بخشی از مقاله
چکیده
سیلاب شهری در مواردی که شدت بارندگی روی مناطق شهری به اندازه ای است که باعث آب سیلاب، نقاط آبگرفتگی، طراحی ابعاد بهینه گرفتگی معابر و ساختمانها در مناطق پست یا در مناطقی که ساختمانهای زیادی در آبراهه های کانال،استحصال آب، مدل SWMMقدیمی، زیر گذرها، فرورفتگی بزرگراهها و غیره احداث گردیدهاند، شود. چنین سیلابهایی عمدتاً در اثر عدم کفایت سیستم جمعآوری باران شهری ایجاد می شوند. علیرغم وجود روش-های مختلف در بررسی روند گسترش سیلاب و تولید نقشههای پهنهبندی سیل ایجاد روشهایی که با صرفهجویی در زمان و هزینه به انجام این مهم میپردازند هنوز هم ضروری به نظر میرسد.
در این تحقیق از مدل SWMM برای تعیین نقاط آبگرفتگی و طراحی ابعاد بهینه آنها برای دوره بازگشت های 5 و 10 سال استفاده شد. نتایج نشان داد برای دوره بازگشت 5 ساله، 4 منطقه دارای مشکل آبگرفتگی هستند.و پس از اجرای مدل با دوره باز گشت 10 ساله علاوه برنقاطی که در دوره باز گشت 5 ساله دارای آبگرفتگی می باشند سه منطقه دیگر نیز مشکل آبگرفتگی را نشان دادند که نسبت به سایر مناطق از اهمیت بیشتری برای رفع مشکل آبگرفتگی برخوردار هستند.
سپس برای رفع مشکل آبگرفتگی دوره باز گشت 10 ساله مد نظر قرار گرفت و با بررسی میدانی و اجرای مدل و با توجه به محدودیت های موجود،راه کارهایی از جمله - افزایش سطح مقطع کانال،کاهش رقوم کف آبگذر، افزایش عمق کانال و افزایش عرض کانال - برای کاهش اثرات سیلاب و همچنین جمع آوری رواناب به منظور انتقال به نقطه خروجی پیشنهاد می شود و همچنین راهکارهایی از جمله در نقطه خروجی دارای مخازن ذخیره رواناب باشند، که بتوان به عنوان آب مورد نیاز برای آبیاری فضای سبز مورد استفاده قرار گیرد.
-1 مقدمه
برای کاهش پیامدها و تبعات زیانبار سیلاب و آبگرفتگی معابر و شبکه زهکشی، طراحی صحیح و تامین ظرفیت کافی شبکه های جمع آوری و استحصال آبهای سطحی ضروری میباشد که این امر نیازمند شبیه سازی با استفاده از یک مدل مناسب میباشد. در میان روشهای مختلف برآورد رواناب سطحی، مناسبترین و متداولترین روشی که در سیلاب شهری در بیشتر مطالعات مورد استفاده قرار گرفته است، مدل SWMM میباشد.
استفاده از ِGIS در بررسی رواناب شهری مسألهای است که به تازگی توجه زیادی به آن شدهاست. مدلهایی که پیش از این برای مدلسازی رواناب در حوزههای شهری مورد استفاده قرار میگرفتند قابلیت برقراری ارتباط با نرمافزارهای GIS را نداشتند، ولی این مدل با استفاده از توانمندیهای نرم افزار GIS میتواند به نحو مطلوبی نقاط احتمالی آبگرفتگی را پشبینی نماید. مدلSWMM نخستین مدل جامع برای بررسی رواناب شهری و یکی از پیشرفته ترین مدلهای رایانه ای در این زمینه بهحساب میآید که حاصل پژوهش بخش منابع آب از آژانس حفاظت محیط زیست آمریکاّ می باشد.در این تحقیق جهت تعیین نقاط آبگرفتگی و بهینه سازی کانال های منطقه 9 شهرداری مشهد از مدل مذکور استفاده شده است.
فلاح نفتی - 1386 - ، عملکرد سیستم زهکشی رواناب سطحی در قسمتی از حوزه آبخیز شهری در جنوب غربی مشهد را شبیه سازی و ارزیابی نمود. نتایج به دست آمده نشان دهنده عدم طراحی مناسب انتقال دهنده ها بر اساس دبی عبوری بود.
دلیر - 1388 - ، جهت شبیهسازی جریان غیر دائمی متغیر تدریجی در قسمتی از شبکه فاضلاب شهر مشهد از تلفیق مدل MIKE SWMM و ARC VIEW استفاده نمود. پس از روندیابی جریان مشخص شد که ظرفیت فاضلابروهای موجود به ازای ورود فاضلاب نفوذی که در سطح شهر مشهد دو درصد رواناب با دوره بازگشت دو ساله برآورد شده است، کافی بوده است.
بدیعی زاده - 1390 - ، در تحقیق خود ابعاد بهینه شبکه زهکشی نسبت به بارش طرح با دوره بازگشت 2، 5 و 10 ساله را از طریق شبیه سازی رواناب سطحی با استفاده از مدل SWMM در شهر گرگان تعیین کردند و به نتیجه رسیدند که مدل SWMM برآورد نسبتا خوبی از مولفه های جریان داشته است و همچنین در تعیین ابعاد بهینه کانال های زهکشی قابلیت خوبی دارد به طوری که برای دوره بازگشت 2 ، 5 و 10 ساله به ترتیب 12/48، 30/58 و 40/11 درصد از طول شبکه زهکشی در شرایط بحرانی وجود داشته و سایر قسمت ها در دوره بازگشت منتخب از عملکرد خوبی برخوردار است.
