ارزیابی و تحلیل میزان تغییرات بستر رودخانه خیاوچای در مقاطع مختلف با استفاده از مدل اتومای سلولی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی

2 دانشجوی دکتری گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

تغییرات بستر رودخانه، فرسایش و رسوب‌گذاری فرایندهای طبیعی رودخانه هستند که هر کدام به نوبه خود باعث تخریب زمین‌های اراضی و خسارات بسیار زیادی به تاسیسات انسانی می‌گردند. رودخانه به‌عنوان سیستمی در حال توسعه، مکان و ویژگی‌های مورفولوژیکی خود را همواره برحسب بازه زمان، فاکتورهای ژئومورفیک، زمینشناسی، جریانات آبی و بعضا در اثر مداخلات انسانی تغییر می‌دهد. هدف از این تحقیق، ارزیابی و تحلیل میزان تغییرات بستر رودخانه خیاوچای در مقاطع مختلف با استفاده مدل اتومای سلولی در استان اردبیل می‌باشد. بدین منظور جهت شبیه‌سازی تغییرات از مدل اتومای سلولی استفاده شد. مدل CAESAR یک مدل تکامل یافته سلولی رودخانه است. در این مدل برای مدل‌سازی، داده‌های ورودی مانند توپوگرافی، دبی روزانه سال (1394) و اندازه رسوبات بستر رودخانه تهیه و در مرحله بعد تغییرات مجرا شبیه‌سازی شد. نتایج حاصله از مدل اتومای سلولی نیز نشان داد که تغییرات مورفولوژیکی بستر رودخانه در مقاطع عرض شماره 22 در بازه اول برابر 1 متر بوده است. هم‌چنین تغییرات بستر رودخانه در بازه دوم و سوم مقاطع 44 و 60 به ترتیب برابر 1 متر و 2 متر را نشان داد که در این مقاطع حداقل و حداکثر میزان تغییرات قابل مشاهده است. بنابراین نتیجه‌گیری می‌شود بر اساس نتایج حاصله بیش‌ترین میزان تغییرات بستر رودخانه خیاوچای در بازه سوم و نزدیک مناطق مسکونی رخ داده است. در این جهت پیشنهاد می‌شود برای جلوگیری از افزایش تغییرات بستر رودخانه مداخلات انسانی در بازه سوم به حداقل خود برسد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation and analysis of changes in Khiauchai River bed at different times using cellular automai model

نویسندگان [English]

  • Fariba Esfandyari 1
  • Behrouz nezafat taklhe 2
1 Professor of Geomorphology, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
2 PhD Student in Natural Geography Department, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
چکیده [English]

River bed changes, erosion and sedimentation are the natural processes of the river, each of which in turn causes the destruction of lands and huge damages to human facilities. As a developing system, the river always changes its location and morphological characteristics according to the time period, geomorphic factors, geology, water currents and sometimes due to human interventions. The purpose of this research is to evaluate and analyze the amount of changes in the Khiauchai River bed in different stages using the cellular automaton model in Ardabil province. For this purpose, the cellular automaton model was used to simulate the changes. The CAESAR model is an evolved cellular river model. In this model, for modeling, input data such as topography, daily discharge of the year (2014) and the size of river bed sediments were prepared and in the next step, channel changes were simulated. The results obtained from the cellular automaton model also showed that the morphological changes of the river bed in the cross sections of No. 22 in the second interval were equal to 1 meter. Also, the changes of the river bed in the third period of sections 44 and 60 showed 1 meter and 2 meters, respectively, and the minimum and maximum amount of changes can be seen in these sections. Therefore, based on the results, it can be concluded that the highest amount of changes in Khiauchai River bed occurred in the third period and near the residential areas. In this direction, it is suggested that human interventions should be reduced to a minimum in the third period in order to prevent the increase of river bed changes.

