بخشی از مقاله
چکیده
پهنه بندی سیلاب به عنوان یکی از روشهای غیر سازه ای مدیریت سیلاب، نقش اساسی در برنامه ریزی، کنترل و بهره برداری از سیلابها، سیلابدشتها و حریم رودخانه ها دارد که دستیابی به آن با تحلیل هیدرولیکی امکان پذیر می باشد. در این تحقیق بازه ای به طول 6/7 کیلومتر از رودخانه خبر بافت در استان کرمان مورد بررسی قرار گرفته، مهمترین مشکلی که در این بازه وجود دارد فرسایش بستر رودخانه، کناره شوئی زمینهای حاصلخیز اطراف رودخانه و ورود آب به باغات مجاور رودخانه است .
از اینرو در تحقیق حاضر، اقدام به پهنه بندی سیلاب برای دوره بازگشتهای 50 ، 100 و 200 ساله شده است. برای تعیین پهنه سیلاب، ابتدا فایل مشخصات هندسی بازه مورد مطالعه در محیط ArcGIS با استفاده از برنامه جانبی HEC-GeoRAS تهیه، سپس به مدل HEC-RAS منتقل شده و پس از انجام محاسبات هیدرولیکی و مدلسازی جریان در نرم افزار HEC-RAS، نتایج به محیط GIS ارسال و پهنه سیلاب در دوره بازگشتهای مختلف تعیین گردید. با توجه به نتایج حاصل، دقت بیشتر در روش استفاده شده، کاهش مدت زمان رسیدن به نتایج نهایی و کاهش هزینه های اقتصادی از مزایای این روش نسبت به سایر روشهای پهنه بندی سیلاب است.
مقدمه
آگاهی از پهنه سیلاب در مدیریت رودخانه و ایمنی سواحل اهمیت بسیاری دارد. با توجه به این اهمیت برای جلوگیری از خطرات سیلاب ها، ساماندهی و بهسازی رودخانه ها و مشخص کردن وضعیت تاسیسات موجود در مجاورت رودخانه، نیاز به تعیین پهنه سیلاب با دوره بازگشت های مختلف می باشد. - کلویس و همکاران، - 2006 در پی وقوع سیلاب های بزرگ که باعث خسارات در سطح وسیعی می شوند اطلاعات به روز و قابل پیش بینی از سیلاب برای نجات جان و مال انسانها مورد نیاز می باشد که در این بین سیستم اطلاعات جغرافیایی می تواند نقش مهمی را در رسیدن به این اهداف ایفا کند - کلبی و همکاران، - 2000 و با بکاربردن مدلهای هیدرولیکی و هیدرولوژیکی در ترکیب با آن یک راه حل مناسب برای رسیدن به این اهداف به وجود می آید.
بیورز - 1994 - 1 اولین فعالیتها را در زمینه برقراری پیوند بین مدلهای هیدرولیکی و GIS انجام داد و ابزاری بنام ARC/HEC2 در تحلیل های مربوط به پهنه بندی سیلاب تهیه گردید. - بیورز، - 1994 آرنی لورتا لاگسون - 2008 - 2 پهنه بندی سیلاب را برای سیلاب دشت کوتامورد3 - مالزی - را با تلفیق HEC-RAS و سیستم اطلاعات جغرافیایی و برنامه جانبی HEC-GeoRAS انجام داده و عمق و وسعت سیل را با دوره بازگشت 100 ساله برای این منطقه تعیین کرده است. - لورتا لاگسون، - 2008 راشل کیسولم - 2010 - 4 با استفاده از نرم افزارهای HEC-RAS، HEC-GeoRAS و GIS اقدام به، بروزکردن نقشه های پهنه سیلاب سال 1977 منطقه نموده و نقشه های پهنه سیل را برای دوره بازگشت 100 ساله ارائه کرده است.
