تحلیل روند تغییرات مورفولوژیکی الگوی آبراهه بابل رود از طریق نیمرخ‌های متساوی‌البعد (ترانسکت)

مقدمه

رودخانه‌ها به­دلیل اهمیت فراوان در زمینه تأمین منابع آب‌وخاک مورد توجه انسان بوده و عمده سکونتگاه‌های بشری در جوار آنها استقراریافته‌اند؛ رودخانه‌ها شاهرگ‌های حیاتی برای تمرکز فعالیت‌های انسانی به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک به­شمار می‌روند (یمانی و فخری، 1391). دسترسی به آب‌وخاک مناسب موجب شده است تا بخش عمده‌ای از آبادی‌ها و اراضی زراعی ایران در سواحل رودخانه‌ها استقرار یابند (یمانی و همکاران،1390). به­دلیل همین اهمیت اقتصادی، اجتماعی و طبیعی، رودخانه‌ها به‌عنوان مهم‌ترین عوارض ژئومور

مقدمه

رودخانه‌ها به­دلیل اهمیت فراوان در زمینه تأمین منابع آب‌وخاک مورد توجه انسان بوده و عمده سکونتگاه‌های بشری در جوار آنها استقراریافته‌اند؛ رودخانه‌ها شاهرگ‌های حیاتی برای تمرکز فعالیت‌های انسانی به‌ویژه در مناطق خشک و نیمه‌خشک به­شمار می‌روند (یمانی و فخری، 1391). دسترسی به آب‌وخاک مناسب موجب شده است تا بخش عمده‌ای از آبادی‌ها و اراضی زراعی ایران در سواحل رودخانه‌ها استقرار یابند (یمانی و همکاران،1390). به­دلیل همین اهمیت اقتصادی، اجتماعی و طبیعی، رودخانه‌ها به‌عنوان مهم‌ترین عوارض ژئومورفولوژی دینامیک از دیرباز موردتوجه ژئومورفولوژیست­ها و دانشمندان و محققان مختلف بوده‌اند. مورفولوژی رودخانه به‌واسطه الگو و شکل آبراهه توصیف‌شده و به‌وسیله عواملی از قبیل دبی، شیب سطحی جریان، سرعت، عرض و عمق آبراهه و مواد بستر رودخانه و نظایر آن تعیین می‌شود. این عوامل مستقل از یکدیگر نبوده و وابسته به هم هستند (ماتوستا[1]،2011).

مورفولوژی رودخانه­ها در طول زمان در حال تغییر است؛ به­دلیل فرسایش کناری و جابه­جایی مرزهای رودخانه هرساله سطح وسیعی از اراضی کشاورزی و نواحی مسکونی و تأسیسات ساحلی در معرض نابودی و تخریب قرار می‌گیرند (رنگزن، صالحی و سلحشوری، 1387). ازاین‌رو مطالعه رودخانه‌ها در ژئومورفولوژی به‌منظور شناسایی شکل و الگوی کلی، نحوه تغییر و تحول آن جهت تحلیل پایداری و فرسایش کناری آن‌ها صورت می‌گیرد (مقصودی، شرفی و مقامی، 1389). رودخانه‌ها تحت تأثیر عوامل طبیعی و انسانی در طول مسیر خود اشکال مختلفی به خود می‌گیرند. تغییرات دبی جریان، میزان بار رسوبی و شیب بستر و به‌تبع آن روند فرسایش و رسوب‌گذاری در مسیر رودخانه تعیین‌کننده تغییرات مورفولوژیک و شکل پلان رودخانه است. علاوه بر عوامل طبیعی شکل‌دهنده الگو و مشخصات رودخانه­ها و تغییرات آن­ها در طی زمان، عوامل انسانی در بستر طبیعت و به‌ویژه در مجاورت رودخانه­ها نیز موجب تغییر روند فرسایش کناره­ها و بستر می­شود. رودخانه بابل رود نیز به­دلیل استقرار سکونتگاه­های شهری و روستایی و کاربری‌های زراعی مـتعدد در جوار آن­ها دستخوش تغییرات ناشی از فعالیت­های انسان بوده است و تغییرات آن اهمیت به­سزایی در مدیریت اراضی کنار رودخانه دارد. همچنین تغییر کاربری­های اراضی و احداث و توسعه زیرساخت‌های حمل‌ونقل در 60 سال اخیر یکی از دلایل دیگر بوده است؛ بنابراین مطالعه روند و میزان تغییرات بستر و کناره‌ها و شناسایی عوامل مؤثر بر این تغییرات مدنظر پژوهش حاضر است.

در زمینه‌ تغییرات مورفولوژی رودخانه‌ها تحقیقات زیادی انجام‌شده و بیشتر آن‌ها در ارتباط با مسائل مهندسی رودخانه است. شفیعی­فر (2001) الگوی مهاجرت رودخانه زهره را که یکی از رودخانه‌های حوضه خلیج‌فارس در جنوب ایران است، بر اساس چند سری عکس هوایی و تصویر ماهواره‌ای مطالعه کرده است. هدف این پژوهش، مکان‌یابی ساختگاه مناسب جهت پرورش ماهی در ساحل رودخانه است. فرخی و همکاران (1384) با بررسی تغییرات پلان رودخانه دز با استفاده از سنجش‌ازدور و GIS نتیجه گرفتند که رودخانه بیشتر از الگوی پیچان‌رودی تبعیت می‌کند و سواحل آن جابه‌جایی زیادی داشته است. مرید و همکاران (1383) روند تغییرات مورفولوژیکی رودخانه کارون را بر اساس چهار سری تصاویر ماهواره‌ای Landsat و IRS بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که خصوصیات قوس‌ها در حال تغییر است؛ و تراکم و اندازه انحنای قوس‌ها به سمت پایین‌دست جابه‌جاشده است. مقصودی و همکاران (1389) در بررسی روند تغییرات الگوی مورفولوژیک رودخانه خرم‌آباد در سه بازه زمانی مختلف با استفاده از عکس‌های هوایی تصاویر ماهواره‌ای، شاخصه‌ هندسی رودخانه را اندازه‌گیری کرده و سپس به تحلیل آماری این شاخص‌ها پرداختند و درنهایت به این نتیجه رسیده‌اند که در محدوده موردمطالعه آن‌ها ابتدا کاهش تعداد پیچان‌رود و سپس افزایش تعداد پیچان‌رود اتفاق افتاده و شاخصه‌ای هندسی به‌دست‌آمده حاکی از تغییر الگوی رودخانه به‌ویژه به دلیل تغییر کاربری اراضی مجاور رودخانه بوده است. یمانی و فخری (1391) به بررسی تغییرات الگوی رودخانه جگین در جلگه ساحلی مکران پرداخته‌اند. آن‌ها با بررسی متغیرهای مؤثر بر تغییرات رودخانه جگین به روش مقایسه زمانی-مکانی تحولات پیچان‌رودی و تغییر مسیر رودخانه در یک بازه 50 ساله با استفاده از نقشه‌های توپوگرافی و زمین‌شناسی، عکس هوایی و تصویر ماهواره­ای و کارمیدانی به این نتیجه رسیدند که فراوانی و توسعه پیچان‌رودها و نیز تغییر مسیر رودخانه در درجه اول وابسته به شیب کم دلتای جگین و سپس ریزدانه بودن بافت رسوبات است. حسینی (1392) در بررسی روند تغییرات الگوی مورفولوژی رودخانه زنجان رود به روش مقایسه زمانی و کانی با استفاده از عکس­های هوایی و تصاویر ماهواره­ای به این نتیجه رسید که آبراهه زنجان رود در محدوده مورد مطالعه روند پایداری است و میزان پایداری در بازه دوم بیشتر از بازه اول و سوم است و بازه سوم هنوز نسبتاً ناپایدار است. یمانی (1392) در بررسی تغییرات زمانی خط ساحلی شرق تنگه هرمز از طریق تحلیل آماری نیمرخ­های متساوی­البعد (ترانسکت) به این نتیجه رسید که بیشترین تغییرات در مورفولوژی پیکان­های ماسه‌ای و در محدوده خور­ها و مصب رودخانه بوده است. یمانی و همکاران (1392) به بررسی تغییرات خط ساحلی قاعده سفیدرود به روش تحلیل نیمرخ­های متساوی البعد پرداختند و به این نتیجه رسیدند که بیشترین تغییرات در خط ساحلی در دوره 1955-1966 رخ‌داده که علت این امر در میزان دبی و رسوب رودخانه قبل و بعد از احداث سفیدرود می­دانند.

