خلاصه

طیف گسترده‌ای از ابزارها و روش‌های سیستم اطلاعات جغرافیایی برای بازسازی توپوگرافی قبل از سد و بررسی کف مخزن در دو مخزن سد در رودخانه Ohře، جمهوری چک استفاده شد. توپوگرافی قبل از سد بر اساس تصاویر هوایی آرشیوی و نقشه های قدیمی بازسازی شد. مزایا و معایب این روش‌ها با تأکید بر این واقعیت که همه داده‌های آرشیوی پردازش‌شده برای مدل‌سازی توپوگرافی قبل از سد مناسب نیستند، آزمایش و توضیح داده شد. بررسی عمق سنجی کف مخزن در حال حاضر امری عادی است، اما در این مطالعه، ما از ترکیب گسترده ای از روش های نقشه برداری عمق سنجی (سونار، رادار نفوذ به زمین و پروفیل زیر پایین) و ابزارهای بررسی توپوگرافی (LiDAR و فتوگرامتری) استفاده کردیم که مزایای زیادی به همراه داشت. برای تجزیه و تحلیل دینامیکی پایین و اعتبارسنجی متقاطع داده ها. داده‌هایی که ما جمع‌آوری کردیم امکان ارزیابی تشکیل دلتاهای ورودی در مخازن مورد مطالعه و ارزیابی مجدد رسوب در طول کاهش‌های فصلی اخیر را فراهم کرد. یک دلتای ورودی معمولی در عمیق‌تر دو مخزن مورد مطالعه تشکیل شد، در حالی که تخلیه تابستان 2019 باعث تشکیل و برش یک کانال تخلیه موقت و انتقال فرسایشی به پایین دست تقریباً 1/10 ضخامت بدنه دلتا در تقریباً 1/10 شد. اندازه عرضی دلتا هیچ دلتای ورودی در کم عمق‌تر مخازن مورد مطالعه تشکیل نشد، اما به طور غیرمنتظره‌ای کار مجدد رسوب گسترده در قسمت ورودی مخزن مشاهده شد. هر دو مخازن مورد مطالعه و دشت سیلابی رودخانه قبل از سد آلودگی تاریخی توسط عناصر خطر مانند As، Hg، Pb انباشته شده اند. بدین ترتیب،

کلید واژه ها:

مخازن سد ; مدیریت مخزن ؛ توپوگرافی زیر آبزی ; دقت DEM ; حمل و نقل آلودگی

1. معرفی

بحث فعلی در مورد سدسازی رودخانه ها در مقابل رودخانه های آزادانه بیشتر بر تداوم انتقال رسوب و مواد مغذی از طریق سیستم های رودخانه ای و پایداری مناظر و زیست های رودخانه ای متمرکز است [ 1 ]. یک مشکل اجتناب ناپذیر پر شدن مخزن با رسوبات است که به طور قابل توجهی عملکرد موثر مخزن را کوتاه می کند [ 1 ، 2 ، 3 ، 4 ]. برای محدود کردن این مشکل، عملیات فلاشینگ (Sluicing) انجام می شود [ 1 ، 2 ، 5 ]. با این وجود، مخازن با آلودگی شدید تاریخی [ 6 ، 7 ، 8] می توانند نگرانی های نسبتاً متضادی را تجربه کنند – مدیریت پایدار آنها باید شامل جلوگیری از اتلاف رسوب برای محافظت از سیستم های آبی پایین دست باشد. دانش رسوب رسوب و الگوهای فرسایش (بازکاری) برای هر دو مورد مورد نیاز است. بنابراین، بینش های بهبود یافته در مورد مکانیسم های مورفودینامیک در تحقیقات مخزن مورد نیاز است [ 1 ].
رسوب گذاری در مخازن با شدت بیشتری نسبت به فرسایش رسوبی یا کار مجدد مورد مطالعه قرار گرفته است. پیش‌بینی الگوی فضایی رسوب‌گذاری با تأثیرات عظیم رویدادهای هیدرولوژیکی [ 4 ، 9 ] و الگوهای مختلف رسوب‌گذاری در بازه‌های زمانی کوتاه‌تر و طولانی‌تر، دشوار است [ 9 ]. دلتاهای در حال رشد حاوی بیشتر رسوباتی هستند که توسط جریان های شاخه ای منتقل می شوند [ 1 ، 4 ، 10 ]. در شرایط جریان کم، رایج‌ترین فرآیند رسوب‌گذاری در دلتاهای پیش‌رونده گام به گام همراه با برش کانال‌های غوطه‌ور است که منجر به افزایش طولانی‌مدت رسوب نزدیک سد می‌شود [ 4 ، 9 ، 11 ].]. فرسایش، از جمله سقوط در جبهه دلتای ورودی، کانال، و فرسایش خندقی در بالای دلتا، و ناپایداری های زیرآبی و زیرآبی، معمولاً از نظر فضایی ناهمگن تر از رسوب است [ 1 ]. با توجه به آلودگی تاریخی، فرسایش دلتاهای ورودی از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است، زیرا توده‌های رسوبی آن‌ها آلوده‌ترین و از نظر مورفولوژیکی پویاترین بدنه رسوبی در مخازن هستند [ 8 ].
طراحی روش‌شناسی معمولی در مطالعات مورفودینامیکی بر روی رسوب‌گذاری مخزن، از مقایسه بین توپوگرافی قبل از سد و تصویربرداری ژئوفیزیکی (سونار، رادار نفوذی زمین، اسکن لیزری (LiDAR)) از توپوگرافی پایین واقعی استفاده می‌کند [ 1 ، 3 ، 4 ، 8 ، 10 . ]. پیشرفت‌ها در قابلیت‌های سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) همراه با تصویربرداری ژئوفیزیکی امکان انجام مطالعات دقیق در مورد تکامل مکانی و زمانی دلتاهای ورودی در مخازن را فراهم کرده است.
داشتن توپوگرافی قبل از سد در قالب یک مدل رقومی ارتفاع (DEM) برای تجزیه و تحلیل الگوهای رسوبی در مخازن با استفاده از روش‌های GIS بسیار مهم است [ 12 ، 13 ، 14 ]. منظره قبلی را می توان بر اساس نقشه های تاریخی مناسب، عکس های هوایی آرشیوی پردازش شده یا تصاویر ماهواره ای بازسازی کرد [ 15 ، 16 ، 17 ، 18 ، 19 ، 20 ]. نیاز به ایجاد DEM انتخاب داده های مکانی بایگانی شده را به نقشه های قدیمی حاوی اطلاعات ارتفاعی یا تصاویر هوایی آرشیو شده با همپوشانی کافی محدود می کند [ 14 , 16 , 21 ,22 ، 23 ]. چندین روش برای حذف نویز و هموارسازی DEM مناسب برای پردازش داده های آرشیوی معرفی شده است [ 23 ، 24 ].
توپوگرافی کف مخزن را می توان با استفاده از روش های مختلف جمع آوری داده ها مطالعه کرد. یک روش بسیار رایج استفاده از حسگرهای سونار کشتی است [ 25 ، 26 ، 27 ، 28 ، 29 ]. چگالی داده های بررسی شده به طرح بررسی تعریف شده و نوع سنسور (تک پرتو، چند پرتو یا اسکن جانبی) مورد استفاده بستگی دارد. سایر تکنیک‌های سنجش از دور، از جمله تصاویر ماهواره‌ای، LiDAR، و فتوگرامتری، می‌توانند برای نقشه‌برداری توپوگرافی سد تحت شرایط خاص مورد استفاده قرار گیرند [ 27 ، 29 ، 30 ، 31 .]. گزینه دیگر برای تجسم توپوگرافی پایین (آب سنجی) نقشه برداری ژئوفیزیکی است. در این مطالعه از رادار نفوذی زمین (GPR) و پروفیلر پارامتریک زیر پایین استفاده شد. اگرچه GPR اساساً در بدنه‌های آبی مورد استفاده قرار نمی‌گرفت، بسیاری از مطالعات ارزش GPR را در چنین تحقیقاتی ثابت کرده‌اند. GPR می تواند برای تعیین عمق سنجی و حجم آب، نظارت بر پر شدن رسوب، ضخامت، توزیع در سراسر مخزن آب، و ارزیابی حجم رسوبات یا خصوصیات رسوب استفاده شود [ 4 ، 10 ، 32 ، 33 ، 34 ، 35 ]. پروفیل زیرپایین به طور گسترده در نقشه برداری بستر دریا استفاده می شود [ 36 ، 37 ، 38] و همچنین با موفقیت در محیط های آب شیرین استفاده شده است [ 8 ، 39 ، 40 ].
کار ما بر روی دینامیک رسوب ورودی به مخازن Skalka و Nechranice در رودخانه Ohře متمرکز بود. مخازن تحت تاثیر آلودگی شدید جیوه از کارخانه شیمیایی مارکتردویتز (MCF)، [ 6 ، 8 ، 41 ، 42 ] و چندین فلز سنگین و از استخراج سنگ معدن تاریخی در کوه‌های Krušné Hory/Erzgebirge در امتداد چک قرار گرفته‌اند. مرز آلمان [ 6 ، 8 ، 41 ]. مخازن به طور موثر آلودگی تاریخی را به دام انداخته اند، اما این کارایی می تواند به دلیل بازکاری رسوب در طول تخلیه [ 42 ] و انتقال تدریجی رسوبات به پایین دست [ 42 ] کاهش یابد.]. هدف مطالعه ما پاسخگویی به این سؤال بود که آیا دو جریان ورودی مورد مطالعه رسوبات به دام افتاده را به طور دائم حفظ می کنند و تا چه حد رسوبات دوباره کار می شوند. فرضیه ما این بود که دلتاهای ورودی، غرق‌های دائمی رسوبات (و آلاینده‌ها) نیستند، بلکه به سرعت (فصلی) دوباره کار می‌شوند. این فرضیه با مشاهده [ 43]. ما از موقعیت‌های کاهش فصلی در مخازن ناشی از خشکسالی تابستانی اروپا در سال‌های 2018 و 2019 استفاده کردیم. تأکید زیادی بر مجموعه مجموعه‌های داده مکانی داده شد. تعیین کیفیت مجموعه داده‌های مورد استفاده برای مدل‌سازی زمین غوطه‌ور دشوارتر از فتوگرامتری بود، اما می‌توان از روش‌ها و تکرارهای بیشتری از تحلیل‌ها استفاده کرد. نقشه‌های تاریخی و عکس‌های هوایی آرشیوی برای بازسازی منظره پیش از سیلاب استفاده شد. ترکیبی از روش‌ها، از جمله عمق‌سنجی سونار، پروفیل‌کننده زیرپایین، GPR، LiDAR و تصویربرداری هوایی از سطوح اخیر، ارزیابی دقیق داده‌های جمع‌آوری‌شده را ممکن می‌سازد. حجم کافی از داده ها و انواع مجموعه داده ها برای تشخیص و حذف داده های با کیفیت نامناسب جمع آوری شد.

