بررسی تغییرات ریخت‌شناسی رودخانه بازفت در بازه سی ساله (95-1365) با استفاده از تصاویر ماهواره‌ای لندست

نوع مقاله : مقاله کامل علمی پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب دانشگاه شهرکرد

2 هیات علمی دانشگاه شهرکرد

3 دانشکده علوم مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد، ایران

4 مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

سابقه و هدف: بررسی تغییرات رفتار رودخانه‌ها، اهمیت ویژه‌ای در حفاظت سازه‌های آبی و تعیین حریم بستر رودخانه و همچنین کاهش خسارت‌های احتمالی دارد. سدها از جمله سازه‌هایی هستند که بیشترین تاثیر را بر مورفولوژی رودخانه دارند. از این‌رو، بررسی وضعیت ریخت‌شناسی رودخانه‌ها منتهی به سدهای بزرگ در برنامه‌ریزی و سهولت تصمیم‌گیری ‌های راهبردی در مورد احداث سازه‌های مهندسی در طول رودخانه بسیار حائز اهمیت است. در سالهای اخیر با توجه به خصوصیات منحصر به فرد تکنیک سنجش از دور و تصاویر ماهوارهای، مطالعات بسیاری در زمینه بررسی تغییرات ریختشناسی رودخانه- ها انجام شده است. در پژوهش حاضر، تحقیق با استفاده از 26 تصویر ماهواره‌ای لندست به بررسی تغییرات ریخت‌شناسی رودخانه بازفت بین سال‌های 1365 الی 1395 پرداخته شده است.
مواد و روش‌ها: به منظور ارزیابی ریخت‌شناسی رودخانه بازفت پارامترهای ریخت‌شناسی نظیر جابه‌جایی مرز رودخانه، تغییرات مساحت ناشی از فرسایش و رسوب‌گذاری سواحل در دوره‌های بلندمدت و کوتاه‌مدت مورد بررسی قرار گرفت. لازم به ذکر است که دوره‌های بلندمدت 10 ساله و دوره‌های کوتاه‌مدت 1 ساله در نظر گرفته شد. برای تعیین مقادیر ریخت-شناسی از 26 فریم تصاویر ماهواره‌ای لندست در محیط نرم‌افزارهای ENVI و GIS استفاده گردید. در این تحقیق اختلاف مجرای اصلی رودخانه در ساحل چپ و راست بر روی مقطع عرضی در دو سال مختلف به عنوان جابه‌جایی مجرای اصلی در آن بازه‌ی زمانی منظور شد. مقادیر منفی و مثبت به ترتیب رسوب‌گذاری (زمین‌زایی) و فرسایش (از بین رفتن زمین) در نظر گرفته شدند.
یافته‌ها: نتایج نشان داد بیشترین تغییرات در بازه 62 تا 84 کیلومتری رودخانه بازفت رخ می‌دهد که دلیل آن وجود پیچان‌ها در نزدیکی ایستگاه هیدرومتری مورز و زیر شاخه‌های جانبی متعدد در این دو بازه است. بررسی مساحت فرسایش و رسوب‌گذاری در دوره‌های بلندمدت نشان داد در سال‌های 73-1364، 84-1373 و 94- 1384 رودخانه با رسوب‌گذاری سواحل همراه بوده است. برای دوره 30 ساله 94-1364 متوسط رسوب‌گذاری و فرسایش رودخانه به ترتیب حدود 43/69 و 34/42 هکتار برآورد می‌شود که در این شرایط 09/27 هکتار زمین ناشی از رسوب‌گذاری ایجاد شده است. در دوره کوتاه‌مدت نتایج نشان می‌دهد تفاوت زیادی بین متوسط رسوب‌گذاری و فرسایش ساحل چپ وجود ندارد و در این ساحل مساحت رسوب‌گذاری حدود 2 درصد بیشتر از فرسایش می‌باشد، این در حالیست که در ساحل راست رسوب‌گذاری حدود 8 درصد از فرسایش بیشتر بوده که این اختلاف در سطح 95%معنی‌دار است.
نتیجه گیری: بررسی تغییرات ریخت‌شناسی رودخانه بازفت با استفاده از بررسی تصاویر ماهواره‌ای در یک بازه سی ساله نشان داد که بیشترین تغییرات در بازه 62 تا 84 کیلومتری رودخانه می باشد که با ساماندهی رودخانه و حفاظت سواحل در این محدوده می‌توان میزان فرسایش سواحل را کاهش داد. بیشترین مساحت رسوب‌گذاری در نزدیکی ایستگاه هیدرومتری مورز و در مجاورت جاده خوزستان-چهارمحال و بختیاری می‌باشد پس می‌توان این منطقه را محل مناسبی به منظور برداشت شن و ماسه پیشنهاد داد. به طور کلی ساحل چپ بیشتر دچار فرسایش است در صورتی که در ساحل راست میزان رسوب‌گذاری از فرسایش بیشتر است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of Morphological change at Bazoft River Banks in the recently thirty years (1985-2015) using Landsat satellite images

