بخشی از مقاله
چکیده
در چند دهه اخیر، توسعه شهري بهطور فزایندهاي در سراسر کشور رشد داشته است. تغییرات کاربري اراضی از جمله توسعه شهري، بر مشخصات سیلاب این مناطق اثرگذار است. مناطق سیلخیز مجاور رودخانهها، به واسطه تداوم توسعه شهري در معرض افزایش تهدیدات سیلاب قرار میگیرند. بررسی وضعیت جریان رودخانه و نحوهي تأثیرپذیري آن از کاربري اراضی مجاور، میتواند در برنامهریزي به منظور کاهش آسیبپذیري در برابر سیلابهاي شهري، به جوامع یاري رساند. در این مطالعه به منظور بررسی اثرات توسعه شهري مناطق مجاور رودخانهها بر هیدروگراف سیلاب و بهطور مشخص دبی پیک آن، از مدل نرمافزاري HEC-HMS - USACE - براي شبیهسازي فرایند بارندگی- رواناب استفاده شد. با انتخاب حوضه آبریز رودخانه امامه بهعنوان مطالعه موردي، ابتدا مدل حوضه درHEC-HMS ایجاد شد و این مدل بر اساس هیدروگراف سیلابهاي ثبت شده حوضه، مورد واسنجی قرار گرفت. جهت بررسی اثرات شهريسازي از روش تلفات SCS استفاده گردید. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که افزایش پنج درصدي CN حوضه - که با توجه به روند فزاینده شهريسازي دور از ذهن نیست - ، باعث 75 درصد افزایش دبی پیک سیلاب در حوضه آبریز امامه میگردد؛ بهگونهاي که با افزایش CN از 74 به 78، دبی پیک سیلاب از 7 به 12 - مترمکعب بر ثانیه - میرسد.
کلید واژهها: شهريسازي، پیک سیلاب، HEC-HMS، حوضه آبریز امامه، روش تلفات SCS
-1 مقدمه
رودخانهها توسط رواناب ناشی از بارندگی1 و برفاب2 که به صورت سطحی و زیرزمینی جریان مییابند، تغذیه میشود. سیلاب زمانی اتفاق میافتد که حجم بالایی از جریانات سطحی به سرعت وارد آبراههها و رودخانهها گردد. دبی پیک3 یا بیشینه سیلاب تحت تأثیر عوامل متعددي قرار دارد، که شامل شدت و مدت4بارش، توپوگرافی حوضه مجاور آبراهه، پوشش گیاهی و شرایط هیدرولوژیکی پیش از بارش و ذوب برف میباشد.[1] همچنین کاربري اراضی و سایر فعالیتهاي انسانی، با تغییر نحوه نگهداشت و جریان بارش به سوي آبراههها، پیک سیلاب را تحت تأثیر قرار میدهند. به طور کلی میتوان گفت: رشد جمعیت، توسعه شهري و صنعتی شدن جوامع، تأثیرات نامطلوبی در هیدرولوژي حوضه آبریز مربوطه دارد و موجب تشدید سیلابها، افزایش آلودگی در قسمتهاي پایاب، کاهش جریانات پایه و کاهش تغذیهي آبهاي زیرزمینی میشود.[2] شکل1 عوامل افزایش رواناب ناشی از یک بارش مشابه در اثر ایجاد سطوح نفوذناپذیر و سیستم جمعآوري آبهاي سطحی در حوضههاي شهري نسبت به حوضههاي طبیعی و در واقع اثرات توسعه شهري را به تصویر میکشد .[3]
شکل -1 اثرات هیدرولوژیکی توسعه شهري مناطق مجاور رودخانهها [2]
مطالعات سیلابهاي شهري و بررسی اثرات توسعه شهري، بهخصوص پس از افزایش جمعیت جهان و ضرورت یافتن رشد و توسعه شهري یا شهريسازي و نیز مواجهه با تبعات و اثرات آن بر محیط زیست و وقایع طبیعی نظیر سیلاب، مورد توجه قرار گرفته است. ویبن[4] - 1976 - 5،آلن و بجک[5] - 1979 - 6، کنراد و بوث[6] - 2002 - 7، دریسکل و همکاران[7] - 2010 - 8 از جمله محققانی هستند که اثرات توسعه شهري بر رواناب یا سیلاب را بررسی نموده اند.
