چکیده گسترده مقدمه اهمیت رودخانه‌ها به دلیل نقش آنها در درک چرخه آب، اکولوژی و تبادلات با آب‌های زیرزمینی از مقیاس‌های محلی تا جهانی بیش از پیش افزایش یافته است. رودخانه ها امروزه به عنوان محیط‌های پویایی شناخته می‌شوند که در آنها تعاملات و تغییرات قابل توجهی رخ می‌دهد (Chakraborty & Datta, 2013). در پروژه های مربوط به رودخانه‌ها، آگاهی از اصول ژئومورفولوژی رودخانه ای و فرایندهای کانال به محققان اجازه می دهد تا رابطه بین فرم و فرایند در چشم انداز را درک کنند. ارزیابی ژئومورفیک عموما شامل جمع آوری داده، بررسی های میدانی و ارزیابی پایداری کانال بوده و مبنایی را برای تحلیل و طراحی ایجاد می‌کند (The Federal Interagency Stream Restoration Working Group, 2001). با توجه به موارد مذکور، در راستای مدیریت پایدار و یکپارچه رودخانه ها می بایست نسبت به ارزیابی پلان فرم و مورفولوژی مجرای رودخانه ها اقدام کرد. در این زمینه یکی از مهم ترین گام ها، تحلیل های مرتبط با طبقه بندی پلان فرم و الگوی رودخانه ها می باشد. دو هدف عمده را می‌توان جهت طبقه بندی رودخانه ها بیان داشت: (1) درک علمی از نحوه عملکرد رودخانه‌ها و خوشه بندی کانال ها به کلاس های همگن، و (2) ارائه رهنمود‌های مدیریتی مبتنی بر ژئومورفولوژی جهت تصمیم گیری درخصوص حفظ و نگهداری ، بهبود، بازسازی یا حفاظت کانال. در این مورد، معیارهای ژئومورفیکی ممکن است با معیارهایی از سایر رشته‌ها (ازقبیل اکولوژی، شیمی آب) ترکیب شوند (Kandulfo & Pigi, 2003). طبقه‌بندی رودخانه‌ها یکی از موضوعات بنیادین و مهم در علوم جغرافیا، هیدرولوژی و اکولوژی می‌باشد که بر درک ویژگی‌ها و عملکردهای متنوع آن‌ها تمرکز دارد. توصیف فرآیندهای هیدرولیکی و هیدرولوژیکی نیازمند درک رفتار رودخانه می‌باشد. شناسایی کامل سیستم‌های رودخانه‌ای و طبقه‌بندی رودخانه‌های طبیعی برای حل مشکلات زیست‌محیطی و اکولوژیکی و تحقق توسعه پایدار بسیار حائز اهمیت می‌باشد. از اواخر قرن نوزدهم تاکنون، سیستم‌های متعددی برای طبقه‌بندی رودخانه‌ها توسعه یافته‌اند. بیشتر این طبقه‌بندی‌ها بر اساس فعالیت‌های تکتونیکی (Powell, 1875; Davis, 1895)، مراحل تکامل رودخانه ای (Davis, 1899)، اشکال پلانفرم رودخانه‌ ای (Leopold و Wolman, 1957; Miall, 1977; Rust, 1977; Qian, 1985)، حمل رسوبات رودخانه‌ای (Schumm, 1963; Wang, 1999) و فرآیندهای رودخانه‌ای و ویژگی‌های ژئومورفیک بستر رود (Montgomery and Buffington 1997) ارائه شده‌اند (Li et al., 2024). با وجود این طبقه‌بندی های متعدد، اغلب این روش‌ها به‌طور مستقیم در مهندسی رودخانه قابل استفاده نیستند. چرا که اولاً، بیشتر این طبقه‌بندی‌ها با رویکردی علمی و دانشگاهی تدوین شده‌اند و تعداد کمی از آن‌ها دارای هدف جهت رفع نیازهای کاربردی می باشند. ثانیاً، معدودی از این طبقه بندی ها قادرند تصویر کامل و جامعی از ژئومورفولوژی رودخانه و مؤلفه‌های هیدرولوژیکی آن ارائه دهند (Li et al., 2024). در این میان طبقه‌بندی رزگن ابزاری کاربردی برای پیش‌بینی رفتار رودخانه بر پایه ویژگی‌های ژئومورفولوژیکی می باشد. این روش پیوند مستقیمی میان ژئومورفولوژی رودخانه و ارزیابی بازسازی اکولوژیکی برقرار کرده و به بهبود مدیریت یکپارچه رودخانه کمک می‌کند. در پژوهش حاضر نیز به تحلیل ژئومورفولوژیکی