آب شیرین در جهان لزوم مطالعه و بررسی تغییرات ایجاد شده در ویژگی های آن را آشکار می سازد. حوضه ی آبریز اهرچای در شمال غرب ایران و در محدوده ی جغرافیایی 20 46 تا 40 47 طول شرقی و 13 38 تا 45 38 عرض شمالی قرار دارد. این حوضه در محل اتصال به رودخانه قره سو با مساحت تقریبی 3168 کیلومتر مربع و با دارا بودن بخش قابل توجهی از حوضه ی آبریز رود ارس، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از لحاظ مورفولوژی دارای شکل بیضوی بوده وآبراهه ی اصلی آن، رودخانه ی دائمی اهر چای می باشد که از ارتفاعات 2952 متری کوه کسبه سرچشمه گرفته و در امتداد غربی – شرقی از شهرستان های اهر و ورزقان گذشته و در خروجی حوضه، در بخش شرقی به قره سو پیوسته و دره رود را تشکیل می دهند. از مهمترین شاخه های فرعی آن می توان به ورزقان چای، رود کاسین، علیرضا چای، رود کردیق، رود سیه کلان و... اشاره کرد. مهمترین سازه آبی احداث شده در منطقه، سد ستارخان است که در فاصله ی 120 کیلومتری شمال شرق تبریز و 15 کیلومتری غرب شهرستان اهر بر روی رودخانه اهر چای ساخته شده و در سال 1377 با اهداف کنترل و تنظیم جریانات سطحی رودخانه ی اهرچای، تامین آب مورد نیاز 12450 هکتار از اراضی کشاورزی پایین دست، آب شرب شهرستان اهر و نیز جلوگیری از خروج سالانه ی92 میلیون متر مکعب آب به بهره برداری رسیده است. سد مخزنی ستارخان از نوع خاکی با هسته ی ناتراوای رسی بوده و طول تاج، عرض تاج و خاکریزی در کف به ترتیب 350 و 11 و 480 متر می باشد و از لحاظ سازندهای زیرین بر روی سنگ های آذرین و آذرآواری از قبیل آندزیت، آگلومرا، توف آندزیت، توف لاپیلی، توف های ماسه ای، ماسه سنگ و لای سنگ قرار گرفته است. با توجه به اینکه احداث این سد تغییراتی را در پارامترهای موثر بر موفولوژی رودخانه از قبیل سرعت جریان، فرسایش و نحوه ی رسوبگذاری ایجاد کرده است، لذا شناسایی تغییرات اعمال شده بر مورفولوژی رودخانه بدلیل تغییر بستر سیلابی، تغییر سطح آب، تغییر رژیم رسوبگذاری، دبی جریان و...، جهت جلوگیری از هر گونه عواقب ناگوار در آینده امری ضروری تلقی می گردد. همچنین ساخت این سد منجر به زیر آب رفتن مناطق مسکونی روستایی، باغات و خطوط ارتباطی در پشت سد و همچنین کنترل سیلاب و تغییر بستر رودخانه و... شده و تغییرات عدیده ای در مسائل زیست محیطی و انسانی منطقه ایجاد کرده است. در این تحقیق سعی بر آنست تا مورفولوژی رودخانه اهر چای قبل از احداث سد ستارخان مورد مطالعه قرار گرفته و تغییرات ایجاد شده در بستر رودخانه بعد از احداث سد بصورت کمی مورد ارزیابی و مقایسه قرار گیرد.
روش شناسی: در این تحقیق ابتدا از طریق عکس های هوایی 1:20000 سازمان نقشه برداری و نقشه های توپوگرافی 1:50000 سازمان جغرافیایی ارتش، منطقه شناسایی و 2 سری داده مربوط به قبل و بعد از احداث سد از طریق ایستگاه های هیدرومتری حوضه و نیز مشاهدات میدانی جمع آوری گشت. برای تعیین مقادیر رسوب سالانه برای هر کدام از ایستگاه های مورد مطالعه از مقادیر رسوب روزانه اندازه گیری شده با دبی مشخص طی دوره ی آماری 16 ساله استفاده شده است. به منظور تخمین مقادیر رسوب سالانه از مدل رگرسیون تک متغیره و روش کمترین مربعات استفاده شده است. با استفاده از مقدار های میانگین دبی سالانه طی دوره آماری، میزان رسوب سالانه بر حسب تن برای هر سال بدست آمده است.برای مقایسه ی مسیر رودخانه طی سال های قبل و بعد از احداث سد و به منظور بررسی میزان تغییرات و جابجایی های عرضی رودخانه ابتدا 3 بازه ی مطالعاتی بر روی رودخانه به ترتیب از بالادست تا پایین دست انتخاب شد. برای استخراج لایه های رودخانه و منطقه ی مربوطه از دو سری عکس هوایی مربوط به سال 1346و 1374 منطقه و نیز تصاویر ماهواره ی IRS مربوط به سال 2008 و نیز تصاویر Google Earth و نقشه های توپوگرافی رقومی 1000: 1 منطقه استفاده شده است. تغییرات الگوی رودخانه نیز در 3 بازه ی انتخابی و از طریق دو مدل ضریب خمیدگی و زاویه ی مرکزی کورنایس مورد بررسی قرار گرفته است.
