بخشی از مقاله
خلاصه
اصولا از اساسی ترین گام ها در مدیریت سیلابدشت ها، کنترل سیل، تعیین حق بیمه سیل و پهنه بندي سیلاب می باشد که دستیابی به این نتایج جز با تحلیل هیدرولیکی میسر نمی باشد.
هدف از این بررسی، تعیین حد بستر و حریم و پهنه بندي سیلاب در بازه اي بهطول 7 کیلومتر از رودخانه پلرود واقع در شرق استان گیلان می باشد. پس از تعیین حدود بستر و حریم و پهنه هاي سیلابدشت، موقعیت سازه هاي حفاظت رودخانه براساس دبی مقطع پر تعیین و ارتفاع سازه ها با مدلسازي مجدد در نرم افزار HEC-RAS مشخص شد. در انتها پیشنهاد شد براساس ماده 10 آیین نامه بستر و حریم رودخانه ها و منابع آبی - مصوب - 1379، حدفاصل دیوار حفاظت سیلاب و بستر 25 ساله رودخانه بعنوان اراضی مازاد بستر رودخانه معرفی شده تا بعنوان اجاره بستر در اختیار مجاوران یا بخش خصوصی قرار گیرد.
1. مقدمه
تمدنهاي بزرگ و کهن در کنار رودخانه ها شکل گرفته اند، اما از اواسط قرن بیستم به بعد این تمدنها سبب فشار بر روي رودخانه ها شدهاند و به دلیل اینکه رودخانهها با قدرت خود میخواهند تعادلشان را در طبیعت حفظ کنند در نتیجه سبب بروز سیلاب میشوند. علم مهندسی رودخانه عبارتست از تمامی فرآیندهاي طرح ریزي، طراحی و بهره برداري و نگهداري انواع کارهایی که مقصود از آنها ایجاد تغییراتی در سیستم رودخانه است تا شرایط بهتري براي استفاده از رودخانه حاصل شود.
به منظور برنامه ریزي جهت بهره برداري بهینه و کنترل پدیده طبیعی سیل که از مسائل دنیا و از جمله کشور ما می باشد مطالعات و تحقیقات بسیاري مورد نیاز است. دامنهي خسارات سیل در شرایط مختلف متاثر از میزان آورد و خصوصیات هندسی بستر جریان و اراضی مجاور می باشد. لذا به منظور پیشبینی دامنهي خسارات ناشی از سیل در شرایط مختلف و توجیه اقتصادي و اجتماعی برنامه هاي کنترل و مهار سیل، اقدامات مدیریتی مناسب با کلیه عوامل دخیل در ایجاد طغیان سیلابهاي منطقهاي ضرورت مییابد.
اقدامات مدیریتی که به منظور کاهش خسارت سیل انجام میشود را میتوان در دو بخش اقدامات سازهاي و غیرسازهاي تقسیمبندي کرد. در رهیافتهاي غیر سازهاي مدیریت سیل، براي رفع یا تسکین اثرات تخریبی سیلاب، سازه هاي فیزیکی احداث نمیشود. در صورتیکه درراه کارهاي سازهاي مدیریت سیلاب از احداث سازه هایی مانند سدها، خاکریزها، سیلبندها یا منحرف کنندههاي سیلاب، کانالهاي سیلاببر و غیره استفاده میشود که به وسیله ذخیره، محدودسازي یا تعدیل یا انحراف سیلاب، مهار آن را تا حدي ممکن میسازد.
پهنه بندي سیل با استفاده از GIS به عنوان یکی از راهکارهاي غیرسازهاي، از ابزارهاي کارآمد در مدیریت کاهش خطرات سیل میباشد. علاوه بر این مسئولین دیربط میتوانند از این روش به عنوان وسیلهاي قانونی در کنترل و مدیریت کاربردي اراضی و برنامهریزي هاي توسعه توأم با کاهش خطرات سیل و حفاظت محیطزیست استفاده کنند.
تیت و همکاران - [1] - 1999، در مرکز تحقیقات منابع آب دانشگاه تگزاس با استفاده از تلفیق مدل HEC-RAS و GIS اقدام به تعیین حریم بستر در رودخانه وادر کریک شهر آستین آمریکا نمودند.ایشان نقشه هاي پهنه سیلاب و سرعت آب در هر منطقه و خطر پذیري هر قسمت را ارائه دادند.
گول و همکاران - [2] - 2005، با تهیه نقشه خطر سیل در حوزه آبخیزي در میانمار به این نتیجه رسیدند که نقشه هاي خطر سیل میتواند خسارات سیلاب را تا اندازه زیادي کاهش دهد. هدف آنها از این مطالعه توسعه شیوه هاي تهیه نقشه هاي خطرسیل با استفاده از دادههاي موجود براي بازهاي از رودخانه است.