2. روش شناسی

2.1. منطقه مطالعه

حوضه آبریز رودخانه Ohře و تاریخچه آلودگی آن ( شکل 1 ) قبلاً به تفصیل شرح داده شده است [ 6 ، 41 ، 42 ]. طول کل رودخانه Ohře 316 کیلومتر، سد Skalka در طول رودخانه 242 کیلومتر، و سد Nechranice به طول رودخانه 103 کیلومتر است (کیلومتر رودخانه فاصله از تلاقی رودخانه با رودخانه Labe است). مخزن Skalka به شدت توسط جیوه از یک کارخانه شیمیایی سابق در آلمان آلوده شده است. مخزن Nechranice آلودگی ثانویه توسط As، Pb، و چندین عنصر خطر دیگر ناشی از استخراج معدن را دریافت کرده است که در قرن 16 به اوج خود رسید.
سد اسکالکا بین سال‌های 1962 و 1964 ساخته شد. در سطح آب معمولی، مساحت آن 3.4 کیلومتر مربع ، حجم آن 19.6 میلیون متر مکعب و حداکثر عمق آب در نزدیکی سد 12 متر است. منطقه نشان داده شده در شکل 2 در معرض سطوح مختلف آب در کاهش فصلی قرار دارد و این منطقه موضوعی در این مطالعه بود. سطح آب مخزن بین دسامبر تا فوریه تقریباً 437.5 متر در سطح زمین و بین ژوئن و سپتامبر بین سال های 2015 و 2019 تقریباً 441.5 متر در سطح دریا بود. هم دشت سیلابی قبل از سد و هم مخزن جیوه را از MCF به سطحی که مصرف ماهی از مخزن از ابتدای تجزیه و تحلیل دستگاهی جیوه ممنوع شده است [ 42]. آلودگی جیوه با آلودگی روی همراه است که چندین برابر غلظت پس زمینه را بیشتر می کند [ 41 ]. نمونه برداری از رسوب توسط هسته های گرانشی و تجزیه و تحلیل توسط فلورسانس اشعه ایکس آزمایشگاهی در مقالات قبلی توضیح داده شده است [ 8 ، 44 ]. رسوبات عمدتاً شنی با مخلوط سیلت است.
سد Nechranice بین سال های 1961 و 1968 ساخته شد. در سطح آب معمولی، مساحت آن 13.4 کیلومتر مربع ، حجم آن 287600 متر مکعب و حداکثر عمق آن 46 متر است. سطح آب این مخزن بین سال‌های 2015 تا 2019 حدود 264 و 269 متر از سطح زمین بود. مخزن، به‌ویژه جریان ورودی آن ( شکل 3 )، عناصر خطر (به عنوان، مس، سرب، روی) را از سایت‌های معدنی تاریخی نشان داده شده در شکل 1 جمع می‌کند. همانطور که قبلاً گزارش شد [ 6 ، 8 ]. مطالعه قبلی ما [ 8] ضخامت قابل‌توجهی دلتای ورودی و اهمیت آن برای ذخیره‌سازی آلودگی را نشان داد، اما دینامیک دلتا در آنجا با جزئیات مورد مطالعه قرار نگرفت. رسوبات عمدتاً شامل ماسه در ورودی و عمدتاً ماسه و سیلت بسیار ریز در حوضه است.

2.2. توپوگرافی قبل از سد برگرفته از عکس های هوایی آرشیوی

عکس های هوایی بایگانی به طور گسترده ای برای تجزیه و تحلیل تغییر منظر، تحقیقات باستان شناسی، و بازسازی زمین شناسی استفاده می شود، زیرا آنها حاوی اطلاعات معتبر در زمان کسب آنها هستند [ 16 ، 24 ، 45 ]. پردازش مناسب تصاویر آرشیوی هوایی با همپوشانی کافی با استفاده از روش‌های استاندارد فتوگرامتری یا ساختار از مدل‌سازی حرکتی به کاربر این امکان را می‌دهد تا نه تنها عکس‌های ارتوفتوی دقیق، بلکه یک مدل سطح دیجیتال (DSM) از منظره قبلی را نیز استخراج کند (توپوگرافی پیش از سد در ما). مورد) [ 22 ، 23 ، 46 ].
برای منطقه جمهوری چک، تصاویر هوایی آرشیوی در آرشیو ملی که توسط مؤسسه جغرافیایی و آب و هواشناسی نظامی در دوبروشکا (VGHMÚř) یا اداره نقشه برداری و کاداستر چک (ČÚZK) اداره می شود، موجود است. بسیاری از تصاویر هوایی آرشیوی در حال حاضر به صورت دیجیتال در دسترس هستند یا می توانند در صورت نیاز با یک اسکنر فتوگرامتری حرفه ای اسکن شوند.
روش های فعلی پردازش تصاویر هوایی آرشیوی، در بیشتر موارد، امکان پردازش DSM های مناطق بزرگ را فراهم می کند [ 24 ]. با این حال، پردازش تصاویر هوایی آرشیوی از مناطق با تغییرات چشم انداز بزرگ (مخازن آب و معدن روباز) دشوار است. عناصر جهت‌گیری تصویر داخلی و خارجی، از جمله کاتالوگ‌های نقاط کنترل زمینی (GCPs) که برای پردازش تصویر اصلی هوایی استفاده می‌شوند، اغلب وجود ندارند [ 16 ، 23 ]. GCPها باید در داده‌های امروزی (معمولاً داده‌های ارتوفوتو) و روی تصاویر هوایی آرشیوی شناسایی شوند. اطلاعات ارتفاع از یک بررسی میدانی، داده های LiDAR یا (در موارد استثنایی) از نقشه های توپوگرافی بایگانی به دست می آید.
تحقیقات پس زمینه دقیق در آرشیو ČÚZK و VGHMÚř انجام شد و چندین سری زمانی از تصاویر هوایی آرشیوی برای جریان ورودی مخزن Nechranice و Skalka شناسایی شد. هفت تصویر هوایی از سال 1948 (ارتفاع تقریبی پرواز 4.2 کیلومتر) برای ورودی مخزن اسکالکا و 17 تصویر هوایی از سال 1963 (ارتفاع تقریبی پرواز 2.4 کیلومتر) برای ورودی مخزن نچرانیس انتخاب شد. . این دو سری زمانی بر اساس پوشش داده، همپوشانی تصویر و کیفیت تصویر انتخاب شدند. تصاویر هوایی آرشیوی برای مناطق مخازن مورد مطالعه در Agisoft Metashape (سن پترزبورگ، روسیه) پردازش شد.
چندین منبع داده برای شناسایی GCPهای مورد نیاز برای پردازش تصاویر هوایی بایگانی مخازن مورد مطالعه استفاده شد: ارتوفوتوهای معاصر، ارتفتوهای آرشیوی از دهه 1950 پردازش شده توسط صندوق دولتی محیط زیست جمهوری چک، و نقشه های توپوگرافی موجود.

2.3. توپوگرافی قبل از سد برگرفته از نقشه های قدیمی

مخزن اسکالکا به اندازه کافی توسط نقشه های توپوگرافی (مقیاس 1:5000) که توسط اداره مرکزی زمین شناسی و نقشه برداری در سال 1960 صادر شد، پوشانده شده است. نقشه مخزن Nechranice از آرشیو مدیریت ایالتی رودخانه Ohře (Povodí Ohře) به دست آمده است. این نقشه توپوگرافی (مقیاس 1:5000) قبل از ساخت سد با فاصله کانتوری 1 متر ایجاد شده است.
پردازش نقشه‌های قدیمی از یک گردش کار رایج پیروی می‌کند. کپی‌های دیجیتالی صفحات نقشه که مخزن اسکالکا را پوشش می‌دهند، با استفاده از تبدیل تصویری به مختصات شناخته شده گوشه‌های صفحه نقشه، ارجاع داده شدند. سیستم مختصات ملی چک S-JTSK (EPSG 5514) استفاده شد. نقشه های پوشش مخزن Nechranice به صورت دیجیتال به دست آمد و به S-JTSK ارجاع داده شد. خطوط کانتور مربوطه با دست دیجیتالی شدند. درونیابی با استفاده از مثلث سازی Delaunay برای این نوع داده ها پیشنهاد شده است [ 47 ].

2.4. توپوگرافی پایین مخزن

در مناطق مورد علاقه ما، نقشه برداری عمق سنجی با سونار تک پرتو در مخزن Nechranice در جولای 2014، ژوئن 2017، و مه 2019 و در مخزن Skalka در می 2018 و سپتامبر 2019 انجام شد. نقشه برداری GPR در مخزن Nechranice در ژوئن انجام شد. در سال 2017 و در مخزن Skalka در سپتامبر 2018 و علاوه بر این در زمان افزایش سطح آب در ژوئیه 2019. پروفیل‌ساز زیرپایین در مارس 2019 در مخزن Nechranice استفاده شد.
دوره‌های خشکسالی در دهه گذشته در ترکیب با کار ساخت سد منجر به سطح بسیار پایین آب در مخازن شد و به ما اجازه داد تا مناطق معمولی آبگرفته را با ابزارهای نقشه برداری توپوگرافی استاندارد بررسی کنیم. فتوگرامتری در ماه آگوست و نوامبر 2018 در مخزن Nechranice استفاده شد. جایگاه پایین مخزن Skalka با استفاده از LiDAR در سال 2011 در بررسی ملی انجام شده توسط ČÚZK و در نوامبر 2019 توسط بررسی ما بررسی شد.

