گروه مهندسی رودخانه و سواحل

مقدمه: 

آبراهه‌ها و مسیل‌ها از عناصر پویا و شریان‌های اصلی پیکره حوزه‌های آبخیز کشور می‌باشند که نقش اساسی را در حیات و بقاء آبخیزنشینان و منابع طبیعی زیستی و غیر زیستی ایفا می‌کنند. اصولاً کهن‌ترین تمدن‌های بشری در کرانه رودخانه‌ها استقرار و رشد کرده‌اند و استفاده بهینه و ساماندهی آنها، شاخص رشد اقتصادی-اجتماعی پایدار هرجامعه به‌شمار می‌رود. به منظور دستیابی به راه حل‌های بهینه مدیریتی، فنی و اقتصادی با هدف شناخت استعدادها و ظرفیت‌های مثبت آن‌ها باید پژوهش‌هایی در سطوح ملی، منطقه‌ای و محلی برنامه‌ریزی و انجام شود. از طرفی سواحل طولانی کشور نیز که از نظر سیاسی، اقتصادی، اجتماعی و نظامی از اهمیت بالایی برخوردار هستند، عمدتاً در پایاب حوزه‌های آبخیز قرار داشته و جایگاه استقرار بخش قابل ملاحظه‌ای از جوامع و فعّالیت‌های آبخیزنشینان می‌باشند، و به عنوان پلی برای بهره‌برداری از منابع عظیم طبیعی نظیر آبزیان دریایی عمل می‌کنند. از این رو حفاظت و عمران آنها، دارای اهمیت حیاتی برای کشور است. 
تحقیقات مهندسی رودخانه و سواحل جایگاه ویژه‌ای در دستیابی به الگوی بهینه یکپارچه حوزه آبخیز داشته و بدون بررسی خصوصیات فیزیکی، مورفولوژیکی، رسوبی، هیدرولوژیکی و هیدرودینامیکی رودخانه‌ها و کاربری‌های حاضر و آتی آنها قابل دست‌یابی نیست. از طرفی مناطق ساحلی با مشکلات گوناگون از جمله تخریب ناشی از بالا آمدن تراز دریا، فرسایش اراضی ساحلی، مشکلات زیست محیطی، رسوبگذاری در بنادر و سازه‌های ساحلی، شور شدن و کاربری نامناسب از اراضی ساحلی روبروست که بهره‌برداری مفید و مناسب از منابع طبیعی ساحلی و دریایی را با مشکل مواجه کرده است. از این‌رو گروه تحقیقات مهندسی رودخانه‌ و سواحل همسو با دیگر گروه‌های تحقیقاتی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری کشور اهداف، چشم انداز و مأموریت‌هایی را جهت تحقق اهداف سازمانی پژوهشکده متصور شده است. در همین راستا، گروه تحقیقات مهندسی رودخانه و سواحل که مجهز به نیروی انسانی با تجربه و مرجع و از طرفی تجهیزات و زیرساخت‌های منحصربفرد در سطح کشور و حتی خاورمیانه می‌باشد، از طریق نیازسنجی، برنامه‌ریزی و اجرای طرح‌های تحقیقاتی میدانی و آزمایشگاهی در زمینه‌های مختلف هیدرولیک جریان‌‌های سطحی، فرسایش و رسوب و مسائل زیست‌محیطی و بیولوژیکی رودخانه‌ها ضمن شناسایی مشکلات و پتانسیل‌های بهره‌برداری از آن‌ها، راه حل‌های علمی، فنی و عملی و اقتصادی را برای موارد مذکور فراهم می‌نماید. 
شناخت معضلات موجود و ارائه روش‌های مناسب برای یافتن راه‌حل‌های مطلوب برای رفع آنها، نیازمند انجام تحقیقات علمی و کاربردی می‌باشد. باتوجه به وظایف وزارت جهادکشاورزی در حوزه‌های آبخیز و عرصه مناطق روستایی و عضویت این وزارتخانه در کمیته ملی کاهش بلایای طبیعی و همچنین با در نظر داشتن نقش پر اهمیت رودخانه‌ها و به عنوان متولی حفاظت سواحل و شیلات کشور، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری یکی از مسولیت‌های مهم خود را پرداختن به تحقیقات مهندسی رودخانه ها و سواحل می‌داند.
آموزش، پژوهش، توسعه و گسترش علوم و فنون مهندسی رودخانه‌ و سواحل از طریق همکاری با دانشگاه‌ها و سایر مراکز و موسسات تحقیقاتی ملی و بین المللی و اجرای طرح‌های تحقیقاتی مشترک از سیاست های کلان گروه برای دستیابی به اهداف پیش‌بینی شده در این حوزه علمی و فنی در سطح حوزه‌های آبخیز کشور می‌باشد.
از مجموع فضای این پژوهشکده، بیش از 70 درصد آن به فلوم‌های آزمایشگاهی و مدل‌های فیزیکی مهندسی رودخانه و سواحل اختصاص دارد و در آن از آخرین تجهیزات و ابزار مرتبط در تحقیقات شناسایی ویژگی‌های هیدرولوژیکی، هیدرولیکی و رسوبی و سازه‌های مکانیکی و بیومکانیکی حفاظت و ساماندهی همچون دیوارهای ساحلی، موج شکن‌ها، اپی‌ها، آب‌شکن‌ها و دیگر سازه‌های هیدرولیکی استفاده شده است. در طی سال‌ها فعالیت این گروه دستاوردهای متعدد و اختصاصی حفاظت و ساماندهی رودخانه‌ها و سواحل حاصل شده و دانش فنی مرتبط از طریق آموزش تعداد بسیاری از همکاران ستادی و استانی، دانشجویان و چاپ و نشر چندین کتاب و مقالات ISI، علمی-پژوهشی و کنفرانسی توسعه داده شده است. 

