بخشی از مقاله
چکیده:
با تمرکز و تبدیل هرز آب ها و رگبار ها به سیلاب سالانه خسارات جانی و مالی فراوانی به مراکز صنعتی، شهری و روستایی وارد می شود برآورد دقیقتر آستانه شروع رواناب و بارش نه تنها میتواند منجر به برآوردهای دقیق تر سیل طراحی و کاهش هزینه های ایمن سازی و خسارت سیل شود، بلکه در استفاده بهینه و مدیریت نزولات جوی و مسایل زیست محیطی نیز حایز اهمیت است. رودخانه زیارت که از یکی از سر شاخه های حوضه آبریز قره سو در استان گلستان می باشد، از محلی تقاطع سرشاخه آبشار و طول بنه شروع شده و پس از طی مسیری در روستای زیارت، محل نهارخوران، شهر گرگان و روستای محمدآباد به رودخانه قره سو میریزد.
دراین تحقیق برای تعیین آستانه بارش ابتدا واسنجی و اعتبار سنجی مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS 3.4 به ترتیب با سیلهای رخ داده در تاریخ 1388/03/29 و 1387/7/7صورت گرفت. برای تعیین آستانه بارش، از هایتوگراف بارش با تداوم یک ساعت، که از منحنیهای IDF تولید شده به روش شوآب -سبحانی استخراج گردیده، استفاده شده است. مقدار بارش معادل شروع رواناب در زیرحوضههای آبشار و طولبنه به ترتیب 24/2 و 28/2 میلیمترو مقدار آستانه بارش نیز به ترتیب 36/2 و 35/8 میلیمتر برآورد شده است. بطوریکه مقدار دبی اوج در خروجی طولبنه و آبشار 25/2 مترمکعب بر ثانیه می شود. با تعیین دقیق مقدار آستانه بارش به پیشبینی دقیق هشدار سیل کمک شایانی می شود.
مقدمه
در سال های اخیر، سیلا ب ها خسارات زیادی را به زندگی بشر وارد ساخته است خطر سیلاب های ناگهانی در حوضههای کوچک و کوهستانی به دلیل سرعت زیاد رواناب و جریان سیل به مراتب بیشتر است کنترل کلیه سیلابها با روش سازهای، اقتصادی نبود و در نتیجه روشهای غیرسازهای از جمله سیستمهای هشدار سیل در مدیریت سیل-های ناگهانی توسعه پیدا کرده است. مهمترین جزء یک سیستم هشدار سیل در واقع بخش پیشبینی سیلاب است.
در ارتباط با پیشبینی سیلاب و توسعه مدل های بارش رواناب در زمان واقعی تحقیقات زیادی انجام شده است - کمپ و ساونیج ؛ برات و همکاران ، زمان پیشهشدار1 در این سیستم هشدار سیل محدود بوده و حداکثر معادل زمان تمرکز حوضه می باشد. به همین دلیل کارایی آنها به ویژه در حوضه های کوچک با سیل های ناگهانی کم می باشد با تعیین آستانه بارش زمان پیش هشدار افزایش پیدا کرده و فرصت بیشتری برای مدیریت سیلاب و عملیات مقابلهای در زمان سیل فراهم می شود. در نتیجه کارآیی و اعتمادپذیری سیستم هشدار بیشتر می شود.
برخلاف پیشرفتهای اخیر هواشناسی در ایران تاکنون اقدام موثری برای تعیین آستانه بارش کوتاه مدت و ساعتی صورت نگرفته است. غالب پیشبینیهای انجام شده هواشناسی، کیفی و احتمالی و به صورت منطقهای در مقیاس چند حوضه آبریز بوده است - یخکشی و همکاران، . - 1387 استان گلستان از جمله استانهایی است که به لحاظ شرایط فیزیوگرافی و اقلیمی دارای پتانسیل سیلخیزی و سیلگیری بالایی میباشد.
حوضه آبریز زیارت به عنوان بخش کوچکی از حوضه آبریز قرهسو در استان گلستان میباشد که طی سال های اخیر سیل های ناگهانی و مخرب وقوع یافته و خسارات زیادی را از نظر مالی و جانی به جای گذاشته است . به همین دلیل هشدار سیل این حوضه در دستور کار وزارت نیرو قرار گرفت و پروژهای تحت عنوان "سیستم هشدار سیل محلی رودخانه زیارت" به شرکت مهندسین مشاور سازآب شرق د راستان خراسان رضوی واگذار گردید و هم زمان با انجام این پروژه، مقالاتی تهیه گردید.