2.4.1. بررسی سونار

بررسی سونار با استفاده از دستگاه Humminbird Helix 7 CHIRP DI GPS G2 مجهز به GPS استاندارد (Humminbird, Eufaula, AL, USA) انجام شد که بر روی یک قایق بادی کوچک یا سکوی شناور مبتنی بر تخته پدل با یک محرک الکتریکی، همانطور که در [ 44 توضیح داده شده است] انجام شد.]. داده های خام به صورت مختصات تک نقطه ای [شرق، شمال، عمق نسبی] توسط نرم افزار رایانه شخصی مرغ مگس خوار (Humminbird, Eufaula, AL, USA) صادر شد. سطح آب قبل از جمع‌آوری داده‌های سونار با استفاده از سیستم نقشه‌برداری RTK GNSS South با دقت تقریباً 3 سانتی‌متر برای مقایسه با داده‌های سایر منابع داده‌های پردازش‌شده مربوطه (توپوگرافی قبل از سد، بررسی هوایی یا LiDAR) اندازه‌گیری شد. بررسی هیدروگرافی مورد استفاده برای گردآوری نمودارهای دریایی مطابق با “استانداردهای بررسی هیدروگرافی (S-44)” صادر شده توسط سازمان بین المللی هیدروگرافی [ 48 ] انجام می شود.]. بررسی عمق سنجی ما بر بررسی دقیق کل کف مخزن متمرکز نبود، و بنابراین الگوی بررسی (خطوط) با توجه به اندازه مخزن و امکانات فنی تجهیزات بررسی (عمر باتری) تعریف شد. فاصله خط بررسی در دلتاهای مخازن Skalka و Nechranice تقریباً 50 متر بود.
بررسی در مخزن Nechranice در تابستان 2014 (سطح آب 266.75 متر) و 2017 (سطح آب 267.377 متر) سطح آب استاندارد را پوشش داد. بررسی در بهار 2019 (سطح آب 267.82 متر) برای ثبت تغییرات پس از سطح پایین بسیار پایین آب در پاییز 2018 (سطح آب 261.74 متر) انجام شد.
2.4.2. GPR و Sub-Bottom Profiler
در این مطالعه، واحد GPR TerraSirch 3000 (GSSI، ایالات متحده) که از یک قایق بادی کار می‌کرد، با آنتن‌های 200 و 400 مگاهرتز در قایق دیگری با سرعت ثابت استفاده شد. مجموعه ای از مقاطع عرضی GPR در سراسر دلتاهای مخزن Skalka ( شکل 2 ) اندازه گیری شد. ثابت دی الکتریک معمولاً برای آب شیرین روی 80 تنظیم می شد [ 49 ، 50] و داده های GPR توسط شبنم، تصحیح استاتیک، حذف پس زمینه، فیلتر باند گذر و بهره دستی با استفاده از نرم افزار ReflexW (Sandmeier، آلمان) فیلتر شدند. حداکثر نفوذ عمق آب تقریباً 5 متر بود. تبدیل عمق آب از زمان سفر دو طرفه GPR به ارتفاع با استفاده از داده‌های عمق سنجی مدیریت دولتی رودخانه Ohře انجام شد. در مجموع، 18 پروفیل GPR (153 تا 567 متر طول) در مخزن Skalka اندازه گیری شد.
در این مطالعه، پروفیلر زیرپایین پارامتریک پرتو باریک SES-2000 فشرده (Innomar Technologie GmbH، روستوک، آلمان) با فرکانس دوگانه در مخزن Nechranice استفاده شد ( شکل 3 ). این ابزار شامل یک واحد بالا و یک مبدل زیرین است که از یک قایق برقی کار می کند. این ابزار با فرکانس دوگانه، فرکانس بالا اولیه (85-115 کیلوهرتز) مناسب برای نقشه برداری عمق سنجی، و فرکانس پایین ثانویه (2-22 کیلوهرتز) برای نفوذ زیرین کار می کند. محدوده نفوذ عمق آب بین 0.5 تا 400 متر، وضوح لایه 1 تا 5 سانتی متر و حداکثر نفوذ رسوب 40 متر بسته به نوع رسوب و نویز است. برای نمایش مقیاس عمودی نمایه ساز زیرپایین (m)، سرعت صدا 1500 ms -1مورد استفاده قرار گرفت.
2.4.3. بررسی فتوگرامتری در مخزن Nechranice
کارهای ساختمانی مرتبط با کاهش سطح آب در سد نکرانیسه در بهار 2018 اعلام شد. سطح آب اعلام شده در تابستان 2018 به دست آمد. یک بررسی فتوگرامتری انجام شد تا بررسی شود که آیا مناطق تازه در معرض دید با سایت های نمونه برداری رسوب مطابقت دارند [ 8 ] ] و به طور بالقوه برای مقایسه داده ها با نتایج بررسی سونار. متأسفانه سطح آب آنقدر پایین نبود که امکان انجام این اقدامات را فراهم کند. با این حال، تابستان و پاییز بسیار خشک سال 2018 در اروپای مرکزی باعث شد که سطح آب در مخزن Nechranice بسیار فراتر از سطح اعلام شده کاهش یابد. بدین ترتیب دومین بررسی هوایی در نوامبر 2018 انجام شد.
بررسی هوایی با استفاده از یک هواپیمای کوچک انجام شد. دوربین Hasselblad A6D-100 با لنز Hasselblad HC f3.5/50 mm-II استفاده شد. منطقه مورد بررسی در نوامبر 2018 30.6 کیلومتر مربع ، میانگین ارتفاع پرواز 780 متر، وضوح زمین 6.8 سانتی متر بر پیکسل و تعداد کل تصاویر 1605 بود.
2.4.4. بررسی LiDAR در مخزن Skalka
سطح آب در مخزن Skalka در تابستان 2011 به دلیل کار ساخت و ساز در سد کاهش یافت. بررسی هوایی ملی که توسط ČÚZK در این منطقه انجام شد، در همان زمان انجام شد. داده‌های LiDAR که مدل زمین دیجیتال جمهوری چک نسل پنجم (DTM 5G) نامیده می‌شود، برای کل جمهوری چک به‌عنوان مجموعه‌ای از نقاط نامنظم با چگالی متوسط ​​1 نقطه بر متر مربع در دسترس است. ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) اطلاعات ارتفاعی 18 سانتی متر در مناطق باز و 30 سانتی متر در مناطق پوشیده از پوشش گیاهی است. نقاط نشان دهنده زمین خالی [ 51 ] است.
دومین تخلیه عظیم مخزن Skalka در تصاویر ماهواره ای Sentinel-2 در نوامبر 2019 شناسایی شد. اسکنر Riegl VUX1-LR در ترکیب با یک هواپیمای کوچک برای بررسی LiDAR (18 نوامبر 2019) استفاده شد. اسکنر مجهز به واحد Applanix IMU (ضبط زوایای انحراف، گام، و چرخش) و یک گیرنده RTK GNSS دقیق است. پارامترهای زیر مورد استفاده قرار گرفتند: ارتفاع پرواز 300 متر، نوارهای اسکن با 50 درصد همپوشانی، فاصله نوار 200 متر، میدان دید اسکنر 80 درجه، نرخ تکرار پالس 400 کیلوهرتز، و نرخ اسکن 48 لیتر در ثانیه. چگالی نقطه حاصل در کف سد در معرض 25 نقطه بر متر مربع بود. پردازش داده های خام در PosPac (پس پردازش داده های مسیر با استفاده از شبکه ملی ایستگاه های مرجع GNSS) و RiProcess (پردازش ابر نقطه ای) انجام شد.

2.5. کیفیت داده های ورودی و روش های نظرسنجی

دینامیک کف مخزن را می توان بر اساس داده های مکانی آرشیوی معرفی شده و روش های جمع آوری داده های مکانی مطالعه کرد. با این حال، ارزیابی کیفیت داده‌های جمع‌آوری‌شده بخش مهمی از تحقیق است زیرا می‌تواند بر نتایج تأثیر بگذارد [ 13 ، 27 ، 47 ]. ارزیابی کیفیت معمولاً بر روی مجموعه ای از نقاط کنترل در محدوده مورد علاقه انجام می شود. با این وجود، ارزیابی کیفیت داده‌های مورد استفاده برای تحلیل دینامیک/تغییر پایین مخزن مشکل‌ساز است. هیچ مجموعه داده مرتبط (مستقیم اندازه گیری شده) وجود ندارد که برای ارزیابی کیفیت داده های تاریخی استفاده شود.
داده‌های تاریخی (نقشه‌های قدیمی) مورد استفاده برای مدل‌سازی کف سد یک منبع داده منحصربه‌فرد هستند که با داده‌های دقیق به‌دست‌آمده با استفاده از تکنیک‌های جمع‌آوری داده‌های مدرن قابل مقایسه نیست. می‌توانیم مناطق اطراف مخزن را که از زمان طغیان مخزن تغییر نکرده‌اند، مقایسه کنیم، اما نمی‌توانیم کیفیت داده‌های ارتفاعی در پایین مخزن را تأیید کنیم.
بررسی کیفیت داده‌های مکانی فعلی مورد استفاده برای مدل‌سازی کف سد نیز در مورد مخازن بزرگ و عمیق مشکل‌ساز است. کیفیت نقشه برداری عمق سنجی مبتنی بر سونار ممکن است تحت شرایط آزمایشگاهی یا با مقایسه با پروفایل های اندازه گیری شده ارزیابی شود [ 52 ]. یک آزمایش آزمایشگاهی در تابستان 2014، قبل از اولین بررسی عمق سنجی از مخزن Nechranice، در یک استخر کم عمق انجام شد. نتایج هیچ تفاوت معنی داری با عمق اندازه گیری شده مستقیم (1.3 متر) نشان نداد. اندازه گیری مستقیم و سیستماتیک پروفیل ها / ترانسکت ها در مخازن، با توجه به اندازه، عمق، و ماهیت گل پایین تثبیت نشده، دشوار است.
بررسی LiDAR که در سال 2011 توسط ČÚZK در مخزن Skalka انجام شد، دارای دقت تعریف شده توسط فروشنده [ 51 ] از RMSE 18 سانتی متر در مناطق باز است. Riegl VUX1-LR که برای بررسی مخزن Skalka در پاییز 2019 استفاده شد، دارای دقت پرتو لیزر 15 میلی متر و دقت 10 میلی متر است. سیستم اینرسی مجهز Trimble AP20 GNSS دارای دقت موقعیت تعریف شده (پس از پردازش) (خطای RMS) 0.02-0.05 متر است. مسیر در نرم افزار PosPac با دقت موقعیتی 5 سانتی متر پس پردازش شد.
در پروفایل های GPR، برای محاسبه محور عمق دقیق از زمان سفر دو طرفه GPR، سرعت انتشار 0.0335 mns -1 [ 50 ] همراه با چندین اسکن آزمایشی استفاده شد. عمق نسبی حاصل با استفاده از مقادیر واقعی سطح آب به ارتفاع مطلق تبدیل شد.

3. نتایج

3.1. دقت مدلسازی توپوگرافی پیش سد

توپوگرافی قبل از سد بر اساس دو نوع داده مدل‌سازی شد – نقشه‌های آرشیوی (شامل خطوط کانتور) و تصاویر هوایی آرشیوی.
در مجموع، 7 تصویر هوایی آرشیوی از سال 1948 برای مخزن Skalka پردازش شد، و 17 تصویر آرشیوی از سال 1963 برای مخزن Nechranice پردازش شد. آنها در Agisoft Metashape (نسخه 1.5.0) پردازش شدند. تعریف دقیق GCPها برای پردازش تصاویر هوایی بایگانی و برای ایجاد یک عکس ارتوفتو و DSM با ارجاع جغرافیایی مهم است. تغییر چشم‌انداز گسترده (سدسازی و استخراج معادن روباز) در منطقه مخزن نچرانیس [ 53 ] شناسایی تعداد کافی GCP با کیفیت مربوطه را غیرممکن کرد. DSM برای جریان ورودی مخزن Nechranice به دست آمده بر اساس تصاویر 1963 در مقایسه با DEM حاصل از نقشه توپوگرافی بایگانی به طور تصادفی چندین متر بیش از حد تخمین زده یا دست کم گرفته می شود.
عکس های هوایی آرشیوی حاوی صدای دانه های فراوان و مصنوعات زیادی است که به دلیل قدمت آنها ایجاد شده است. صدای دانه و خراش های مختلف بر کیفیت DSM حاصل تأثیر می گذارد. روش‌هایی برای حذف نویز که توسط [ 23 ] توضیح داده شد در تصاویر هوایی سال 1948 که مخزن Skalka را پوشش می‌دادند، اعمال شد. نتیجه یک DSM کمی نرم‌تر بود که هنوز برای آنالیز دقیق توپوگرافی قبل از سد استفاده نمی‌شد.
نقشه های قدیمی برای مدل سازی توپوگرافی قبل از سد استفاده شد. خطوط کانتور، نقاط ارتفاع، و لبه ها (در مورد مخزن Skalka) به عنوان ورودی درون یابی استفاده شد. استفاده از شبکه نامنظم مثلثی (TIN) توسط [ 47 ] برای این نوع داده و هدف پیشنهاد شد. TIN حاصل بیشتر به یک شبکه با وضوح فضایی 1 m/pix تبدیل شد.
در مجموع 742 نقطه (به دست آمده از خطوط کانتور دیجیتالی شده) در منطقه اطراف مخزن Skalka برای ارزیابی کیفیت داده های کانتور دیجیتالی انتخاب شد. نقاط در مناطقی قرار داشتند که هیچ تغییر چشم‌اندازی انتظار نمی‌رفت (مزارع، مناطق جنگلی، و شیب‌های تند و هموار). از 742 نقطه، 113 نقطه واقع در زمین مسطح (شبیه سازی کف مخزن) برای تجزیه و تحلیل دقت دوم انتخاب شد. داده‌ها با داده‌های LiDAR DTM 5G مقایسه شدند. مقادیر RMSE تفاوت بین دو مجموعه داده آزمایش شده در جدول 1 ارائه شده است.
همین رویکرد در مخزن Nechranice استفاده شد. نقاط اطراف ورودی و در قسمت جنوبی مخزن انتخاب شدند زیرا چشم انداز قسمت شمالی با استخراج روباز (محل احیاء) تغییر کرده بود. در مجموع، 358 نقطه در اراضی هموار و 558 نقطه در شیب های تند اطراف جریان ورودی مخزن برای تجزیه و تحلیل کیفیت انتخاب شدند. بر اساس RMSE بزرگ (2.8 متر) در منطقه ورودی (شیب های شیب دار و جنگلی)، از خطوط کانتور برای تجزیه و تحلیل دینامیک مورفولوژیکی پایین استفاده نشد. بنابراین، تجزیه و تحلیل پایین دلتا ورودی تنها بر اساس نقاط معیار تأیید شده شناسایی شده در نقشه پردازش شده است. RMSE اختلاف ارتفاع در زمین‌های هموار در قسمت جنوبی مخزن نچرانیس 68 سانتی‌متر بود ( جدول 1).