از بین پژوهشگران خارجی، لئوپولد[2] وولمن[3] (1957) متذکر شده‌اند که شکل آبراهه اشاره بر برش عرضی رودخانه دارد و ازآنجاکه شکل برش عرضی رودخانه‌ها دچار تغییر می‌شود، شکل باید جزو مشخصه‌های فعالیت رودخانه در مراحل مختلف جریان به‌حساب آورده شود. بنابر اظهار این پژوهشگران الگوی آبراهه اشاره بر بازه‌های محدود رودخانه دارد که می‌تواند به‌صورت مستقیم، سینوسی، مئاندری یا بریده‌بریده (فرا شاخه‌ای) تعیین شود. تایمر[4] (2003) با بررسی روش‌های کنترل تغییرات پیچان‌رودی بر روی رودخانه تیس زا[5] نتیجه گرفت که پیچان‌رودی شدن رودخانه به‌شدت تحت تأثیر موقعیت گسل‌ها و فرونشست‌های غیرعادی است. چو[6] و همکاران (2006) با بررسی افزایش تغییرات الگوی رودخانه‌ زرد کنونی (هوانگ هو) در قسمت دلتایی در چین با استفاده از تصاویر سنجش‌ازدور نتیجه گرفتند که در دوره زمانی 1976-2000 م بیشترین فرسایش در بالای دماغه‌ی دیالاکو[7] و شینگیانگو[8] رخ‌داده و به‌طرف خط ساحلی حدود 5/4-تا 7-متر عقب‌نشینی داشته است. ولرو[9] (2009) در مطالعه خود در رابطه با بازه پیچان‌رودی میان دست رودخانه ابرو^[10] در اسپانیا احداث سد، تغییر کاربری اراضی و احداث سیل شکن‌ها (سیل­بندها) را که آبراهه اصلی را محدود می­کند، عامل تغییر رفتار سیستم رودخانه قلمداد کرده که نیاز مبرم به یک برنامه مدیریتی جامع دارد. وی راهکار ایجاد «قلمرو رودخانه‌ای»^[11] را برای حل این مسئله پیشنهاد کرده است. این پژوهش نیز به بررسی مورفولوژی قسمتی از رودخانه­ بابل رود با استفاده از نرم­افزار Arc Gis پرداخته است. هدف آن نیز تعیین و بررسی روند تغییرات مورفولوژی رودخانه و عوامل مؤثر بر این تغییرات در بازه موردمطالعه طی سه دوره زمانی است.

منطقه موردمطالعه

حوضه آبریز بابل رود از رودخانه‌های اصلی حوضه آبریز دریای مازندران است که بین 36 درجه و 45 دقیقه عرض شمالی از استوا و 52 درجه و 25 دقیقه تا 52 درجه و 55 دقیقه طول شرقی از نصف‌النهار گرینویچ قرارگرفته است (شکل 1). حد شمالی حوضه آبریز بابل رود به دریای خزر و حد جنوبی آن کوه‌های سوادکوه و حد شرقی آن حوضه آبریز رودخانه تالار و حد غربی آن حوضه آبریز رودخانه هراز است. شاخه‌های مهم رودخانه بابل عبارت‌اند از: سجاد رود، رود بابلک، رود آذر و کلارود که پس از به­هم پیوستن رود بابل را تشکیل می‌دهند که این رود پس از آبیاری شالیزارهای بابل در بابلسر به دریای خزر می‌ریزد (خانی سدهی، 1374). شاخه‌ اصلی این رودخانه به نام بابل رود است که جهت جریان آن از جنوب به شمال است. شاخه سجاد رود از سمت غرب رودخانه‌ اصلی سرچشمه گرفته و پس از طی مسیری حدود 50 کیلومتر، از شروع جلگه به بابل رود می‌ریزد. در وسط مخروط افکنه رود و در بالادست شهر بابل، شاخه‌ خوش­رود که خود از زیرشاخه به نام‌های متالون رود، کلارود و بزرود تشکیل گردیده از سمت غرب به آن می‌پیوندد (یمانی و همکاران، 1385).

شکل (1) منطقه موردمطالعه

مواد و روش­ها

برای بررسی میزان تغییرات رودخانه بابل رود، با استفاده از عکس‌های هوایی و تصاویر ماهواره‌ای جابجایی بستر آبراهه در دوره‌های زمانی 1334، 1383 و 1393 موردمطالعه قرار گرفت. ابتدا عکس‌های هوایی سال‌های 1334 و 1383 اسکن شده و در محیط ENVI با واردکردن مختصات نقاط تعیین‌شده در Google earth رقومی شدند. در این مرحله برای اعتبار سنجی عکس‌های رقومی شده از لایه‌های 25000 آبراهه‌ها و عوارض انسانی ازجمله جاده‌ها به­دلیل وجود و ثابت بودن آن در تمام دوره زمانی موردمطالعه استفاده شد. همچنین برای اعتبارسنجی، عکس­های رقومی شده به محیط Google earth منتقل و با عارضه‌های موجود درروی آن تطبیق داده شد. در این روش بستر رودخانه در محدوده موردمطالعه از روی عکس‌های هوایی 1:55000 سال 1334 سازمان جغرافیایی ارتش و عکس‌های 1:40000 سال 1383 سازمان نقشه‌برداری و تصاویر ماهواره‌ای لندست 8^[12] سال 1393 در نرم‌افزار Arc map ترسیم شد. سپس بر اساس لایه‌های تهیه‌شده اقدام به مقایسه تغییرات گردید. از طرفی علاوه بر مقایسه تغییرات در بعد زمانی، مسیر موردمطالعه با توجه به شکل آبراهه (شریانی، پیچان‌رودی) و الگوی زهکشی آن، به سه بازه از جنوب به شمال (خروجی حوضه) تقسیم‌شده است. با توجه به این­که کلیات مورفولوژیکی رودخانه از روی عکس­های هوایی و تصاویر استخراج‌شده لذا تفاوت در دقت آن‌ها در مقایسه با تغییرات مورفولوژیکی در دوره­های مختلف قابل‌چشم‌پوشی است. بنابراین در ترسیم مورفولوژی رودخانه از عکس­های با دقت متفاوت استفاده‌ شده است (شکل 1).

الف: بازه اول یا بازه شریانی: این بازه با طول تقریبی 44/15 کیلومتر از محدوده­ آبادی کاردگرکلا تا محل اتصال سجاد رود به بابل رود امتداد دارد.

ب: بازه دوم یا بازه حد واسط بین حالت مئاندری و بریده‌بریده (شریانی): این بازه با طول تقریبی 89/16 کیلومتر از محل اتصال سجاد رود به بابل رود تا پل محمدحسن خان امتداد دارد.

پ: بازه سوم یا بازه پیچان‌رودی: این بازه با طول تقریبی 85/12 کیلومتر از پل محمدحسن خان تا حدود شهر بابل امتداد دارد.

شکل (2) موقعیت بازه موردمطالعه از رودخانه بابل رود

 همچنین برای تجزیه‌وتحلیل دقیق تغییرات آبراهه در طول دوره مورد مطالعه، ترانسکت­هایی در امتداد رودخانه با فاصله عرضی 1000 متر در نظر گرفته‌شده است. برای هرکدام از این ترانسکت­ها یک خط ثابت که تغییرات خط القعر نسبت به آن اندازه­گیری شده است در نظر گرفته‌شده است. سپس بعد از تعیین خط­القعر، خط ثابت و ترانسکت­هایی بافاصله 1000 در 1000 متر در نظر گرفته‌شده است، سپس در محیط Arc Gis بعد از تعیین ترانسکت­ها و محور اصلی و خط­القعر، پلی­گون­هایی ایجادشده و مساحت هر پلی­کون نسبت به دوره قبل بل هم مقایسه شده است. در نهایت از طریق تطبیق اختلافات موجود، تغییرات خط­القعر در بستر رودخانه تعیین و علت این تغییرات در هر ترانسکت مشخص شد. همچنین از تفاضل مساحت ترانسکت­های سواحل چپ وراست سال 1393 نسبت به سال 1334، انحراف­خط­القعر به سمت سواحل چپ و راست خط­القعر مشخص شد. روش مقایسه این‌گونه بود که ابتدا در مورد هر بازه ساحل راست، مقادیر پسروی از پیشروی کم شد و چنانچه عدد حاصله مثبت بود به معنای پیشروی (گسترش و عریض­شدگی بستر) و چنانچه عدد به‌دست‌آمده منفی باشد به معنای پسروی (تحدید بستر آبراهه) است. این مراحل برای هر بازه ساحل چپ نیز رعایت شد و درنهایت مجموع ارقام مربوط به ساحل چپ وراست هر بازه محاسبه شد تا میزان گسترش یا عریض شدگی و میزان تحدید یا پسروی بستر مشخص شود.

