بخشی از مقاله
ارزیابی مدل هاي خسارت سیلاب به منظور مدیریت سیلاب هاي آنی
چکیده
سیلاب یکی از مهمترین بلایاي طبیعی است و به لحاظ خسارت مالی و جانی که به همـراه دارد، از اهمیـت خاصـی برخـوردار است. به دلیل شناخت پهنه هاي سیل گیر و مدیریت بر کاهش خسارات سیلاب، تهیه نقشه هـاي پهنـه بنـدي سـیل کـاربرد وسیعی یافته است. از طرفی، برآورد خسارات سیلاب با توجه به پیچیدگی و گستردگی آن، مستلزم شیوه هاي نوین مـی باشـد.
مدل HEC-FDA یکی از روش هاي مورد تایید مراجع بین المللی جهت برآورد خسـارات سـیل اسـت. در ایـن تحقیـق ضـمن پرداختن به نقش ارزیابی خسارات سیل در مدیریت آن، به مقایسه مدل هاي ارزیابی خسارت سیلاب پرداخته، سپس با استفاده از تلفیق مدل شبیه سازي هیدرولیکی((HEC-RAS و GIS، با در نظرگرفتن نوع کاربري اراضی در مدل
(HEC-FDA)؛ به تحلیل خسارات وارده به اراضی حاشیه رودخانه پرداخته شده و در نهایت با استفاده از نتایج حاصـله، نقشـه هاي خطرپذیري منطقه مورد مطالعه بدست خواهد آمد که نقش مهمی در مدیریت بحران ناشی از وقوع سیل ایفا می کند.
کلید واژهها: ارزیابی خسارات سیل، پهنه بندي سیلاب، HEC-RAS، HEC-FDA
-1 مقدمه
سیلاب یکی از مهمترین بلایاي طبیعی است و به لحاظ خسارت مالی و جـانی ناشـی از وقـوع آنهـا، از اهمیـت ویـژه اي برخوردار می باشند. به استناد آمار و اطلاعات موجود، خسـارات ناشـی از سـیل در پـاره اي از نقـاط دنیـا بـه ویـژه در آسـیا و اقیانوسیه، بیشترین میزان را در بین خسارات حاصل از بلایاي طبیعی به خود اختصاص داده است. این پدیـده در محـیط هـاي شهري، صنعتی و تجاري از اهمیت بیشتري برخوردار می باشد، چرا که عدم کنترل آن سبب زیان هاي مختلف و گاهی جبـران ناپذیر خواهد شد. با مطالعه و مدلسازي مناطقی که پتانسیل سیلاب را دارند می توان به آنالیز خسارت پرداخـت و راهکارهـاي مهار سیلاب و کاهش هزینه و خسارت را بررسی نمود (عبقري، .(1383
خسارات جاري شدن سیل در ابعاد ملی و محلی و از نظر اقتصاد کلان و خرد بگونه اي است که برآورد هر چه دقیق تر آن را ضروري بنظر می رسد. از سویی دیگر برآورد خسارات و صدمات سیلاب با توجه به پیچیـدگی موضـوع و تنـوع و گسـتردگی خسارت ها، امري است مشکل و مستلزم بکار گیري شیوه هاي به روز و علمی می باشد. تخمین خسـارات سـیل در بسـیاري از موارد مشکل و همراه با خطاي زیادي خواهد بود. وجود عدم قطعیت هـاي هیـدرولوژیکی، هیـدرولیکی، اقتصـادي و اجتمـاعی خطاي این تخمین ها را چندین برابر میکند. در بعضی موارد شدت خسارات ناشی از جاري شدن سیل بسـیار بـالاتر ازمقـداري است که قبلاً تخمین زده شده است. با این حال مطالعات اقتصادي سیل و مقایسه پروژه هـاي کنتـرل سـیل نیـاز بـه انتخـاب شاخص هائی براي خسارت سیل و ارزیابی آنها دارد. تخمین کل خسارات سـیل مشـکل و غیـرممکن مـی باشـد و بنـابراین بـا تقسیم بندي خسارات سـیل بـه اجـزاي تشـکیل دهنـدة آن بـر حسـب نیـاز هـر قسـمت از خسـارت تخمـین زده مـی شـود