3.2. دقت مدلسازی توپوگرافی پایین مخزن

بررسی عمق سنجی سونار در مخازن Skalka و Nechranice انجام شد. در نتیجه اندازه مخازن و فناوری مورد استفاده (سونار تک پرتو)، نقاط داده جمع آوری شده پراکنده بودند. کیفیت داده های بررسی شده در مخزن Nechranice در طول دوره خشک بررسی شد. شانزده نقطه با RTK GNSS در جاده ای که قبلا آسفالت شده بود و تحت شرایط استاندارد غرق شده بود بررسی شدند. سه ترانسکت پیمایش سونار از این جاده عبور کردند، بنابراین تنها سه نقطه را می‌توان از این طریق مقایسه کرد. RMSE تفاوت بین ارتفاعات مبتنی بر سونار و RTK GNSS 9.5 سانتی متر بود.
روش دیگر (اما کمتر دقیق) برای مقایسه داده های عمق سنجی، مقایسه داده های عمق سنجی (نقاط) با DSM کف خالی است که از تصاویر هوایی به دست آمده است ( جدول 1 را ببینید ). این ارزیابی کیفیت تحت تأثیر حمل و نقل احتمالی رسوب و دقت DSM است. بنابراین، مقادیر RMSE فقط تقریبی هستند. در مجموع، 1122 نقطه، به استثنای دلتای ورودی، در مناطقی که در پاییز 2018 در معرض سطح بسیار پایین آب قرار گرفتند، با سونار بررسی شدند (در سال 2017). RMSE اختلاف ارتفاع 69 سانتی متر بود. علاوه بر این، 34 نقطه بر روی سطوحی که قبلا سنگفرش شده بودند (که توسط سونار به عنوان “ته سخت” شناسایی شده بود) بررسی شدند و RMSE اختلاف ارتفاع 24 سانتی متر بود.
مقایسه بررسی سونار و GPR تنها در بخش‌هایی از P15 و P16 در مخزن Skalka امکان‌پذیر بود، زیرا این دو بررسی فقط در این بخش‌ها قطع می‌شدند. RMSE اختلاف ارتفاع بر اساس 254 نقطه محاسبه شد ( جدول 1 ).
نقاط بررسی شده با سونار که توپوگرافی پایین مخزن را توصیف می کنند، با استفاده از تابع Topo To Raster در یک DEM در ArcGIS PRO درونیابی شدند. قدرت تفکیک مکانی 1 متر برای دلتای ورودی مخزن نچرانیس و تفکیک مکانی 5 متر برای کل مخازن استفاده شد. درون یابی DEM بر اساس چنین مجموعه داده های پراکنده ای تحت تأثیر بسیاری از مصنوعات درون یابی است. بنابراین، دینامیک سد-پایین بیشتر در ترانسکت مورد مطالعه قرار گرفت. در مخزن Nechranice، برای به حداقل رساندن مصنوعات درون یابی در ترانسکت های حاصل، ترانسکت ها در مناطقی که به خوبی توسط داده های سونار پوشش داده شده و در جهت های بررسی سونار تعریف شدند. ترانسکت در مخزن Skalka توسط بررسی GPR تعریف شد. بنابراین، داده های مبتنی بر سونار برای تجزیه و تحلیل استفاده نشد.
کیفیت بررسی فتوگرامتری مورد استفاده در این مطالعه در مخزن Nechranice ممکن است تحت تأثیر تعداد و توزیع GCPها در منطقه مورد بررسی قرار گرفته باشد [ 21 ]. در مجموع، 15 GCP در اطراف مخزن آب بررسی شد. بررسی هوایی باید به صورت روزانه انجام می شد (شرایط آب و هوا، احتمالات استخدام هواپیما)، و بنابراین GCP ها چندین روز پس از بررسی هوایی با RTK-GNSS بررسی شدند. اشیاء شناسایی شده در تصاویر هوایی به عنوان GCP (یعنی علامت گذاری جاده ها، لبه های تیز در پیاده روها) مورد استفاده قرار گرفتند. تصاویر هوایی در Agisoft Metashape (نسخه 1.5.0) پردازش شدند. DSM با وضوح فضایی 27 سانتی‌متر بر پیکسل استخراج شد و برای تجزیه و تحلیل ترانسکت در مخزن Nechranice استفاده شد.
GCPها به طور منظم در اطراف مخزن توزیع می شدند، اما هیچ GCP در منطقه مخزن (13.4 کیلومتر مربع ) یا در مناطق جنگلی یا غیرقابل دسترس اطراف وجود نداشت. برای بررسی اینکه آیا “شکاف” در GCP ها به هر طریقی بر DSM حاصل تأثیر می گذارد، از 16 نقطه کنترل اندازه گیری شده در جاده آسفالت شده قبلی استفاده شد. RMSE اختلاف ارتفاع 4 سانتی متر با دقت پردازش این روش مطابقت دارد.
DEM حاصل از بررسی LiDAR ما با وضوح فضایی 1 m/pix (با پوشش گیاهی فیلتر شده) صادر شد تا با وضوح 1 m/pix DTM 5G مطابقت داشته باشد. بررسی LiDAR ما عمدتاً بر روی کف مخزن پدیدار شده متمرکز بود، جایی که اندازه‌گیری هر نقطه کنترلی به دلیل سطح گل ناپیوسته غیرممکن بود. کیفیت سیستم LiDAR در یک منطقه مجاور با 154 نقطه کنترل RTK GNSS بررسی شد. نقاط کنترل با دقت تقریباً 3-8 سانتی متر اندازه گیری شد. ارتفاع RMSE حاصل از 9.5 سانتی‌متر نتیجه ماهیت مجموعه داده جمع‌آوری‌شده بود (هیچ GCP برای پردازش داده‌های LiDAR استفاده نشد زیرا هیچ GCP نمی‌توان در کف مخزن Skalka اندازه‌گیری کرد) و این واقعیت که بخشی از منطقه جنگلی بود. هر دو پاسخ LiDAR و اندازه گیری RTK GNSS را تحت تاثیر قرار دادند.

3.3. جریان ورودی به مخزن اسکالکا

بازتابنده قوی کف سد در تمام پروفیل های GPR تا عمق 4 متری قابل مشاهده است ( شکل 4 ). مورفولوژی پایین در تصاویر GPR نسبتا صاف با چندین کانال عمیق است. نفوذ سیگنال در کف سد نسبتا کم عمق است و به ماهیت رسوب و عمق آب بستگی دارد. از پروفیل های GPR، دو رخساره اصلی GPR با خواص بازتابی متمایز قابل تشخیص است. رخساره‌های موازی و زیر موازی که بازتاب‌های افقی ایجاد می‌کنند به رسوبات مخزن گلی اختصاص داده می‌شوند، همانطور که در [ 4 ] به عنوان بستر موازی تفسیر می‌شود و عمدتاً در قسمت‌های صاف کف سد و در پایین برخی کانال‌ها وجود دارد (P14، شکل 4).ج)، جایی که تجمع می تواند رخ دهد. تضعیف شدید سیگنال GPR برای این رخساره ها معمول است. رخساره تپه بازتاب های هذلولی را نشان می دهد و طبق [ 4 ] به عنوان رسوبات کانال شنی یا شنی اختصاص داده می شود. سازه های تپه در برخی از قسمت های کف سد وجود دارند، مانند سازه های رودخانه ای قدیمی زیر رخساره های موازی (به ترتیب P6 و P14، شکل 4 A,C). آنها همچنین در بانک های رسوبی کانال های غوطه ور یافت می شوند، جایی که می توان انتظار رسوب جانبی رسوبات درشت را داشت ( شکل 4 A در حدود 310 متر).
تفاوت عمده بین DEM اخیر و توپوگرافی قبل از سد در شکل گیری کانال های جدید است ( شکل 2 و شکل 4 ). اگرچه رودخانه پیش از سد دارای یک کانال پرپیچ و خم بود، سدسازی یک سیستم پیچیده چند کاناله ( شکل 2 ) با رسوب در سطوح صاف بین این کانال ها ایجاد کرد. تغییرات در توپوگرافی پایین دره در مقیاس فضایی پروفیل های فردی از طریق جریان ورودی مخزن پس از سدسازی با تفاوت بین کف مخزن اخیر به دست آمده توسط GPR و توپوگرافی قبل از سد مشاهده شد ( شکل 5 ). تفاوت خالص ( شکل 5مربع‌های خالی) به‌عنوان میانگین اختلاف ارتفاع برای پروفیل‌های فردی محاسبه شد، یعنی با تغییرات ارتفاع خالص کل پروفیل‌ها مطابقت دارد. بیشترین فرسایش خالص در P12 و P13 بود که در باریکترین قسمت جریان قرار داشتند. تجمع خالص ( شکل 5، مربع های کامل) در نمایه پایین دستی P18 بالاترین میزان بود، یعنی نمایه ای که در طول افت های معمول فصلی ظاهر نمی شد. هیچ کدام در بخش مرکزی مخزن مشاهده نشد، اما رسوب گل مخزن در کار میدانی مشاهده شد (نتایج منتشر نشده). به طور کلی، پروفیل های ورودی نشان دهنده فرسایش خالص به جای تجمع خالص است. میانگین مقادیر مطلق اختلاف ارتفاع، تغییرات کلی در توپوگرافی، از جمله بازکاری رسوب، را در فواصل کوتاه نشان می دهد. جالب توجه است، این تغییرات کلی در ارتفاع در همه پروفیل ها مشابه بود، با حداکثر محلی در باریک ترین قسمت جریان ورودی (پروفایل P13، شکل 5 ).
توسعه ژئومورفیک در پروفیل‌های P1 تا P6 با فرسایش جانبی غالب در کانال اصلی قبلی (به جز P3، شکل 6 A)، برش کانال‌های جدید در توپوگرافی قبل از سد، و تجمع (انباشتگی) بیشتر در قسمت‌های مسطح مشخص شد. پایین دیستال به کانال ها ( شکل 6 A-C). aggradation در کانال تنها در P3 مشاهده شد. با این حال، کانال های تازه تشکیل شده بزرگتر از کانال اصلی بودند ( شکل 6 A). پروفیل های P6 تا P8 فرسایش خالص را نشان دادند ( شکل 5 ، شکل 6 ب). P9 تا P11 حداقل تغییر ارتفاع خالص را نشان می دهد ( شکل 5 )، با مثال P10 در شکل 6 C نشان داده شده است.
فرسایش پایین در پروفیل‌های P12 تا P15 واقع در باریک‌ترین قسمت جریان ورودی ( شکل 2 )، به ویژه، برش در کانال قبلی (همه پروفیل‌ها، به عنوان مثال در شکل 6 D) و تشکیل کانال‌های جدید (P12، P13, P15). در P16 تا P18، فرسایش درون کانال شدت کمتری داشت و انباشتگی در قسمت صاف پایینی که از کانال‌ها فاصله داشت ( شکل 6 E) در جهت پایین دست افزایش یافت و باعث ایجاد تجمع خالص شد ( شکل 5 ).
هسته های رسوبی در پروفایل های P10، P14 و P17 مورد بررسی قرار گرفتند. در P10، تنها 15 سانتی‌متر بالای هسته حاوی رسوبات آلوده به روی بود که با تجمع ناچیز در محل هسته‌گیری پس از سدسازی مطابقت دارد ( شکل 6 C). در P14، هسته در کانالی قرار داشت که قبلاً قبل از سد کردن رودخانه رها شده بود ( شکل 2 )، و کل ضخامت آن توسط Zn آلوده شده بود ( شکل 6 D). در P17، ضخامت رسوب بازیابی شده توسط مغزه‌گیری با ضخامت نهشته‌های پس از سد مطابقت داشت و کل رسوب هسته‌دار توسط روی آلوده شد ( شکل 6 E).
دینامیک پایین اخیر از تصاویر LiDAR برای سال‌های 2011 و 2019، که هر دو در خلال تخلیه مخزن به‌دست آمده‌اند، و تصاویر GPR در سال 2018 یا 2019 (قبل از برداشت در سال 2019) ارزیابی شد ( شکل 6 ). این تغییرات اخیر عمدتاً فقط کمی بالاتر از محدوده عدم قطعیت اندازه‌گیری‌ها بود. نمایه های پایین دست ارتفاعات LiDAR (2011، 2019) را در کف دیستال کانال نشان دادند که تقریباً از نتیجه GPR (2018) بالاتر بود. 15 سانتی‌متر (P13)، 20 سانتی‌متر (P14، P15، P16)، و 10 سانتی‌متر (P17)، که نشان‌دهنده این است که ممکن است در حین پایین‌کشی‌ها مقداری تجمع وجود داشته باشد. شباهت تصاویر LiDAR در سال‌های 2011 و 2019 نشان می‌دهد که بیشترین تغییرات در توپوگرافی قبل از سد بین زمان ساخت سد و سال 2011 رخ داده است.

