Abstract
Sediment transport in the Erlenbach, a small stream with step-pool morphology in the canton of Schwyz, Switzerland, has been monitored for more than 20 years. During this time three exceptional events (events with high sediment yield and long return times that have a large effect on channel morphology) have impacted the stream and partly or completely rearranged the existing step-pool morphology. In the aftermath of the events, sediment transport rates at a given discharge and total sediment yield remained elevated for about a year or longer. For the last event, dated on the 20 June 2007, observations of boulder mobility and step destruction were used to interpret channel stability. Boulders with median diameters of up to 135 cm and estimated weights of more than 2·5 tons have moved during the 2007 event. Using hydraulic observations and shear stress calculations boulders up to 65 cm in diameter were predicted to have been fully mobile in peak conditions, even if form resistance and increased critical stresses needed for the initiation of motion in steep streams were taken into account. For two of the events, estimated peak shear stresses at the bed exceeded 1000 Pa, calculated both from observations of the flow hydraulics and from boulder mobility. This suggests that highly energetic flows occur relatively frequently in small, steep streams and that large boulders can be transported by fluvial processes in such streams. The observations have potential significance for hazard risk mitigation, stream engineering and restoration
چکیده
انتقال رسوبات در ارلنباخ، یک نهر کوچک با مورفولوژی آبگیر پلکانی در بخش شوویز کشور سوئیس، بمدت بیش از 20 سال مورد نظارت قرار گرفت. در طول این مدت، 3 حادثه استثنایی (حوادثی با بار رسوبی بالا و زمان بازگشت طولانی که اثر زیادی بر مورفولوژی کانال داشته اند) نهر را تحت تأثیر قرار داده و بطور جزئی یا کلی مورفولوژی قبلی آبگیر پلکانی را تغییر دادند. پس از این حوادث، نرخ انتقال رسوبات در یک تخلیه مشخص و بار کلی رسوبی باقیمانده، بمدت حدود یک سال یا بیشتر افزایش یافتند. برای حادثه آخر که در تاریخ 20 ژوئن سال 2007 رخ داد، مشاهدات تحرک تخته سنگ و تخریب مرحله ای برای تفسیر پایداری کانال مورد استفاده قرار گرفتند. تخته سنگ هایی با قطر متوسط بیش از 135 سانتی متر و وزن برآورد شده بیش از 5/2 تن در این حادثه جابجا شدند. با استفاده از مشاهدات هیدرولیکی و محاسبات تنش برشی، پیش بینی شد که تخته سنگ هایی با قطر بیش از 65 سانتی متر در شرایط اوج بطور کامل حرکت نموده اند، حتی اگر مقاومت داشته و افزایش تنش های بحرانی مورد نیاز برای راه اندازی حرکت در نهرهای شیب دار، در نظر گرفته شوند. برای دو حادثه، تنش های برشی برآورد شده اوج در بستر از Pa 1000 فراتر بوده، و هم از مشاهدات هیدرولیک های جریان و هم از تحرک تخته سنگ، محاسبه شدند. این امر نشان می دهد که جریان های بشدت پر انرژی در نهرهای شیب دار و کوچک نسبتاً بوفور رخ داده و اینکه تخته سنگ های بزرگ می توانند توسط فرآیندهای رودخانه ای در چنین نهرهایی انتقال داده شوند. مشاهدات اهمیت بالقوه ای برای تعدیل ریسک خطر، مهندسی و بازسازی نهر دارند.
1-مقدمه
نهرهای شیب دار بالا دست (تنداب ها) یکی از اجزای مهم سیستم رودخانه ای بحساب می آیند، زیرا اغلب منبع اصلی انتقال رسوبات به کانال های پایین دست بوده و بشدت با شیب های کوهپایه ای پیوند دارند. علاوه براین، کلنی های موجود در مناطق کوهستانی اغلب در بسترهای آبرفتی تغذیه شده توسط نهرهای شیب دار و حوادث سیلابی، یکی از خطرات طبیعی اصلی در این مناطق بشمار می آیند. بنابراین، درک رفتار تنداب ها هم برای شناخت سیستم آبرفتی و هم برای شناخت کلی تعدیل ریسک خطر، حائز اهمیت می باشد...