بخشی از مقاله
چکیده
سیل یکی از پدیده های پیچیده و مخرب طبیعی است که خسارات سالیانه قابل توجهی را به دنبال دارد. از طرفی، سیلابدشتها و مناطق مجاور رودخانهها، دائماً در معرض خطر سیل بوده و اکثر فعالیتهای اقتصادی و اجتماعی در اینگونه مناطق صورت میگیرد. لذا ضروری است در اینگونه مناطق، محلهای سیلگیر در دورههای بازگشت متفاوت مشخص شود
یکی از روشهای مدیریت سیلاب، استفاده از روش غیرسازهای پهنهبندی سیلاب میباشد که دستیابی به آن با تحلیل هیدرولیکی امکانپذیر میباشد. با استفاده از مدلهای هیدرولیکی میتوان پروفیلهای سطح آب را در طول مسیر رودخانه تعیین نمود.
در این پژوهش، پهنههای سیل رودخانه گلوگاه با دورههای بازگشت مختلف با تلفیق کاربرد نرمافزارهای ArcView GIS و HEC-RAS با کمک برنامهی جانبی HEC-GeoRAS تعیین شده است. نقشههای پهنهبندی سیل میتواند به عنوان ابزار دقیق جهت تعیین استراتژیهای توسعه تلقی گردد.
مقدمه
بیشتر فعالیتهای اقتصادی و اجتماعی به دلیل نزدیکی به منابع آبی در دشتهای سیلابی و مناطق مجاور رودخانه صورت میگیرد. به لحاظ منابع مختلف موجود در آنها، امروزه مدیریت این مناطق از جمله مباحث قابل توجه بوده و تهیه نقشههای پهنهبندی سیل جهت مدیریت دشتهای سیلابی اجتناب ناپذیر میباشد. این نقشهها اطلاعاتی درباره وسعت و عمق منطقه سیلگیر با دورههای بازگشت مختلف را در اختیار مدیران قرار داده و بدین ترتیب اجرای اقدامات محافظتی مناسب در مقابل خسارات مالی و جانی سیل را آسان میسازد.
پهنهبندی سیل یعنی تعیین میزان پیشروی سیلاب، ارتفاع و خصوصیات آن در دورههای بازگشت مختلف. بهطور کلی میتوان کاربرد نقشههای پهنهبندی سیل را به صورت زیر بیان نمود:
- تعیین بستر و حریم رودخانه
- مطالعه و توجیه اقتصادی طرحهای عمرانی
- پیشبینی و هشدار سیل
- عملیات امداد و نجات
- بیمه سیل
سابقه تحقیق
آزاگرا - 1999 - ، بهمنظور تحلیل دشتهای سیلابی در حوزه آبریز رودخانه والرکریک1 شهر آستین2 واقع در ایالت تگزاس3 آمریکا، از مدل هیدرولیکی HEC-RAS استفاده نمود و با استفاده از نقشههای هوایی، شبکه نامنظم مثلثی4 منطقه را توسط نرمافزار ArcView تهیه و سپس اطلاعات بهدست آمده را به HEC-RAS منتقل نمود. در نهایت، نتایج نشان داد که استفاده از TIN منطقه در تعیین دشتهای سیلابی و تحلیل آن با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS بسیار موفق عمل نموده است.
جانسون و همکاران - 1999 - ، از مدل HEC-RAS برای پیشبینی و تعیین حد اراضی مطلوب در بازهای از رودخانه ویومینگ-گری بول5 در آمریکا استفاده نموده و نیمرخ سطح آب رودخانه را با استفاده از مدل فوق ترسیم نمودند.
زینیوند - 1379 - ، با استفاده از نرمافزار HEC-RAS، اقدام به پهنهبندی سیل در دشت سیلاخور بروجرد نمود و نقشه پهنههای سیلگیر با مقیاس 1:5000 را استخراج نمود. او در پایان نتیجه گرفت که در صورت درنظر گرفتن محدودیتهای نرمافزار فوق و رفع محدودیتهای آن با روشهای مختلف، نقشههای حاصله از دقت و صحت بالایی برخوردار میباشند.
مواد و روشها
محدوده مورد بررسی به مساحت تقریبی 161 کیلومترمربع در حوزه آبریز جنوبشرقی دریای مازندران و در بازه جغرافیایی 53 درجه و 38 دقیقه تا 53 درجه و 52 دقیقه طول شرقی و 36 درجه و 38 دقیقه تا 36 درجه و 44 دقیقه عرض شمالی قرار دارد. این محدوده در جنوب شهرستان گلوگاه و جنوبشرقی شهرستان بهشهر قرار دارد و شامل چندین حوزهی کوچک و بزرگ میباشد.