برای تعیین نوع تغییرات هر یک از سواحل، ابتدا موقعیت هر خط ساحلی در بازه­های مکانی موردمطالعه با خط ساحلی دوره قبل خود مورد مقایسه قرار گرفت تا نوع جابجایی‌ها در قالب پیشروی و پس‌روی مشخص شود. سپس برای هر ساحل در هر دوره لایه‌ای تهیه شد که در آن ضمن تعیین نوع جابجایی، سطح جابجایی‌ها نیز نسبت به دوره قبل اندازه‌گیری شد. در نهایت برای هر بازه زمانی (دوره) مورد مطالعه، بازه‌های مکانی از قبل تعیین ‌شده از هم تفکیک‌شده و جداول آماری مجزایی برای هرکدام از آن‌ها در نظر گرفته شد تا در هر دوره زمانی امکان مقایسه مکانی بین بازه‌ها نیز فراهم‌شده باشد. مقایسه زمانی عکس‌های هوایی و تصاویر سه دوره به ما نشان داد که مورفولوژی رودخانه در طی زمان دچار تغییرات شده است. برای پی بردن به­دلایل این تغییرات، نقشه کاربری هر دوره نیز تهیه‌شده و تغییرات کاربری در دوره مورد نظر با دوره ماقبل خود مورد مقایسه قرار گرفت. در نهایت وضعیت تغییرات درکل دوره نیز نسبت به دوره اول و میانی مورد مقایسه قرار گرفت. علت این تغییرات نیز تحلیل و ارتباط داده شد. همچنین میزان تغییرات مورفولوژیکی با تغییرات کاربری صورت گرفته مورد مطالعه قرار گرفت. موقعیت بازه­های مورد مطالعه در شکل 2 نشان داده ‌شده است. عکس‌های هوایی سال 1334 و 1383 بازه مورد مطالعه و تصاویر ماهواره­ای آن نیز در شکل 3 نشان داده‌شده است.

شکل (3) A- عکس هوایی سال 1334 بازه موردمطالعه بابل رود B -عکس هوایی سال 1383 بازه موردمطالعه بابل رود C-تصاویر ماهواره‌ای بازه موردمطالعه بابل رود

بحث و نتایج

ـ برآورد تغییرات دوره اول (1383 نسبت به 1334)

تغییرات خط ساحلی راست و چپ بازه­ها در دوره اول در جدول 1 نشان داده‌شده است و طبق این جدول هر سه بازه ساحل راست و چپ در دوره اول به‌طورکلی دارای روند پسروی بوده است.

جدول (1) سطوح پیشروی و پسروی ساحل راست و چپ آبراهه و مساحت آن برحسب کیلومترمربع در دوره اول

ـ برآورد تغییرات دوره دوم (1393 نسبت به 1383)

تغییرات خط ساحلی راست و چپ بازه‌ها در دوره دوم در جدول 2 نشان داده‌شده است و طبق این جدول بازه اول ساحل راست در دوره دوم به‌طورکلی دارای روند پسروی، بازه دوم دارای روند پیشروی و بازه سوم دارای روند پسروی است. همچنین بازه اول ساحل چپ در دوره دوم دارای روند پیشروی و بازه دوم و سوم ساحل چپ دارای روند پسروی بوده است.

جدول (2) سطوح پیشروی و پسروی ساحل راست و چپ آبراهه و مساحت آن برحسب کیلومترمربع در دوره دوم

 ـ برآورد تغییرات دوره سوم (1393 نسبت به 1334)

تغییرات خط ساحلی راست و چپ در بازه‌ها در دوره سوم در جدول 3 نشان داده‌شده است و طبق این جدول، به‌طورکلی هر سه بازه ساحل راست و چپ در دوره سوم دارای روند پسروی بوده است.

جدول (3) سطوح پیشروی و پسروی ساحل راست و چپ آبراهه و مساحت آن برحسب کیلومترمربع در دوره سوم

ـ تغییرات کل آبراهه در سه دوره

با توجه به محاسبات انجام‌شده و نتایج به‌دست‌آمده برای بازه‌های مختلف، تغییرات آبراهه در قالب گسترش و تحدید به­دست آمد. داده‌های مربوط به تغییرات آبراهه در بازه‌های موردمطالعه در سه دوره، در جدول 4، 5 و 6 نشان داده‌شده است. بر اساس داده‌های جداول، آبراهه موردمطالعه در دوره اول در سه بازه و در هر دو ساحل روند تحدید و عقب‌نشینی داشته است که در بازه دوم شدت آن نسبت به دو بازه دیگر بیشتر بوده است. آبراهه موردمطالعه در دوره دوم در بازه اول 05/0 کیلومترمربع تحدید داشته و در بازه دوم و سوم به ترتیب 29/0، 54/0 کیلومتر عقب‌نشینی کرده است ولی میزان محدودشدگی در بازه دوم نسبت به بازه سوم کمتر بوده است. آبراهه موردمطالعه در دوره سوم در بازه اول 75/1 کیلومترمربع عقب‌نشینی داشته و در بازه دوم و سوم نیز به ترتیب 95/3 و 7/0 کیلومترمربع محدودشده است ولی میزان محدودشدگی در بازه دوم نسبت به دو بازه دیگر بیشتر بوده است. نتایج حاصل از بررسی پهنه‌های پسروی و پیشروی در ساحل چپ وراست رودخانه در بازه‌های زمانی و مکانی مختلف نشان داد که بستر رودخانه (مسیر موردمطالعه) در تمام بازه زمانی مورد مطالعه دارای روند عقب‌نشینی و تحدید از کناره‌های بستر آبراهه بوده است. مقایسه نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که پسروی بستر رودخانه در بازه میانی (بازه دوم) بیشترین میزان را داشته و از این نظر بازه اول و سوم به ترتیب در رده دوم و سوم قرار می‌گیرند.

جدول (4) داده‌های تغییرات کل آبراهه در بازه‌های موردمطالعه در دوره اول

+ پیشروی و- پسروی

جدول (5) داده‌های تغییرات کل آبراهه در بازه‌های موردمطالعه در دوره دوم

+ پیشروی و- پسروی

جدول (6) داده‌های تغییرات کل آبراهه در بازه‌های موردمطالعه در دوره سوم.

+ پیشروی و- پسروی

شکل (4) A- پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل راست -دوره اول  B - پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل راست - دوره دومC- پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل راست -دوره سوم

شکل (5) A- پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل جپ-دوره اول B- پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل چپ - دوره دومC- پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل چپ – دورهدوم

ـ برآورد تغییرات از سال 1334 تا 1393 بر اساس روش نیمرخ­های متساوی البعد (ترانسکت)

اعداد دو ستون آخر جدول 7 نمایانگر تغییرات رودخانه طی دوره موردمطالعه است، این اعداد از تفاضل مساحت ترانسکت چپ سال 34 از ترانسکت چپ سال 93 و ترانسکت راست سال 34 از ترانسکت راست سال 93 به‌دست‌آمده است. اعداد مثبت در هرکدام از سواحل نشان‌دهنده پیشروی خط­القعر به سمت ساحل موردنظر و اعداد منفی نشان‌دهنده پسروی یا عقب‌نشینی خط القعر می­باشند. همچنین دلیل قرینه بودن اعداد در دو ساحل چپ و راست ناشی از این است که پیشروی به‌اندازه n مقدار به سمت راست (چپ) مستلزم پسروی به همان اندازه (n) به سمت چپ (راست) است. به‌عبارت‌دیگر همان اندازه که در یک ساحل رودخانه پیشروی دارد، در ساحل مقابل خط القعر دچار عقب‌نشینی شده است. با توجه به مساحت تغییرات، طی دوره 34 تا 93، کمترین تغییرات در ترانسکت­های شماره 24 تا 28 رخ‌داده است. دلیل تغییرات کم در این ترانسکت­ها، عبور رودخانه از داخل بافت شهری و زمین­های کشاورزی بوده است. این امر سبب شده است که تغییرات در حاشیه رودخانه توسط انسان کنترل شـود. همچنین در ترانسکت شماره یک نیز میزان تغییرات کم بوده است که دلیل آن را می­توان تغییرات کمتر رودخانه در خروجی خود از کوهستان دانست. ترانسکت­های شـماره 9 تا 22 نیز دارای بیشترین مقدار تغییرات است که این ترانسکت­ها در بازه دوم قرار می­گیرد. در جدول 8 دلایل تغییر هرکدام از ترانسکت­ها به‌طور مجزا بررسی‌شده است.