بارش یکی از پیچیدهترین عناصر سیکل هیدرولوژیکی همراه با تغییرات زیاد در زمان و مکان است - فرنچ و همکاران، . - 1992 پیش بینی بارش کار ساده ای نیست و عدم قطعیت های زیادی در آن وجود دارد - تات و همکاران،2001 ،کولیبالی و اوورا، . - 2004 استفاده از مدل های پیشبینی عددی هواشناسی گرچه برای مقیاس بزرگ بسیار مفیدند، لکن برای پیشبینی و هشدار سیلهای ناگهانی در مقیاس حوضههای کوچک از دقت کافی برخوردار نیستند - فرنچ و همکاران ،. - 1992 استفاده از داده های سنجش از دور شامل رادار هواشناسی و تصاویر ماهوارهای در پیشبینیهای کوتاه مدت درحد ساعت و دقیقه از نوع نوکستینگ2 و تعیین الگوی بارش خیلی مفید هستند لکن شدت بارش را به خوبی برآورد نمیکنند.
به علاوه در همه نقاط در دسترس نبوده و نیز کاربرد آنها در مناطق کوهستانی که وضعیت هوا به شدت متأثر از اثرات ارتفاعات و درهها است، با دشواری روبرو می باشد - تات و همکاران ، . - 2001 مشکلات فوق سبب گردید که روشهای مبتنی بر دادهها در پیشبینی کوتاه مدت بارندگی بهرهگیری شود. با استفاده از سیستمهای هشدار سیل، تصمیم گیرندگان زمان کافی برای اجرای اقدامات اورژانسی از قبیل انتشار هشدار سیل، تخلیه مردم و فرار از مناطق خطرناک و . . . را دارند.
روشهای مختلف برای پیش بینی سیل پیشنهاد شده اند که در بیشتر مناطق از ترکیب پیش بینی بارش، مدل های هیدرولوژیکی و هیدرودینامیکی استفاده شده است. در واقع قلب چنین سیستمها، مدل بارش - رواناب است که ممکن است همراه با مدل های هیدرولیکی رودخانه استفاده شود - گلیان و همکاران. - 2011 بسیاری از دستورالعملهای سیستم های پیش بینی سیل براساس ترکیب مدلهای هیدرولوژیکی و هیدرولیکی میباشد ، به عنوان مثال سیستم پیش بینی سیل اروپا - ورنر و همکاران - 2005 و سرویس پیش بینی پیشرفته هیدرولوژیک - AHPS - در ایالات متحده آمریکا - مک اِنری و همکاران - 2005 و تعیین آستانه بارش در حوزه رودخانه مادرسو گلستان - گلیان و همکاران - 2011 در این گروه طبقه بندی شدهاند.
هدف از تهیه این مقاله، تعیین آستانه بارش برای زیرحوضههای طولبنه و آبشار میباشد که روستای زیارت در پایین-دست خود را در معرض سیل قرار دادهاند. برای دستیابی به این هدف، مدل بارش- رواناب HEC-HMS با استفاده از دادههای ثبت شده بارش و سیل در ایستگاههای واقع در حوضه مورد واسنجی قرار گرفت. سپس با اعمال الگوهای بارش یک ساعته - برابر زمان تمرکز حوضه - میزان آستانه بارش در زیرحوضهها به گونهای محاسبه گردید که دبی در نقطه بحرانی رودخانه - محل روستای زیارت - به حد مقطع پر برسد.
بدین منظور و پس از ارائه این مقدمه، کلیاتی از منطقه مورد مطالعه شامل خصوصیات فیزیوگرافی حوضهها، موقعیت ایستگاههای هواشناسی و هیدرومتری، دادههای بارش ثبت شده در ایستگاهها خواهد بود سپس در مدل بارش رواناب نحوه واسنجی پارامترهای آن توضیح لازم داده میشودبعد پس از بحث بروی نتایج، آستانه بارش برای زیرحوضهها با استفاده از الگوی بارش یک ساعته محاسبه خواهد شد.
منطقه مورد مطالعه
رودخانه زیارت، از سرشاخه های رودخانه قره سو محسوب می گردد. رودخانه زیارت با گذر از روستای زیارت و منطقه ناهار خوران بعد از پل سید مسعود وارد منطقه شهری گرگان میشود. در طول مسیر رودخانه زیارت راهها و پلهای ارتباطی روستایی قرار داشته که در مواقع سیلابی باعث بروز خسارات در منطقه می گردد. رودخانه زیارت بعد از پل جاده کمربندی از شهر خارج شده و بعد از پل امیرآباد سرخنکلاته و عبور از روستای قربان آباد در موازات جاده آق قلا به رودخانه قره سو متصل می گردد. موقعیت حوضه آبریز زیارت در ایران و استان گلستان در نقشه زیر نشان داده شده است.
موقعیت حوضه رودخانه زیارت در نقشه ایران و استان گلستان
روستای زیارت استان گلستان واقع در بالادست شهر گرگان متاثر از حوضههای بالادست خود شامل طولبنه ، آبشار ،z3 و z4 میباشد. که مساحت این دو زیرحوضه طولبنه و آبشار 49 کیلومتر مربع و ارتفاع حداکثر و حداقل 3069 و 1118 متر از سطح دریا میباشد.. که برخی از مشخصات اصلی این زیرحوضهها در جدول 1 ارائه شده است.