(مصباحی و همکاران، .(1386
-2 انواع خسارات ناشی از سیلاب
خسارات ناشی از سیلاب به دو دسته اصلی تقسیم می شود: خسارات محسوس و خسارات نامحسوس. خسارات محسـوس آندسته از خساراتی هستند که می توان آنها را بـا اصـطلاحات اقتصـادي بصـورت کمـی بیـان کـرد؛ مثـل خسـارات وارده بـه شریانهاي حیاتی، ساختمانهاي مسکونی و.... (هزوز، .(1997
خسارات نامحسوس آنهایی هستند که بیان آنها بـر حسـب ارزش اقتصـادي مشـکل مـی باشـد؛ مثـل اضـطراب، رعشـه، ولرزش هاي ذهنی وارد به قربانیان، ناراحتی ها و اختلال در فعالیت هاي اجتماعی و....هر یک از دو دسته فوق را مـیتـوان بـه دو نوع مستقیم و غیر مستقیم تقسیم کرد. خسارات مستقیم سیلاب در اثر برخورد فیزیکی و مستقیم سیلاب ایجـاد مـی شـود؛ در حالی که خسارات غیرمستقیم از طریق وقفه و اختلال در فعالیتهاي اجتماعی واقتصادي بهعنوان پیامدي از خسارات مسـتقیم سیلاب ایجاد میشود. خسارات مستقیم وغیر مستقیم را میتوان به دو دسته اولیه و ثانویه تقسیم کرد.
معمولا خسارات مستقیم اولیه، مستقیم ثانویه و غیرمستقیم اولیه به دو طریق بر حسب ارزش پولی، قابل اندازه گیري می باشند.
اول استفاده از روش هاي دقیق بکار گرفته شده و دوم بر اساس توابع تراز- خسـارت. خسـارات غیـر مسـتقیم ثانویـه معمـولا از طریق ضرایب منطقهاي و یا فاکتورهاي تصحیح معقول تخمین زده میشود.
در روش بررسی دقیق، تخمین از طریق بررسی پرسشنامه هایی که بعد از سیلاب در میان آسیبدیدگان توزیع میشـود، انجام می شود. در روش تراز- خسارت ، رابطه اي بین میزان خرابی وارده به انواع مختلف مالکیت و پارامترهـاي سـیلاب از قبیـل عمق و مدت آبگرفتگی، برقرار میشود. با استفاده از این توابع، خسارت اقتصادي وارده به دستههـاي مختلـف مالکیـت تخمـین زده شده، جمع آنها خسارت کل سالیانه را بوجود می آورد. این توابع یا از طریق تحلیل داده هـاي سـیلاب هـاي گذشـته و یـا از طریق توصیفات تحلیلی خسارات وارده به مالکیت هاي مختلف بدست میآیند. در روش دوم زمان و منابع کمتري صرف تخمین خسارت سیلاب میشود (کارل و دیویس، .(1989
-3 مدلهاي تخمین خسارت سیلاب
ایجاد یک مدل مناسب خسارت سیلاب، بخـاطر طبیعـت خسـارت ناشـی از سـیلاب، حالـت هـاي متعـددي را در بـر می گیرد. برخی از مهمترین موضوعات در تخمین خسارت سیلاب، عبارتند از: تخمین پارامترهایی از قبیل سرعت، عمق و مدت جریان در هر نقطه، دسته بندي مناسب خسارات با توجه به طبیعت آنها، ایجاد رابطه بین پارامترهاي سـیلاب و خسـارت بـراي دسته هاي مختلف خسارت. توابع شکنندگی1 نیز که تحت عنوان توابع تراز- خسارت معروفند، رابطه بین پارامترهاي سـیلاب و خسارات محتمل را بیان می کند. این توابع براساس اطلاعات سیلاب هاي گذشته، بررسی پرسش نامه ها، تجربیات آزمایشگاهی و