اهداف کلی (Overall objective):

-    دستیابی به برنامه استراتژیک حفاظت، بازیافت و ساماندهی رودخانه‌ها و سواحل
اهداف اختصاصی (Specific Objectives)
-    شناسایی ویژگی‌ها و فرایندهای رسوبی، هیدرولوژیکی و هیدرولیکی رودخانه‌ها و سواحل
-    شناسایی نوع، ابعاد و روش‌های کنترل مخاطرات محیطی رودخانه‌ها و سواحل
-    دستیابی به روش‌های بهینه حفاظت و ساماندهی رودخانه‌ها و سواحل 
-    دستیابی به الگوی بهینه اقدامات مدیریتی حفاظت و ساماندهی رودخانه‌ها و سواحل
-    دستیابی به الگوی بهینه پایش اقدامات انجام شده حفاظت و ساماندهی رودخانه‌ها و سواحل
رویکردهای دستیابی به اهداف (Approaches)
-    رویکرد شناسایی ویژگی‌ها، مسائل و چالش‌های مسیل‌ها، آبراهه‌ها، رودخانه‌ها و سواحل کشور
-    رویکرد حفاظتی از منابع طبیعی زیستی و غیر زیستی مسیل‌ها، آبراهه‌ها، رودخانه‌ها و سواحل کشور
-    رویکرد ساماندهی منابع طبیعی زیستی و غیر زیستی مسیل‌ها، آبراهه‌ها، رودخانه‌ها و سواحل کشور
-    رویکرد بازیافت و احیاء منابع طبیعی زیستی و غیر زیستی مسیل‌ها، آبراهه‌ها، رودخانه‌ها و سواحل کشور
-    رویکرد مدیریت یکپارچه مناطق ساحلی
-    رویکرد تحقیق و توسعه روش‌ها و فناوری‌های حفاظت و ساماندهی رودخانه‌ها و سواحل
ابزار و زیرساخت‌ها (Infrastructures and Tools)
-    مدل مولد امواج منظم و نامنظم (Wave simulator)
-    مدل فیزیکی مهندسی رودخانه 
-    تجهیزات اندازه‌گیری رودخانه‌ای و دریایی

