תכונות כמויות ומקורות הרחופת מהירדן העליון לכנרת

1. 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

2. הירדן העליון – אגן הניקוז, יובלים עיקריים ותחנות ניטור שטח האגן: 1590 קמ"ר טופוגרפיה: 2814 מ' בחרמון ועד 210 – מ' בשפך לכנרת גשם: מ- 1600 מ"מ בחרמון ועד ל-400 מ"מ בשפך מסלע: קרבונטימצפון ומערב ובזלתי במזרח ספיקת שיא: 214 מ"ק שניה – ינואר 1969 נפחים שנתיים: 560מלמ"ק במקורות, בהפחתת 160 מלמ"ק שמושים במעלה – 400 מלמ"ק (רשות המים, 2011) נחל חרמון נחל שניר נחל עורבים נחל דישון תעלת הביטחון ירדן – גשר הפקק ירדן – גשר אריק

3. שיפוע ממוצע ירדן עליון 1% שפוע מעיינות הדן – חולה 0.6% גשרהפקק שפוע הירדן ההררי 2% גשר אריק

5. מטרת המחקר • מדידה וחישוב של הספיקות, נפחי המים, ריכוזי הרחופת וכמויות הסחף (TSS) הנכנסות בפועל אל הכנרת בתחנת גשר אריק כ-1 ק"מ מהשפך • 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

6. שיטות המחקר • הקמת תחנת מדידה הידרומטרית לניטור הידרולוגי של מפלסי הזרימות בירדן באמצעות מד-רום מסוג PT (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 מפלס הכנרת המרוחק פחות מ-1 ק"מ על הזרימה • 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

7. שיטות מחקר (המשך) • ניתוח כימי ומינרלוגי של דוגמאות הרחופת לצורך קביעת מאפייני הרחופת וזיהוי מקורות הרחופת במרחב האגן • הערכה של פוטנציאל הסחף במרחב האגן באמצעות חישה מרחוק – תצלומי אויר של הירדן ההררי, ממ"ג ובאמצעות נוסחת ה- RUSLE • ניתוח נתונים הידרולוגיים ונתוני סחף מגשר הפקק

8. תחנת גשר אריק

9. מיפוי תלת מימדי של קטע האפיק המדוד באיזור גשר אריק

10. פרופילי פני מים עבור ספיקות שונות בתחנת גשר אריק באמצעות תכנת ה-HECRAS 100 m3/sec 5 m3/sec channel

11. oer iO C Fe23 Al 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. הידרוגרף, סדיגרף ובקבוקי דיגום מים משטפון ה- 27.2-3.3.2009 בגשר אריק

12. היסטרזה של הרחופת עם כוון השעון בשטפון ה-27.2-3.3.2009 בגשר אריק היסטרזה עם כוון השעון מאפיינת את רב השטפונות בירדן (גשר אריק) דבר המעיד על מקורות סחף קרובים לאפיק ולתחנת המדידה ומוגבלים מבחינת כמותם וזמינותם

13. 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 אחר SiO2 42.2% CaO 8.3% Fe2O3 Al2O3 9.9% 16.3%

14. המינרלוגיה של הסחף בירדן בארוע ה-27.2-3.3.2009 X - שווה ערך לכ- 5-10%

15. ריכוזר סחף (מ"ג/ליטר מ"ג/ל' ספיקה מ"ק/שניה הקשר בין הספיקה לריכוז הסחף בגשר אריק בשטפונות בירדן בתקופת המחקר – 2008-2011 Fig 7. Relations between discharge and suspended sediment concentration at the Arik bridge

16. ההידרוגרף והסדיגרף של שטפון ה-2-7.11.2009 בגשר אריק(ספיקה קטנה, שיא הסחף מקדים את שיא הזרימה)

17. ההידרוגרף והסדיגרף של שטפון ה-16-22.12.2009 בגשר אריק(ספיקה בינונית, שיא הסחף מקדים את שיא הזרימה)

18. * חישובי ריכוזי הרחופת באמצעות הקשר ספיקה -ריכוז

19. * חישובי ריכוזי הרחופת באמצעות הקשר ספיקה -ריכוז

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

21. גשר אריק ישנם שיאי רחופת לא מוסברים – טעות מדידה ? ארוזיה מקומית? כניסה מיובל? גשר הפקק

22. שיא סחף מאוחר לשיא הזרימה - מקור הסחף ממעלה האגן שיחזור השיא השני של הזרימה בעייתי

23. מדוד ריכוזי סחף מאד נמוכים

24. נתוני הגאויות וכמויות הסחף בירדן ויובליו באירוע של 20-26.01.2010.

