بخشی از مقاله
خلاصه
افزایش جمعیت باعث فشار بیشتری بر منابع طبیعی می شود و در عین حال ضعف برنامهریزی و مدیریت صحیح، باعث گردیده که عرصههای طبیعی جنگلی و مرتعی، تخریب و به اراضی کشاورزی، صنعتی و شهری تبدیل شوند. این امر سبب افزایش تعداد و حجم سیلابها شده و منجر به بروز مشکلات و خسارات جبران ناپذیری میگردد. پیش بینی و تعیین میزان کمی فرآیندهای تولید رواناب و انتقال آن به نقطه خروجی حوضه آبریز از اهمیت خاصی برخوردار است.
در حوزه پلرود نیز به علت وجود مناطق شهری، شناسایی و پیش بینی سیلابها و اتخاذ راهکارهای مدیریتی متناسب جهت جلوگیری و کاهش خسارتهای ناشی از سیلابها ضروری است. در این تحقیق با شبیهسازی حوضه رودخانه پلرود در نرمافزار HEC-HMS ، با توجه به پارامترها و نقشهها، نقش توسعه شهری بر روی سیلاب قبل و بعد از توسعه - سالهای - 1382-1390 مورد بررسی قرار گرفته است.
نتایج نشان داده است که مقدار دبی اوج بیشتری در سال 1390 نسبت به سال پایه 1382 بر اساس روشهای مورد استفاده برآورد شده است . این امر را میتوان با توجه به خصوصیات تقریباً مشابه رگبارهای مطالعاتی به تغییرکاربری اراضی و توسعه مناطق شهری در حوزه آبریز پلرود نسبت داد. همچنین می توان با توجه به ماهیت مدل HEC-HMS و حساسیت زیاد مدل مذکور به خصوصیات بارش و شماره منحنی منتج از تغییر کاربری اراضی، توسعه مناطق شهری را دلیلی بر افزایش دبی اوج جریان در سالهای مورد مطالعه لحاظ نمود.
.1 مقدمه
سیل پدیدهای با پیچیدگیهای قابل بررسی است که میتوان راهحلهای مناسبی برای مهار، کاهش خسارات و حتی بهرهبرداری از آن را جستجو کرد. بر این اساس برنامهریزی و انجام اقدامات جامع برای پیشگیری و کاهش خسارات سیل در قالب طرحهای مطالعاتی و اجرایی از اهمیت بسزایی برخوردار است. آبخیزداری و مدیریت کاربری اراضی نقش پیشگیری در بروز سیلاب را برعهده دارد و تا قبل از تشکیل رواناب و رسوب قابل ملاحظه، سیلاب با مشکلات و هزینههای کمتری قابل کنترل می باشد. بررسی منابع نشان میدهد که دخالت انسان در طبیعت از طریق تخریب پوشش گیاهی در عرصههای آبخیز[1]، کاربری غیراصولی اراضی [2] و توسعه سطوح غیر قابل نفوذ [3] احتمال سیلخیزی را در مناطق گوناگون افزایش می دهد. تغییر کاربری زمین میتواند تبدیل از یک نوع کاربری به نوع دیگر و یا اصلاح یک نوع خاص کاربری زمین باشد. تحلیل تغییر کاربری زمین شامل بررسی علل و اثرات تغییر کاربری زمین است .
ثقفیان و همکاران با تلفیق سیستم اطلاعات جغرافیایی و مدل HEC-HMS اثرات تغییر پوشش گیاهی بر دبی اوج و حجم سیل حوزه سد گلستان را بررسی نمودند.
نشاط و صدقی به برآورد میزان رواناب با استفاده از روش SCS و مدل HEC-HMSدر حوزه آبخیز باغ ملک استان خوزستان پرداختند. نتایج پژوهش نشان داد که شماره منحنی مشاهداتی و تخمینی مدل مورد استفاده با یکدیگر سازگاری دارد.
