بررسی آثار اقدامات آبخیزداری بر ویژگی‌های سیل در آبخیزهای آب‌ماهی و چیکان-مورزیان استان فارس

چکیده مقاله

مقدمه و هدف امروزه، در کشورها، ارزیابی طرح‌های آبخیزداری از بنیادی‌ترین مسائل برای برنامه‌ریزی‌های آینده و اجرای طرح‌ها و مدیریت منابع‌طبیعی است. ازاین‌رو، با توجه به پیشینه بلندمدت اجرای طرح‌های آبخیزداری در کشور، ارزیابی و بررسی آثار این طرح‌ها ضروری است. اما، نبود تجهیزات لازم به‌منظور اندازه‌گیری و ثبت تغییرات ایجاد‌شده در آبخیزها، سبب‌شده تا بهره‌گیری از مدل‌های توزیعی آب‌شناختی برای همانندسازی رفتار آبخیز در پیش و پس از اقدامات آبخیزداری، ابزار کارآمدی در دستیابی به این اهداف باشد. امروزه، بهره‌گیری از قابلیت مدل‌های آب‌شناختی در همانندسازی اثرگذاری فعالیت‌های مدیریتی در فرایند تصمیم‌گیری نقش تعیین‌کننده‌ای دارند. ازاین‌رو، این پژوهش، با هدف ارزیابی آثار اقدامات آبخیزداری اجراشده بر آب‌دهی اوج، زمان تا اوج و حجم سیل در آبخیز‌های همگن آب‌ماهی و چیکان- مورزیان، با استفاده از مدل HEC-HMS انجام شد. برای تعیین آثار اقدامات سازه‌ای و زیستی، زمان تمرکز، شیب آبراهه و اندازة شمارة منحنی در شرایط پیش و پس از اجرای فعالیت‌ها محاسبه شد. مواد و روش‌ها در این پژوهش آثار اقدامات سازه‌ای (بند گابیونی، سنگ و سیمان، خشکه‌چین) و زیستی (بادام‌کاری، قرق و نمونه شاهد) آبخیزداری بر سنجه‌های آب‌شناختی (زمان تا اوج، آب‌دهی اوج و حجم سیل) در دو آبخیز آب‌ماهی و چیکان-مورزیان، در آبخیز سد درودزن بررسی شد. سپس، شبیه‌سازی بارش و رواناب با استفاده از مدل HEC HMS در دو سناریو با و بدون اقدامات آبخیزداری انجام شد. در سناریوی بدون اقدامات آبخیزداری، داده‌های لازم از بررسی‌های تفصیلی اجرایی که به‌وسیلة اداره کل منابع‌طبیعی و آبخیزداری استان فارس گردآوری شده بود، تهیه شد. در سناریوی با اقدامات آبخیزداری، آثار آب‌شناختی سازه‌ها با اثرگذاری روی شیب و زمان تمرکز آبخیز و آثار اقدامات زیستی با تغییرات اندازه‌های میانگین وزنی CN زیرآبخیز‌ها در زمان قبل و بعد از این اقدامات، بررسی شد. سپس، سنجه‌های فیزیکی آبخیز، (مساحت زیرآبخیز‌ها، میانگین وزنی شمارة منحنی (CN)، تلفات اولیه و زمان تأخیر) محاسبه شد. به‌منظور تبدیل بارش به رواناب، روش SCS برای هر دو سناریوی قبل و بعد از اجرای اقدامات آبخیزداری به‌کار گرفته شد. نقشة شمارة منحنی (CN) بر اساس تلفیق داده‌های گروه‌های آب‌شناختی خاک و کاربری زمین در محیط نرم‎افزار ARC GIS 10.8 تهیه شد. همچنین، زمان تمرکز با استفاده از روش کرپیچ محاسبه شد. نتایج و بحث نتایج ارزیابی آثار اقدامات آبخیزداری در آبخیز مطالعه‌شده