- کیسلوم، - 2010 با استفاده از مدل HEC-RAS شبیه سازی جریان برای رودخانه شور جیرفت توسط طیاری و همکاران - 1383 - صورت گرفته و با استفاده از مدل شبیه سازی شده رودخانه، راهکارهایی برای حفاظت اراضی کشاورزی در محدوده شهر جیرفت برای دوره برگشت 200 ساله ارائه شد. - طیاری و همکاران، - 1383 برای محدوده ای از رودخانه اترک - 1389 - حسینی و همکاران اقدام به تعیین پهنه سیلاب با استفاده از نرم افزارهای HEC-RAS، GIS و HEC-GeoRAS نموده و پهنه سیلاب با دوره بازگشت 25 ساله را برای این رودخانه مشخص نموده و نتیجه گرفتند بکارگیری نرم افزارهای ذکر شده، توانایی و دقت بالایی در انجام طرح های پهنه بندی سیلاب رودخانه ها خواهد داشت.
مواد و روش ها
محدوده مورد مطالعه، بازه ای طول 6/7 کیلومتر از حوزه کاهدان خبر در شهرستان بافت در استان کرمان می باشد و در مختصات431380 تا 444170 و 3183123 تا 3191526 در سیستم UTMواقع گردیده است. موقعیت جغرافیایی حوزه مورد مطالعه در شکل شماره1 نشان داده شده است.
موقعیت جغرافیایی محدوده مطالعاتی
به طور کلی می توان روند محاسبات را به سه گروه عمده زیر تقسیم کرد:
-1 پیش پردازش داده ها -2 مدلسازی هیدرولیکی -3 پیش پردازش اطلاعات
در مرحله پیش پردازش داده های هندسی مورد نیاز جهت مدلسازی هیدرولیکی جریان مانند مسیر رودخانه، مقاطع عرضی و ... تهیه می شود، برای استخراج این داده ها از نقشه های توپوگرافی در محیط ArcGIS نیاز به یک مدل رقومی در قالب شبکه نامنظم مثلثی - TIN1 - می باشد . از این رو اولین گام در بررسی سیلاب دشت رودخانه تهیه نقشه رقومی منطقه با مقیاس مناسب جهت شبیه سازی رودخانه و اراضی اطراف است که بدین منظور در تحقیق حاضر از نقشه های 1:500 اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان کرمان و 1:25000 سازمان نقشه برداری کشور استفاده شده است، دومین گام شبیه سازی هندسی رودخانه توسط برنامه جانبیHEC-GeoRAS و ایجاد لایه های RAS در محیط GIS است، در طول بازه مورد مطالعه تعداد 104 مقاطع عرضی جهت معرفی هندسه رودخانه به مدل HEC-RAS وارد شده است.
TIN تهیه شده بهمراه لایه های ایجاد شده توسط HEC-GeoRAS
سومین گام انتقال این اطلاعات به مدل هیدرولیکی HEC-RAS است، در مرحله بعد مشخصات هیدرولیکی و هیدرولوژیک رودخانه شامل ضرائب افت انرژی، ضرائب مانینگ، شرایط مرزی و دبی های اوج، برای دوره بازگشتهای 50 ،100و200 ساله به مدل وارد می شوند. برای تخمین ضریب زبری مانینگ از جدول فرنچ - فرنچ، - 1987 استفاده شده، سپس در مرحله واسنجی، این ضریب بصورت دقیق تر - - n=0.035 تعیین شده است پس از تکمیل داده ها در این مرحله می توان محاسبات شبیه سازی هیدرولیکی مدل را انجام داد.
گام پنجم انتقال نتایج نرم افزارHEC-RAS به سیستم اطلاعات جغرافیایی ونمایش پهنه های سیلاب در این محیط است، در نهایت محیط GIS امکان نمایش سطوح آب گرفتگی در هر نقطه از دشت سیلابی را فراهم می سازد. اشکال 3 ، 4 و 5 به ترتیب نقشه های پهنه سیلاب رودخانه خبر را برای دوره بازگشت های 50،100و200 ساله نشان می دهند.
