תכונות כמויות ומקורות הרחופת מהירדן העליון לכנרת
-
Upload
erasmus-hutchinson -
Category
Documents
-
view
49 -
download
9
description
Transcript of תכונות כמויות ומקורות הרחופת מהירדן העליון לכנרת
תכונות כמויות ומקורות הרחופת מהירדן העליון
לכנרת נעם גרינבאום, אלדן אנקורי, לאה ויטנברג, דן מלקינסון
רפרנט: ד"ר דורון מרקל, רשות המים
החוג לגאוגרפיה ולימודי הסביבה אוניברסיטת חיפה
בשיתוף עם התחל"ס
נחל שניר
נחל דישון
נחל חרמון
נחל עורבים
ירדן – גשר אריק
ירדן – גשר הפקק
תעלת הביטחון
הירדן העליון – אגן הניקוז, יובלים עיקריים ותחנות
ניטור קמ"ר1590שטח האגן: טופוגרפיה:
– מ' 210 מ' בחרמון ועד 2814 בשפך לכנרת
גשם: 400 מ"מ בחרמון ועד ל-1600מ-
מ"מ בשפך מסלע:
מצפון ומערב ובזלתי קרבונטיבמזרח
מ"ק שניה – 214ספיקת שיא: 1969ינואר
נפחים שנתיים:מלמ"ק במקורות, 560
מלמ"ק שמושים 160בהפחתת )רשות מלמ"ק 400במעלה –
( 2011המים,
שיפוע ממוצע ירדן עליון 1%
שפוע הירדן 2%ההררי
שפוע מעיינות הדן
– חולה
0.6%
גשרהפקק
גשר אריק
מטרת המחקרמדידה וחישוב של הספיקות, נפחי המים, ריכוזי •
הנכנסות בפועל אל (TSS)הרחופת וכמויות הסחף ק"מ מהשפך1הכנרת בתחנת גשר אריק כ-
בדיקת ההרכב הכימי והמינרלוגי של הרחופת •הנכנסת אל הכנרת
זיהוי מקורות הסחף באגן הירדן העליון•זיהוי איזורי פוטנציאל הסחף במרחב האגן •זיהוי שינויים בתרומת הרחופת לאפיק הירדן ולכנרת •
עקב שינויים בשמושי הקרקע ועבודות ניקוז והסדרה שנעשו באיזור החולה וגשר הפקק
שיטות המחקר
הקמת תחנת מדידה הידרומטרית לניטור הידרולוגי • PTשל מפלסי הזרימות בירדן באמצעות מד-רום מסוג
)בסיוע התחל"ס( חישובי הספיקה באמצעות מדידות גאומטריות של •
האפיק באיזור גשר אריק ותכנה הנדסית הידראולית HEC-RAS
בנית עקום כיול דינמי לתחנה הנדרשת עקב השפעת • ק"מ על הזרימה1מפלס הכנרת המרוחק פחות מ-
דיגום סחף ברזולוציה גבוהה של שעות בודדות בעת •שטפונות )כולל הדעיכה(, ברזולוציה של ימים בעת
זרימות בסיס חורפיות וברזולוציה של שבועות בזרימות הבסיס הקיציות לצורך קביעת ריכוזי וכמויות
הרחופת העוברות בתחנה ומגיעות אל הכנרת
שיטות מחקר )המשך(
ניתוח כימי ומינרלוגי של דוגמאות הרחופת לצורך •קביעת מאפייני הרחופת וזיהוי מקורות הרחופת
במרחב האגןהערכה של פוטנציאל הסחף במרחב האגן באמצעות •
חישה מרחוק – תצלומי אויר של הירדן ההררי, ממ"ג RUSLEובאמצעות נוסחת ה-
ניתוח נתונים הידרולוגיים ונתוני סחף מגשר הפקק •
תחנת גשר אריק
מיפוי תלת מימדי של קטע האפיק המדוד באיזור גשר אריק
פרופילי פני מים עבור ספיקות שונות בתחנת גשר HECRASאריק באמצעות תכנת ה-
100 m3/sec
5 m3/secchannel
3/3/2009 - 27/2/2009 flood event
0
20
40
60
80
100
120
Dis
ch
arg
e m
3/s
0
200
400
600
800
1000
1200
Su
sp
en
de
d S
ed
ime
nt C
on
se
nrta
tion
mg
/l
DischargeSampleSSC
iO
AlFe
23
C
oer
Fig 3. A – Hydrograph and sedigraph and the timing of the suspended sediment sampling during the 27.2-3.3.2009 flood .B – Water samples at the Arik Bridge during the flood. Samples were analyzed for suspended sediment concentration, mineralogy and chemistry.