شرح وظایف گروه:

1- رشد و توسعه تحقیقات مهندسی رودخانه و سواحل در سطح کشور

 

2- نیازسنجی، شناخت مشکلات و تبیین محورها و اولویت‌های تحقیقاتی در زمینه‌های تخصصی و در مناطق مختلف کشور

- برقراری ارتباط با دستگاه‌های اجرایی و کاربران از طریق تشکیل جلسات، کمیته‌های مشترک و گردهمائیها
- سازماندهی گروه‌های تخصصی جهت بررسی و شناخت مشکلات و مناطق بحرانی
- طبقه‌بندی مسائل و مشکلات
- منطقه‌بندی موضوعی کشور از دیدگاه تحقیقاتی حفاظت سواحل
- تبیین اولویت‌های تحقیقاتی
- تعریف پروژه‌ها و طرح‌های تحقیقاتی در چارچوب محورها و اولویت‌های تحقیقات
 
3- برنامه‌ریزی و پیشنهاد تشکیلات، نیروی انسانی و تجهیزات مورد نیاز

- تعیین معیارها و ضوابط مکانیابی، مراکزمنطقه‌ای، ایستگاه‌ها و پایگاه‌های تحقیقاتی، آزمایشگاه‌های ملی و منطقه‌ای در رودخانه‌ها و سواحل کشور
- رتبه‌بندی و تعیین گرایش‌های تحقیقاتی ایستگاه‌ها و آزمایشگاه‌‌های ملی منطقه‌‌ای
- پیش‌بینی نیروی انسانی، امکانات و تجهیزات مورد نیاز
- تهیه لیست لوازم آزمایشگاهی، سخت‌افزاری و نرم‌افزاری داده‌‌های مورد نیازطرح‌‌های تحقیقاتی
- مشارکت در برنامه‌ریزی احداث تکمیل و تجهیزات ایستگاه‌ها و پایگاه‌ها و پایگاه‌‌های تحقیقاتی و آزمایشگاهی
- توسعه بانک‌های اطلاعات تخصصی و اطلس نقشه‌های موضوعی رودخانه‌ای و ساحلی

4- تهیه و اجرای طرح‌‌های تحقیقاتی‌جامع، محوری و موضوعی در سطوح ملی و منطقه‌ای

- تهیه شناسنامه‌طرح‌های تحقیقاتی
- هدایت و راهنمایی و فراهم نمودن زمینه‌های ارتقاء به سطح علمی محققان مراکز استانی در تهیه و تدوین شناسنامه طرح‌های تحقیقاتی
- بررسی و ارائه نقطه نظرات کارشناسی برای اصلاح شناسنامه طرح‌های تحقیقاتی تا مرحله تصویب در کمینه فنی بخش
- هماهنگی در اجرای طرح‌های تحقیقاتی توسط محققین ستاد و مراکز
- ارائه خدمات علمی فنی و تخصصی در اجرای طرح‌های تحقیقاتی
- برگزاری جلسات و گردهمایی با مجریان طرح‌ها به منظور ایجاد هماهنگی و رفع مشکلات آنها
- مشارکت در تهیه و اجرای طرح‌های پیشاهنگ و ترویجی- تحقیقاتی

5-نظارت و ارزیابی مستمر بر اجرای پروژه‌ها و طرح‌های تحقیقاتی در سطح ملی و منطقه‌ای

- بررسی گزارشات ادواری پژوهشی طرح‌های تحقیقاتی
- ارزشیاب‍ی ادواری طرح‌های تحقیقاتی
- بازدید از طرح‌ها و تشکیل جلسات ارزیابی و نظارتی مستمر در کلیه مراحل طرح‌های تحقیقاتی
- بررسی گزارشات نهایی و طرح‌های تحقیقاتی
 