جدول (7) پیشروی و پسروی خط القعر در داخل ترانسکت­های موردمطالعه

جدول (8) علت تغییرات در هر ترانسکت

شکل (6) A: ترانسکت­های تطبیق داده‌شده با خط القعر سال 1334 B: ترانسکت­های تطبیق داده‌شده با خط القعر سال 1393

                       ج                                                              ب                                                                           الف

شکل (7)نقشه کاربری اراضی (الف=1334)، (ب=1383)، (ج=1393)

شکل (8) تغییرات ایجادشده تحت تأثیر عامل انسانی

نتیجه‌گیری

یافته‌های پژوهش حاکی از آن است که الگوی رودخانه در سه دوره زمانی در محدوده موردمطالعه ثابت نبوده و روند پسروی داشته است. در سه دوره زمانی موردمطالعه تغییرات چشمگیری در رودخانه دیده می­شود، به‌طوری‌که میزان تغییرات ایجادشده در بازه دوم بیشتر از دو بازه دیگر است. در بازه سوم تغییرات در سال‌های موردمطالعه جزئی‌تر بوده است. همچنین از طریق ترانسکت بندی، تغییرات خط القعر طی دوره موردمطالعه بررسی‌شده و بیشترین تغییرات در ترانسکت 9 تا 22 رخ‌داده است که از بین آن­ها ترانسکت­های 12،13 و 14 دارای بیشترین تغییرات است. دلیل عمده تغییرات، جابجایی خط­القعر تحت تأثیر عوامل طبیعی است. تغییرات بازه اول در دوره اول اکثراً در پادگانه­ها بوده است. در قسمت­های خروجی از کوهستان، تغییرات کمتر و هرچه رودخانه به سمت دشت آبرفتی (دلتا) پیش می­رویم بر میزان تغییرات افزوده‌شده است (ترانسکت 9 تا 22). به‌طورکلی تغییرات ایجادشده بیشتر تحت تأثیر عوامل طبیعی رخ‌داده است. عوامل انسانی نیز در این بازه نقش داشته است. تبدیل اراضی جنگلی به زمین­های کشاورزی و پیشروی این اراضی به سمت بستر رودخانه تا حدودی باعث تغییر در مسیر آبراهه شده است. همچنین در این بازه برای کنترل سیلاب، خاکریز­هایی در قسمت­هایی از ساحل رودخانه ایجاد کرده‌اند. در بازه اول طی دوره دوم تغییرات جزئی در داخل بستر مربوط به سال 1383 شده است. به‌عبارت‌دیگر تمام تغییرات رخ‌داده در سال 1393 نسبت به سال 1383 در داخل بستر خود رودخانه سال 1383 رخ‌داده است. در بالادست بستر مربوط به سال 1393 نسبت به سال 1383 کم‌عرض تر شده است و می­تواند تحت تأثیر عامل عمیق‌تر شدن بستر رودخانه و سد مخزنی البرز در بالادست باشد. پیشروی اراضی کشاورزی به داخل بستر قدیمی رودخانه، کارگاه­های شن و ماسه با پیشروی خود در بستر قدیم، احداث سد انحرافی گنج افروز در سال 1381 در روستای بالا گنج افروز و دیواره­ها و خاکریز­های ایجادشده در این بازه ازجمله در منطقه سد گنج افروز به‌منظور جلوگیری از پیشروی بستر از عوامل انسانی مؤثر بر تغییرات بازه دوم در دوره اول است که در تغییر مسیر بستر نسبت به سال 1334 تأثیر داشته است. بازه سوم حالت پیچان‌رودی دارد. طبق روند طبیعی الگوی پیچان‌رودی انتظار می‌رود بیشترین تغییرات در بازه سوم که پیچان‌رودی است روی داده باشد؛ اما دخالت انسان از سال 1334 تا 1383 مانع این تغییرات زیاد در بازه سوم شده است و اغلب تغییرات جزئی در این بازه روی‌داده است. بازه سوم در طی دوره اول که کلاً تحت پوشش زمین کشاورزی بوده است به ‌مرور زمان تبدیل به مناطق مسکونی و شـهرک‌ها شده است. لذا این تغییرات جزئی اهمیت تثبیت بیشتر رود در مناطق مسکونی را نسبت به زمین­های کشاورزی در سال­های قبل بیشتر کرده است و سبب شده است در بعضی مناطق دیوارهایی برای تثبیت بستر رود احداث‌شده است. پوشش انبوه درختچه­ای و نیزارها در بازه سوم مانع از پیشروی رودخانه به دو طرف بستر و مخصوصاً زمین­های زراعی اطراف می­شود و در تحدید آبراهه در این بازه نقش داشته است. همچنین عبور رود از بافت شهری در بازه سوم در این تثبیت‌شدگی و کنترل بستر رود نقش مؤثری داشته است. توسعه و احداث زیرساخت‌ها ازجمله جاده ساحلی در حاشیه رود و دیواره‌هایی که برای حفظ حریم ایجاد کردند در تثبیت بستر رود نقش داشته است. اثر پوشش گیاهی در تمام بازه‌ها شرایط مشابهی دارد و اغلب کناره‌های سواحل، از باغ‌ها و زمین‌های کشاورزی پوشیده شده و پوشش گیاهی در بیشتر نواحی از نوع درخت و درختچه‌های بوته‌ای و نیزار است که این امر در بازه سوم بیشتر از دو بازه دیگر به چشم می‌خورد. پوشش گیاهی در بازه سوم که عموماً از نوع درخت و درختچه­های بوته‌ای و نیزار است کناره‌ها را که عمدتاً از رسوبات ریزدانه و چسبنده تشکیل‌شده در مقابل تنش برشی آب محافظت می‌کند و موجبات پایداری نسبی الگوی رود می‌شود. پوشش انبوه درختچه‌ای و نیزارها مانع از پیشروی رودخانه به سمت اراضی زراعی و مناطق مسکونی می­شود و در تثبیت بستر رودخانه نقش بسیاری داشته است. کشاورزان برای حفاظت از زمین‌ها و باغ­های خود به سمت رودخانه پیشروی کرده و حاشیه رودخانه توسط تل خاک و خاکریز­هایی تثبیت‌شده است که این در تغییر بستر رودخانه در بازه‌ها نقش دارد. روند تغییرات 60 سال اخیر شامل تبدیل مناطق جنگلی به اراضی کشاورزی، باغ‌ها که در هر سه بازه مشاهده می‌شود و ساخت شهرک‌های بسیار در بازه سوم ازجمله شهرک شهرداری، طالقانی، اندیشه، آزادگان و غیره است. بیشتر این زمین‌های زراعی آب موردنیاز خود را از این رودخانه به دست می‌آورند و آب مازاد آن‌ها موجب فرسایش و تغییر بستر رودخانه شده است. همچنین ایجاد شهرک­ها و ساخت‌وساز در حاشیه رودخانه در بازه سوم موجب تثبیت حاشیه رودخانه توسط شهرداری و سازمان‌های مربوطه شده است. تغییرات کاربری اراضی که در محیط شهری (بازه سوم) صورت گرفته موجب تثبیت مورفولوژی رودخانه شده و شاهد کمترین تغییرات در این بازه هستیم. تبدیل اراضی جنگلی و کشاورزی به مناطق مسکونی و شهرک­ها را در بازه سوم شاهدیم که این امر سبب تثبیت بستر رودخانه توسط سازمان­های مربوطه شده است. اثر سدها در منطقه موردمطالعه به گونه­های مختلفی اعمال‌شده است. سد البرز از طریق تنظیم جریان رودخانه در پایین‌دست موجب شده است تا تغییرات بستر ناشی از سیل کاهش یابد. سدهای انحرافی از جمله سد گنج افروز و آبشار­های ایجادشده در مسیر رودخانه به‌منظور تأمین آب موردنیاز کشاورزی علاوه بر کاهش حجم دبی آب رودخانه، از طریق دیوار­هایی که در حاشیه آن ایجادشده است بستر رودخانه را به مقدار زیادی تثبیت نموده است. ازنظر تأثیر بر میزان تغییرات آبراهه در بازه‌های موردمطالعه نیز این عامل در بازه دوم بیشترین تأثیر را داشته است و میزان تأثیر آن در بازه دوم و سوم به‌مراتب کمتر است. در اطراف بازه دوم و سوم محدوده موردمطالعه از رودخانه بابل رود کارگاه‌های شن و ماسه و سنگ وجود دارد که شن و ماسه و سنگ موردنیاز خود را از بستر رودخانه برداشت می‌کنند که این امر تأثیر بسزایی در مورفولوژی آبراهه دارد. بنابراین بیشترین تغییر را در بازه دوم داریم که عامل اصلی تغییر آن، با توجه به موارد یادشده در بالا انسان و دخل و تصرف آن است.