3.4. ورودی به مخزن Nechranice

کف دره قبل از سد، نمایه ای V شکل، با کانال رودخانه خمیده و عملاً بدون دشت سیلابی یا مناطق مسطح مشابه در نزدیکی کانال رودخانه نشان داد ( شکل 7 A). در حال حاضر، رسوب مخزن در پروفیل های P1 تا P6 به ضخامت حدود 13 متر توالی چینه ای انباشته شده است ( شکل 7 C) که کف دره را تا ارتفاع 260 تا 262 متر از سطح زمین پر کرده و تراز می کند ( شکل 7 B). بالای تخت بدنه رسوبی در جریان ورودی Nechranice با کاهش ارتفاع از 261 به حدود خاتمه می یابد. 256 متر از سطح زمین ( شکل 7 B,D)، که یک ویژگی معمولی مورد انتظار برای دلتای ورودی است، بدون کانال بریده شده در زیر سطح آب معمولی، همانطور که در عمق سنجی سونار نشان داده شده است ( شکل 7)ب) و با یک سر دلتای صاف و جلوی دلتای شیب دار ( شکل 7 D). فقدان مرز تیز بین بالا و جلو دلتا برای مخازن با سطح آب در نوسان است [ 54 ]. کانال جاری در سطح دلتا در موقعیتی قرار می گیرد که بسیار متفاوت از کانال پیش از سد است ( شکل 3 ).
ستون آب در ورودی مخزن Nechranice برای دستگاه GPR بیش از حد ضخیم بود. بنابراین، پروفیل‌کننده زیرسطحی با هدف تولید تصویری از ساختار رسوب زیرسطحی مورد استفاده قرار گرفت. سطح کف مخزن در تمام پروفیل ها در عمق تا 17 متر به وضوح قابل مشاهده بود. این یک دره U شکل را تشکیل داد ( شکل 8 )، که به عنوان سطح دلتا تفسیر شد. در قسمت‌های صاف پایین، انعکاس پروفیلر با بازتابنده‌های افقی کم عمق همراه بود که تنها یک لایه زیرسطحی نازک از رسوبات مخزن رسوب‌شده عمودی را نشان می‌داد. یک رکود، احتمالاً از یک بانک دره غوطه ور فروریخته، در نمایه GPR1 پیدا شد ( شکل 8 A). ملافه در تصاویر پروفایلر متمایز نبود (استثناها در نشان داده شده استشکل 8 ب) که ما آن را به ساختار عظیم رسوبات دلتایی نسبت می دهیم.
تغییرات ارتفاعی سطح دلتای Nechranice از تصویربرداری سونار و عکس های هوایی مورد ارزیابی قرار گرفت ( شکل 9 ). شرح بیشتر آنها مربوط به دو اندازه گیری آخر انجام شده در سال های 2018 و 2019 است. همه پروفیل ها از بالای دلتا (P1 تا P6) برش کانال را به عمق 2.5 تا 3 متر در P2 تا P4 و فرسایش جانبی کف مخزن نشان دادند (به جز برای P2، شکل 9 B)، در حالی که ارتفاع پایین بیرون کانال تقریبا ثابت بود (به جز P3، شکل 9 C). پروفایل های پایین دستی P5 تا P7 جابجایی کانال جانبی را با برش جزئی کانال اما با جابجایی های جانبی و فرسایش قابل توجه نشان دادند (P5 و P6، شکل 9 E,F). نمایه در جلوی دلتا (P7، شکل 9ز) تجمع و رسوب جانبی را نشان داد که احتمالاً از طریق تجمع مواد در جبهه دلتا از فرسایش جانبی و برش کانال در بالای دلتا (P1 تا P6) بود.

4. بحث

4.1. کیفیت داده ها، ارزیابی روال ها/تکنیک ها، و تایید نتایج

مدل‌سازی توپوگرافی قبل از سد به داده‌های فضایی موجود بستگی دارد. دو نوع مجموعه داده تاریخی برای دو مخزن این مطالعه مورد آزمایش قرار گرفت. به نظر می رسد عکس های هوایی آرشیوی منبع داده معقولی برای بازسازی منظره باشند و این نوع داده ها به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرند [ 16 , 23 , 24]. در این مطالعه، توجه زیادی به بازسازی زمین بر اساس تصاویر هوایی بایگانی شده است زیرا این منبع اطلاعاتی برای مدل‌سازی سطح قبل از سد بسیار سودمند خواهد بود. DSM حاصل همچنین حاوی فرم‌های منظره است که عمدتاً از خطوط کانتور بازیابی نشده‌اند، مانند لبه‌های تیز، صخره‌ها و شیب‌های عمودی، و پردازش عکس‌های ارتوفتو می‌تواند سریع، به خوبی توصیف و ساده باشد. پوشش زمین را می‌توان با موفقیت بر اساس عکس‌های اورتوفو به دست آمده از تصاویر منبع بازسازی کرد، اما چندین چالش در بازسازی ژئولیلف رخ می‌دهد. کاتالوگ‌های GCP که برای پردازش تصویر اصلی استفاده می‌شوند، اغلب ناپدید می‌شوند و جایگزینی آن‌ها با اشیاء شناسایی‌شده در عکس‌های هوایی آرشیوی و عکس‌های ارتوفوتوی معاصر، عدم قطعیتی را به همراه دارد که از طریق محاسبات بعدی منتشر می‌شود. در مورد تغییرات چشم انداز بزرگ، مانند ایجاد مخزن Nechranice، شناسایی تعداد کافی GCP حتی می تواند غیرممکن باشد. عامل دیگری که بر کیفیت DSM مشتق شده تأثیر می گذارد، کیفیت تصاویر خام است. سورا و همکاران (2017) روش هایی را برای به حداقل رساندن اثرات دانه ها و نویزهای رادیومتری بر DSM حاصل توصیف کرد. با این حال، استفاده از روش های توصیف شده در تصاویر خام ما اثر هموارسازی مورد نظر را نداشت. این احتمالاً به دلیل کیفیت تصاویر متفاوت (پایین تر) نسبت به تصاویر استفاده شده توسط [ (2017) روش هایی را برای به حداقل رساندن اثرات دانه ها و نویزهای رادیومتری بر DSM حاصل توصیف کرد. با این حال، استفاده از روش های توصیف شده در تصاویر خام ما اثر هموارسازی مورد نظر را نداشت. این احتمالاً به دلیل کیفیت تصاویر متفاوت (پایین تر) نسبت به تصاویر استفاده شده توسط [ (2017) روش هایی را برای به حداقل رساندن اثرات دانه ها و نویزهای رادیومتری بر DSM حاصل توصیف کرد. با این حال، استفاده از روش های توصیف شده در تصاویر خام ما اثر هموارسازی مورد نظر را نداشت. این احتمالاً به دلیل کیفیت تصاویر متفاوت (پایین تر) نسبت به تصاویر استفاده شده توسط [23 ]. نویز موجود در DSM حاصل و تخمین بیش از حد و دست کم گرفتن DSM ناشی از عدم قطعیت GCP در برنامه هایی با الزامات دقت کمتر و در مقیاس کوچکتر اهمیتی ندارد. با این حال، در مورد ما، زمانی که ما نیاز به مقایسه توپوگرافی قبل از سد با کف مخزن فعلی در مقیاس بزرگتر داریم، عدم دقت چندین متر برای تجزیه و تحلیل دیفرانسیل DEM مناسب نیست.
دومین منبع داده های تاریخی، نقشه های قدیمی است. انتخاب نقشه‌های دقیق و پیش‌پردازش دقیق (georeferencing) برای به دست آوردن نتایج دقیق بسیار مهم است. منطقه مخزن اسکالکا توسط نقشه های دقیق (مقیاس 1:5000) که در سال 1960 با روش های بررسی مستقیم ایجاد شد، پوشانده شد. بر اساس تحقیقات پیشینه ما، این یکی از دقیق ترین و دقیق ترین نقشه های آرشیوی موجود برای چکسلواکی سابق است. ارتفاعات به‌دست‌آمده از خطوط کانتور دیجیتالی شده توسط داده‌های LiDAR معاصر (در مناطق خارج از مخزن) تأیید شد. RMSE 30 سانتی متری از تفاوت ها در مناطق باز و مسطح (RMSE جهانی برای داده های LiDAR مورد استفاده 18 سانتی متر در مناطق باز بود) توپوگرافی قبل از سد مخزن Skalka را بسیار دقیق می کند. وضعیت کمی متفاوت برای مخزن Nechranice رخ داد. نقشه های توپوگرافی دقیق (1:5000) تنها در مناطق منتخب نزدیک “پرده آهنین” در طول جنگ سرد ایجاد شد و منطقه Nechranice تحت پوشش این نقشه ها قرار نگرفت. با این حال، نقشه مورد استفاده برای مدل سازی توپوگرافی پیش سد مخزن نچرانیس نیز دارای مقیاس 1:5000 بود. این نقشه شامل دو نوع اطلاعات ارتفاع، خطوط خطوط و نقاط ارتفاع بود. نقاط ارتفاعی بخشی از چندضلعی رودخانه ژئودتیکی بوده و دقیقاً بر اساس استانداردهای ملی اندازه گیری شده است. روش استفاده شده برای ایجاد خطوط کانتور ناشناخته است. صحت نقشه مجدداً با مقایسه با داده های LiDAR تأیید شد. در مناطق مسطح اطراف مخزن (شبیه سازی کف مخزن صاف)، RMSE 68 سانتی متر بود. در شیب های تند اطراف ورودی، RMSE چندین متر بود. بدین ترتیب، توپوگرافی قبل از سد مخزن Nechranice بر اساس خطوط کانتور دیجیتالی (در پایین مخزن) و نقاط ارتفاعی اندازه‌گیری شده (در جریان ورودی مخزن) بازسازی شد. شیب های تند در جریان ورودی بیشتر از تجزیه و تحلیل پروفیل های ورودی حذف شدند.
بررسی عمق سنجی نشان دهنده یک روش بسیار رایج برای نقشه برداری از کف مخزن است. در مورد بررسی مخازن بزرگ، بررسی کیفیت داده ها دشوار است. در طول تخلیه در مخزن Nechranice در سال 2018، چندین نقطه کنترل با RTK GNSS بررسی شد و کل مخزن با تصاویر فتوگرامتری پوشانده شد. سپس صحت بررسی سونار با استفاده از سه نقطه اندازه گیری مستقیم تایید شد. RMSE 9.5 سانتی متر مطابق با انتظارات ما بود. داده های عمق سنجی نیز با DSM مبتنی بر فتوگرامتری مقایسه شد و RMSE 24 سانتی متری (روی سطوح سخت) تحت تأثیر انتقال رسوب در طول رواناب آب قرار گرفت. سونار تک پرتو مورد استفاده برای بررسی، داده های پراکنده ای (در مقایسه با اندازه مخزن) تولید می کند. بدین ترتیب،
GPR در هر دو مخزن استفاده شد زیرا نمای دیگری از فرآیندهای ته نشینی در کف مخزن ارائه می دهد. یکی از اهداف ما مقایسه و تأیید داده های GPR (“پاسخ پایین”) با یک بررسی عمق سنجی مبتنی بر سونار بود. بررسی GPR برای هر دو مخزن نیز برای به دست آوردن اطلاعات در مورد ساختارهای رسوبی زیرپایین برنامه ریزی شده بود. با این حال، عمق آب در ورودی مخزن Nechranice برای آنتن GPR بسیار زیاد بود. پروفیل‌های GPR در مخزن Skalka به‌عنوان پروفایل‌های متفاوت از پروفایل‌های بررسی عمق سنجی انتخاب شدند. فقط بخش‌هایی از دو نمایه GPR (P15 و P16) با بررسی عمق‌سنجی انجام‌شده در بهار 2018 یکسان بود. در مجموع، 254 نقطه مورد بررسی با سونار را می‌توان با بررسی GPR مقایسه کرد. RMSE 8 سانتی متری از اختلاف ارتفاع در P15 بر اساس 126 نقطه محاسبه شد. RMSE 18 سانتی متری (محاسبه شده بر اساس 128 نقطه) در P16 تحت تأثیر کار مجدد رسوب قرار گرفت. RMSE کل 14 سانتی متر (برای هر دو P15 و P16) کیفیت بالای داده های بررسی شده را نشان می دهد. سپس، ما متوجه شدیم که توپوگرافی پایین جریان ورودی Skalka از نظر فضایی بسیار پیچیده است، که باعث می‌شود درونیابی بین مجموعه داده‌های مبتنی بر سونار و پروفایل‌های GPR بسیار خشن باشد. بنابراین، نتایج سونار در ارزیابی نتایج حذف شد. که درون یابی بین مجموعه داده‌های مبتنی بر سونار و پروفایل‌های GPR را بسیار سخت می‌کند. بنابراین، نتایج سونار در ارزیابی نتایج حذف شد. که درون یابی بین مجموعه داده‌های مبتنی بر سونار و پروفایل‌های GPR را بسیار سخت می‌کند. بنابراین، نتایج سونار در ارزیابی نتایج حذف شد.
با توجه به طیف وسیعی از روش‌های مورد استفاده برای بررسی کف مخزن، ما انتخابی از داده‌های مختلف داشتیم و با عدم قطعیت بالقوه در مجموعه داده‌های به‌دست‌آمده محدود نشدیم.
با توجه به سطح پایین آب، ما این فرصت را داشتیم که کف مخازن را با استفاده از روش‌هایی که معمولاً برای نقشه‌برداری از چشم‌انداز استفاده می‌شوند، یعنی فتوگرامتری و LiDAR، نقشه‌برداری کنیم. این روش‌ها، تولید ابرهای نقطه‌ای متراکم، نه تنها برای مدل‌سازی کف مخزن به طور معمول غوطه‌ور شده، بلکه برای مجموعه داده‌های کنترلی برای تجزیه و تحلیل کف قبلاً غوطه‌ور شده مورد استفاده قرار گرفتند. کیفیت داده های بررسی شده نیز تایید شد. مدل‌سازی فتوگرامتری به فاصله‌گذاری منظم GCPها در منطقه مورد بررسی نیاز دارد. این شرایط را نمی توان در کف مخزن برآورده کرد، زیرا تعریف GCP در آنجا غیرممکن بود. مقایسه با نقاط کنترل RTK GNSS، بررسی شده در وسط مخزن (در شرایط عادی غرق شده)، منجر به RMSE 4.5 سانتی متر شد که دقت بالای DSM به دست آمده را ثابت می کند.
بررسی LiDAR که در مخزن Skalka انجام شد به ما کمک کرد تا کانال های فعال غوطه ور را با جزئیات شناسایی کنیم. کیفیت مجموعه داده در یک مکان مجاور تأیید شد (زیرا هیچ نقطه کنترلی در مخزن اندازه‌گیری نشد). RMSE 9.5 سانتی متری ( جدول 1 ) برای مطالعه ما کاملاً مناسب بود. با این حال، می‌توان آن را با افزودن GCP به نظرسنجی بهبود داد.
داده های جمع آوری شده با سونار، GPR، LiDAR و بررسی هوایی به عنوان ضمیمه A [ 55 ] موجود است.