نویسندگان [English]

  • Arash Koohizadeh Dehkordi 1
  • Hossein Samadi-Boroujeni 2
  • Milad Khastar Borujeni 3
  • Rouhallah Fatahi 4
1 Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Shahrekord University, Iran.
2 Shahrekord University
3 Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad, Iran
4 Water Engineering, Agriculture College, Shahrekord University, Shahrekord, Iran
چکیده [English]

Background and objectives: The study of changes in the behavior of rivers is of particular importance in the protection of aquifers and the determination of the boundaries of the river bed, as well as the reduction of possible damages. Dams are among the structures that have the greatest impact on river morphology. Therefore, it is very important to study the morphology of rivers leading to large dams in planning and ease of strategic decision making on the construction of engineering structures along the river. In recent years, due to the unique characteristics of remote sensing and satellite images, many studies have been done to investigate the morphological changes of rivers. In this research, the study uses 26 Landsat satellite images to investigate the morphological changes of the Bazoft River in a long time period between 1985 and 2015.
Materials and Methods: In order to evaluate the morphology of a river, determination of the morphological parameters such as river boundary displacement, changes in the area caused by erosion and accretion of the banks in the long and short periods is essential. It should be noted that the short and long term periods were 1 and 10 years, respectively. To determine the required satellite image data, 26 frames of Landsat satellite images were selected and analyzed using ENVI and GIS softwares. Finally, the map of the studied river boundary was prepared and difference between the main channel of the river on the left and right bank on the cross section in two different years was considered as the main channel movement in that time interval. The negative and positive values of the main channel movement show accretion(land development) and erosion (land degradation), respectively.
Results: The results showed that the most changes occurred in the 62 to 84 km range of Bazoft River, which is due to the presence(existence) of riffles near the Mavarz hydrometric station and numerous lateral branches in these two intervals. Investigation the area of erosion and accretion in long-term periods showed that in the years 1985-1994, 1994-2005 and 2005-2015, the river was associated with coastal accretion. For the 30-year period of 1985-2015, the average accretion and erosion of the river was estimated to be about 69.43 and 42.34 hectare, respectively. Due to accretion about 27.09 hectare of new land has been created in the studied period time. In the short run, the results showed that there is no significant difference between the mean accretion and erosion of the left bank, and on this bank the accretion area is about 2% more than erosion, whereas on the right bank of accretion, there were about 8 % of the erosion that this difference is meaningful at 95 %.
Conclusion: Investigation of the morphological changes of Bazoft River using satellite images in a thirty-year period showed that the most changes are in the range of 62 to 84 kilometers of the river, which it can be considered for the river management planing such as river protecting. The most accretion area was observed near the Mavarz hydrometric station and adjacent to Khuzestan-Chahar Mahal and Bakhtiari road so it can be proposed as a suitable place for sand and gravel harvesting as a nonstructural method for river protection. Generally, the left bank was more prone to erosion, while the amount of accretion in the right bank is greater than the erosion.