ماچادو و احمد [3] - 2007 - ، با استفاده از تکنیکهاي آماري، مدلسازي هیدرولیکی و سیستم اطلاعات جغرافیایی را براي بازه اي از رودخانه اي واقع در شمال غرب کلمبیا تهیه کرد و نتایج کار را براي برنامه ریزي تخلیه منطقه در هنگام سیلاب، تخمین خسارت حاصله از سیل و تلاش براي بهبود شرایط پس از سیل مفید ارزیابی نمود. کالینس فاسو و همکاران - [4 ] - 2012 ، از مدل HEC-RAS و GIS جهت مشخص کردن پهنه هاي خطر سیل استفاده کردند. آنها جهت تعیین ضریب زبري از تصویر ماهواره اي طبقه بندي شده کاربري اراضی استفاده کردند.
کرباسی و همکاران [5] - 1388 - ، در تحقیقی با تلفیق مدل هیدرولیک رودخانه HEC-RAS و سامانه اطلاعات جغرافیایی GIS به پهنهبندي سیلاب قسمتی از رودخانه کشکان استان لرستان پرداخت و در این پژوهش پهنه سیلاب دوره هاي مختلف را مشخص و راهکارهاي حفاظت ساحل رودخانه را در نقاط بحرانی ارایه داد.
بختیاري و همکاران - [6] - 1390 ، جهت بررسی تاثیر سازههاي عرضی بر نقشه هاي پهنه بندي سیلاب در دوره بازگشتهاي مختلف و براي حالتهاي با اعمال سازه و بدون اعمال سازه از نرم افزار HEC-RAS و سامانه اطلاعات جغرافیایی - - GIS بهره جستند. نتایج حاصل نشاندهنده دقت بالاي این نرم افزار در استخراج پهنه سیلاب و مدلسازي رودخانه می باشد.
سیفی زاده و همکاران - [7] - 1391 ، جهت تعیین محدوده هاي مستعد فرسایش در رودخانه دیسام استان گیلان، از وضعیت پهنه سیلاب و تغییرات تنش برشی به عنوان یک شاخص مناسب استفاده نمودند. اسمعیلی و همکاران - [8 ] - 1392 ، جهت حفاظت بازههایی از سواحل رودخانه دیسام در محدوده روستاي پاشاکی استان گیلان، گزینههاي مختلف اصلاح مسیر را مورد بررسی قراردادند.
حسین روشان و همکاران - [9] - 1392 ، پارامترهاي هیدرولیکی رودخانه بشار واقع در استان کهکلویه و بویراحمد را بوسیله نرم افزار HEC-RAS شبیه سازي نمودند. نتایج نشان میدهد که مدل فوق میتواند مقادیر عددي مناسبی را جهت مطالعه خصوصیات هیدرولیکی جریان در رودخانه ارائه دهد و جهت پهنه بندي با دقت بالا و هزینه اندك مورد استفاده قرار گیرد.
از جمله اقدامات مدیریتی که میتواند نقش بهسزایی در کاهش خسارات ناشی از وقوع سیلاب داشته باشد پهنهبندي سیلاب و ساماندهی رودخانه است. پهنه بندي خطر سیل با هدف به کارگیري در برنامه ریزي و مدیریت در کنترل و مهار سیل تاکنون در کشور ما مورد توجه نبوده است. اخیرا وزارت نیرو مطالعات تعیین حد بستر و حریم رودخانه و همچنین ساماندهی رودخانه را در دستور کار خود قرار داده است که در صورت انجام درست آن میتواند در حل معضلات ناشی از وقوع سیلاب مفید واقع شود. در این مقاله با اهداف بر شمرده، حدود بستر و حریم رودخانه پلرود و ساماندهی آن در محدوده مورد مطالعه ارائه شده است.
