بررسی اثر تغییرات کاربری اراضی بر توزیع رسوب مخزن سد (مطالعه موردی سد لاسک) با استفاده از مدل hec-ras

زمینه و هدف: در چند دهه اخیر به دلیل رشد صنایع تغییرات شدیدی در اقلیم کره زمین رخ داده است و دمای متوسط آن افزایش قابل توجهی داشته است. تغییرات کاربری اراضی و اقلیم تاثیر بسیار زیادی بر روی دبی و تولید رسوب در حوضه ها داشته است. افزایش تولید رسوبات اثرات زیان بار زیست محیطی و عمرانی زیادی به همراه دارد، از جمله این اثرات می توان به کاهش عمق مفید سد و به تبع آن کاهش عمر سد اشاره کرد. هدف از انجام این مطالعه بررسی روند رسوب گذاری در طول مسیر رودخانه مبارک آباد (حوضه امام زاده ابراهیم) و اثر زمان بر افزایش عمق رسوب مخزن سد لاسک واقع در استان گیلان با استفاده از مدل hec-ras در حالت های مختلف برای دامنه زمانی سال های 1376 الی 1450 است.روش پژوهش: رودخانه مبارک آباد یکی از شاخه های اصلی رودخانه پسیخان است که مهمترین رودخانه تامین کننده آب تالاب انزلی است. این حوضه دارای کاربری های متنوع از جمله جنگل، مرتع تخریب شده، مرتع متوسط و مرتع با کیفیت خوب، مسکونی، شالیزار و ... می باشد. برای انجام این مطالعه از تغییرات کاربری اراضی در سال های، 1376، 1386، 1399، 1419 و 1450 استفاده شد. برای سنجش رواناب، رسوب و دبی در سال های آینده (سال های 1419 و 1450) با کمک مدل آماری lars-wg در دو سناریو (rcp 4.5 و rcp 8.5) و ابزار swat مورد بررسی قرار گرفت. برای اجرای مدل hec-ras از سه الگوی کاهش سطح به روش بورلند و میلر، روش کاهش سطح مودی و روش افزایش سطح استفاده شد. متغیرهای ورودی مدل در سه بخش نقشه توپوگرافی، اطلاعات دبی، دبی- رسوب و همچنین دانه بندی رسوبات بارگذاری می شود. واسنجی مدل با استفاده از اطلاعات دبی و رسوب در طول دوره مورد مطالعه انجام شد. در این مطالعه تغییرات رسوب گذاری در طول رودخانه مبارک آباد از سرچشمه تا محل احداث سد لاسک بررسی شد. همچنین عمق رسوب مخزن سد در سال های مختلف با استفاده مدل hec-ras مورد بررسی قرار گرفت.یافته ها: نتایج شبیه سازی این مطالعه نشان داد که با گذر زمان درصد مناطق مسکونی افزایش چشمگیری خواهد یافت و از مساحت مراتع که در بخش جنوبی حوضه قرار دارند کاسته می شود. در حال حاضر در این حوضه 1.87 کیلومتر مربع مساحت کل به بخش مسکونی که شامل چند روستا است اختصاص یافته است. در حالی‌که در سال 1450 این مقدار به 21.45 کیلومتر مربع خواهد رسید. همچنین مراتع با پوشش متراکم در این حوضه در سال 1376 معادل 99.65 کیلومتر مربع بوده است که در سال 1450 این مقدار به 4.82 کیلومتر مربع کاهش خواهد یافت. نتایج این مطالعه نشان داد که از سرچشمه تا محل احداث سد رسوب گذاری به دلیل کاهش شیب افزایش یافته است و بیشترین مقدار رسوبات در مخزن سد تجمع یافته اند. همچنین مشاهده شد که با گذر زمان عمق رسوبات پشت مخزن سد افزایش چشمگیری یافته است که باعث کاهش کارایی سد می شود. نتایج این مطالعه نشان داد که روند افزایشی در عمق رسوب مخزن وجود دارد، به نحوی که بیشترین مقدار آن در سال 1450 معادل 39.1 متر از ارتفاع آبگیری سد به دست آمده است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که در سال های 1450 و 1419 به ترتیب 2.02 و 1.92 میلیون تن رسوب در مخزن سد لاسک ته‌نشست خواهد کرد.نتایج: با توجه به نتایج به دست آمده از شبیه سازی مدل hec-rasدر حوضه امام زاده ابراهیم مشاهده می شود در صورتی که برنامه-ریزی دقیق و اجرایی در این منطقه صورت نگیرد، تغییر کاربری اراضی به شدت رخ خواهد داد. این تغییر کاربری ها سبب افزایش فرسایش خاک و تولید رسوب در حوضه می شود. به عبارتی می توان از این تغییر کاربری ها به عنوان زنگ خطری برای نابودی تالاب انزلی یاد کرد. به طور کلی با توجه به شرایط حوضه و فرسایش زیاد آن در بالادست عمر سد لاسک زیاد نخواهد بود و احداث آن سبب کاهش حق آبه تالاب انزلی می شود و این تالاب بین المللی را با سرعت بیشتری به سمت نابودی کامل می کشاند.