4.2. دینامیک رسوب ورودی

یک رسوب دلتا در جریان ورودی به مخزن Nechranice تشکیل شده است ( شکل 7 D). Nechranice نوع دریاچه ای است [ 54 ] که هنوز ظرفیت زیادی برای ذخیره رسوب و دلتای در حال توسعه دارد. طبقات بالای دلتای Nechranice در طول کاهش سال 2019 پدیدار شدند ( شکل 3 )، که مجموعه داده های کافی را برای بحث در مورد پویایی بدنه دلتا فراهم کرد. پدیده رسوب مجدد گرانشی گل‌های ریز مخزن، به کمک بادها، جریان‌ها و کاهش سطح آب، حدود دو دهه پیش شناخته شد و در مقاله مروری توسط [ 56 ] ثبت شد. با توجه به مثال هایی که در مقاله مروری نشان داده شده است توسط [ 1]، بالای دلتاهای ورودی می‌تواند توسط (شبکه‌ای از) کانال‌های برش‌دهنده تازه تشکیل‌شده در تخلیه مخزن در معرض فرسایش قرار گیرد. این فرآیندها بدیهی است که کمتر مورد بررسی قرار می گیرند، همانطور که از فقدان مطالعات موردی دقیق که به طور سیستماتیک با این پدیده سروکار دارند، نتیجه می شود. تاثیر رسوب گیری (شلوگیری) توسط دبی بالا در توپوگرافی پایین توسط [ 2 ] و [ 5 ] مورد بحث قرار گرفت.]؛ با این حال، مجموعه داده‌های آن‌ها وضوح قابل مقایسه با وضوحی که ما برای این مقاله به دست آوردیم را نشان نمی‌دهند. نتایج ما فقط یک فرسایش خالص ناچیز را در جریان ورودی مخزن پس از عملیات آبکشی نشان داد، یعنی برعکس نتیجه مورد انتظار از بررسی های فوق الذکر. بیشتر مقالاتی که سیر رسوب گیری از مخازن را توصیف می کنند، به جای تجلی ژئومورفیک آن در کف مخزن ، به بودجه کلی فرآیند و پیامدهای پایین دستی (مثلا [ 2 ]) توجه کرده اند.
در دلتای ورودی Nechranice، کانال تخلیه در پاییز 2019 (سطح آب 261.7 متر) به عمق 2.5-3 متر در بالای رسوبات دلتا حفر شد (P2 تا P4، شکل 9 B-D). ضخامت کل رسوبات دلتا در آن پروفیل ها 12.7-13.6 متر بود که در طول 51 سال وجود مخزن انباشته شده بود. با فرض نرخ رسوب خالص خطی بدن، برش رسوبات 9-12 سال گذشته را تقریباً در 1/10 عرض دلتا بازسازی کرد. تخلیه قبلی در اکتبر تا نوامبر 2015 (سطح آب 264.6 متر از سطح زمین) رخ داد، اما کانال‌های فرسایشی احتمالی آن، در صورت تشکیل کانال‌ها، در سال‌های بعد توسط رسوب پر شدند، زیرا در تصاویر سونار 2018 و 2019 هیچ فرورفتگی مربوطه یافت نشد. ( شکل 9). این گزارش یک بازسازی قابل توجه از لایه های بالایی در بدنه رسوب دلتا، با رسوبات دورتر به حوضه مخزن منتقل شده است. غلظت آلاینده‌های مس، سرب و روی به دلیل رسوب ترجیحی آلاینده‌ها در دلتا [ 8 ] در جریان ورودی مخزن 30 تا 70 درصد بیشتر از حوضه مخزن است ، و بنابراین کار مجدد رسوب و انتقال پایین دست مورد نظر نیست.
دلتای ورودی دلتا sensu stricto در مخزن Skalka شکل نگرفته است، اگرچه ما قبل از کار میدانی انتظار وجود آن را داشتیم و در واقع قصد مطالعه آن را داشتیم. طبق Łajczak [ 54 ] توسعه دلتا در انواع مخازن کم عمق محدود است. تغییر ارتفاع کلی پس از سدسازی در ناحیه جریان ورودی اسکالکا نسبتاً جزئی بوده و از نظر مکانی بسیار متغیر بوده است، با برش در کانال اصلی قبلی، تشکیل کانال‌های جدید متعدد با برش در توپوگرافی پیش از سد ( شکل 2 )، و تجمع عمدتاً در کف مخزن در قسمت انتهایی کانال ها ( شکل 6). این الگو شبیه وضعیت مخزن Seč در رودخانه Chrudimka است، جایی که تکه‌های جدا شده از رسوبات مخزن در جریان ورودی و سایر مواد که به طور موقت در اینجا ذخیره می‌شوند، تا حدی در کاهش‌های فصلی به پایین‌دست منتقل می‌شوند [ 44 ]. این پدیده انتقال گام به گام رسوب به بخش های عمیق تر یک بدنه آبی توسط [ 11 ] و [ 56 ] مورد بحث قرار گرفت، که آن را “تمرکز رسوب” نامیدند. اگرچه دلتا در مخزن اسکالکا شکل نگرفته است، فرسایش و کار مجدد رسوب افزایش یافته است (همانطور که در نتایج نشان داده شده است)، و شبکه کانال با برش محلی تقویت شده، مانند مورد مخزن Nechranice، در طول تخلیه گسترش یافته است ( شکل 2). مخازن Seč و Skalka تنظیمات مشابهی در قسمت ورودی دارند: دشت سیلابی وسیع سابق با کانال پرپیچ و خم با گرادیان کم. حداکثر آلودگی تاریخی مس، نیکل و روی در مخزن Seč 10-60٪ در جریان ورودی بیشتر از حوضه بود. ما غلظت آلاینده ها را در مخزن Skalka ترسیم نکرده ایم. اما مسلم است که در این مجموعه آبی کم عمق، رسوبات و آلاینده ها مستقیماً به پایین دست به حوضه منتقل می شوند. به همین دلیل، همانطور که Hošek و همکارانش نیز به این نتیجه رسیدند، مخزن Skalka عملکرد بالقوه محدودی برای به دام انداختن آلودگی در آینده دارد. [ 42]. فرسایش موضعی ناحیه ورودی اسکالکا در مقایسه با شرایط پیش از سد می‌تواند ناشی از کمبود پوشش گیاهی در کف در مقایسه با پوشش گیاهی متراکم علفزار قبل از سد باشد. جریان ورودی مخزن در تمام مخازن مورد مطالعه تاکنون عاری از پوشش گیاهی بوده و سطح آنها مستعد فرسایش است. افزایش ناپایداری کانال جانبی همراه با فرسایش فزاینده بالادست و کار مجدد رسوبات از جمله کرانه های فرسایش زیر برش نیز در بخش ورودی مخازن در کارپات لهستان مشاهده شد [ 43 ، 57 ].
تمرکز رسوب و انتقال به پایین دست دلتاهای ورودی (از جمله آلودگی تاریخی) اهمیت فزاینده ای خواهد داشت. خشکسالی های فصلی ناشی از پوشش کمتر برف در سرچشمه رودخانه ها و خشکسالی های بهاری و تابستانی از جمله ویژگی هایی است که انتظار می رود به دلیل تغییرات جهانی در اروپا گسترده تر باشد. خطر افزایش مجدد آلودگی تاریخی یکی از خطرات ناشناخته همراه با این تغییر است. در مخزن Skalka، فرسایش ورودی افزایش یافته با کاهش می تواند با افزایش سطح آب مخزن در طول خشکسالی یا با کاشت گونه ها، که می تواند پتانسیل فرسایشی رسوبات آلوده را کاهش دهد، محدود شود.