6- تهیه، تدوین و ارائه یافته‌های تحقیقاتی

- فراهم نمودن زمینه لازم برای تهیه مقاله علمی جهت چاپ در مجلات و مجموعه مقالات همایش‌ها
- فراهم نمودن زمینه لازم برای تهیه، تألیف و ترجمه کتاب و نشریات فنی
- برنامه‌ریزی و مدیریت برگزاری گردهمایی و کارگاه‌های تخصصی 
- برنامه‌ریزی و مدیریت برگزاری گردهمایی و نمایشگاه‌های تخصصی
- مشارکت در تهیه دستورالعمل‌ها و استانداردهای فنی برای مطالعه، طراحی، اجرا و نظارت‌های فنی در پروژه‌های - مهندسی و ساماندهی رودخانه‌ها و مسیل‌ها و بازیافت اراضی
- مشارکت در تهیه دستورالعمل‌ها و بسته‌های نرم افزاری علمی- کاربردی

7- احداث و مدیریت ایستگاه‌های تحقیقات مهندسی و ساماندهی رودخانه در کشور

 

عناوین و محورهای عمده تحقیقاتی :

1- شناسائی علل وقوع انواع فرسایش‌های رودخانه‌ای و شیوه‌های مهار فرسایش و رسوب در رودخانه‌ها و بررسی مکانیزم انتقال رسوبات و شیوه‌های مهار فرسایش و رسوب محیطی، بیولوژیکی و... آبراهه‌ها، مسیل‌ها و رودخانه‌های فصلی
2- بررسی عوامل تشدید کننده سیل در رودخانه‌ها، روش‌های کنترل سازه‌ای و بیومهندسی و شیوه‌های نوین انحراف و استفاده از سیلاب و کاهش خسارت آن
3- بررسی علل طبیعی و انسانی تغییرات مورفولوژیکی رودخانه‌ها و روشهای پیشگیری و مقابله با تغییرات مورفولوژیکی نامطلوب 
4- تحقیق و بررسی روش‌های ساماندهی آبراهه‌ها، مسیل‌ها و رودخانه‌های فصلی و ارایه شیوه‌های بازیافت اراضی ساحلی و عمران و احیاء سیلاب دشت‌های مربوطه 
5- بررسی و تحقیق در زمینه‌های مختلف زیست محیطی و بیولوژیکی آبراهه‌ها، مسیل‌ها و رودخانه‌های فصلی و ارائه شیوه‌های مختلف مهندسی و بیومهندسی در کاهش آلودگی ها و بهره برداری بهینه از منابع زیستی آنها 
6- ارائه ضوابط و استانداردهای طراحی و مکانیابی بهینه سازه‌های مهار فرسایش، رسوب، آبگیری و ... در رودخانه‌ها 
7- مطالعه شیوه‌های نوین بهبود کیفیت آب رودخانه‌ها 
8- بررسی وشناخت ویژگی‌های مورفولوژیکی، هندسی، هیدرولیکی، رسوبی، زیست محیطی رودخانه‌ها
9- بررسی و تحقیق صحرایی وآزمایشگاهی در هیدرولیک سازه‌های رودخانه‌ای
10- بررسی روش‌های حفاظت سواحل
11- بررسی فرآیندهای رسوبی ساحلی در سواحل کشور
12- بررسی هیدرودینامیک امواج و جریان‌ها در سواحل کشور
13- بررسی مسائل محیط زیست سواحل کشور
14- بررسی روش‌های بازیافت و اصلاح اراضی ساحلی کشور

واحد‌‌های تخصصی گروه:

1- واحد ساماندهی و بازیافت اراضی حاشیه رودخانه‌ها
2- واحد هیدرولیک جریان و رسوب
3- واحد ساز‌ه‌های هیدرولیکی
4- واحد بیو مهندسی و کنترل آلودگی در رودخانه‌ها
5- واحد فناوریها :مشتمل است از:
5-1- کاربرد تکنیکهای RS,GIS در مباحث رودخانه‌ای
5-2- مدل‌های فیزیکی رودخانه‌ای
5-3- مدل‌های ریاضی رودخانه‌ای
5-4- اندازه‌گیری‌های دریایی