C – Results of Chemical analysis of the suspended sediment indicating on the source of the sediment and compared to the ‘finger print’ samples at the tributaries.
בגשר 27.2-3.3.2009הידרוגרף, סדיגרף ובקבוקי דיגום מים משטפון ה- אריק
-27.2היסטרזה של הרחופת עם כוון השעון בשטפון ה- בגשר אריק 3.3.2009
היסטרזה עם כוון השעון מאפיינת את רב השטפונות בירדן )גשר אריק( דבר המעיד על מקורות סחף קרובים לאפיק ולתחנת המדידה ומוגבלים מבחינת כמותם
וזמינותם
SiO2 Al2O3 Fe2O3
TiO2 CaO MgO
MnO Na2O K2O
P2O5 SO3 אחר
ההרכב הכימי של הסחף בשטפון ה-
27.2-3.3.2009 בגשר אריק
ההרכב מעיד שמקור הרחופת
בעיקר הקרקעות שעל סלעי
המשקע באגן, האבק ובמידה
מעטה הקרקעות בזלתיות
SiO2
Al2O3
CaO
אחר
Fe2O3
42.2%
16.3%9.9%
8.3%
27.2-3.3.2009המינרלוגיה של הסחף בירדן בארוע ה-
I-SקאוליניטKFפלגיוקלזקלציטקוורץמס' דוגמה
AB 62XXX ?XXXXX
AB 64XXXXXXXXXXXXX
AB 68XXXXXXXXXXXXX
AB 71XXXXXXXX?XXX
AB 74XXXXXXXXXXXXXXX
AB 76XXXXXXXXX?XXX
AB 78XXXXXXXXXXXX
X -5-10% - שווה ערך לכ
y = 0.3348x1.8146
R2 = 0.6884y = 1.4645x1.1957
R2 = 0.4873
1
10
100
1000
10000
1 10 100 1000
ריכוז סחף )מ"ג/ל'(
נ'(ש
ק/מ"
( ה
קפי
ס
ענף עולה
ענף יורד
ר וז
יכר
"גמ
( ףחס
/רטלי
ל'ג/
מ"
ספיקה מ"ק/שניהFig 7. Relations between discharge and suspended sediment concentration at the Arik bridge
הקשר בין הספיקה לריכוז הסחף בגשר אריק 2008-2011בשטפונות בירדן בתקופת המחקר –
בגשר אריק2-7.11.2009ההידרוגרף והסדיגרף של שטפון ה-)ספיקה קטנה, שיא הסחף מקדים את שיא הזרימה(
גיאות ירדן צפוני 2-7.11.2009
AB101
ABA13
ABA12
AB100
AB99AB98
ABA11
AB97AB96
AB95
AB94
AB93
AB92
AB91
AB90
AB89
10
15
20
25
30
35
02/11
/2009
03/11
/2009
04/11
/2009
05/11
/2009
06/11
/2009
07/11
/2009
08/11
/2009נ'
שק/
מ"ה
קפי
ס
0
160
320
480
640
800
מ"ג/ל'ריכוז
ספיקה
דגימות
ריכוז מדוד
בגשר אריק16-22.12.2009ההידרוגרף והסדיגרף של שטפון ה-)ספיקה בינונית, שיא הסחף מקדים את שיא הזרימה(
גיאות ירדן צפוני 16-22.12.2009
AB102
AB103
AB104AB105
AB106AB107
AB108AB109AB110AB111AB112AB113
AB114AB115
AB116
AB117
AB118
AB119AB120
AB121
AB123
AB124
AB125AB126
AB127
ABA14 ABA15
10
20
30
40
50
60
70
80
90
16/12
/2009
17/12
/2009
18/12
/2009
19/12
/2009
20/12
/2009
21/12
/2009
22/12
/2009
23/12
/2009
24/12
/2009
שנ'ק'
מ"ה
קפי
ס
0
150
300
450
600
750
900
1050
1200
ל'מ"ג/
ריכוז
ספיקה
דגימות
ריכוז מדוד
* חישובי ריכוזי הרחופת באמצעות הקשר ספיקה -ריכוז
* חישובי ריכוזי הרחופת באמצעות הקשר ספיקה -ריכוז
הידרוגרפים של גשר הפקק גשר אריק נחל שניר ונחל 18-28.1.2010חרמון בארוע של ה-
גיאות ירדן צפוני 18-31.1.2010
ABA22
ABA21ABA20
AB149
AB148ABA19
ABA18
ABA17
ABA16
DL4AB147AB146
AB145AB144
AB143
AB142AB141
AB140
AB139AB138AB137
AB136AB135
AB134
AB133
AB132
AB131
AB130
AB129
0
20
40
60
80
100
120
נ'ש
ק/מ"
ה ק
פיס
0
300
600
900
1200
1500
1800
ל'מ"ג/
כוז רי
ספיקה
דגימות
ריכוז מדוד
ירדן - חורי 20-26/01/2010
0
20
40
60
80
100
120
140
נ'ש
ק/מ"
ה ק
פיס
-200
0
200
400
600
800
1000
1200
ל'ג/
מ"כוז
רי
ספיקה
ריכוז מקורות
גשר אריק
גשר הפקק
ישנם שיאי רחופת לא מוסברים
– טעות מדידה ?