فولوژی دینامیک از دیرباز موردتوجه ژئومورفولوژیست­ها و دانشمندان و محققان مختلف بوده‌اند. مورفولوژی رودخانه به‌واسطه الگو و شکل آبراهه توصیف‌شده و به‌وسیله عواملی از قبیل دبی، شیب سطحی جریان، سرعت، عرض و عمق آبراهه و مواد بستر رودخانه و نظایر آن تعیین می‌شود. این عوامل مستقل از یکدیگر نبوده و وابسته به هم هستند (ماتوستا[1]،2011).

مورفولوژی رودخانه­ها در طول زمان در حال تغییر است؛ به­دلیل فرسایش کناری و جابه­جایی مرزهای رودخانه هرساله سطح وسیعی از اراضی کشاورزی و نواحی مسکونی و تأسیسات ساحلی در معرض نابودی و تخریب قرار می‌گیرند (رنگزن، صالحی و سلحشوری، 1387). ازاین‌رو مطالعه رودخانه‌ها در ژئومورفولوژی به‌منظور شناسایی شکل و الگوی کلی، نحوه تغییر و تحول آن جهت تحلیل پایداری و فرسایش کناری آن‌ها صورت می‌گیرد (مقصودی، شرفی و مقامی، 1389). رودخانه‌ها تحت تأثیر عوامل طبیعی و انسانی در طول مسیر خود اشکال مختلفی به خود می‌گیرند. تغییرات دبی جریان، میزان بار رسوبی و شیب بستر و به‌تبع آن روند فرسایش و رسوب‌گذاری در مسیر رودخانه تعیین‌کننده تغییرات مورفولوژیک و شکل پلان رودخانه است. علاوه بر عوامل طبیعی شکل‌دهنده الگو و مشخصات رودخانه­ها و تغییرات آن­ها در طی زمان، عوامل انسانی در بستر طبیعت و به‌ویژه در مجاورت رودخانه­ها نیز موجب تغییر روند فرسایش کناره­ها و بستر می­شود. رودخانه بابل رود نیز به­دلیل استقرار سکونتگاه­های شهری و روستایی و کاربری‌های زراعی مـتعدد در جوار آن­ها دستخوش تغییرات ناشی از فعالیت­های انسان بوده است و تغییرات آن اهمیت به­سزایی در مدیریت اراضی کنار رودخانه دارد. همچنین تغییر کاربری­های اراضی و احداث و توسعه زیرساخت‌های حمل‌ونقل در 60 سال اخیر یکی از دلایل دیگر بوده است؛ بنابراین مطالعه روند و میزان تغییرات بستر و کناره‌ها و شناسایی عوامل مؤثر بر این تغییرات مدنظر پژوهش حاضر است.

در زمینه‌ تغییرات مورفولوژی رودخانه‌ها تحقیقات زیادی انجام‌شده و بیشتر آن‌ها در ارتباط با مسائل مهندسی رودخانه است. شفیعی­فر (2001) الگوی مهاجرت رودخانه زهره را که یکی از رودخانه‌های حوضه خلیج‌فارس در جنوب ایران است، بر اساس چند سری عکس هوایی و تصویر ماهواره‌ای مطالعه کرده است. هدف این پژوهش، مکان‌یابی ساختگاه مناسب جهت پرورش ماهی در ساحل رودخانه است. فرخی و همکاران (1384) با بررسی تغییرات پلان رودخانه دز با استفاده از سنجش‌ازدور و GIS نتیجه گرفتند که رودخانه بیشتر از الگوی پیچان‌رودی تبعیت می‌کند و سواحل آن جابه‌جایی زیادی داشته است. مرید و همکاران (1383) روند تغییرات مورفولوژیکی رودخانه کارون را بر اساس چهار سری تصاویر ماهواره‌ای Landsat و IRS بررسی کردند و به این نتیجه رسیدند که خصوصیات قوس‌ها در حال تغییر است؛ و تراکم و اندازه انحنای قوس‌ها به سمت پایین‌دست جابه‌جاشده است. مقصودی و همکاران (1389) در بررسی روند تغییرات الگوی مورفولوژیک رودخانه خرم‌آباد در سه بازه زمانی مختلف با استفاده از عکس‌های هوایی تصاویر ماهواره‌ای، شاخصه‌ هندسی رودخانه را اندازه‌گیری کرده و سپس به تحلیل آماری این شاخص‌ها پرداختند و درنهایت به این نتیجه رسیده‌اند که در محدوده موردمطالعه آن‌ها ابتدا کاهش تعداد پیچان‌رود و سپس افزایش تعداد پیچان‌رود اتفاق افتاده و شاخصه‌ای هندسی به‌دست‌آمده حاکی از تغییر الگوی رودخانه به‌ویژه به دلیل تغییر کاربری اراضی مجاور رودخانه بوده است. یمانی و فخری (1391) به بررسی تغییرات الگوی رودخانه جگین در جلگه ساحلی مکران پرداخته‌اند. آن‌ها با بررسی متغیرهای مؤثر بر تغییرات رودخانه جگین به روش مقایسه زمانی-مکانی تحولات پیچان‌رودی و تغییر مسیر رودخانه در یک بازه 50 ساله با استفاده از نقشه‌های توپوگرافی و زمین‌شناسی، عکس هوایی و تصویر ماهواره­ای و کارمیدانی به این نتیجه رسیدند که فراوانی و توسعه پیچان‌رودها و نیز تغییر مسیر رودخانه در درجه اول وابسته به شیب کم دلتای جگین و سپس ریزدانه بودن بافت رسوبات است. حسینی (1392) در بررسی روند تغییرات الگوی مورفولوژی رودخانه زنجان رود به روش مقایسه زمانی و کانی با استفاده از عکس­های هوایی و تصاویر ماهواره­ای به این نتیجه رسید که آبراهه زنجان رود در محدوده مورد مطالعه روند پایداری است و میزان پایداری در بازه دوم بیشتر از بازه اول و سوم است و بازه سوم هنوز نسبتاً ناپایدار است. یمانی (1392) در بررسی تغییرات زمانی خط ساحلی شرق تنگه هرمز از طریق تحلیل آماری نیمرخ­های متساوی­البعد (ترانسکت) به این نتیجه رسید که بیشترین تغییرات در مورفولوژی پیکان­های ماسه‌ای و در محدوده خور­ها و مصب رودخانه بوده است. یمانی و همکاران (1392) به بررسی تغییرات خط ساحلی قاعده سفیدرود به روش تحلیل نیمرخ­های متساوی البعد پرداختند و به این نتیجه رسیدند که بیشترین تغییرات در خط ساحلی در دوره 1955-1966 رخ‌داده که علت این امر در میزان دبی و رسوب رودخانه قبل و بعد از احداث سفیدرود می­دانند.