با توجه به بررسیهای کارشناسی انجامشده برروی نقشههای توپوگرافی موجود و نیز براساس بازدیدهای میدانی از منطقه، تعداد 13 حوزه مستقل در گستره مورد بررسی، مورد شناسایی قرار گفت که با شمارههای یک تا 13 برروی شکل - 1 - مشخص شدهاند. در تحقیق حاضر به پهنهبندی رودخانه گلوگاه در حوزهی گلوگاه - حوزهی شماره - 12 پرداخته شده است. در جدول - 1 - مشخصات فیزیوگرافی حوزه گلوگاه نشان داده شده است.
شکل : - 1 - محدوده مورد مطالعه
جدول : - 1 - مشخصات فیزیوگرافی حوزه گلوگاه
در تحقیق حاضر، به منظور پهنهبندی رودخانه گلوگاه، از دو نرمافزار ArcView GIS و HEC-RAS استفاده گردید. با استفاده از نرمافزار ArcView GIS و برنامهی جانبی HEC-GeoRAS، طرح شماتیک سیستم رودخانه و مقاطع عرضی ترسیم و ورودی مدل HEC-RAS تهیه گردید. سپس با استفاده از نرمافزار HEC-RAS مقاطع عرضی اصلاح و اطلاعات موردنیاز مدل هیدرولیکی، تکمیل گردید. در این پژوهش، برای شبیهسازی سیلاب از الگوی جریان ماندگار استفاده و مقادیر دبی با دورههای بازگشت مختلف و شرایط مرزی معرفی گردید. با کمک نرمافزار HEC-HMS و هیدروگرافهای خروجی نرمافزار مذکور دبی با دورههای بازگشت مختلف تعیین گردید که در جدول - 2 - ارایه شده است.
جدول : - 2 - مقادیر دبی بیشینه سیلاب - m3/s - حاصله از برنامهی HEC-HMS با دورههای بازگشت مختلف
در پژوهش حاضر شرایط مرزی، شرایط عمق نرمال درنظر گرفته شد. در شرایط مرزی عمق نرمال بایستی مقدار شیب انرژی وارد گردد که اگر شیب انرژی نامعلوم باشد، میتوان مقدار تقریبی آنرا با وارد نمودن شیب سطح آب یا شیب متوسط کف رودخانه، تعریف نمود - برونر، . - 1381 در این پژوهش، ابتدا با فرضنمودن یک شیب اختیاری برای بالادست و پاییندست، مدل هیدرولیکی اجرا گردید و سپس مقادیر شیب بالادست و پاییندست از جداول خروجی اصلاح و مجدداً برنامه اجرا گردید. پس از تکمیل دادههای هندسی و مقادیر جریان، محاسبات هیدرولیکی انجام گردید.
در این پژوهش، دبی جریان با دورههای بازگشت 25، 50، 100، 1000 و PMF درنظر گرفته شد و برنامه RAS اجرا گردید. آنگاه خروجیهای مدل RAS - از جمله: نیمرخ سطح آب و مقادیر سرعت - وارد برنامه HEC-GeoRAS گردید و پهنههای سیل با دورههای بازگشت مختلف استخراج گردید.
نتایج و بحث
در اشکال - 2 - و - 3 - ، مقاطع عرضی ترسیم شده رودخانههای حوزهی مورد مطالعه در محیط ArcView GIS و HEC-RAS به ترتیب نشان داده شده است. در شکل - 4 - نمونهای از چند مقطع عرضی اصلاحشده در حوزهی گلوگاه نشان داده شده است. همانطوری که در شکل مذکور مشاهده میگردد، سطح جریان آب در دورههای بازگشت مختلف 25 - ، 50، 100، 1000 و - PMF، ضرایب زبری مانینگ در بستر کنارهها و ایستگاههای کناره بستر اصلی رودخانه در مقاطع مشخص گردیده است.
در جدول - 3 - نیز، اطلاعات مربوط به مقاطع عرضی ترسیمشده در حوزهی گلوگاه نشان داده شده است. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل دادههای هندسی جریان در محل برخی از مقاطع عرضی رودخانههای حوزهی گلوگاه در جدول - 4 - نشان داده شده است. در نرمافزار HEC-RAS محاسبات مربوط به هر یک از این پارامترها با نامهای اختصاری خاصی نمایش داده میشود که در جدول مذکور نشان داده شده است.