ארוזיה מקומית?
כניסה מיובל?
שניר 18-28/01/2010
0
10
20
30
40
50
60
70
80נ'ש
ק/מ"
ה ק
פיס
0
600
1200
1800
2400
3000
3600
4200
4800
ל'מ"ג/
כוז רי
ספיקה
ריכוז
ריכוז מקורות
נחל חרמון 18-26.01.2010
0
10
20
30
40
50
60
נ'ש
ק/מ"
ה ק
פיס
0
200
400
600
800
1000
1200
ל'מ"ג/
כוז רי
חזרת קה משו ספי
ת רו ז מקו כו רי
שיא סחף מאוחר
לשיא הזרימה -
מקור הסחף ממעלה
האגן
שיחזור השיא השני של
הזרימה בעייתי
דישון 19-28/01/2010
0123456789
10
נ'ש
ק/מ"
ה ק
פיס
070140210280350420490560630700
שנ'ק/
מ"כוז
רי
ספיקה
ריכוז מקורות
תעלת הביטחון - 19-28/01/2010
05
1015202530354045
19/01
/2010
20/01
/2010
21/01
/2010
22/01
/2010
23/01
/2010
24/01
/2010
25/01
/2010
26/01
/2010
27/01
/2010
28/01
/2010
29/01
/2010
30/01
/2010
נ'(ש
ק/מ"
( ה
קפי
ס
5
10
15
20
25
30
35
ל'(מ"ג/
ף )ח
סכוז
רי
ספיקה
ריכוז מחושב
ריכוז מדוד
מדוד
ריכוזי סחף מאד נמוכים
.20-26.01.2010נתוני הגאויות וכמויות הסחף בירדן ויובליו באירוע של
כמות סחףאופן חישוב טון
נפח מים מלמ"ק
תאריך שעות168משך
תחנה
לפי דגימת מקורות
10,21140.81120/1/10 00:00 – 26/1/10 24:00
גשר הפקק
לפי ריכוז מחושב דק' 5לכל
11,90937.020/1/10 03:20 – 27/1/10 03:21
גשר אריק
לפי דגימת מקורות
20,47614.01720/1/10 00:00 – 26/1/10 24:00
שניר
לפי ריכוז מחושב לכל שעה על
סמך דיגום ידני
809214.01720/1/10 00:00 – 26/1/10 24:00
שניר
לפי דגימת מקורות
251812.96319/1/10 23:00 – 26/1/10 23:00
חרמון
על סמך דיגום ידני
1450.67220/01/2010 – 26/01/2010
דישון
לפי ריכוז מחושב לכל שעה על
סמך דיגום ידני
1475.320/01/2010 – 26/01/2010
תעלת הביטחון
2008-2010הקשר בין נפחי מים לנפחי הסחף בשטפונות בגשר אריק
כמויות סחף לנפח מים
y = 14.453x1.9959
R2 = 0.8832
100
1000
10000
100000
1 10 100
נפח מים )מלמ"ק(
ן(טו
( ף
חס
ף ח
סת
מוכ
Flood eventPeak discharge
(m3s-1)
Water volume )MCM(
Total suspended sediment load
)ton(
10/2/2009-14/2/200927.15.27
269
21/2/2009-25/2/200931.58.8735
27/2/2003-3/3/2009104.518.207,025
Annual TSS 32.278,0292-6.11.200932.181755
16-21.12.200980.8165072
18-31.01.2010115.255.813,583
27.2-4.3.201067.120.35352
Annual TSS 100.124,762
-2008כמויות רחופת ארועיות ושנתיות בגשר אריק בשנים 2010
אז מהם מקורות הסחף?