کلیدواژه‌ها [English]

  • "Evaluation
  • "riverbed changes
  • "Khiauchai
  • "cellular automai model
  • "
اسفندیاری درآباد، ف.، نظافت تکله، ب.، پاسبان، ا. ح. (1401). شبیه‌سازی مورفولوژیکی وقوع سیلاب در رودخانه نوران‌چای با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS. پژوهش های فرسایش محیطی، ۱۲ (۳) :۲۱۰-۱۹۰.
باقرآبادی, ر. (1401). بررسی تغییرات اقلیمی شهر کرمانشاه با استفاده از روش‌های ضریب خشکی دومارتن، منحنی آمبروترمیک و اقلیم نمای آمبرژه در بازه‌ی 1370 تا 1399. جغرافیا و روابط انسانی، 4(4)، 173-185.
خالقی س، حسین زاده م. م.،، فتح اله اتی کندی، پ. (1400). شبیه سازی تغییرات رودخانه کلیبرچای با استفاده از مدل سزار (CAESAR). تحلیل فضایی مخاطرات محیطی; ۸ (۲) :۱۷۸-۱۶۵.
خالقی، س.؛ روستایی، ش.، خورشید دوست، ع. م.، رضایی مقدم، م. ح.، قربانی، م ع. (1395). قابلیت اتومای سلولی در شبیه سازی میزان تحول و فرسایش در سیستم رودخانه ای (مطالعه موردی: حوضه آبریز لیقوان). نشریه جغرافیا و برنامه ریزی، شماره 58 :138-119.
خیری­زاده اروق، م؛ رضائی مقدم، م. ح.، دانش­فراز، ر.، رجبی، م. (1397). تحلیل مورفولوژیکی مجرای رودخانه زرینه­رود با استفاده از مدل رزگن. پژوهش­های جغرافیای طبیعی، دوره 50، شماره 1، صص 101-122.
حاجی بیگلو، م.، دستورانی، م.، قزل سوفلو، ع.، اختصاصی، م.، 1392. تغییرات موفولوژیکی رودخانه و ارتباط آن با فرآیندهای حاکم (مطالعه موردی: رودخانه فیروزه-  شاهجوب). نشریه مرتع و آبخیزداری، مجله منابع طبیعی ایران، دوره 66، شماره 1.
مزیدی, ا، عنایت‌پور، م، حسینی، س. س. (1400). تعیین اقلیم استان کرمان با استفاده از روشهای منحنی آمبروترمیک، ضریب خشکی دومارتن، اقلیم نمای آمبرژه. جغرافیا و روابط انسانی, 4(2), 35-43. doi: 10.22034/gahr.2021.287987.1565
رضازاده، ر.، میراحمدی. م. (1388). مدل اتوماسیون سلولی، روشی نوین در شبیه سازی رشد شهری. نشریه علمی پژوهشی، فناوری آموزش، سال 4 (1)، 48.
رضایی مقدم، م. ح.، ثروتی، م. ر.، اصغری سراسکانرود. ص. (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)، 33-46.
فهیمی فر، ا.، بحری.، م. ع.، بخشایش اقبالی.، ن. (1385). تحلیل فرآیند حرکت و لغزش زمین لغزه ها بر پایه مدل اتومات سلولی، بیست و پنجمین گردهمایی علوم زمین شناسی سازمان زمین شناسی کشور.
Brierley, G. J., Fryirs, K. 2005 . Geomorphology and River Management, Applications of the River Styles Framework. Wiley Blackwell Publishing, Hoboken, New Jersey, US .
Hancock, G.R ; T.J. Coulthard and G.R. Willgoose . 2011. Modelling erosion and channel movement - respose to rainfall variability in South East Australia, 19th international congress on modelling and simulation, 12 –16 December, Perth, Australia, 1874 -1880 .
Hancock, G.R ; D. Verdon -Kidd and J.B.C. Lowry. 2017. Sediment output from a post -mining catchment – Centennial impacts using stochastically generated rainfall. Journal of Hydrology , 544 : 180 –194.
Fung, T., Ledrew, E., (1998), The Determination Of Optimal Threshold Levels For Change Detection Using Various Accuracy Indices, Photogrammetric Engineering and Remote Sensing 54(10)1449-1454.
Gregory, k.j (2006), the Human role in changing River Channels Geomorphology 84, pp277 -296 . Murray, A.B. and C. A. Paola . 1994. Cellular model of braided rivers. Nature . 371 : 54 –57 .
Nicholas, A.P. 2005. Cellular modelling in fluvial geomorphology . Earth Surface Processes and Landforms, 30: 645 -649.
Schumm, S. A., 2005, River Variability and Complexity, First Published, Cambridge University Press, Published in the United States of America.
Ziliani, L.; N. Surian, T.J. Coulthard and S. Tarantola . 2013. Reduced -complexity modeling of braided rivers: Assessing model performance by sensitivity analysis, calibration, and validation. Journal of Geophysical Research: Earth Surface, 118 : 1 -20 .