از بین پژوهشگران خارجی، لئوپولد[2] وولمن[3] (1957) متذکر شده‌اند که شکل آبراهه اشاره بر برش عرضی رودخانه دارد و ازآنجاکه شکل برش عرضی رودخانه‌ها دچار تغییر می‌شود، شکل باید جزو مشخصه‌های فعالیت رودخانه در مراحل مختلف جریان به‌حساب آورده شود. بنابر اظهار این پژوهشگران الگوی آبراهه اشاره بر بازه‌های محدود رودخانه دارد که می‌تواند به‌صورت مستقیم، سینوسی، مئاندری یا بریده‌بریده (فرا شاخه‌ای) تعیین شود. تایمر[4] (2003) با بررسی روش‌های کنترل تغییرات پیچان‌رودی بر روی رودخانه تیس زا[5] نتیجه گرفت که پیچان‌رودی شدن رودخانه به‌شدت تحت تأثیر موقعیت گسل‌ها و فرونشست‌های غیرعادی است. چو[6] و همکاران (2006) با بررسی افزایش تغییرات الگوی رودخانه‌ زرد کنونی (هوانگ هو) در قسمت دلتایی در چین با استفاده از تصاویر سنجش‌ازدور نتیجه گرفتند که در دوره زمانی 1976-2000 م بیشترین فرسایش در بالای دماغه‌ی دیالاکو[7] و شینگیانگو[8] رخ‌داده و به‌طرف خط ساحلی حدود 5/4-تا 7-متر عقب‌نشینی داشته است. ولرو[9] (2009) در مطالعه خود در رابطه با بازه پیچان‌رودی میان دست رودخانه ابرو^[10] در اسپانیا احداث سد، تغییر کاربری اراضی و احداث سیل شکن‌ها (سیل­بندها) را که آبراهه اصلی را محدود می­کند، عامل تغییر رفتار سیستم رودخانه قلمداد کرده که نیاز مبرم به یک برنامه مدیریتی جامع دارد. وی راهکار ایجاد «قلمرو رودخانه‌ای»^[11] را برای حل این مسئله پیشنهاد کرده است. این پژوهش نیز به بررسی مورفولوژی قسمتی از رودخانه­ بابل رود با استفاده از نرم­افزار Arc Gis پرداخته است. هدف آن نیز تعیین و بررسی روند تغییرات مورفولوژی رودخانه و عوامل مؤثر بر این تغییرات در بازه موردمطالعه طی سه دوره زمانی است.

منطقه موردمطالعه

حوضه آبریز بابل رود از رودخانه‌های اصلی حوضه آبریز دریای مازندران است که بین 36 درجه و 45 دقیقه عرض شمالی از استوا و 52 درجه و 25 دقیقه تا 52 درجه و 55 دقیقه طول شرقی از نصف‌النهار گرینویچ قرارگرفته است (شکل 1). حد شمالی حوضه آبریز بابل رود به دریای خزر و حد جنوبی آن کوه‌های سوادکوه و حد شرقی آن حوضه آبریز رودخانه تالار و حد غربی آن حوضه آبریز رودخانه هراز است. شاخه‌های مهم رودخانه بابل عبارت‌اند از: سجاد رود، رود بابلک، رود آذر و کلارود که پس از به­هم پیوستن رود بابل را تشکیل می‌دهند که این رود پس از آبیاری شالیزارهای بابل در بابلسر به دریای خزر می‌ریزد (خانی سدهی، 1374). شاخه‌ اصلی این رودخانه به نام بابل رود است که جهت جریان آن از جنوب به شمال است. شاخه سجاد رود از سمت غرب رودخانه‌ اصلی سرچشمه گرفته و پس از طی مسیری حدود 50 کیلومتر، از شروع جلگه به بابل رود می‌ریزد. در وسط مخروط افکنه رود و در بالادست شهر بابل، شاخه‌ خوش­رود که خود از زیرشاخه به نام‌های متالون رود، کلارود و بزرود تشکیل گردیده از سمت غرب به آن می‌پیوندد (یمانی و همکاران، 1385).

شکل (1) منطقه موردمطالعه

مواد و روش­ها

برای بررسی میزان تغییرات رودخانه بابل رود، با استفاده از عکس‌های هوایی و تصاویر ماهواره‌ای جابجایی بستر آبراهه در دوره‌های زمانی 1334، 1383 و 1393 موردمطالعه قرار گرفت. ابتدا عکس‌های هوایی سال‌های 1334 و 1383 اسکن شده و در محیط ENVI با واردکردن مختصات نقاط تعیین‌شده در Google earth رقومی شدند. در این مرحله برای اعتبار سنجی عکس‌های رقومی شده از لایه‌های 25000 آبراهه‌ها و عوارض انسانی ازجمله جاده‌ها به­دلیل وجود و ثابت بودن آن در تمام دوره زمانی موردمطالعه استفاده شد. همچنین برای اعتبارسنجی، عکس­های رقومی شده به محیط Google earth منتقل و با عارضه‌های موجود درروی آن تطبیق داده شد. در این روش بستر رودخانه در محدوده موردمطالعه از روی عکس‌های هوایی 1:55000 سال 1334 سازمان جغرافیایی ارتش و عکس‌های 1:40000 سال 1383 سازمان نقشه‌برداری و تصاویر ماهواره‌ای لندست 8^[12] سال 1393 در نرم‌افزار Arc map ترسیم شد. سپس بر اساس لایه‌های تهیه‌شده اقدام به مقایسه تغییرات گردید. از طرفی علاوه بر مقایسه تغییرات در بعد زمانی، مسیر موردمطالعه با توجه به شکل آبراهه (شریانی، پیچان‌رودی) و الگوی زهکشی آن، به سه بازه از جنوب به شمال (خروجی حوضه) تقسیم‌شده است. با توجه به این­که کلیات مورفولوژیکی رودخانه از روی عکس­های هوایی و تصاویر استخراج‌شده لذا تفاوت در دقت آن‌ها در مقایسه با تغییرات مورفولوژیکی در دوره­های مختلف قابل‌چشم‌پوشی است. بنابراین در ترسیم مورفولوژی رودخانه از عکس­های با دقت متفاوت استفاده‌ شده است (شکل 1).

الف: بازه اول یا بازه شریانی: این بازه با طول تقریبی 44/15 کیلومتر از محدوده­ آبادی کاردگرکلا تا محل اتصال سجاد رود به بابل رود امتداد دارد.

ب: بازه دوم یا بازه حد واسط بین حالت مئاندری و بریده‌بریده (شریانی): این بازه با طول تقریبی 89/16 کیلومتر از محل اتصال سجاد رود به بابل رود تا پل محمدحسن خان امتداد دارد.

پ: بازه سوم یا بازه پیچان‌رودی: این بازه با طول تقریبی 85/12 کیلومتر از پل محمدحسن خان تا حدود شهر بابل امتداد دارد.

شکل (2) موقعیت بازه موردمطالعه از رودخانه بابل رود

 همچنین برای تجزیه‌وتحلیل دقیق تغییرات آبراهه در طول دوره مورد مطالعه، ترانسکت­هایی در امتداد رودخانه با فاصله عرضی 1000 متر در نظر گرفته‌شده است. برای هرکدام از این ترانسکت­ها یک خط ثابت که تغییرات خط القعر نسبت به آن اندازه­گیری شده است در نظر گرفته‌شده است. سپس بعد از تعیین خط­القعر، خط ثابت و ترانسکت­هایی بافاصله 1000 در 1000 متر در نظر گرفته‌شده است، سپس در محیط Arc Gis بعد از تعیین ترانسکت­ها و محور اصلی و خط­القعر، پلی­گون­هایی ایجادشده و مساحت هر پلی­کون نسبت به دوره قبل بل هم مقایسه شده است. در نهایت از طریق تطبیق اختلافات موجود، تغییرات خط­القعر در بستر رودخانه تعیین و علت این تغییرات در هر ترانسکت مشخص شد. همچنین از تفاضل مساحت ترانسکت­های سواحل چپ وراست سال 1393 نسبت به سال 1334، انحراف­خط­القعر به سمت سواحل چپ و راست خط­القعر مشخص شد. روش مقایسه این‌گونه بود که ابتدا در مورد هر بازه ساحل راست، مقادیر پسروی از پیشروی کم شد و چنانچه عدد حاصله مثبت بود به معنای پیشروی (گسترش و عریض­شدگی بستر) و چنانچه عدد به‌دست‌آمده منفی باشد به معنای پسروی (تحدید بستر آبراهه) است. این مراحل برای هر بازه ساحل چپ نیز رعایت شد و درنهایت مجموع ارقام مربوط به ساحل چپ وراست هر بازه محاسبه شد تا میزان گسترش یا عریض شدگی و میزان تحدید یا پسروی بستر مشخص شود.