احمدی و همکاران - 1392 - ، در تحقیقی به منظور بررسی دلایل وقوع آب گرفتگی در میدان امام حسین - ع - شهر مشهد پس از بررسی خصوصیات سیل، فیزیوگرافی، تحلیل بارش منطقه، محاسبه حجم رواناب و بررسی عوامل تشدید کننده آب گرفتگی به این نتیجه رسیدند که عمده علت آب گرفتگی در این میدان ورود آب باران به شبکه فاضلاب شهری و گرفتگی شبکه فاضلاب می باشد. همچنین ورود زباله های کوچه و خیابان های اطراف که موجب مسدود شدن کانال های زهکشی می شود و نحوه شیب بندی خیابان های اطراف از دیگر عوامل آب گرفتگی در این میدان بوده اند.
کامپاناْ - - 2001، به منظور پیش بینی سیلاب در اثر توسعه شهرسازی از مدل هیدرولوژیکی IPHIV به همراه GIS استفاده نمودند و رابطه میان پارامترهای مدل هیدرولوژیکی و مشخصه های توسعه شهری را بر اساس طرح تفصیلی شهر دیلوویو در کشور برزیل به دست آوردند. نتایج شبیه سازی آنها نشان داد که علت اصلی پخش سیلاب در سطح شهر به دلیل انسداد مسیر جریان توسط پلها بوده است.
Misgana و همکاران - 2005 - ، بر روی بهینهسازی ابعاد شبکه به منظور حداقل کردن هزینه در مقابل برآورده کردن پارامترهای هیدرولیکی مطالعه نمود. استفاده از روش طراحی اتوماتیک نیاز به روش سنتی سعی و خطا را حذف و با استفاده از الگوریتم ژنتیک میتوان گزینههای مختلف طراحی را غربال کرد. جواب بهینه از ترکیب لولهها و کانالها با ابعاد و شیبهای مختلف، مخازن با ابعاد مختلف و ظرفیتهای متفاوت پمپ، انتخاب میشود. تابع هزینه باید برای هر طرح انتخابی که شامل هزینه لولهها، پمپها و احداث مخازن است، محاسبه شود. نتایج شامل تعویض لولهها با ابعاد مشخص، اضافه کردن تعداد مخزن و یا افزایش ظرفیت آنها و اصلا ظرفیت پمپاژ برای افزایش ظرفیت هیدرولیکی سیستم موجود است. در این بهینهسازی الگوریتم ژنتیک با نرمافزار SWMM تلفیق شده و عملیات بهینهسازی را انجام میدهند.
اسکاتَ - - 2006، مدل SWMM را برای طراحی سیستم فاضلاب بهداشتی - زیرزمینی - ، به کار گرفت، و بیان کردند با اینکه معمولا گمان میرود تحلیل SWMM ابزاری منحصر برای سیستم فاضلاب سطحی می باشد، میتوان نشان داد که از آن برای تحلیل و طراحی سیستم فاضلاب زیرزمینی نیز استفاده کرد. وی همچنین نشان داد که چگونه میتوان پارامترهای مدل SWMM را برای به کار بستن نفوذ و جریانهای درونی، به خوبی جریانهای پایه فاضلاب بهداشتی تنظیم نمود.
فیوترلُ و همکاران - 2011 - ، با استفاده از مدل هیدرولوژیکی LISFLOOD-FDو تصاویر ماهواره ای LIDAR با قدرت تفکیک بالا اقدام به تهیه نقشه سیلاب گرفتگی شهر السستر Alcesterانگلستان کردند و برای اعتبار سنجی مدل از دو واقعه سیل آب گرفتگی در ژوئن و جولای 2007 استفاده شد. نتایج نشان داد که با توجه به تفاوت ناگهانی ارتفاع ساختمان ها و درختان در نزدیکی خیابان تخمین دقیق در تصاویر ماهواره ای مشکل است لذا برای افزایش دقت باید از مقاطع عرضی خیابان اطلاع داشت تا بتوان نقشه آب گرفتگی را با صحت بیشتری فراهم کرد.
روش تحقیق
منطقه مطالعاتی
شهر مشهد با آب وهوای معتدل و متمایل به سرد و خشک، در شمال شرق ایران واقع شده است و از سمت شمال، مشرق ومغرب به دشت توس و در جنوب به ارتفاعات بینالود منتهی می-گردد که به 13 منطقه شهرداری تقسیم شده که از بین آنها مناطق 7، 8 و 9 همجوار ارتفاعات جنوبی میباشند. یکچهارم مساحت منطقهی 9 واقع در جنوب غربی مشهد، در دامنه ارتفاعات قرار گرفته و از شیبنسبتاً تندی برخوردار است.
در هنگام بارندگی، رواناب حاصل از بارش در این منطقه، از سطح حوزه های آبریز بالادست به سمت شهر جاری شده و از طریق مسیلهای طبیعی دفع میشود. این تحقیق در منطقه 9 شهرداری مشهد به دلایلی از جمله -1 حساسیت به سیلخیزی از سمت حوزه های بالا دست-2 دارای سابقه سیلخیزی کمتر از 40 سال و -3 داشتن کانال های تقریبا منظم انجام شد. در شکل - 1 - مختصات جغرافیایی منطقه مورد مطالعه ارائه شده است.
شکل - - 1 نقشه منطقه مورد مطالعه و مرز زیر حوزهها
اطلاعات مربوط به کانالها
در منطقه مورد مطالعه 2805 کانال وجود دارد - شکل . - 2 اطلاعات مربوط به آنها شامل شماره کانال، شماره گره بالادست و پایین دست، طول کانال، عمق کانال، عرض بالای کانال، شکل و ضریب زبری مانینگ میباشد.
شکل - 2 - نقشه شبکه آبراهه منطقه مورد مطالعه