در میان محققان داخل کشور، ابتدا بزرگزاده و بهبهانی - 1375 - با انتشار کتاب سیلابهاي شهري [2] اهمیت توجه به تغییرات سیلاب در اثر توسعه شهري را مطرح نموده و نکاتی به منظور مطالعه سیلابهاي شهري، ارائه کردند. آشوري، خسروشاهی و ارحمی [8] - 1386 - به بررسی اثرات توسعه شهري مناطق شمالی شهر تهران - حوضه آبریز رودخانه دارآباد - با استفاده از فناوري سنجش از دور - RS - ، سامانه اطلاعات جغرافیایی - GIS - ، الحاقیه HEC-GeoHMS و مدل HEC-HMS پرداختهاند. نتایج این مطالعه بیانگر افزایش پیک سیلاب و حجم رواناب حوضه در اثر توسعه شهري منطقه مورد مطالعه بوده است. حسینزاده و طرقی [9] - 1384 - موضوع سیلاب و آب گرفتگی شهر مشهد را از دیدگاه ژئومورفولوژي9 تاریخی و تلفیق آن با روشهاي تجربی، مورد بررسی و تجزیه وتحلیل قرار دادهاند. اثبات ضعف سیستم زهکشی شهري و تعیین محدودههاي بحرانی بافت شهري در برابر سیل و آب گرفتگی و ارائه پیشنهاداتی جهت اصلاح شرایط، بر مبناي شرایط حاکم بر زهکشی منطقه قبل از گسترش شهر، نتایج این مطالعه بوده است.
در مطالعات مشابه، کمتر تغییرات شکل هیدروگراف سیلاب و ارائه روند رشد پیک سیلاب در اثر توسعه شهري و تداوم آن، مطرح بوده است. همچنین در این مطالعه، استفاده نمودن از یک پارامتر اصلی - شماره منحنی - 10 براي تعیین وضعیت فعلی حوضه امامه و شبیهسازي روند شهريسازي مورد توجه است.
منطقه مورد مطالعه
دلایل انتخاب حوضه امامه بهعنوان مورد مطالعاتی، دسترسی به آمار، اهمیت سیلابهاي حوضه - به دلیل عبور رودخانه امامه از میان مناطق مسکونی - و محتمل بودن توسعه شهري - به دلیل قرار گرفتن در مجاورت شهر تهران - میباشد.
حوضه آبریز امامه یکی از سرشاخههاي رودخانه جاجرود واقع در شمال شرق تهران میباشد و اولین حوضه ایست که در شروع مطالعات حوضههاي معرف در سال 1384 براي این منظور انتخاب گردیده است. با توجه به وضع طبیعی، کلیماتولوژي11 و زمین شناسی، معرف محدوده وسیعی از دامنههاي جنوبی رشته کوههاي البرز مرکزي میباشد. این حوضه بین عرض جغرافیاییَ57ْ35 َ51وْ35 شمالی و طول جغرافیاییَ38ْ51 َ32وْ51 شرقی واقع شده است. این منطقه در شرق جاده لشکرك - شمشک و فاصله حدود 28 کیلومتري شمال شرقی تهران قرار گرفته است و دو دهکده امامه بالا و پایین در داخل آن واقع شدهاند؛ از طرف شمال به ارتفاعات جنوبی دره لار، از طرف غرب به ارتفاعات اوشان کوه و ارتفاعات شرق یرودخانه جاجرود، از طرف شرق به ارتفاعات راحتآباد و از طرف جنوب به رودخانه جاجرود و دهکده کلوکان محدود شده است. شکل2 موقعیت حوضه آبریز امامه و جدول1 مشخصات فیزیوگرافی این حوضه را ارائه میدهد .[10]
شکل -2 موقعیت جغرافیایی حوضه آبریز امامه [10]
براي انجام مطالعات هیدروکلیماتولوژي حوضه امامه، سیزده ایستگاه بارانسنجی در نقاط مختلف آن تأسیس شده است که ایستگاه هواشناسی امامه کامل ترین ایستگاه در حوضه بوده - درجه یکو - در روستاي امامه واقع شده و تقریباً در مرکز ثقل حوضه قرار دارد .[10]در حوضه امامه دو ایستگاه هیدرومتري بنامهاي کمرخانی و باغتنگه که در مسیر جریان رودخانه امامه است، وجود داشته که ایستگاه کمرخانی در محل تلاقی رودخانه امامه با رودخانه جاجرود واقع شده است .[10] در این مطالعه از آمار ایستگاه هیدروکلیماتولوژي امامه و هیدرومتري کمرخانی استفاده شد.
مساحت حوضه آبریز امامه برابر 37/2 کیلومتر مربع میباشد.حداکثر ارتفاع منطقه در منتهیالیه شمالی حوضه 3868 متر و حداقل 1800 متر در محل خروجی حوضه در دهکده کلوکان میباشد و بهطور کلی ارتفاع متوسط حوضه 2672 متر است. رودخانه امامه که از ارتفاعات شمالی سرچشمه می گیرد، تمام طول حوضه را پیموده و در تنگه کمرخانی