5. نتیجه گیری ها

مدل‌سازی توپوگرافی قبل از سد برای مطالعه ژئومورفولوژیکی کف مخزن بسیار مهم است. کیفیت DSM حاصل از تصاویر هوایی آرشیوی پردازش شده تحت تأثیر عواملی است که در برخی موارد نمی توان آنها را حذف کرد، به عنوان مثال، کیفیت و توزیع GCP ها بر دقت DSM و کیفیت تصاویر خام بر کیفیت DSM تأثیر می گذارد. . روش‌های حذف نویز رادیومتری و دانه‌های تصویر را می‌توان به کار برد، اما این کار نتایج صاف و دقیق را تضمین نمی‌کند.
در بسیاری از موارد، نقشه های قدیمی تنها منبع داده های آرشیوی موجود را نشان می دهد که توپوگرافی قبل از سد را توصیف می کند. آزمایش دقت داده های (ارتفاع) به دست آمده از نقشه پردازش شده ضروری است، و استفاده از حتی داده هایی که به عنوان بهترین موجود در نظر گرفته می شوند ممکن است الزامات کیفیت برای بازسازی دقیق توپوگرافی قبل از سد را برآورده نکنند.
کاهش شدید، استفاده از ابزارهای نقشه برداری توپوگرافی: LiDAR و فتوگرامتری را ممکن کرد. استفاده از LiDAR برای نقشه برداری از ورودی مخزن منحصر به فرد است، اما در صورت امکان، نتایج با بالاترین کیفیت را به همراه دارد. تجزیه و تحلیل دقت داده‌های عمق سنجی اغلب در موارد مخازن آب بزرگ مورد تردید است، اما استفاده از روش‌های مختلف امکان اعتبارسنجی متقاطع و تحلیل دقت داده‌ها را فراهم می‌کند. روش‌های ژئوفیزیکی مانند GPR و پروفیلر می‌توانند نتایج بسیار ارزشمندی را به دلیل تصویربرداری از ساختارهای زیرسطحی ارائه دهند.
دقت و قابلیت اطمینان DEM و DSM در جریان ورودی مخزن برای تجزیه و تحلیل خطرات مربوط به فرسایش و رسوب رسوبات جوان پیش سد و مخزن سد حیاتی است زیرا این رسوبات بیشتر مستعد کار مجدد هستند. این یک نگرانی زیست محیطی است زیرا نهشته های دلتا می توانند حاوی آلاینده های تاریخی به عنوان مخازن مورد مطالعه باشند. فرسایش رسوبات در جریان ورودی مخازن به طور قابل توجهی در طول تخلیه افزایش می یابد، که ممکن است ناشی از مدیریت مخزن یا خشکسالی های فصلی باشد که انتظار می رود در دنیای در حال تغییر رایج تر شوند. در این مطالعه، روش‌های قابل اعتماد مطالعه توسعه ژئومورفیک مخازن با موفقیت در دو مخزن آزمایش و نشان داده شد که هر دو دینامیک فرسایش و رسوب قابل توجهی را در طول تخلیه نشان می‌دهند.