کلیدواژه‌ها [English]

  • River morphology
  • Remote sensing
  • Spectral Analysis
  • North Karoun
1.Fawcett, T. 2006. An introduction to ROC analysis. Pattern recognition letters. 27: 8. 861-874.
2.NASA. 2006. Landsat 7 science data users handbook, (on-line). available on. http://landsathandbook.gsfc.nasa.gov/pdfs/Landsat7_Handbook.pdf. Pp: 15-65.
3.Organi, M., Serajian, M.R., and Homayouni, S. 2009. Detection under the pixel of urban areas changes by spectral composition analysis. National Geosciences Conference of Tehran Mapping Organization of Iran. Pp: 1-11. (In Persian)
4.Yao, Y., Ta, W., Jia, X., and Xiao, J. 2011. Bank erosion and accretion along the Ningxia–Inner Mongolia reaches of the Yellow River from 1958 to 2008. Geomorphology. 127: 99-106.
5.Théau, J. 2012. Change detection. In Springer Handbook of Geographic Information. Springer Berlin Heidelberg. Pp: 75-94.
6.Archana, S., and Garg, R.D. 2012. Nayan Sharma. “RS-GIS Based Assessment of River Dynamics of Brahmaputra River in India”. J. Water Resour. Prot. 4: 63-72.
7.Ministry of Energy and Office of Engineering and Technical Measures for Water. 2012. Guide to River Morphology Studies. Iran. J. 592: 17-18. (In Persian)
8.Sharfi, S., Shami, A., and Yamani, M. 2014. Investigation of Morphological Changes in Atrak At 20 Years. Geographic Space Magazine. 4: 14. 127-148. (In Persian)
9.Javheri Tehrani, M., Mousavi, F., and Hosseini, Kh. 2015. The study of morphology of warps with controlled flow using RS and GIS techniques(Case study: Zayandeh Rood River in the lower Zayandeh-e-Rood Dam). J. Soil Water Sci.: Science and Technologyof Agriculture and Natural Resources.20: 77. 25-44. (In Persian)
10.Alawi Panah, S.K. 2015. The principles of remote sensing and the interpretation of satellite imagery and aerial photographs. second edition. Tehran University Press. 780p. (In Persian)
11.Khastar Brujeni, M. 2015. Investigation of morphological changes of the Armand River using Landsat satellite images. PHD Seminar. Mashhad Ferduwsi University. Pp: 62-88. (In Persian)
12.Dhari, S., Arya, D.S., and Murumkar A.R. 2015. Application of remote sensing and GIS in sinuosity and river shifting analysis of the Ganges River in Uttarakhand plains. Applied Geomatics. 7: 13-21.
13.Yamani, M., Rahimi, M., and Veysi, A. 2015. Morphometry and Comparison of Artical Variants Transformations in the Three Recent Decades Case Study: Downstream of Moghan Dam. J. Quan. Geomorph. Res. 3: 4. 74-89. (In Persian)
14.Li, W., and Gong, P. 2016. Continuous monitoring of coastline dynamics in western Florida with a year time series of Landsat imagery. Remote Sensing of Environment. 179: 196-209.
15.Khastar Brujeni, M., Khodashenas, S.R., Samadi Boroujeni, H., and Taheriyan, E. 2016. Investigation of morphological changes in the Ermand river during the last thirty years (1995-1956) using Landsat satellite images. J. Civil Engin. Amir Kabir University of Technology. At the time of printing. (In Persian)
16.Dewan, S., Corner, R., Saleem, A., Rahman, M., Haider, R., Rahman, M.D., and Sarker, M. 2017. Assessing channel changes of the Ganges-Padma River system in Bangladesh using Landsatand hydrological data. Geomorphology. 276: 257-279.
17.Jozi, S.A., Rezaeian, S., and Saei, F. 2017. Study of morphologic changes in Karun River using linear directional mean, remote sensing and geographic information system. Urabn Manage Energy Sustainability. 1: 1. 71-78.
18.Wang, X., Liu, Y., Ling, F., Liu, Y.,and Fang, F. 2017. Spatio-Temporal Change Detection of Ningbo Coastline Using Landsat Time-Series Images during 1976–2015. Inter. J. Geo-Inf.6: 68-89.
19.Taheriyan, E., Khastar Brujeni, M., and Samadi Boroujeni, H. 2017. Comparison of Pixel Pea Performance of Two MNDWI and AWEIshadow Indicators in Low and Narrow Rivers. J. Inf. Technol. Engin. 5: 2. 99-122. (In Persian)