نمونه‌هایی از فعالیت‌های آزمایشگاهی و اجرای مدل‌های فیزیکی در بخش پروژه‌های مدل فیزیکی:

- مطالعات مدل فیزیکی بند انحرافی جایزان
- مطالعات مدل فیزیکی انشعاب رودخانه‌های جزر و مدل کارون و بهمنشیر
- مطالعات مدل فیزیکی بند انحرافی زولا
- مطالعات ساماندهی رودخانه هلیل‌رود (مدل ریاضی و مدل فیزیکی)
- مطالعات مدل هیدرولیکی دریچه‌های تخلیه کننده عمقی سد کوثر
- مطالعات مدل فیزیکی حوضچه رسوبگیر گردابی کرخه
- بررسی آزمایشگاهی کنترل رسوب در آبگیر جانبی
- بررسی آزمایشگاهی روش‌های سازه‌ای افزایش راندمان آبگیر در آبگیرهای ثقلی
- مطالعات مدل فیزیکی شوت اضطراری نیروگاه سپیدان
- مطالعات مدل فیزیکی تخلیه کننده تحتانی سدنرماشیر
- مطالعات مدل فیزیکی سرریز جامی شکل سد گرمی‌چای
- مدل فیزیکی بررسی عملکرد زهکش‌های زیرزمینی با سه نوع پوشش  مصنوعی در سه منطقه در استان خوزستان
- مطالعات مدل فیزیکی بندر پارس جنوبی
- اندازه‌گیری پارامترهای هیدرودینامیکی خط لوله جزیره خارک
- مطالعات مدل فیزیکی موج‌شکن بندر چابهار
- مطالعات مدل فیزیکی موج‌شکن بندر پسابندر
- مطالعات مدل فیزیکی آب‌بند کشتیرانی طرح لایروبی بهمنشیر
- بررسی عملکرد موج‌شکن‌های شناور شیبدار با استفاده از مدل فیزیکی
- بررسی پایداری آزمون‌های آنتی‌فر در حفاظت موج‌شکن‌های توده‌سنگی
- بررسی واکنش‌های هیدرولیکی موج‌شکن‌های مسلح با آزمون‌های تتراپود
- بررسی اثر ارتفاع و پریود امواج دریا روی تغییر شکل موج شکن‌های پایدار پویا
- مدل فیزیکی دوبعدی و سه بعدی موج شکن بندر شهید بهشتی
- مدل فیزیکی دو بعدی دیوار ساحلی بند امیرآباد

برخی از یافته‌های تحقیقاتی گروه:

1- معرفی روابط هیدرولیکی  بمنظور تشخیص آ‌ستانه شریانی شدن رودخانه‌ها.
2- معرفی روابط هیدرولیکی بمنظور تعیین آستانه پیچانرودی شدن رودخانه‌ها.
3- تعیین نرخ سالیانه انتقال رسوب ساحلی در بندر بابلسر بر اساس اندازه گیری‌های میدانی ومعرفی مناسبترین فرمول برآورد نرخ انتفال رسوب ساحلی در این بندر.
4- برآورد سالیانه رسوب رودخانه جگین در استان هرمزگان وتعیین مناسبترین فرمول تجربی برای برآورد انتقال رسوب در رودخانه جگین استان هرمزگان.
5-  تعیین راندمان رسوبگیری حوضچه رسوبگیر گردابی (طرح کرخه خوزستان بر مبنای مدل فیزیکی).
6- معرفی الگوهای مناسب بکارگیری آبشکن ها در رودخانه‌ها و مسیل‌ها با هدف کنترل فرسایش دیواره‌ای.
7- معرفی الگوهای مناسب بکارگیری آبشکن ها در مقابل دهانه‌های آبگیر با هدف افزایش راندمان آبگیری وکاهش ورود وتجمع رسوبات.
8- ارائه نقش آرایش مناسب و موثر پوشش درختی در کنترل فرسایش کناری رودخانه‌ها.
9- تهیه مدل ریاضی انتقال جریان درآبراهه‌های چند شاخه و حلقوی.
10-  توسعه مدل ریاضی شبه دو بعدی محاسبه فرسایش وانتقال رسوب در پیچانرودها.
11- تهیه و توسعه مدل کامپیوتری برای محاسبه انتقال رسوب در آبراهه‌های چند شاخه.
12- معرفی الگوهای مناسب بکارگیری صفحات مستغرق در دهانه‌های آبگیر با هدف افزایش راندمان آبگیری وکاهش ورود و تجمع رسوبات (افزایش راندمان آبگیری تا حدود 80 درصد توسط کاربرد صفحات مستغرق به منظور کاهش  ورود رسوبات بار بستر به آبگیر و ایجاد خط القعر مصنوعی در بستر رودخانه).
13- معرفی نقش مثبت صفحات مستغرق در تثبیت حاشیه رودخانه‌های فصلی.
14- تهیه بانک اطلاعات تخصصی رودخانه‌ها و مسیل‌های کشور
15- تهیه نرم افزار طراحی سدهای تاخیری پاره سنگی، به عنوان یک روش اقتصادی وآسان بمنظورکاهش خطرات سیل وافزایش بهره برداری از حجم سیلاب. این نرم‌افزار منحصربه فرد ابعاد هندسی سد را با توجه به شرایط سیل و مصالح مشخص می‌نماید.
16- ارزیابی فنی واقتصادی سازه ها و طرح های مختلف اجرا شده در رودخانه ها ومسیل های کشور باهدف اصلاح تئوری‌های طراحی واجرایی سازه های رودخانه ای.
17- ارزیابی تاثیر برداشت مصالح رودخانه‌ای وتغییرات ریخت شناختی رودخانه، بر فرسایش کناره‌ها.
18- ارزیابی عملیات ساماندهی در خشکه رودها به منظور بهره برداری از سیلاب و جنگل کاری در بستر سیلابی و معرفی مناسب‌ترین روش‌های ساماندهی.
19- ارائه یک رابطه بمنظور محاسبه ضریب زبری درآبراهه‌های پرشیب با بستر درشت دانه با استفاده از اندازه‌گیری‌های آزمایشگاهی. براین اساس رابطه کریم (1995) به عنوان مناسب‌ترین رابطه مقاومت جریان  برای کاربرد در آبراهه‌های پر شیب و درشت دانه‌ایران پیشنهاد گردید.

 

دستاوردهای گروه:

-    اطلس نقشه‌های موضوعی ساحلی کشور
-    اطلس نقشه‌های موضوعی رودخانه‌های کشور
-    بانک اطلاعات ساحلی کشور
-    بانک اطلاعات رودخانه‌ای کشور
-    توسعه روابط بهینه طراحی موج شکن‌های شکل پذیر
-    توسعه روابط بهینه طراحی دیوارساحلی خاک مسلح
-    روش بهینه پایدار سازی کانال‌های انتقال آب کشاورزی
-    کاربرد فناوری هسته‌ای در برآورد فرسایش خاک و انباشت رسوب در تالاب‌ها و دریاچه‌ها
-    طراحی و ساخت دستگاه مغزه گیر از مصالح ریزدانه بستر تالاب‌ها و دریاچه‌ها
-    توسعه روابط بهینه طراحی اپی‌ها محافظ کرانه رودخانه‌ها 

امکانات و آزمایشگاه‌های گروه:

- فضای آزمایشگاهی مناسب جهت اجرا و پیاده نمودن مدل‌های مختلف هیدرولیکی
- پنج فلوم آزمایشگاهی ثابت و شیب‌پذیر در ابعاد هندسی متفاوت
- ابزار و ادوات پیشرفته اندازه‌گیری سرعت و دبی جریان در آزمایشگاه و رودخانه‌های طبیعی 
- دوربین‌های پیشرفته نقشه‌برداری
- کارگاه‌های مجهز نجاری، آهنگری و پلکسی گلاس در ساخت انواع مدل‌های فیزیکی
- فلوم‌ امواج
- حوضچه سه‌بعدی تولید امواج