بهنام و همکاران در بررسی اثر تغییر کاربری اراضی بر هیدروگراف سیل رودخانه زایندهرود در محدوده شهری اصفهان با استفاده از مدلHEC-HMS نشان دادند که اثر تغییر کاربری اراضی در دبی پیک سیلابها با افزایش دوره بازگشت سیل، کاهش مییابد.
رضویزاده و همکاران در پژوهشی به بررسی تأثیر تغییرات کاربری اراضی بر خصوصیات سیلاب در حوزه آبخیز طالقان با استفاده از مدل HEC-HMS و سامانه اطلاعات جغرافیایی پرداختند. کلهر [9] اثرات توسعه شهری بر افزایش رواناب با استفاده از مدل HEC-HMS و تکنیک GIS در حوضه آبخیز خرم آباد را بررسی نمود. نتایج پژوهش نشان داد که افزایش مناطق شهری و روستایی و افزایش مقدار CN این حوضه باعث شده است که زمان تمرکز و زمان رسیدن به دبی اوج بهترتیب تا -45/12 درصد و -64/9 درصدکاهش یابند.
خوشروش و همکاران به بررسی اثرات افزایش توسعه شهری بر رواناب حوضه سد آبرود کلاردشت با استفاده از مدل بارش- رواناب HEC-HMS پرداختند. در این پژوهش واسنجی مدل با بهرهگیری از 4 واقعه بارش- رواناب صورت پذیرفت. سوانوراکامتورن [11] Suwanwerakamtornدر مطالعهای به توسعه و اصلاح مدل هیدرولوژیکی و سیستم اطلاعات جغرافیایی برای ارزیابی کمی تغییرات کاربری اراضی بر روی هیدروگراف سیل پرداخت. نتایج تحقیق نشان می دهد با کاهش مساحت جنگل، رواناب حوزه و زیرحوزهها افزایش می یابد.
میلر و همکاران [12] Miller et al. اثرات تغییرات کاربری اراضی و پوشش گیاهی بر عکسالعمل هیدرولوژیک دو حوزه آبخیز را مورد مطالعه قرار دادند. آنها پس از تهیه نقشه کاربری اراضی، دادههای مورد نیاز ارتفاع، خاک، خصوصیات پوشش اراضی و تغییرات شماره منحنی در طول زمان را با استفاده از برنامه Geo-HMSدر محیط نرمافزارArcView برای ورود به مدلHEC-HMS تهیه کردند.
13] et al . Gholami در بررسی تاثیر سطوح غیرقابل نفوذ و توسعه شهرنشینی بر تولید رواناب و خطر سیل در حوزه آبخیز حاجی قوشان از مدلهای-HEC HMSو HEC-GeoHMS بهره بردند. در این تحقیق پس از بهینهسازی مدلها، مدل بهینه شده با چهار واقعه بارش-رواناب ارزیابی شد. نتایج پژوهش نشان داد که پتانسیل تولید رواناب در منطقه مطالعاتی به دلیل توسعه شهرنشینی در طول چهل سال افزایش یافته است.
لن [14] Lan به ارزیابی اثر تغییر کاربری اراضی بر جریان رودخانه Monocacy Creek با استفاده از مدل HEC-HMS پرداخت. احمدزاده و همکاران [15] Ahmadzadeh et al. در مطالعهای تغییرات کاربری اراضی با استفاده از مدل HEC-HMS ، تکنیکهای سنجش از دور و سامانه اطلاعات جغرافیایی در اردبیل در دوره 1984تا 2014 را پیشبینی نمودند. طبق نتایج پژوهش مذکور میتوان نتیجه گرفت که توسعه شهرنشینی باعث افزایش رواناب و سیل میگردد.