برای تعیین نوع تغییرات هر یک از سواحل، ابتدا موقعیت هر خط ساحلی در بازه­های مکانی موردمطالعه با خط ساحلی دوره قبل خود مورد مقایسه قرار گرفت تا نوع جابجایی‌ها در قالب پیشروی و پس‌روی مشخص شود. سپس برای هر ساحل در هر دوره لایه‌ای تهیه شد که در آن ضمن تعیین نوع جابجایی، سطح جابجایی‌ها نیز نسبت به دوره قبل اندازه‌گیری شد. در نهایت برای هر بازه زمانی (دوره) مورد مطالعه، بازه‌های مکانی از قبل تعیین ‌شده از هم تفکیک‌شده و جداول آماری مجزایی برای هرکدام از آن‌ها در نظر گرفته شد تا در هر دوره زمانی امکان مقایسه مکانی بین بازه‌ها نیز فراهم‌شده باشد. مقایسه زمانی عکس‌های هوایی و تصاویر سه دوره به ما نشان داد که مورفولوژی رودخانه در طی زمان دچار تغییرات شده است. برای پی بردن به­دلایل این تغییرات، نقشه کاربری هر دوره نیز تهیه‌شده و تغییرات کاربری در دوره مورد نظر با دوره ماقبل خود مورد مقایسه قرار گرفت. در نهایت وضعیت تغییرات درکل دوره نیز نسبت به دوره اول و میانی مورد مقایسه قرار گرفت. علت این تغییرات نیز تحلیل و ارتباط داده شد. همچنین میزان تغییرات مورفولوژیکی با تغییرات کاربری صورت گرفته مورد مطالعه قرار گرفت. موقعیت بازه­های مورد مطالعه در شکل 2 نشان داده ‌شده است. عکس‌های هوایی سال 1334 و 1383 بازه مورد مطالعه و تصاویر ماهواره­ای آن نیز در شکل 3 نشان داده‌شده است.

شکل (3) A- عکس هوایی سال 1334 بازه موردمطالعه بابل رود B -عکس هوایی سال 1383 بازه موردمطالعه بابل رود C-تصاویر ماهواره‌ای بازه موردمطالعه بابل رود

بحث و نتایج

ـ برآورد تغییرات دوره اول (1383 نسبت به 1334)

تغییرات خط ساحلی راست و چپ بازه­ها در دوره اول در جدول 1 نشان داده‌شده است و طبق این جدول هر سه بازه ساحل راست و چپ در دوره اول به‌طورکلی دارای روند پسروی بوده است.

جدول (1) سطوح پیشروی و پسروی ساحل راست و چپ آبراهه و مساحت آن برحسب کیلومترمربع در دوره اول

ـ برآورد تغییرات دوره دوم (1393 نسبت به 1383)

تغییرات خط ساحلی راست و چپ بازه‌ها در دوره دوم در جدول 2 نشان داده‌شده است و طبق این جدول بازه اول ساحل راست در دوره دوم به‌طورکلی دارای روند پسروی، بازه دوم دارای روند پیشروی و بازه سوم دارای روند پسروی است. همچنین بازه اول ساحل چپ در دوره دوم دارای روند پیشروی و بازه دوم و سوم ساحل چپ دارای روند پسروی بوده است.

جدول (2) سطوح پیشروی و پسروی ساحل راست و چپ آبراهه و مساحت آن برحسب کیلومترمربع در دوره دوم

 ـ برآورد تغییرات دوره سوم (1393 نسبت به 1334)

تغییرات خط ساحلی راست و چپ در بازه‌ها در دوره سوم در جدول 3 نشان داده‌شده است و طبق این جدول، به‌طورکلی هر سه بازه ساحل راست و چپ در دوره سوم دارای روند پسروی بوده است.

جدول (3) سطوح پیشروی و پسروی ساحل راست و چپ آبراهه و مساحت آن برحسب کیلومترمربع در دوره سوم

ـ تغییرات کل آبراهه در سه دوره

با توجه به محاسبات انجام‌شده و نتایج به‌دست‌آمده برای بازه‌های مختلف، تغییرات آبراهه در قالب گسترش و تحدید به­دست آمد. داده‌های مربوط به تغییرات آبراهه در بازه‌های موردمطالعه در سه دوره، در جدول 4، 5 و 6 نشان داده‌شده است. بر اساس داده‌های جداول، آبراهه موردمطالعه در دوره اول در سه بازه و در هر دو ساحل روند تحدید و عقب‌نشینی داشته است که در بازه دوم شدت آن نسبت به دو بازه دیگر بیشتر بوده است. آبراهه موردمطالعه در دوره دوم در بازه اول 05/0 کیلومترمربع تحدید داشته و در بازه دوم و سوم به ترتیب 29/0، 54/0 کیلومتر عقب‌نشینی کرده است ولی میزان محدودشدگی در بازه دوم نسبت به بازه سوم کمتر بوده است. آبراهه موردمطالعه در دوره سوم در بازه اول 75/1 کیلومترمربع عقب‌نشینی داشته و در بازه دوم و سوم نیز به ترتیب 95/3 و 7/0 کیلومترمربع محدودشده است ولی میزان محدودشدگی در بازه دوم نسبت به دو بازه دیگر بیشتر بوده است. نتایج حاصل از بررسی پهنه‌های پسروی و پیشروی در ساحل چپ وراست رودخانه در بازه‌های زمانی و مکانی مختلف نشان داد که بستر رودخانه (مسیر موردمطالعه) در تمام بازه زمانی مورد مطالعه دارای روند عقب‌نشینی و تحدید از کناره‌های بستر آبراهه بوده است. مقایسه نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که پسروی بستر رودخانه در بازه میانی (بازه دوم) بیشترین میزان را داشته و از این نظر بازه اول و سوم به ترتیب در رده دوم و سوم قرار می‌گیرند.

جدول (4) داده‌های تغییرات کل آبراهه در بازه‌های موردمطالعه در دوره اول

+ پیشروی و- پسروی

جدول (5) داده‌های تغییرات کل آبراهه در بازه‌های موردمطالعه در دوره دوم

+ پیشروی و- پسروی

جدول (6) داده‌های تغییرات کل آبراهه در بازه‌های موردمطالعه در دوره سوم.

+ پیشروی و- پسروی

شکل (4) A- پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل راست -دوره اول  B - پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل راست - دوره دومC- پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل راست -دوره سوم

شکل (5) A- پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل جپ-دوره اول B- پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل چپ - دوره دومC- پهنه­های پیشروی و پسروی ساحل چپ – دورهدوم

ـ برآورد تغییرات از سال 1334 تا 1393 بر اساس روش نیمرخ­های متساوی البعد (ترانسکت)

اعداد دو ستون آخر جدول 7 نمایانگر تغییرات رودخانه طی دوره موردمطالعه است، این اعداد از تفاضل مساحت ترانسکت چپ سال 34 از ترانسکت چپ سال 93 و ترانسکت راست سال 34 از ترانسکت راست سال 93 به‌دست‌آمده است. اعداد مثبت در هرکدام از سواحل نشان‌دهنده پیشروی خط­القعر به سمت ساحل موردنظر و اعداد منفی نشان‌دهنده پسروی یا عقب‌نشینی خط القعر می­باشند. همچنین دلیل قرینه بودن اعداد در دو ساحل چپ و راست ناشی از این است که پیشروی به‌اندازه n مقدار به سمت راست (چپ) مستلزم پسروی به همان اندازه (n) به سمت چپ (راست) است. به‌عبارت‌دیگر همان اندازه که در یک ساحل رودخانه پیشروی دارد، در ساحل مقابل خط القعر دچار عقب‌نشینی شده است. با توجه به مساحت تغییرات، طی دوره 34 تا 93، کمترین تغییرات در ترانسکت­های شماره 24 تا 28 رخ‌داده است. دلیل تغییرات کم در این ترانسکت­ها، عبور رودخانه از داخل بافت شهری و زمین­های کشاورزی بوده است. این امر سبب شده است که تغییرات در حاشیه رودخانه توسط انسان کنترل شـود. همچنین در ترانسکت شماره یک نیز میزان تغییرات کم بوده است که دلیل آن را می­توان تغییرات کمتر رودخانه در خروجی خود از کوهستان دانست. ترانسکت­های شـماره 9 تا 22 نیز دارای بیشترین مقدار تغییرات است که این ترانسکت­ها در بازه دوم قرار می­گیرد. در جدول 8 دلایل تغییر هرکدام از ترانسکت­ها به‌طور مجزا بررسی‌شده است.