25. הקשר בין נפחי מים לנפחי הסחף בשטפונות 2008-2010 בגשר אריק

26. כמויות רחופת ארועיות ושנתיות בגשר אריק בשנים 2008-2010

27. אז מהם מקורות הסחף?

28. Revised Universal Soil Loss Equation - RUSLE((Renard et al., 1991 הערכת פוטנציאל ומקורות הסחף באגן הירדן העליון חישוב ערך ה- RUSLE מבוצע על ידי הכפלה של ערכי הפרמטרים: R = K x R x C x LS ארוזיביות הגשם (R)– ניתוח של עוצמות הגשם מקדם סחיפת הקרקע (K)- ניתוח מירקם הקרקע עפ"י מפת קרקעות מאפייני הצומח ושימושי הקרקע (C)– תכסית צומח: סוג וצפיפות שיפוע המדרון ואורכו (LS) – ניתוח טופוגרפי

29. מפת קרקעות אגן הירדן העליון

30. מפת ערך ה-K – מקדם סחיפת באגן הירדן העליון המערבי

31. 140 קמ"ר Fig 1. The study area - including Jordan river canyon, the Upper Jordan river basin, suspended sediment sampling locations and gauging stations.

33. מיקום אפיק הירדן (מסומן באדום) ליד כפר הנשיא בשנת 1967 ביחס למיקומו ב-2005 2005 1967

34. גלישות שונות לאורך קניון הירדן ההררי

35. גלישת קרקע טריה אל תוך אפיק הירדן ההררי בעקבות השטפון של ה-27.2-3.3.2009 - 100 < מ"ק/שניה

36. גלישת קרקע טריה בירדן ההררי ליד כפר הנשיא בעקבות השטפון של ה-27.2-3.3.2009 - 100 < מ"ק/שניה

37. סכום ומסקנות • ספיקות השיא ככל הנראה גדלות בין גשר הפקק לגשר אריק בשעור מוערך של כ–10% (בכפוף לסיום תהליך הכיול הדינמי של התחנה) • כמויות הרחופת השנתיות בגשר אריק בתקופת המחקר היו קטנות - בשנת 2008-09 - 8029 טון ובשנת 2009-10 – 24,762 טון ביחס לממוצע ב-20 השנים האחרונות – 25,000 טון לשנה עפ"י נתוני מקורות והשרות ההידרולוגי (בגשר הפקק) • כמויות הסחף בגשר אריק גדולות עד 16% יותר מאשר בגשר 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 השניר (חצבני) והחרמון. • נחלי רמת הגולן תורמים מעט מאד סחף אל המאגרים (גם במעלה הסכרים) ואל הירדן בפרט.

38. סכום ומסקנות (המשך) 6. ההרכב הכימי והמינרלוגיה של הרחופת מעידים על כך שמקור הרחופת העיקרי הוא סלעי המשקע והחרסיות מהקרקעות שעליהן, האבק, ובמידה פחותה מהבזלות. 7. בשטפון של ה-20-26.1.2010 (125 מ"ק/ש') כ-80% מהרחופת לגשר הפקק נתרמו ע"י החצבני (75 מ"ק/ש') כ-18% ע"י נחל החרמון (55 מ"ק/ש') והשאר ע"י נחל דישון ותעלת הבטחון. כמות הסחף בשטפון זה בגשר אריק היתה גדולה בכ-16% ביחס לגשר הפקק 8. ככל הנראה קיימת עליה בכמויות הרחופת השנתיות החל מסוף שנות ה-90 הבאה לידי ביטוי מובהק בזרימות הבסיס וככל הנראה גם בשטפונות.

39. תודה רבה על ההקשבה בשעות צהרים קשות אלה ולרשות המים על המימון