... بدست می آیند. در حال حاضر تعداد کمی مدل ارزیابی خسارت سیلاب در دسترس می باشند. از جمله دومدل بسیار مشـهور HEC-FDA2 (یک بسته نرم افزاري جهت تحلیل خسارات سیلاب) و ANUFLOOD می باشد. مدل HEC-FDA که توسط گروه ارتش آمریکا تهیه شده است، از روش فراوانی براي محاسبه خسارت سـالانه مـورد انتظـار اسـتفاده مـی کنـد. ایـن بسـته نرم افزاري پتانسیل خسارت را براي سیلاب هاي با بزرگاي مشخص محاسبه کرده، سپس مقدار خسارت را با احتمال وقـوع ایـن رخدادها وزن می دهد. ANUFLOOD یک مدل استرالیایی است که توسط مرکز منابع ومطالعات زیستمحیطی دانشگاه ملی استرالیا ایجاد شده است. در این مدل، ارزیابی خسارت سیلاب براساس منحنی هاي فرضـی تـراز- خسـارت بـراي کـاربري هـاي تجاري و مسکونی بنا شده است که بعنوان یک بسته کامپیوتري تعاملی در دسترس می باشد. مدل HEC-FDA تنها خسـارات شهري از قبیل خسارات وارده به ساختمان هاي مسکونی و غیر مسکونی را مورد توجه قرار می دهد و مدل ANUFLOOD نیز تنها در مورد خسارات مستقیم وارده به کاربري هاي مسکونی وکسب و کارهاي کوچک بحث میکند. این مـدل هـا از داده هـاي گذشته پارامتر هاي سیلاب براي تخمین خسارات استفاده می کند. هیچکدام از دو مـدل را نمـی تـوان بـراي تخمـین خسـارات سیلاب در زمان واقعی بکار برد (کارل و دیویس، .(1997
مدل تکامل یافته HEC-FDA نیز که به تازگی توسط گروه ارتش آمریکا با عنوان HEC-FIA3 تهیه شـده اسـت، در اواخر سال 2012 بعنوان جایگزین مدل HEC-FDA معرفی گردید. این مدل عدم قابلیت هاي تحلیل لحظه اي سیلاب بـراي کاربري هاي مسکونی و کشاورزي، قابلیت هاي GIS براي تهیه نقشه هاي خطر پذیر در مقیـاس و دقـت پیکسـلی را در مـدل
HEC-FDA برطــرف نمــوده اســت. نســخه کامــل ایــن مــدل در تابســتان ســال 2013 در اختیــار عمــوم قــرار مــی گیــرد
شکل:1 قسمت هاي مختلف مدل HEC-FDA و HEC-FIA
-4 عدم قطعیت و تحلیل ریسک در ارزیابی خسارات سیلاب
مدیریت سیلاب همواره با عدم قطعیت هاي متعددي می باشند. برخی از این عدم قطعیت ها مربوط به محیط طبیعی است مثـل تغییرات بارندگی، جریان آبراهه، تراز رودخانه و... و برخی دیگر مربوط بـه اجـراي سیسـتم هـاي مهندسـی سـاختهشـده، مثـل تغییرات خاکریز ها، پمپ ها، دریچه ها و ... . برخی نیز مربوط به ارزش اقتصادي املاك سیلاب دشت هـا، توزیـع احتمـالاتی بکـار گرفته شده براي توصیف فراوانی سیلاب و ... میباشند. در بسیاري از موارد نبود یک اطمینـان را مـیتـوان توسـط توزیـعهـاي احتمالاتی بیان نمود. عدم قطعیت میتواند داراي دو منبع باشد:
-1تغییرپذیري ذاتی فرایندهاي طبیعی(تغییرپذیري طبیعی) -2 علم ناکامل(عدم اطمینان).
