بخشی از مقاله
چکیده
آگاهی از چگونگی تغییر پهنه سیلاب بعد از احداث سازه های ساماندهی رودخانه در دوره بازگشتهای بالاتر با توجه به اهمیت طرح، می تواند در طراحی سازه ها تاثیرگذار باشد. در این تحقیق، منطقه مورد مطالعه بازه ای به طول 6/7 کیلومتر از رودخانه خبر بافت در استان کرمان می باشد. شیب، نوع زمین و توپوگرافی منطقه و تجاوز به حریم رودخانه که باعث تنگ شدن بستر رودخانه وکناره شوئی زمینهای حاصلخیز اطراف رودخانه شده است، این ناحیه را مستعد سیلابهای ناگهانی نموده که به منظور کاهش خسارات ناشی از سیلاب اقدام به طراحی سازه هایی برای ساماندهی مسیر رودخانه شده است.
در این تحقیق پهنه سیلاب برای دوره بازگشت های 100و200 ساله با استفاده از نرم افزارهای HEC-RAS، HEC-GeoRAS و ArcGIS قبل و بعد از ساماندهی رودخانه تعیین شده و تاثیر سازه های طراحی شده با دوره بازگشت 50 ساله رودخانه بررسی شده است. برای بررسی تاثیر سازه های ساماندهی بر پهنه سیلاب، ابتدا فایل مشخصات هندسی بازه مورد مطالعه در محیط ArcGIS با استفاده از HEC-GeoRAS تهیه، سپس به مدل HEC-RAS منتقل شده و پس از مدلسازی جریان و افزودن سازه های طراحی شده به مدل ، نتایج به محیط GIS ارسال و پهنه سیلاب با وجود و عدم وجود سازه ها در دوره بازگشتهای مختلف تعیین گردید.
با توجه به نتایج حاصل، در صورت عدم تخریب سازه های ساماندهی در دوره بازگشتهای بالاتر با افزایش سطح آبگرفتگی به میزان 24/23 درصد برای دوره بازگشت 100 ساله و 64/4درصد برای دوره بازگشت 200 ساله روبرو هستیم.
مقدمه
سیل یکی از پدیده های پیچیده و مخرب طبیعی است که هر ساله خسارات فراوانی را بدنبال دارد، سیلاب دشت ها و مناطق مجاور رودخانه ها، که بیشتر فعالیت های اقتصادی و اجتماعی در آنها صورت می گیرد، پیوسته در معرض خطر سیل قرار دارند، اقدامات مدیریتی که به منظور کاهش خسارات سیل انجام می شود را می توان در دو بخش اقدامات سازه ای و غیرسازه ای یا تلفیقی از این دو تقسیم بندی کرد. در رهیافت های غیرسازه ای مدیریت سیل، برای رفع یا کاهش اثرات تخریبی سیلاب، سازه های فیزیکی احداث نمی شود، در صورتی که راهکارهای سازه ای مدیریت سیلاب از احداث سازه هایی مانند سدها، خاکریزها، سیل بندها یا منحرف نمودن سیلاب، کانالهای سیلاب بر و ... استفاده می شود که بوسیله ذخیره، محدودسازی یا تعدیل جریان یا انحراف سیلاب، مهار آن را تا حدی ممکن می سازد.
راشل کیسولم - 2010 - 1 در گزارشی با عنوان "مدلسازی هیدرولیکی پهنه سیلاب برای ساندرسون تگزاس" با استفاده از نرم افزارهای HEC-RAS، HEC-GeoRAS و GIS اقدام به، بروزکردن نقشه های پهنه سیلاب سال 1977 منطقه و همچنین نمایش نحوه تاثیر سازه های کنترل سیلاب بر پهنه سیل در حالت جریان دائمی و غیردائمی نموده و نقشه های پهنه سیل را برای دوره بازگشت 100 ساله ارائه کرده است. - کیسلوم، - 2010 همچنین صادقی و همکاران تاثیر آب شکن ها و شیب شکن ها بر عمق و گستره سیل رودخانه کن تهران بررسی کرده و روند تغییرات ایجاد شده در عمق و سطح سیلگیری با دوره های بازگشت مختلف متاثر از نوع سازه و شرایط هندسی کانال دانسته اند
مواد و روش ها
بازه مورد مطالعه بخش ابتدایی از سر شاخه اصلی رودخانه خبر در حوزه آبخیز کاهدان خبر در شهرستان بافت در استان کرمان می باشد. این بازه در مختصات 431380 تا 444170 و 3183123 تا 3191526 در سیستم UTMواقع گردیده است و طول بازه 6/7 کیلومتر می باشد، موقعیت جغرافیایی حوزه مورد مطالعه در شکل شماره1 و تصویر ماهوارهای بازه مورد نظر بر روی نرمافزار Google Earth در شکل شماره 2 نشان داده شده است.
