ارزیابی عملکرد سدهای اصلاحی در کنترل دبی و بار رسوبی در دوره عمر مفید آنها (مطالعه موردی: حوزه آبخیز کند)

سابقه و هدف: ارزیابی عملکرد عملیات آبخیزداری همواره با مقایسه پاسخ‌های حوزه آبخیز در شرایط قبل و بعد از اجرای عملیات انجام می‌شود. این روند سبب می‌شود تا اثر عملیات در طول زمان پخش شده و اثر واقعی آن دیده نشود و متعاقباً ضعف آن سری عملیات در طول زمان ناشناخته باقی بماند. لذا با توجه به اهمیت سدهای اصلاحی در برنامه‌های آبخیزداری در ایران، هدف از این مطالعه تعیین زمان واقعی تاثیر یا عمر مفید سدهای اصلاحی در کنترل دبی و بار رسوبی و ارزیابی میزان تاثیر آنها در حوزه آبخیز کند در استان تهران می‌باشد. مواد و روش‌ها: ابتدا عمر مفید سدهای اصلاحی در حوزه آبخیز کند بر اساس اطلاعات به دست آمده از منحنی جرم مضاعف بارشرواناب و پایش‌های میدانی تعیین شده است. بر اساس طول عمر مفید به دست آمده، دوره مطالعاتی (94-1356) به سه دوره تقسیم شده است: قبل از احداث سدهای اصلاحی (دوره اول)، عمر مفید سدهای اصلاحی (دوره دوم) و اتمام عمر مفید سدهای اصلاحی (دوره سوم) و تغییرات دبی و بار رسوبی خروجی از حوزه آبخیز بررسی شده و با رویکرد رایج مقایسه شده است. برای برآورد بار رسوبی در هر دوره نیز از روش‌های منحنی سنجه رسوب استفاده شده است.یافته‌ها: نقاط زمانی وقوع شکستگی شیب در منحنی جرم مضاعف و نیز پایش‌های میدانی نشان می‌دهد که مدت زمان تاثیر (عمر مفید) سدهای اصلاحی در حوزه آبخیز کند به طور میانگین چهار سال (از سال 1378 تا اوایل سال 1382) بوده است. نتایج حاصل از ارزیابی اثرات سدهای اصلاحی در منطقه مطالعاتی نشان می‌دهد که با وجود ثابت بودن شرایط بارش، مقدار دبی خروجی و دبی‌های مشخصه بیشینه، کمینه و متوسط در دوره دوم نسبت به دوره اول به ترتیب 43، 49.66، 53.28 و 100 درصد کاهش یافته است. مقدار کاهش بار رسوبی در دوره دوم نسبت به دوره اول بسیار محسوس‌تر بوده و 92.47 درصد می‌باشد. این در حالی است که با اتمام عمر مفید سدهای اصلاحی (دوره سوم)، مقدار دبی و بار رسوبی خروجی از حوزه آبخیز کند، افزایش یافته و به سطح مقادیر دوره اول باز می‌گردد. مقایسه نتایج حاصل از این رویکرد ارزیابی (تعیین عمر مفید) با رویکرد رایج (قبل و بعد از اجرای طرح) نیز نشان می‌دهد که در رویکرد رایج به دلیل توزیع اثر عملیات در طول زمان، عملکرد واقعی سدهای اصلاحی معادل نصف عملکرد واقعی آنها سنجیده خواهد شد. نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان می‌دهد که در نظر گرفتن عمر مفید در فرآیند ارزیابی، نتایج واقع بینانه‌تری را ارائه خواهد داد. در واقع، هرچند کارایی سدهای اصلاحی در طول عمر مفید آنها در حوزه آبخیز کند، بسیار قابل توجه بوده، اما کوتاهی عمر مفید ضعف قابل توجه این نوع از عملیات‌های آبخیزداری بوده است. علاوه بر این، تکیه بر سدهای اصلاحی برای پایدارسازی حوزه‌ آبخیز کند راهکار موفقی نبوده و تنها مانع خروج رسوب تولیدی از حوزه آبخیز شده است و به همین دلیل در دروه سوم، پاسخ‌های حوزه آبخیز به شرایط قبل از اجرای عملیات بازگشته است. لذا، منفعت حاصل از اجرای عملیات آبخیزداری در حوزه آبخیز کند، برون‌حوزه‌ای بوده و اثرات درون حوزه‌ای در آن، محدود به کاهش شیب آبراهه اصلی بوده است. در واقع، در صورتی می‌توان عمر مفید سدهای اصلاحی را افزایش داد که عملیات آبخیزداری با اثرات درون حوزه‌ای در اولویت قرار بگیرند و این امر خود مستلزم کنترل فرسایش در مبدا یعنی دامنه‌ها است.

Performance assessment of check dams to controlling discharge and sediment load over their useful lifespan period (Case study: Kond watershed)

Background and objectives: Evaluation of watershed operation performance is always done by comparing watershed responses before and after operations. This process causes the effect of the operation to spread over time and not to see its true effect and consequently, the weakness of that series of operations will remain unknown over time. Therefore, considering the importance of check dams in watershed management programs in Iran, the goal of this study is determination of realtime impact or life span of check dams in controlling discharge and sediment load and evaluating of their impacts in Kand’s watershed in Tehran province. .Materials and methods: At the first, life span of check dams has obtained based on DoubleMass curve, and field surveys . Then, the study period (19992015) is divided into three periods: before the construction of the check dams (first period), the life span of the check dams (second period) and the end of the life span of the check dams (third period) and the discharge and sediment load changes at the outlet of watershed are investigated and compared with the common approach. Sedimentation rate curve methods were also used to estimate the sediment load in each period.Results: The time points of occurrence of slope fractures in double mass curves as well as field observations indicate that the duration of impact (life span) of check dams in the Kond’s watershed was on average four years (from 1999 to early 2003). The results of the evaluation of the impacts of the check dams in the case study indicate that despite the constant precipitation conditions, the outflow discharge and the maximum, minimum and average characteristic discharges in the second period, compared to the first period, has decreased by 43, 49.66, 53.28 and 100, respectively. The amount of sediment load reduction in the second period is much more noticeable than the first period and is 92.47%. However, at the end of the life span of check dams (third period), the amount of discharge and sediment load has increased, returning to the level of the first. Comparison of the results of this evaluation approach (determine the life span) with the common approach (before and after project implementation) also shows that in the common approach, due to the distribution of the effects of operations over time, the performance of check dams will be measured at half their actual performance.Conclusion: The results of this study show that considering the life span in the evaluation process will provide more realistic results. Actually the efficiency of check dams in Kond’s watershed is considerable during their life span, but their shorter life span is a significant weakness of this type of watershed operation. Actually relying on check dams to stabilize watersheds has not been a successful solution and only prevent to exit sediment production from the watershed and, for this reason, in the third period, the watershed response has returned to the preoperation conditions (temporary effect). Therefore, the benefits of watershed management operations in the Kond’s watershed were offsite impacts and the onsite impacts were limited to reducing the slope of the main stream.In fact, in order to increase the life span of check dams, watershed management operations with onsite impacts should be prioritized, which this in itself requires erosion control at the source, ie the slopes