Revised Universal Soil Loss Equation - RUSLE ((Renard et al., 1991
מבוצע על ידי הכפלה של ערכי הפרמטרים:RUSLEחישוב ערך ה-
R = K x R x C x LS
– ניתוח של עוצמות הגשם (R)ארוזיביות הגשם - ניתוח מירקם הקרקע עפ"י מפת (K) מקדם סחיפת הקרקע
קרקעות – תכסית צומח: סוג וצפיפות (C)מאפייני הצומח ושימושי הקרקע
– ניתוח טופוגרפי(LS)שיפוע המדרון ואורכו
הערכת פוטנציאל ומקורות הסחף באגן הירדן העליון
מפת קרקעות אגן הירדן
העליון
Kמפת ערך ה-– מקדם
סחיפת באגן הירדן העליון
המערבי
Fig 1. The study area - including Jordan river canyon, the Upper Jordan river basin, suspended sediment sampling locations and gauging stations.
140 קמ"ר
19672005
מיקום אפיק הירדן )מסומן באדום( ליד כפר 2005 ביחס למיקומו ב-1967הנשיא בשנת
גלישות שונות לאורך קניון הירדן ההררי
גלישת קרקע טריה אל תוך אפיק הירדן ההררי בעקבות שניה / > מ"ק100 - 27.2-3.3.2009השטפון של ה-
גלישת קרקע טריה בירדן ההררי ליד כפר הנשיא > 100 - 27.2-3.3.2009בעקבות השטפון של ה-
שניה /מ"ק
סכום ומסקנות
ספיקות השיא ככל הנראה גדלות בין גשר הפקק לגשר אריק 1. )בכפוף לסיום תהליך הכיול הדינמי 10%בשעור מוערך של כ–
של התחנה( כמויות הרחופת השנתיות בגשר אריק בתקופת המחקר היו 2.
– 2009-10 טון ובשנת 8029 - 2008-09קטנות - בשנת 25,000 השנים האחרונות – 20 טון ביחס לממוצע ב-24,762
טון לשנה עפ"י נתוני מקורות והשרות ההידרולוגי )בגשר הפקק(
יותר מאשר בגשר 16%כמויות הסחף בגשר אריק גדולות עד 3.הפקק עקב תרומת סחף מהקניון ההררי )בכפוף לכיול( בעת
שטפונות גדולים ע"י מפולות וגלישות ישירות אל האפיק היובלים תורמי הסחף העיקריים לירדן בעת שטפונות הם 4.
השניר )חצבני( והחרמון. נחלי רמת הגולן תורמים מעט מאד סחף אל המאגרים )גם 5.
במעלה הסכרים( ואל הירדן בפרט.
סכום ומסקנות )המשך(. ההרכב הכימי והמינרלוגיה של הרחופת מעידים על כך שמקור 6
הרחופת העיקרי הוא סלעי המשקע והחרסיות מהקרקעות שעליהן, האבק, ובמידה פחותה מהבזלות.
מהרחופת 80%ש'( כ-/ מ"ק125 )20-26.1.2010בשטפון של ה-. 7 ע"י נחל 18%ש'( כ-/ מ"ק75לגשר הפקק נתרמו ע"י החצבני )
ש'( והשאר ע"י נחל דישון ותעלת הבטחון. / מ"ק55החרמון ) 16%כמות הסחף בשטפון זה בגשר אריק היתה גדולה בכ-
ביחס לגשר הפקק. ככל הנראה קיימת עליה בכמויות הרחופת השנתיות החל 8
הבאה לידי ביטוי מובהק בזרימות הבסיס 90מסוף שנות ה-וככל הנראה גם בשטפונות.
תודה רבה על ההקשבה בשעות צהרים קשות
אלה
ולרשות המים על המימון