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(


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

הידרוגרפים של גשר הפקק גשר אריק נחל שניר ונחל 18-28.1.2010חרמון בארוע של ה-


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


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


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


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


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

תכונות כמויות ומקורות הרחופת מהירדן העליון לכנרת

Documents