مجرای رودخانه گیوی‌چای با استفاده از مدل رزگن در ترکیب با مدل هیدرودینامکی HEC-RAS پرداخته شده است. مواد و روش ها در این پژوهش داده‌های اصلی شامل نقشه‌های توپوگرافی مقیاس 1:2000 بستر رودخانه گیوی‌چای (سازمان آب منطقه‌ای اردبیل)، نقشه‌های توپوگرافی 1:50000 (سازمان جغرافیایی نیروهای مسلح)، نقشه‌های زمین‌شناسی 1:100000 برگه‌های خلخال، گیوی و هشتچین (سازمان زمین‌شناسی کشور)، مدل رقومی ارتفاعی (DEM) با قدرت تفکیک 12.5 متر ماهواره ALOS-PALSAR، تصاویر Sentinel2 (سال 2024) با قدرت تفکیک 12 متر، تصاویر Google Earth و داده‌های هیدرومتری ایستی‌سو و فیروزآباد است. پردازش داده‌ها با نرم‌افزار HEC-RAS، ArcGIS با الحاقی HEC-GeoRAS و ENVI انجام شد. برای تحلیل ژئومورفولوژیکی از سیستم طبقه‌بندی رزگن استفاده و برای بهینه‌سازی آن، مدل هیدرودینامیکی HEC-RAS به‌کار گرفته شد. مدل رزگن چهار مقیاس تحلیلی از لندفرم تا فرایندهای فیزیکی و زیستی را پوشش می‌دهد (Shroder, 2013) و اغلب بر سطوح ژئومورفیک کلی و توصیف مورفولوژیکی (سطوح 1 و 2) تأکید دارد (Rosgen, 1994). این سیستم شش شاخص کلیدی شامل گودشدگی، نسبت عرض به عمق، سینوزیته، تعداد مجرا، شیب و دانه‌بندی بستر دارد و رودخانه‌ها را به هشت کلاس اصلی و 90 نوع تقسیم می‌کند (The Federal Interagency Stream Restoration Working Group, 2001). گودشدگی نسبت عرض سطح سیل‌گیر به عرض لب‌پری است و با HEC-RAS و GIS شبیه‌سازی شد (Kheirizadeh et al., 2018). نسبت عرض به عمق، نسبت عرض مجرا در دبی لبالبی به عمق میانگین است که برای دوره بازگشت 2 ساله محاسبه شد (Rosgen, 1994). سینوزیته نسبت طول آبراهه به طول دره است. دانه‌بندی مواد بستر با شمارش ولمن و نمونه‌برداری حجمی سنجیده شد. نتایج و بحث ارزیابی مورفولوژی مجرا یکی از مهم ترین گام ها در زمینه مدیریت رودخانه به شمار می رود. در طی سال‌های اخیر در زمینه طبقه بندی و ارزیابی مورفولوژیکی رودخانه ها تاکید بر روی مدیریت حوضه ای و بازسازی و احیای رودخانه ها بوده که یکی از مهم‌ترین و کارآمدترین رویکردهای مذکور سیستم طبقه‌بندی سلسله مراتبی رزگن می باشد. در پژوهش حاضر نیز ویژگی‌های ژئومورفولوژیکی مجرای رودخانه گیوی‌چای با استفاده از مدل رزگن در ترکیب با مدل هیدرودینامیکی HEC-RAS مورد ارزیابی قرار گرفته است. گیوی‌چای یکی از مهم‌ترین زیرحوضه‌های رودخانه قزل‌اوزن به شمار می رود که نقش قابل توجهی در تامین آب شهرستان‌های خلخال و گیوی در استان اردبیل برعهده دارد. رودخانه مطالعاتی براساس ویژگی‌های ژئومورفولوژیکی در جهت پایین دست به چهار بازه خلخال، سد گیوی، گیوی و فیروزآباد تقسیم بندی شد. بازه خلخال دارای یک دشت سیلابی وسیع با شکل مسطحانی مئاندری توسعه‌یافته می‌باشد. براساس سیستم رزگن این بازه به دو نوع اصلی C و E و چهار نوع فرعی C5b، E6b، E5b و C4 تفکیک گردید. تمامی انواع این رودخانه‌ها نسبت به آشفتگی های طبیعی و انسانی از آسیب پذیری بالایی برخوردارند. بدین ترتیب با توجه به استقرار شهر خلخال دستکاری در فرم و فرایندهای طبیعی رودخانه زیاد بوده و عملکردهای طبیعی آن دستخوش تغییرات و آشفتگی های زیادی شده است. رودخانه در بازه سد گیوی (بازه 2) به دو نوع اصلی B و C و چهار نوع فرعی B4، C5b، B3 و B4 طبقه بندی گردید. نوع C5b به طول حدود 