بیانگر ابعاد گوناگون اثرگذاری این اقدامات بر رفتار آب‌شناختی آبخیز بود. نتایج این پژوهش بیانگر آن بود که اجرای اقدامات سازه‌ای آبخیزداری سبب تغییر قابل ‌توجه اندازة زمان تأخیر در شرایط قبل و بعد از اجرای عملیات شد. به‌طوری که بیشترین تغییر ‌زمان تأخیر مربوط به زیرآبخیز F (32/28 دقیقه) و کمترین اندازة آن مربوط به زیرآبخیز 9 (4 دقیقه) بود. این اندازه تغییر ناشی از شیب، طول آبراهه اصلی، نفوذپذیری خاک، مساحت آبخیز و غیره بود. اندازة تغییر‌ زمان تا اوج در قبل و بعد از اجرای اقدامات آبخیزداری در زیرآبخیز‌های 11، 9 و F به‌ترتیب 10، 10 و 60 دقیقه به‌دست آمد. بیشترین تعداد سازه در این زیرآبخیز‌ها بود و نتایج نشان‌دهندة آثار اجرای سازه‌ها بودند. افزون بر این، بیشترین و کمترین اندازة تغییر آب‌دهی در قبل و بعد از اجرای اقدامات آبخیزداری به‌ترتیب مربوط به زیرآبخیز F (27/7 مترمکعب بر ثانیه ) و زیرآبخیز 9 (3/5 مترمکعب بر ثانیه) بود. اجرای اقدامات سازه‌ای بر اندازة حجم رواناب اثرگذار نبود. در این پژوهش، نتایج ارزیابی آثار اقدامات زیستی آبخیزداری بیانگر آن بود که این اقدامات باعث کاهش CN شدند. اندازه کاهش CN در شرایط قبل و بعد از اقدامات انجام‌شده در زیرآبخیز‌های 11، 9 و F به‌ترتیب 10، 5 و 5 بود. این موضوع سبب کاهش آب‌دهی اوج از 79/7، 5/4 و 197/5 به 75/8، 5/3 و 147/7 مترمکعب بر ثانیه شد. همچنین، اجرای اقدامات زیستی، باعث کاهش قابل‌توجه حجم رواناب شد. اما، روی زمان تا اوج اثرگذار نبود. در مجموع آثار اقدامات زیستی بر کاهش حجم رواناب خروجی بیشتر از اقدامات سازه‌ای بود. نتیجه‌گیری و پیشنهادها در این پژوهش آثار اقدامات آبخیزداری بر ویژگی‌های سیل (آب‌دهی اوج، اندازة رواناب خروجی و زمان تا اوج) ارزیابی شد و سازه‌های آبی آبراهه‌ای و اقدامات زیستی بررسی شدند. نتایج نشان داد که سازه‌های آبخیزداری به‌طور مؤثر در کاهش آب‌دهی اوج سیلاب و افزایش زمان رسیدن به اوج تأثیرگذارند. اثر سازه‌های آبخیزداری بر حجم کل رواناب خروجی معنادار نبود. همچنین، نتایج ارزیابی اقدامات زیستی، بیانگر اثر قابل‌توجه این اقدامات بر کاهش رواناب خروجی و آب‌دهی اوج بود و بر زمان تا اوج تأثیرگذار نبود. این یافته‌ها نشان‌دهندة اهمیت تلفیق اقدامات سازه‌ای و زیستی در مدیریت جامع آبخیز بود. تلفیق این دو رویکرد سبب افزایش اثربخشی اقدامات انجام‌شده در مهار سیلاب، حفاظت خاک و مدیریت منابع آب شد. ازاین‌رو، پیشنهاد می‌شود که طرح‌های مشابه در دیگر مناطق با شرایط اقلیمی و گیتاشناسی مشابه نیز انجام شوند تا بتوان از نتایج به‌دست آمده در تصمیم‌گیری‌ها و بهبود مدیریت آبخیز استفاده کرد.