با بررسی مطالعات انجام شده در خصوص استفاده از مدل HEC-HMS در داخل و خارج از کشور میتوان بیان نمود که کارایی مدل مذکور در شبیهسازی فرآیند بارش و رواناب در زمینه تاثیر تغییر کاربری اراضی بر وقوع سیلاب در حوزههای آبخیز مورد تایید قرار گرفته است. بر همین اساس در پژوهش حاضر سعی بر آن است که با استفاده از مدل HEC-HMS اثر توسعه مناطق شهری بر وقوع سیلاب در حوزه آبخیز پلرود در استان گیلان مورد بررسی قرار گیرد که این امر با توجه به روند رو به رشد جمعیت در این منطقه از اهمیت بسیاری برخوردار است.
.2 مواد و روشها
.1,2 منطقه مورد مطالعه
حوضه آبخیز پلرود با وسعتی حدود 1594 کیلومتر مربع بین 49 و 4034 و 36 تا 05 و 00 و 37 عرض شمالی و 39 و 45 و 49 تا 57 و 31و 50 طول شرقی واقع شده است. رودخانه پلرود پس از سفیدرود پرآب ترین رودخانه استان گیلان می باشد و از دو شاخه اصلی تشکیل شده است. شاخه اول که از ارتفاعات اشکور سرچشمه میگیرد با رودخانههای تینکارود و کاکرود شاخه پلرود را میسازد.
شاخه دوم که از کوههای دیلمان، شاهی جان و لسبو سرچشمه می گیرد بنام چاک رود مشهور است. این دو شاخه در محلی بنام می پل به یکدیگر ملحق می شونده و پس از آن پلرود را تشکیل می دهند. وسعت حوضه آبریز پلرود در ایستگاه درازلات که ایستگاه آب سنجی این رود می باشد 1564 کیلومتر مربع و ارتفاع متوسط حوضه 1883 متر است. کلیه اطلاعات ،داده ها و نقشه مورد استفاده از سازمان آب منطقه ای استان گیلان ،اداره هواشناسی استان گیلان و اداره کل منابع طبیعی استان گیلان تهیه شده است . شکل 1 موقعیت این حوضه در استان گیلان و شهرستان رودسر را نشان می دهد.
.2,2 مدل سازی بارش- رواناب در نرمافزارHEC-HMS
در این تحقیق از مدل کامپیوتری HEC-HMS برای شبیهسازی هیدروگراف جریان استفاده شده است که با استفاده از اطلاعات بارش، مشخصات فیزیکی و زهکشهای حوزه، هیدروگراف خروجی حوزه شبیهسازی میشود. برای شبیه سازی جریان نقشههای مورد نیاز مانند شیب، کاربری، پوشش اراضی، شماره منحنی و شبکه زهکشی آماده سازی می گردد و پارامترهای مورد نیاز مدل مانند دادههای هواشناسی و هیدرولوژی، اطلاعات بارش، خصوصیات فیزیکی و شبکه زهکشی حوزه به مدل وارد میشود.
حوضه آبخیز پلرود به زیرحوزههای کوچکتر تقسیم و به عنوان مخزن غیرخطی شبیهسازی میگردد و سپس یک هیدروگراف واحد محاسبه میشود. در نهایت هیدروگراف محاسبه شده تا نقطه خروجی حوزه روندیابی میشود و دبی خروجی از زیرحوزه تعیین میگردد. شکلهای 1 و 2 به ترتیب نقشههای شیب و زمینشناسی و شکل های 3 و 4 نیز نقشه کاربری اراضی در سال های 1381-82 و 1391-92 را در حوضه پلرود نشان می دهد.
.3,2 انتخاب رخدادهای منفرد سیلاب
برای بررسی تاثیر توسعه شهرنشینی در حوضه رودخانه پلرود از آمار بارانسنجی ایستگاه هیدرومتری پلرود استفاده شد. سپس سالهای -82 1381 و 1391-92 به ترتیب بهعنوان سالهای قبل و بعد از توسعه شهر نشینی در نظر گرفته شدند. آزمون تعیین دادههای پرت و آزمون همگنی دادهها نیز مورد بررسی قرار گرفت.