همچنین براساس ماده 10 آیین نامه مربوط به بستر و حریم رودخانهها، انهار، مسیلها، مردابها، برکههاي طبیعی و شبکه هاي آبرسانی، آبیاري و زهکشی، مصوب 1379 هیئت وزیران - چنانچه امکان دیوارسازي و استفاده از اراضی مازاد بستر براي مجاوران وجود داشته باشد، شرکت آب منطقهاي ضمن مشخص کردن مجاوران رودخانه، مشخصات دیواره و مقدار زمینهایی را که در اثر دیوارهسازي حاصل میشود، معلوم و به مجاوران اعلام خواهد نمود. بستر واقع در پشت دیواره احداثی در اختیار دولت جمهوري اسلامی ایران بوده و شرکت آب منطقهاي میتواند پس از تامین میزان حریم که بلافاصله بعد از دیواره احداثی شروع میشود، باقیمانده بستر را به سازنده دیوار یا در صورت عدم تمایل سازنده به دیگران اجاره دهد. - پس از مشخص کردن حریم و بستر رودخانه و ارائه طرح ساماندهی، محدوده اراضی مازاد بستر جهت اجاره و سرمایه گذاري توسط پیمانکار پیشنهاد می گردد.
2. مواد و روش ها
.1-2 معرفی منطقه مورد مطالعه
رودخانه پلرود بعد از سفیدورد یکی از پرآب ترین رودخانه هاي استان گیلان است آبهاي قسمت وسیعی از دامنههاي شمالی ارتفاعات البرز مرکزي را که شامل ارتفاعات جنوب و غرب دیلمان نیز میشود جمعآوري کرده و به دریاي خزر میریزد. این رودخانه با مساحت حوضه آبریز 1634 کیلومترمربع، بین طولهاي49 °45´ تا 50°30´ شرقی و عرض36 °37´ تا 37°08´ شمالی قرار گرفته است. طول شاخه اصلی رودخانه پلرود بیش از 65 کیلومتر میباشد که در این تحقیق 7کیلومتر از طول این رودخانه در پایین دست دو ایستگاه هیدرومتري فعال درازلات و هراتبر مورد مطالعه قرار گرفته است - شکل. - 1 پارامترهاي فیزیوگرافی حوضه آبریز رودخانه پلرود در محل ایستگاه هاي هیدرومتري مطابق جدول - - 1 ارائه شده است.
شکل-1 محدوده مورد مطالعه در رودخانه پلرود
جدول -1 پارامترهاي فیزیوگرافی رودخانه پلرود در محل ایستگاه هاي هیدرومتري
2,2 روش تحقیق
تاکنون مدل هاي مختلف جهت شبیه سازي جریان در کانال هاي باز توسعه داده شده است که از آن میان نرم افزار HEC-RAS قابلیتهاي زیادي در شبیه سازي جریان و رسوب در رودخانه ها میباشد. این مدل، یک بسته نرم افزاري است که براي استفادهي متقابل در محیط شبکه چند منظوره چند کاربره طراحی شده است . اطلاعات مورد نیاز براي شبیه سازي جریان در این مدل را می توان بطور کلی به سه دسته تقسیم نمود که عبارتند از: الف - اطلاعات مربوط به هیدرولیک جریان شامل دبی جریان یا هیدروگراف سیل و یا ترازهاي وقوع سیلاب ها، ب - هندسه رودخانه و سازه هاي متقاطع شامل پلان مقطع عرضی رودخانه و ج - ضریب مقاومت جریان در مقاطع مختلف و دانه بندي مصالح بستر.
جهت تحلیل سیلاب در رودخانه پلرود، داده هاي ایستگاه هاي هیدرومتري درازلات و سموش مورد بررسی قرار گرفت. به منظور برآورد حداکثر سیلاب لحظهاي در دوره بازگشتهاي متفاوت از نرم افزار SMADA استفاده گردید. . با توجه به اینکه محدوده طرح در پائین دست محل تقاطع رودخانه سموش با پلرود می باشد، دبی هاي لحاظ شده با دوره بازگشت هاي مختلف از مجموع دبی هاي اندازه گیري شده در ایستگاههاي هیدرومتري دو رودخانه بدست خواهد آمد.در جدول - - 1 نتایج حاصل از برآورد سیلاب با دوره بازگشت هاي مختلف براي محدوده طرح را نشان میدهد.
جدول -1 نتایج برآورد سیلاب رودخانه پلرود با دوره بازگشتهاي مختلف در محدوده مورد مطالعه
جهت ساخت مدل هندسی رودخانه، در محیط GIS دادههاي نقشه توپوگرافی فراخوانی شده و بوسیله الحاقیه HEC Geo-RAS، مقاطع عرضی رودخانه پیاده سازي گردید. در نهایت هندسه ساخته شده براي انجام محاسبات هیدرولیکی در محیط HEC-RAS آماده گردید. در این مرحله به منظور تعیین ضریب زبري، بازه رودخانه به سه بازه براساس وضعیت مورفولوژیکی آن تقسیم بندي شده و براي هر بازه مطابق شکل - 2 - براساس راهنماي انتخاب ضرایب زبري، مقدار آن برآورد گردید.