شکل -1 موقعیت جغرافیایی محدوده مطالعاتی
شکل -2 تصویر ماهوارهای بازه مورد نظر بر روی نرمافزار Google Earth
در زمان بارشهای شدید رودخانه پر از آب شده و آب از سواحل رودخانه به بیرون می ریزد، از یک طرف شیب، نوع زمین و توپوگرافی منطقه، این ناحیه را مستعد سیلابهای ناگهانی نموده و از طرف دیگر کیفیت و کمیت زمین مجاور رودخانه موجب شده که کشاورزان تا بستر رودخانه پیشروی کنند و با تغییر مورفولوژی رودخانه قسمتهایی از نواحی ساحلی و نزدیک بستر رودخانه را کشت نمایند؛ تجاوز به حریم رودخانه باعث تنگ شدن بستر رودخانه، افزایش سرعت آب، فرسایش بستر رودخانه وکناره شوئی زمینهای حاصلخیز اطراف رودخانه شده است که در زمان وقوع سیلابهای شدید، سبب آسیب فراوان به باغات و اراضی کشاورزی اطراف رودخانه می شود، از این رو برای ساماندهی این بازه از رودخانه سازه های هیدرولیکی که شامل بندهای سنگ و سیمان و دیواره های حایل می باشند، توسط اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان کرمان طراحی شده است.
در این تحقیق برای بررسی تاثیر این سازه های ساماندهی بر پهنه سیلاب، در ابتدا برای تهیه داده های هندسی مورد نیاز برای مدلسازی هیدرولیکی جریان مانند مسیر رودخانه و مقاطع عرضی از مدل رقومی منطقه در قالب شبکه نامنظم مثلثی - TIN - استفاده شده و توسط برنامه جانبیHEC-GeoRAS در محیط ArcGIS صورت گرفته است.
برای تهیه نقشه رقومی در قالب TIN، از نقشه های 1:500 اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان کرمان و 1:25000 سازمان نقشه برداری کشور استفاده شده است، در طول بازه مورد مطالعه تعداد 104 مقاطع عرضی جهت معرفی هندسه رودخانه به مدل HEC-RAS ایجاد شده است که به فواصل حداکثر50 متر از یکدیگر واقع شده اند سپس این اطلاعات به مدل هیدرولیکی HEC-RAS منتقل شده و مشخصات هیدرولیکی و هیدرولوژیک رودخانه از جمله ضرائب افت انرژی، ضرائب مانینگ، دبی های اوج برای دوره بازگشتهای 100،50و200 ساله وهمچنین سازه های ساماندهی طراحی شده به مدل وارد می شوند.پس از تکمیل داده ها در این مرحله می توان محاسبات شبیه سازی هیدرولیکی مدل را انجام داد. بعد از مدلسازی هیدرولیکی، نتایج نرم افزارHEC-RAS به سیستم اطلاعات جغرافیایی منتقل میشود و در نهایت می توان نقشه های پهنه سیلاب را در دو حالت وجود و عدم وجود سازه های ساماندهی برای دوره بازگشتهای مختلف را در این محیط نشان داد و همچنین مساحت، آبگرفته را در هر دو حالت تعیین کرد.
اشکال3و 5 پهنه سیلاب را بدون در نظرگرفتن سازه های ساماندهی و اشکال4و 6 پهنه سیلاب را با در نظرگرفتن سازه های ساماندهی و شکل سطوح آبگرفته را نشان می دهند.