بحث: در ایستگاه هیدرومتری کاسین، مقدار میانگین دبی و رسوب سالانه در سالهای بعد از ساخت سد به ترتیب 64 /20 و 3/ 26 درصد کاهش را نشان می دهد. در ایستگاه اورنگ نیز مجموع رسوب سالانه کاهش 39/39 درصدی پیدا کرده و مقادیرمیانگین دبی سالانه نیز با 40 درصد کاهش به 866/ 1 متر مکعب بر ثانیه رسیده است. بررسی جابه جایی عرضی رودخانه در بازه های مورد مطالعه نشان داد که ازسال 1374 تا 1387 شدت تغییرات کاهش پیدا کرده است. در خصوص جابه جایی و تغییر مسیر رودخانه بین سال های 1374 – 1346 می توان گفت که در پیچ و خم های رودخانه حالت توسعه یافتگی و گسترش پهنا و طول قوس ها دیده می شود. رودخانه در مسیر خود از حالت گیسویی به مئاندری تبدیل شده است. بررسی سینوزیته جریان نیز حاکی از این است که قبل از احداث سد میزان سینوزیته پایین بوده و باعث افزایش فراوانی الگوی مستقیم شده است اما بعد از احداث سد میزان سینوزیته افزایش داشته که منجر به ایجاد حالت مئاندری رودخانه شده است.
با افزایش بارش در سال های بعد از احداث سد در ایستگاه کاسین تغییرات دبی های سیلابی می بایستی روند افزایشی را طی می کرد که برخلاف آن بدلیل احداث سد، رقم دبی های سیلابی کاهش یافته است. در ایستگاه اورنگ، بررسی ها نشان از کاهش بارش داشته و میانگین دبی سیلابی در سال های قبل از احداث سد 38 متر مکعب بر ثانیه بوده است. همزمان با افت بارش، رقم برآورد شده برای دبی های سیلابی در این ایستگاه باید 5/ 32 متر مکعب در ثانیه می بود که بدلیل تاثیر احداث سد در کاهش مقادیر دبی های سیلابی، پایین تر از آن میزان به رقم 29 متر مکعب در ثانیه رسیده است. محاسبات انجام شده از طریق شاخص کورنایس و ضریب خمیدگی نشان دهنده ی تغییر الگوی رودخانه از حالت گیسویی به مئاندری و سپس مستقیم می باشد. جابه جایی رودخانه در بازه ی اول در سال های 74 – 1346 شدید بوده و رودخانه تبدیل الگوی گیسویی به مئاندری را می گذراند که همراه با قطع شدگی و توسعه ی انحنای مئاندر هاست. از سال 87 – 1374 تغییرات کاهش یافته و رودخانه به سمت تبدیل به حالت مستقیم پیش می رود. در بازه ی دوم تبدیل گیسوها به مئاندرها و گسترش جانبی و توسعه یافتگی طولی و نیز انتقال مئاندرها از سال 74 – 1346 رخ داده و در سال های بعد از احداث سد رودخانه با کاهش دبی و رسوب مستقیم تر شده است. در بازه ی سوم بین سال های 74 – 1346 همچنان تبدیل به الگوی مئاندری وجود داشته و در برخی بخش ها سینوسیته افزایش یافته و همچنین بریدگی مئاندر و میانبری دیده می شود. در شرایط وجود سد نیز سینوسیته رودخانه کاهش یافته و رودخانه کم کم به الگوی مستقیم تبدیل شده است.