investigating the effect of land use changes on the distribution of dam reservoir sediment (case study: lasak dam) using the hec-ras model

introduction: in the last few decades, due to the growth of industries, drastic changes have occurred in the climate of the planet, and its average temperature has increased significantly. land use changes and climate have had a great impact on discharge and sediment production in watershed. the increase in the production of sediments has many harmful environmental and constructional effects; among these effects we can mention the reduction of the useful depth of the dam and consequently the reduction of the life of the dam. the purpose of this study is to investigate the process of sedimentation along the mubarakabad river (emamzadeh ebrahim watershed) and the effect of time on the increase in the sedimentation depth of the lasak dam reservoir located in guilan province using the hec-ras model in different states for the time range of 1997 to 2071. methods: mubarakabad river is one of the main branches of pasikhan river, which is the most important river supplying water to anzali wetland. this watershed has various uses, including forest, degraded pasture, medium pasture and good quality pasture, residential, paddy field, etc. to carry out this study, land use changes in the years 1997, 2007, 2020, 2040 and 2071 were used. in order to measure the runoff, sediment and flow rate in the coming years (2022 and 2071) with the help of the lars-wg statistical model in two scenarios (rcp 4.5 and rcp 8.5) and swat tool was investigated. to implement the hec-ras model, three models of surface reduction were used: borland and miller's method, moody's surface reduction method and surface increase method. the input variables of the model are loaded in three sections: topographic map, discharge information, discharge-sediment, and sediment grading. the model was calibrated using discharge and sediment data during the study period. in this study, changes in sedimentation along the mubarakabad river from upstream to the construction site of lasak dam were investigated. also, the sedimentation depth of the dam reservoir was investigated in different years using the hec-ras model. results: the simulation results of this study showed that with passing of time, the percentage of residential areas will increase significantly and the area of pastures located in the southern part of the basin will decrease. currently, in this basin, the total area of 1.87 km2 has been allocated to the residential sector, which includes several villages. while in 2071, this amount will reach 21.45 km2. also, pastures with dense coverage in this basin in 1997 were equal to 99.65 km2, and in 2071 this amount will decrease to 4.82 km2. the results of this study showed that from the source to the construction site of the dam, sediment deposition has increased due to the reduction of the slope, and the largest amount of sediments have accumulated in the reservoir of the dam. it was also observed that with passing time, the depth of sediments behind the dam reservoir has increased significantly, which reduces the efficiency of the dam. the results of this study showed that there is an increasing trend in the sedimentation depth of the reservoir, so that its maximum value was obtained in 2071, equivalent to 39.1 meters from the height of the dam intake. the results of this study show that in the years 2071 and 2040, 2.02 and 1.92 million tons of sediment will settle in the lasak dam reservoir, respectively. conclusion: according to the results obtained from the hec-ras model simulation in the emamzadeh ebrahim watershed, it can be seen that if detailed and executive planning is not done in this area, land use change will occur severely. this change of uses causes the increase of soil erosion and production of sediment in the watershed, in other words, this change of uses can be considered as an alarm for the destruction of anzali wetland. in general, due to the conditions of the watershed and its high