4/4 کیلومتر در محدوده روستای اناویز شکل گرفته که دارای دشت سیلابی نسبتا وسیع و الگوی مئاندری توسعه‌یافته همراه با نسبت های بالای گودشدگی و عرض به عمق می باشد. سایر قسمت‌های این بازه از نوع اصلی B می باشند که با توجه به مواد بستر و میزان شیب به انواع فرعی تفکیک شدند. وجود دره تنگ و باریک و فقدان یا محدود بودن دشت سیلابی از جمله مهم ترین دلایل شکل‌گیری این نوع از رودخانه‌ها در این بازه می‌باشد. کناره‌های این نوع رودخانه پایدار تا نسبتا پایدار می‌باشند. بازه گیوی براساس سیستم رزگن دارای سه نوع اصلی E، C و D بوده که در جهت پایین‌دست به ترتیب شامل انواع فرعی E5، C5، D4b، C4، D4 و C4 می‌باشد. این بازه دارای دشت سیلابی وسیع همراه با آبرفت‌های جوان کواترنری می باشد. انواع D4b و D4 جزو رودخانه‌های گیسوئی می باشند که با کانال‌های عریض، پشته‌های فراوان، فرسایش پذیری زیاد و کناره‌های ناپایدار مشخص می‌شوند. وجود دشت سیلابی وسیع، ورود انشعابات متعدد پرآب و حضور مواد فرسایش‌پذیر در کناره‌های رودخانه را می‌توان مهم‌ترین عوامل موثر در شکل گیری نوع D در این قسمت از مجرای رودخانه گیوی‌چای به‌شمار آورد. درنهایت، کل بازه فیروزآباد از نوع اصلی B بوده و در جهت پایین‌دست به سه نوع فرعی B4، B3a و B3 تفکیک گردید که در ارتباط با کنترل ساختمان زمین شناسی شکل گرفته‌اند. در این بازه دره‌ رودخانه تنگ و باریک بوده و توسط سنگ های آتشفشانی مقاوم محصور شده اند. نتیجه گیری در این پژوهش رودخانه گیوی‌چای با استفاده از سیستم طبقه‌بندی سلسله‌مراتبی رزگن و مدل هیدرولیکی HEC-RAS تحلیل شد. رودخانه به چهار بازه خلخال، سد گیوی، گیوی و فیروزآباد تقسیم گردید. بازه خلخال (بازه ۱) در دشت سیلابی توسعه‌یافته قرار داشته و الگوی آن بیشتر مئاندری است که به دلیل دخالت‌های انسانی، تحرک جانبی مجرا محدود شده است. این بازه در کلاس‌های C و E شامل انواع C5b، E6b، E5b و C4 قرار گرفت. رودخانه‌های C4 و C5 حساسیت بالا به آشفتگی و پتانسیل بازیابی مناسب دارند و نقش پوشش گیاهی در پایداری آن‌ها مهم است. در این بازه احداث پارک‌های رودکناری می‌تواند به بازسازی کمک کند. بازه سد گیوی (بازه ۲) عمدتاً کوهستانی با دره‌های تنگ و باریک است و به کلاس‌های B و C (انواع B4، B3، C5b) تقسیم شد. رودخانه‌های نوع B3 حساسیت پایینی به آشفتگی داشته و پتانسیل بازیابی بالایی دارند. بازه گیوی (بازه ۳) دارای دشت سیلابی گسترده بوده و به سه کلاس اصلی E، C و D شامل انواع E5، C5، D4b، C4 و D4 تعلق دارد. وجود الگوی گیسوئی (انواع D4 و D4b) در این بازه بیانگر تحرک زیاد و عرضه بالای رسوب است. این بازه حساسیت بالا به آشفتگی داشته و نیازمند مدیریت دقیق حریم رودخانه است. بازه فیروزآباد (بازه ۴) در کلاس B شامل B4، B3a و B3 شناسایی شد. در مجموع، نتایج نشان داد رودخانه گیوی‌چای دارای ترکیبی از کلاس‌های حساس به آشفتگی با پتانسیل بازسازی متنوع است و کاربرد همزمان سیستم رزگن و مدل HEC-RAS در تحلیل شرایط مورفولوژیکی و برنامه‌ریزی مدیریت حفاظت و احیای رودخانه مؤثر است. بر این اساس با درک چگونگی تعامل این عوامل و ایجاد تغییرات در مورفولوژی رودخانه، می‌توانیم روند توسعه آینده رودخانه‌ها را پیش‌بینی کنیم و مبنای علمی برای مدیریت و حفاظت از رودخانه‌ها فراهم کنیم.

کلمات کلیدی