جدول (7) پیشروی و پسروی خط القعر در داخل ترانسکت­های موردمطالعه

جدول (8) علت تغییرات در هر ترانسکت

شکل (6) A: ترانسکت­های تطبیق داده‌شده با خط القعر سال 1334 B: ترانسکت­های تطبیق داده‌شده با خط القعر سال 1393

                       ج                                                              ب                                                                           الف

شکل (7)نقشه کاربری اراضی (الف=1334)، (ب=1383)، (ج=1393)

شکل (8) تغییرات ایجادشده تحت تأثیر عامل انسانی

نتیجه‌گیری

یافته‌های پژوهش حاکی از آن است که الگوی رودخانه در سه دوره زمانی در محدوده موردمطالعه ثابت نبوده و روند پسروی داشته است. در سه دوره زمانی موردمطالعه تغییرات چشمگیری در رودخانه دیده می­شود، به‌طوری‌که میزان تغییرات ایجادشده در بازه دوم بیشتر از دو بازه دیگر است. در بازه سوم تغییرات در سال‌های موردمطالعه جزئی‌تر بوده است. همچنین از طریق ترانسکت بندی، تغییرات خط القعر طی دوره موردمطالعه بررسی‌شده و بیشترین تغییرات در ترانسکت 9 تا 22 رخ‌داده است که از بین آن­ها ترانسکت­های 12،13 و 14 دارای بیشترین تغییرات است. دلیل عمده تغییرات، جابجایی خط­القعر تحت تأثیر عوامل طبیعی است. تغییرات بازه اول در دوره اول اکثراً در پادگانه­ها بوده است. در قسمت­های خروجی از کوهستان، تغییرات کمتر و هرچه رودخانه به سمت دشت آبرفتی (دلتا) پیش می­رویم بر میزان تغییرات افزوده‌شده است (ترانسکت 9 تا 22). به‌طورکلی تغییرات ایجادشده بیشتر تحت تأثیر عوامل طبیعی رخ‌داده است. عوامل انسانی نیز در این بازه نقش داشته است. تبدیل اراضی جنگلی به زمین­های کشاورزی و پیشروی این اراضی به سمت بستر رودخانه تا حدودی باعث تغییر در مسیر آبراهه شده است. همچنین در این بازه برای کنترل سیلاب، خاکریز­هایی در قسمت­هایی از ساحل رودخانه ایجاد کرده‌اند. در بازه اول طی دوره دوم تغییرات جزئی در داخل بستر مربوط به سال 1383 شده است. به‌عبارت‌دیگر تمام تغییرات رخ‌داده در سال 1393 نسبت به سال 1383 در داخل بستر خود رودخانه سال 1383 رخ‌داده است. در بالادست بستر مربوط به سال 1393 نسبت به سال 1383 کم‌عرض تر شده است و می­تواند تحت تأثیر عامل عمیق‌تر شدن بستر رودخانه و سد مخزنی البرز در بالادست باشد. پیشروی اراضی کشاورزی به داخل بستر قدیمی رودخانه، کارگاه­های شن و ماسه با پیشروی خود در بستر قدیم، احداث سد انحرافی گنج افروز در سال 1381 در روستای بالا گنج افروز و دیواره­ها و خاکریز­های ایجادشده در این بازه ازجمله در منطقه سد گنج افروز به‌منظور جلوگیری از پیشروی بستر از عوامل انسانی مؤثر بر تغییرات بازه دوم در دوره اول است که در تغییر مسیر بستر نسبت به سال 1334 تأثیر داشته است. بازه سوم حالت پیچان‌رودی دارد. طبق روند طبیعی الگوی پیچان‌رودی انتظار می‌رود بیشترین تغییرات در بازه سوم که پیچان‌رودی است روی داده باشد؛ اما دخالت انسان از سال 1334 تا 1383 مانع این تغییرات زیاد در بازه سوم شده است و اغلب تغییرات جزئی در این بازه روی‌داده است. بازه سوم در طی دوره اول که کلاً تحت پوشش زمین کشاورزی بوده است به ‌مرور زمان تبدیل به مناطق مسکونی و شـهرک‌ها شده است. لذا این تغییرات جزئی اهمیت تثبیت بیشتر رود در مناطق مسکونی را نسبت به زمین­های کشاورزی در سال­های قبل بیشتر کرده است و سبب شده است در بعضی مناطق دیوارهایی برای تثبیت بستر رود احداث‌شده است. پوشش انبوه درختچه­ای و نیزارها در بازه سوم مانع از پیشروی رودخانه به دو طرف بستر و مخصوصاً زمین­های زراعی اطراف می­شود و در تحدید آبراهه در این بازه نقش داشته است. همچنین عبور رود از بافت شهری در بازه سوم در این تثبیت‌شدگی و کنترل بستر رود نقش مؤثری داشته است. توسعه و احداث زیرساخت‌ها ازجمله جاده ساحلی در حاشیه رود و دیواره‌هایی که برای حفظ حریم ایجاد کردند در تثبیت بستر رود نقش داشته است. اثر پوشش گیاهی در تمام بازه‌ها شرایط مشابهی دارد و اغلب کناره‌های سواحل، از باغ‌ها و زمین‌های کشاورزی پوشیده شده و پوشش گیاهی در بیشتر نواحی از نوع درخت و درختچه‌های بوته‌ای و نیزار است که این امر در بازه سوم بیشتر از دو بازه دیگر به چشم می‌خورد. پوشش گیاهی در بازه سوم که عموماً از نوع درخت و درختچه­های بوته‌ای و نیزار است کناره‌ها را که عمدتاً از رسوبات ریزدانه و چسبنده تشکیل‌شده در مقابل تنش برشی آب محافظت می‌کند و موجبات پایداری نسبی الگوی رود می‌شود. پوشش انبوه درختچه‌ای و نیزارها مانع از پیشروی رودخانه به سمت اراضی زراعی و مناطق مسکونی می­شود و در تثبیت بستر رودخانه نقش بسیاری داشته است. کشاورزان برای حفاظت از زمین‌ها و باغ­های خود به سمت رودخانه پیشروی کرده و حاشیه رودخانه توسط تل خاک و خاکریز­هایی تثبیت‌شده است که این در تغییر بستر رودخانه در بازه‌ها نقش دارد. روند تغییرات 60 سال اخیر شامل تبدیل مناطق جنگلی به اراضی کشاورزی، باغ‌ها که در هر سه بازه مشاهده می‌شود و ساخت شهرک‌های بسیار در بازه سوم ازجمله شهرک شهرداری، طالقانی، اندیشه، آزادگان و غیره است. بیشتر این زمین‌های زراعی آب موردنیاز خود را از این رودخانه به دست می‌آورند و آب مازاد آن‌ها موجب فرسایش و تغییر بستر رودخانه شده است. همچنین ایجاد شهرک­ها و ساخت‌وساز در حاشیه رودخانه در بازه سوم موجب تثبیت حاشیه رودخانه توسط شهرداری و سازمان‌های مربوطه شده است. تغییرات کاربری اراضی که در محیط شهری (بازه سوم) صورت گرفته موجب تثبیت مورفولوژی رودخانه شده و شاهد کمترین تغییرات در این بازه هستیم. تبدیل اراضی جنگلی و کشاورزی به مناطق مسکونی و شهرک­ها را در بازه سوم شاهدیم که این امر سبب تثبیت بستر رودخانه توسط سازمان­های مربوطه شده است. اثر سدها در منطقه موردمطالعه به گونه­های مختلفی اعمال‌شده است. سد البرز از طریق تنظیم جریان رودخانه در پایین‌دست موجب شده است تا تغییرات بستر ناشی از سیل کاهش یابد. سدهای انحرافی از جمله سد گنج افروز و آبشار­های ایجادشده در مسیر رودخانه به‌منظور تأمین آب موردنیاز کشاورزی علاوه بر کاهش حجم دبی آب رودخانه، از طریق دیوار­هایی که در حاشیه آن ایجادشده است بستر رودخانه را به مقدار زیادی تثبیت نموده است. ازنظر تأثیر بر میزان تغییرات آبراهه در بازه‌های موردمطالعه نیز این عامل در بازه دوم بیشترین تأثیر را داشته است و میزان تأثیر آن در بازه دوم و سوم به‌مراتب کمتر است. در اطراف بازه دوم و سوم محدوده موردمطالعه از رودخانه بابل رود کارگاه‌های شن و ماسه و سنگ وجود دارد که شن و ماسه و سنگ موردنیاز خود را از بستر رودخانه برداشت می‌کنند که این امر تأثیر بسزایی در مورفولوژی آبراهه دارد. بنابراین بیشترین تغییر را در بازه دوم داریم که عامل اصلی تغییر آن، با توجه به موارد یادشده در بالا انسان و دخل و تصرف آن است.