کمیته انجمن تحقیقات ملی امریکا این دو نوع عدم قطعیت را به شرح زیر توصیف میکند:
عدم قطعیت طبیعی که گاهی به عدم قطعیت تصادفی نیز تعبیر می شود، در مورد تغییر پذیري ذاتی موجود در جهـان فیزیکـی بحث می کند؛ به استثناي اینکه این اتفاق قابل کاستن نمیباشد. بهعنوان نمونههایی از این نوع عدم قطعیت در زمینه منابع آب می توان به جریان آبراهه که فرض می شود متغیر با زمان است و تغییر خصوصیات خاك کـه فـرض مـی شـود متغیـر در مکـان میباشد، اشاره کرد. از این نوع عدم قطعیت گاهی به عدم قطعیت بیرونی، واقعی، تصادفی نیز تعبیر میشود.
در ساده ترین حالت عدم قطعیت علمی را می توان عدم قطعیت فراگیـري دانسـت کـه عـدم قطعیـت موجـود در مقـادیر پارامترها را در برگرفته، خود با عدم قطعیت مدل ترکیب مـی شـود. عـدم قطعیـت پـارامتر ناشـی از عـدم قطعیـت موجـود در داده هاست که خود شامل: خطاهاي اندازهگیري، ناسازگاري و ناهمگنی دادهها، خطاهاي مربوط به جابجـایی و انتقـال دادههـا و خطاي مربوط به نمونهگیري ناصحیح که ناشی از محدودیتهاي زمانی، مکانی و مالی میباشد.
درحالی که عدم قطعیت مدل می تواند ناشی از استفاده از متغیر هاي جانشین، متغیرهاي حذف شـده، خطاهـاي انـدازه گیـري، ناسازگاري و ناهمگنی دادهها، خطاهاي مربوط به جابجایی و انتقال دادهها و خطاي مربوط به نمونهگیري ناصحیح کـه ناشـی از محدودیتهاي زمانی، مکانی و مالی باشد.
تفاوت تغییر پذیري طبیعی و عدم قطعیت علمی در روش تحلیل ریسک گروه مهندسـی ارتـش امریکـا بـراي محاسـبات سیلاب و خسارات مورد انتظار سالیانه((EAD1 داراي اهمیت ویژه اي می باشد. در این روش، از متوسط گیري از تغییرات طبیعی سیلاب ها استفاده می شود و بنابراین هیچگونه عدم قطعیت علمی در خسارت سالانه مورد انتظار سالیانه محاسبه شـده موجـود نیست. براي دخالت دادن عدم قطعیت علمی، یک توزیع احتمالاتی روي خسارات سـالانه مـورد انتظـار تعریـف مـی شـود کـه بازتاب کننده عدم قطعیت پارامتر بر توزیع فراوانی سیلاب، منحنی دبی- تراز و تراز- خسارت می شود. نظریه سنتی به ما نشـان نمیدهد که چقدر مطمئن هستیم که EAD محاسبه شده به واقعیت نزدیک باشد. روش جدید تحلیل ریسک تـلاش مـی کنـد هم عدم قطعیتهاي تغییرپذیري طبیعی و هم عدم قطعیتهاي علمی را کمی سازد.
تحلیل ریسک ابزاري است براي تخمین محدودهاي از خسارات سالیانه مورد انتظـار، بـه گونـه اي کـه هـر یـک از مقـادیر خسارت موجود در این محدوده با سطحی از اطمینان نسبت به عدم وقوع خسارت از آن همراه است. عـدم قطعیـت در تمـامی پیش بینی هاي جریان سیلاب رودخانه و خسارت مربوط به آن وجود دارد زیرا اطلاعات کافی در مورد عوامل مشارکت کننده در ایجاد آنها وجود ندارد.