منابع

  1. شلیس، ای جی; فرانکا، ام جی; جوئز، سی. De Cesare، G. رسوب گذاری مخزن. جی هیدرول. Res. 2016 ، 54 ، 595-614. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  2. چن، جی. ژو، دبلیو. هان، اس. Sun، G. تأثیرات فرسایش پس‌رونده مخزن بر رسوب کانال رودخانه پایین‌دست آن – مطالعه موردی در مخزن Sanmenxia و رودخانه زرد پایین. بین المللی J. Sediment Res. 2017 ، 32 ، 373-383. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  3. رحمانی، و. Kastens، JH; د نویلز، اف. Jakubauskas، ME; مارتینکو، EA؛ Huggins، DH; گناو، سی. لیختی، نخست وزیری؛ کمپبل، جنوب غربی؛ Callihan، RA; و همکاران بررسی تلفات ظرفیت ذخیره سازی و نرخ رسوب مخازن بزرگ در دشت های بزرگ مرکزی ایالات متحده. Water 2018 , 10 , 190. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  4. بابک، او. کیلار، او. Lenďáková، Z. ماندلیکووا، ک. Sedláček، J. دلتاهای Tolaszová، J. Reservoir و نقش آنها در توزیع آلاینده در مخازن سدهای نوع دره: سد Les Království، رودخانه البه، جمهوری چک. Catena 2020 , 184 , 104251. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  5. فرمیون، اف. کورتین نومد، ا. بورداس، اف. لنین، ج.-ف. Jugé، P. کستنس، تی. موریر، ب. تأثیر تعلیق مجدد رسوبات بر انحلال فلز و کیفیت آب در طول مدیریت آبگیری مکرر مخزن. علمی کل محیط. 2016 ، 562 ، 201-215. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  6. ماجروا، ال. بابک، او. ناوراتیل، تی. نواکوا، تی. اشتوجدل، ج. الزنیکووا، جی. هرون، ک. ماتیس گریگار، مخازن سد تی به عنوان یک تله کارآمد برای آلودگی تاریخی: عبور جیوه و سرب از رودخانه اوهره، جمهوری چک. محیط زیست علوم زمین 2018 ، 77 ، 574. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  7. شاسیوت، ال. فرانکوس، پی. دی کونینک، ای. Lajeunesse، P. کلوتیر، دی. لابار، T. الگوهای مکانی و زمانی آلودگی فلزی در شهر کبک، کانادا: منابع و ارزیابی خطر از سوابق رسوبات مخزن. علمی کل محیط. 2019 ، 673 ، 136-147. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  8. متیس گریگار، تی. بابک، او. Sedláček، J. Lenďáková، Z. فامرا، م. اشتوجدل، ج. پاکینا، جی. تولاسزووا، جی. Kříženecká، S. تفکیک و نگهداری به عنوان، فلزات بالقوه سمی، و آلاینده های آلی در یک مخزن از رودخانه Ohře (جمهوری چک). J. Soils Sediments 2020 . در حال چاپ [ Google Scholar ]
  9. پالینکاس، سی ام. Russ, E. الگوهای مکانی و زمانی رسوب گذاری در یک مخزن پرکننده. Catena 2019 ، 180 ، 120-131. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  10. لخاب، ع. بوترباگ، ا. Beren, M. Bathymetry and Sediment Accumulation of Walker Lake, PA با استفاده از دو آنتن GPR در یک روش یکپارچه جدید. جی. محیط زیست. مهندس ژئوفیز. 2015 ، 20 ، 245-255. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  11. Łajczak، A. مدل‌سازی دوره طولانی‌مدت رسوب‌گذاری مخزن غیر شستشو و تخمین عمر سدها. زمین گشت و گذار. روند. Landf. 1996 ، 21 ، 1091-1107. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  12. براسینگتون، جی. لانگهام، جی. رامسبی، ب. حساسیت روش‌شناختی تخمین‌های مورفومتریک انتقال رسوب رودخانه‌ای درشت. ژئومورفولوژی 2003 ، 53 ، 299-316. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  13. جیمز، آل. هاجسون، من؛ گوشال، س. Latiolais، MM تشخیص تغییر ژئومورفیک با استفاده از نقشه های تاریخی و تفاوت DEM: بعد زمانی تحلیل جغرافیایی. ژئومورفولوژی 2012 ، 137 ، 181-198. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  14. لین، SN; Westaway، RM; هیکس، M. برآورد حجم فرسایش و رسوب در یک رودخانه بزرگ، بستر شنی، بافته شده با استفاده از سنجش از دور سینوپتیک. زمین گشت و گذار. روند. Landf. 2003 ، 28 ، 249-271. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  15. برونا، وی. پاکینا، جی. پاکینا، جی. Vajsová، E. مدل سازی چشم انداز منقرض شده و سکونتگاه برای حفظ میراث فرهنگی. Città Storia. 2014 ، 9 ، 131-153، ISSN 1828-6364. [ Google Scholar ]
  16. پاکینا، جی. نواک، ک. پوپلکا، جی. تغییر شکل Georelief در مناطقی که تحت تأثیر استخراج روباز قرار دارند. ترانس. GIS 2012 ، 16 ، 663-679، ISSN 1361-1682. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  17. اسکالوش، جی. وبر، ام. لیپسکی، ز. Trpáková، I. شانتروچکووا، م. Uhlířová، L. Kukla، P. استفاده از نقشه‌های قدیمی نقشه‌برداری نظامی و نقشه‌های ارتفتوگرافی برای تجزیه و تحلیل تغییرات طولانی مدت پوشش زمین. مطالعه موردی (جمهوری چک). Appl. Geogr. 2011 ، 31 ، 426-438. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  18. وورلا، ن. آلهو، پی. Kalliola، R. ارزیابی سیستماتیک نقشه ها به عنوان اطلاعات منبع در تحقیقات تغییر منظر. Landsc. Res. 2002 ، 27 ، 141-166. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  19. Pandey، AC; کومار، الف. تجزیه و تحلیل تغییرات توپوگرافی در منطقه معدن زغال سنگ باز ریخته گری پاتراتو، جارکند با استفاده از تصاویر ماهواره ای CARTOSAT-I Stereopair. Geocarto Int. 2014 ، 29 ، 731-744. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  20. جاسکولسکی، م. نواک، T. تبدیل توپوگرافی منظر معدن زغال سنگ Bełchatów (لهستان مرکزی) و منطقه اطراف بر اساس تجزیه و تحلیل DEM. Isprs Int. J. Geo-Inf. 2019 ، 8 ، 403. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ نسخه سبز ]
  21. هیوز، ام ال. مک داول، پی اف. مارکوس، WA ارزیابی دقت عکس‌های هوایی جغرافیایی: مفاهیمی برای اندازه‌گیری حرکت کانال جانبی در یک GIS. ژئومورفولوژی 2006 ، 74 ، 1-16. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  22. پولیگه، جی. استخراج فاوا، F. DEM از عکس های هوایی آرشیو: ارزیابی دقت در مناطق توپوگرافی پیچیده. یورو J. Remote Sens. 2013 ، 46 ، 363-378. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  23. سورا، سی. ورهوون، جی. دونئوس، م. Draganits، E. سطوح از گذشته بصری: بازیابی داده های زمین با وضوح بالا از تصاویر هوایی تاریخی برای تجزیه و تحلیل منظره چندزمانی. J. Archaeol. نظریه روش 2017 ، 25 ، 611-642. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ][ نسخه سبز ]
  24. کلارک، ای جی؛ Casana, J. استفاده جدید برای عکس های قدیمی: بازسازی چشم انداز باستان شناسی در بیگ بند. دشت آنتروپول. 2016 ، 61 ، 469-489. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  25. Bangen, SG; ویتون، جی.ام. بووز، ن. بووز، بی. جردن، سی. مقایسه متقابل روش‌شناختی تکنیک‌های بررسی توپوگرافی برای توصیف جریان‌ها و رودخانه‌ها. ژئومورفولوژی 2014 ، 206 ، 343–361، ISSN 0169-555X. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  26. پوپیلارچیک، دی. تمپلین، تی. Łopata، M. استفاده از اندازه‌گیری‌های ژئودتیک و هیدروآکوستیک برای بررسی پارامترهای عمق سنجی و مورفومتریک دریاچه هانزا (لهستان). Geosci را باز کنید. 2015 ، 7 ، 854-869. [ Google Scholar ]
  27. Heritage, GL; میلان، دی. بزرگ، ARG؛ تأثیر فولر، IC استراتژی نظرسنجی و مدل درونیابی بر کیفیت DEM. ژئومورفولوژی 2009 ، 112 ، 334-344، ISSN 0169-555X. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  28. Theberge, AE, Jr. Dierssen, HM Bathymetry: Assessing Methods. در دایره المعارف منابع طبیعی. جلد دوم – آب و هوا ; وانگ، ی.، اد. Taylor & Francis Group: Abingdon، UK، 2014; جلد 2، ISBN 9781439852484. [ Google Scholar ]
  29. یو، ی. بله، J.-J. یون، اچ اس. کیم، KB ارزیابی دقت عمق سنجی در خطوط ساحلی نزدیک به کره غربی از ارتفاع سنجی ماهواره، چند پرتو، و هوابرد Bathymetric LiDAR. Sensors 2018 , 18 , 2926. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ Green Version ]
  30. آلوئیس، تی. بیلی، جی اس؛ پاستول، ی. Le Roux, C. مقایسه روش های پردازش شکل موج LiDAR برای عمق سنجی آب بسیار کم عمق با استفاده از سیگنال های رامان، مادون قرمز نزدیک و سبز. زمین گشت و گذار. روند. Landf. 2010 ، 35 ، 640-650. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  31. مارکوس، WA سنجش از دور محیط هیدرولیک در رودخانه‌های بستر سنگریزه‌ای. در رودخانه‌های بستر شن: فرآیندها، ابزارها، محیط‌ها . Church, M., Biron, PM, Roy, AG, Eds. John Wiley & Sons, Ltd.: Chichester, UK, 2012; صص 259-285. [ Google Scholar ]
  32. بانک ها، WS; جانسون، جمع آوری سی دی، پردازش و تفسیر داده های رادار نفوذی به زمین برای تعیین ضخامت رسوب در مکان های انتخاب شده در دریاچه دیپ کریک، شهرستان گرت، مریلند، 2007 . وزارت کشور ایالات متحده، سازمان زمین شناسی ایالات متحده: واشنگتن، دی سی، ایالات متحده آمریکا، 2011.
  33. میهو پینتیلی، ا. اسندولسی، ع. نیکو، آی سی; Stoleriu، CC; Romanescu، G. استفاده از GPR برای ارزیابی حجم رسوبات از بزرگترین دریاچه سد طبیعی کارپات شرقی: دریاچه Cuejdel، رومانی. محیط زیست علوم زمین 2016 ، 75 ، 710. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  34. ساس، او. کراتبلاتر، ام. مورچه، دی. پر شدن سریع دریاچه به دنبال رویدادهای عمده ریزش سنگ (bergsturz) که توسط اندازه‌گیری‌های رادار نافذ زمین (GPR)، Reintal، Alps آلمان آشکار شد. هولوسن 2007 ، 17 ، 965-976. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  35. سامبولی، ال. باوا، S. مطالعه موردی: یک بررسی GPR در یک دریاچه مورینیک در شمال ایتالیا برای عمق سنجی، حجم آب و خصوصیات رسوب. J. Appl. ژئوفیز. 2012 ، 81 ، 48-56. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  36. ناکامورا، ک. ماچیدا، اس. اوکینو، ک. ماساکی، ی. ایجیما، ک. سوزوکی، ک. کاتو، ی. توصیف آکوستیک رسوبات پلاژیک با استفاده از داده‌های پروفیل‌کننده زیرپایین: مفاهیمی برای توزیع گل‌های غنی از REY در منطقه اقتصادی آسیایی Minamitorishima، غرب اقیانوس آرام. ژئوشیمی. J. 2016 ، 50 ، 605-619. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  37. شروتکه، ک. بکر، ام. بارتولوما، آ. فلمینگ، BW; هبلن، دی. دینامیک گل سیال در منطقه کدورت مصب وزر که توسط سونار اسکن جانبی با وضوح بالا و پروفایلر زیرپایین پارامتریک ردیابی شده است. ژئومار. Lett. 2006 ، 26 ، 185-198. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  38. صالح، م. رباح، م. طبقه‌بندی رسوبات زیر کف بستر با استفاده از پروفیلگر پارامتریک زیر کف. NRIAG J. Astron. ژئوفیز. 2016 ، 5 ، 87-95. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  39. الوتایبی، ع.م. Nwokebuihe، S. تورگاشوف، ای. الکری، ا. اندرسون، ن. مشخص کردن رسوبات پایین دریاچه با استفاده از ابزارهای ژئوفیزیک دریایی. بین المللی جی. ژئوشی. 2019 ، 10 ، 328–350. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  40. لافرتی، بی. کوین، آر. برین، سی. یک سونار اسکن جانبی و مطالعه مشخصات زیربنایی Chirp با وضوح بالا در مورد سابقه رسوبی طبیعی و انسانی Lower Lough Erne، شمال غربی ایرلند. J. Archaeol. علمی 2006 ، 33 ، 756-766. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  41. متیس گریگار، تی. الزنیکووا، جی. بوسه، تی. اسمیت، HG استفاده از آرشیوهای رسوبی برای بازسازی تاریخچه آلودگی و منشأ رسوب: رودخانه اوهره، جمهوری چک. Catena 2016 ، 144 ، 109-129. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  42. هوشک، م. بسترنارک، جی. پوپلکا، جی. الزنیکووا، جی. Tůmová، Š. روهووک، جی. ناوراتیل، تی. Matys Grygar، T. نقطه داغ جیوه پایدار در اروپای مرکزی و مخزن سد Skalka به عنوان یک تله جیوه درازمدت. محیط زیست ژئوشیمی. Health 2019 ، در دست چاپ. [ Google Scholar ]
  43. لیرو، M. توسعه راب رسوب در بالادست از مخزن Czorsztyn (جنوب لهستان) و تعامل آن با مورفولوژی رودخانه. ژئومورفولوژی 2016 ، 253 ، 225-238. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  44. متیس گریگار، تی. هوشک، م. پاکینا، جی. اشتوجدل، ج. بابک، او. Sedláček، J. هرون، ک. تالسکا، آر. Kříženecká، S. Tolaszová، J. تغییرات در ژئوشیمی رسوبات رودخانه پس از ساخت سد (رود Chrudimka، جمهوری چک). Appl. ژئوشیمی. 2018 ، 98 ، 94–108، ISSN 0883-2927. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  45. کاولی، دی سی؛ استندرینگ، آر. Abicht, M. (Eds.) Landscapes through the Lens: Aerial Photographs and Historic Environment ; Oxbow Books: Oxford, UK, 2010. [ Google Scholar ]
  46. کانتورو، جی. شناسایی هوایی در باستان شناسی – از آرشیو تا فتوگرامتری دیجیتال. در بهترین شیوه‌های فناوری‌های ژئوانفورماتیک برای نقشه‌برداری از مناظر باستانی ؛ ساریس، ا.، اد. Archaeopress Publishing Ltd.: Oxford, UK, 2015; شابک 978-1-78491-162-1. [ Google Scholar ]
  47. میلان، دی جی; Heritage, GL; بزرگ، ARG؛ فولر، خطای فضایی فیلتر IC از DEMs: مفاهیمی برای تخمین تغییرات مورفولوژیکی. ژئومورفولوژی 2011 ، 125 ، 160-171، ISSN 0169-555X. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  48. سازمان بین المللی هیدروگرافی – استانداردهای IHO برای بررسی های هیدروگرافی ، ویرایش پنجم. در دسترس آنلاین: https://iho.int/uploads/user/pubs/standards/s-44/S-44_5E.pdf (در 31 مارس 2020 قابل دسترسی است).
  49. Milsom, J. Field Geophysics (کتاب راهنمای میدان زمین شناسی 25) , ویرایش 3; جان وایلی و پسران: چیچستر، انگلستان، 2003; جلد 169. [ Google Scholar ]
  50. دانیلز، دی جی (ویرایشگر) رادار نفوذی زمین ، ویرایش دوم. موسسه مهندسین برق: لندن، انگلستان، 2004; پ. 75. [ Google Scholar ]
  51. ČÚZK—ژئوپورتال. مدل دیجیتالی زمین جمهوری چک از نسل پنجم. در دسترس آنلاین: https://bit.ly/39LZw9Q (در 8 ژانویه 2020 قابل دسترسی است).
  52. سایلام، ک. هاپ، جی آر؛ اورت، آر. گوتلیوس، WF; Gelhar، BW Airborne lidar bathymetry: ارزیابی روش های تضمین کیفیت و کنترل کیفیت با نمونه های Leica Chiroptera. بین المللی J. Remote Sens. 2018 , 39 , 2518–2542. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  53. پاکینا، جی. Sládek, J. مشاهده تغییرات چشم انداز با استفاده از روش های دور. مدنی مهندس J. 2015 ، 1 ، 1-11. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  54. Łajczak، A. Deltas در دریاچه‌های حفظ شده از سد در بخش کارپات حوضه زهکشی ویستولا. Prace Geograficzne 2006 ، 116 ، 99-109. [ Google Scholar ]
  55. پاکینا، جی. اشتوجدل، ج. Lenďáková، Z. متیس گریگار، تی. Dolejš, M. داده ها برای: دینامیک رسوبات در جریان ورودی مخزن: مطالعه موردی مخازن Skalka و Nechranice، جمهوری چک. مندلی داده 2020 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  56. شاتبولت، لس آنجلس؛ توماس، AD; Hutchinson, SM استفاده از رسوبات مخزن به عنوان بایگانی محیطی ورودی های حوضه آبریز و آلودگی اتمسفر. Prog. فیزیک Geogr. 2005 ، 29 ، 337-361. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  57. Liro، M. اثرات افزایش سطح پایه ناشی از سد بر روی پلکان کانال بستر شنی. Catena 2017 ، 153 ، 143-156. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Ijgi 09 00258 g001 550
شکل 1. نقشه بخش بالایی و میانی رودخانه اوهره با موقعیت منابع تاریخی اصلی آلودگی توسط عناصر خطر و دو مخزن مورد مطالعه.
Ijgi 09 00258 g002 550
شکل 2. نقشه های دقیق جریان ورودی به مخزن Skalka با موقعیت پروفیل های ترانسکت (P#) و موقعیت خطوط ساحلی کانال های تاریخی و فعلی رودخانه Ohře. داده های تشخیص و محدوده نور سایه دار (LiDAR) کاهش سال 2011 را نشان می دهد.
Ijgi 09 00258 g003 550
شکل 3. نقشه های دقیق جریان ورودی به مخزن Nechranice با موقعیت پروفیل های ترانسکت (P#) برای ارزیابی تغییرات ارتفاعی و ترانسکت های پروفیلر (PRF#). عکس اورتوفوتو ریزش 2019 را نشان می دهد.
Ijgi 09 00258 g004 550
شکل 4. تصاویر رادار نفوذ به زمین (GPR) از پروفیل های ترانسکت انتخاب شده در جریان ورودی Skalka. موقعیت پروفیل ها در شکل 2 نشان داده شده است. ( A ) پروفیل ترانسکت P6، ( B ) پروفیل ترانسکت P8، ( C ) پروفیل ترانسکت P14، ( D ) پروفیل ترانسکت P16.
Ijgi 09 00258 g005 550
شکل 5. تغییر پایین دست در اختلاف ارتفاع کلی در کل پروفیل های ترانسکت در جریان ورودی Skalka.
Ijgi 09 00258 g006 550
شکل 6. تغییرات ارتفاع در پروفیل های ترانسکت انتخاب شده در جریان ورودی Skalka که تغییرات درون هر پروفیل را نشان می دهد. ( A ) نمایه P3، ( B ) نمایه P6، ( C ) نمایه P10، ( D ) نمایه P14، ( E ) نمایه P17.
Ijgi 09 00258 g007 550
شکل 7. نقشه تفاوت ارتفاعی در جریان ورودی Nechranice. ( A ) توپوگرافی قبل از سد، ( B ) توپوگرافی فعلی از تصویربرداری سونار، ( C ) ضخامت رسوب مخزن به عنوان اختلاف ارتفاعی مدل‌های ارتفاعی دیجیتال (DEMs) در پانل‌های A و B، ( D ) تغییر ارتفاع در دلتای ورودی در امتداد Thalweg قبل از سد (خط سبز در پانل های B و C) با تخصیص ویژگی های مورفولوژیکی دلتا.
Ijgi 09 00258 g008 550
شکل 8. تصاویر پروفایل در دو نمایه انتخاب شده در جریان ورودی Nechranice. ( A ) نمایه PRF1، ( B ) نمایه PRF4.
Ijgi 09 00258 g009 550
شکل 9. تغییرات ارتفاع در پروفیل های انتخاب شده از طریق جریان ورودی Nechranice. ( A ) نمایه P1، ( B ) نمایه P2، ( C ) نمایه P3، ( D ) نمایه P4، ( E ) نمایه P5، ( F ) نمایه P6، ( G ) نمایه P7.

مقالات داخلی و بین المللی

مطالب مرتبط ...

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید