بخشی از مقاله
خلاصه
پیش بینی رفتار هیدرولیکی رودخانه در مقابل سیلابهای احتمالی جهت کاهش خسارت وارده به مناطق شهری،تاسیسات در حال ساخت،مزارع و سایر کاربری ها در اطراف رودخانه از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد.از طرفی برآورد جریان در نقطه ای از رودخانه به منظور کاربردهای مختلف هیدرولوژیکی همچون پیش بینی سیل حیاتی است.اثرات تخریبی انسان در محدوده حریم و بستر رودخانه در کشور به شکل های گوناگون رخ داده که شدت و ضعف آن در رودخانه های مختلف متفاوت می باشد.لذا شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه ، برای پیش بینی خسارات ناشی از سیل در شرایط مختلف ، اجرای طرح های مهندسی رودخانه،برنامه های کنترل و مهار سیل آب و دیگر مطالعات وابسته به سامانه ی رودخانه ضرورت دارد.
هدف از این تحقیق تلفیق مدل هیدرولیکی HEC-RAS با نرم افزار ARC GIS از طریق الحاقیه HEC-GeoRAS به منظور شبیه سازی پارامترهای هیدرولیکی و محاسبه پهنه سیلاب گیر در رودخانه دینور واقع در استان کرمانشاه می باشد. پس از انجام این تحقیق مشاهده گردید که حدود پهنه سیلاب گیر با دوره بازگشت های مختلف تا چه پهنه از سواحل راست و چپ در این رودخانه را در بر خواهد گرفته ، و جهت پهنه بندی سیلاب با دقت بالا و هزینه اندک می توان روش های مدل سازی ریاضی را جایگزین مطالعات میدانی و محاسبات دستی نمود.
مقدمه
آب از گران مایه ترین نعمت های الهی به شمار می رود و مایه حیات است اما می تواند از بین برنده حیات نیز باشد. درگذشته و فصول پر باران شاهد پدیده سیل در رودخان های استان کرمانشاه بوده ایم که خسارات جانی و مالی زیادی در پی داشته است. خسارت های نامحسوس ناشی از وقوع سیلاب نیز اهمیت بسیار زیادی دارد، لذا تخمین کمی خسارتهای وارده مشکل است. به طور متوسط، سالیانه صدها هزار نفر از وقوع سیلاب متضرر میشوند و چند صد تن نیز جان خود را از دست می دهند.
بعلاوه، خسارت های زیادی هم مرتبط با مرگ و میر حیوانات اهلی است.البته خسارت های ناشی از اختلال در خطوط ارتباطی، قطع شدن خدمات ضروری، آلودگی محیط زیست و غیره نیز باید استفاده کرد.مطابق آمار ارائه شده توسط سازمان ملل متحد در میان بلایای طبیعی، سیل و طوفان بیشترین خسارت را به جوامع بشری وارد می آورند. بطوری که تنها در یک دهه میزان خسارات ناشی از سیل و طوفان بالغ بر21 میلیارد دلار در مقابل 18 میلیارد دلار خسارت ناشی از زلزله بوده است. در این راستا این تحقیق با هدف تلفیق مدل هیدرولیکی HEC-RAS با نرم افزارArcGIS از مجموعه نرم افزارهای GIS از طریق الحاقیه HEC-GeoRAS به برآورد پهنه سیلگیر در رودخانه دینور می پردازد.
در این طرح از مدل رقوم ارتفاعی DEM سازمان نقشه برداری کشور به منظور پهنه سیلاب در حاشیه رودخانه دینور برای سیلاب های با دوره های بازگشت مختلف 2 تا 1000 سال محاسبه و مورد بررسی قرار خواهد گرفت تا برای جلوگیری از خطرات سیلاب ها ساماندهی و بهسازی رودخانه و مشخص کردن وضعیت تاسیسات موجود در مجاورت رودخانه میزان سیل گیری و پهنه سیل گیر در مجاورت رودخانه دینور تعیین گردد. بناویدز و همکاران - 2001 - روش های تجزیه و تحلیل و کنترل سیلاب را برای حوزه آبریز کلیرکریک با استفاده از GIS و مدل هیدرولوژیکی انجام دادند، آن ها ابتدا حوزه آبریز مورد نظر را به شش ناحیه تقسیم و سپس پهنه های سیل با دوره بازگشتهای مختلف را مشخص کردند. آن ها در پژوهش خود از نرم افزارهای GIS ، NEXRAD ، HEC-HMS ، HEC-RAS ، HEC-GeoRAS استفاده نمودند .[1]
آدام - 2003 - در پایان نامه خود تحت عنوان مقایسه رژیم رودخانه های جنگلی و خارج جنگلی ، با استفاده از مدل HEC-RAS ، تغییرات سرعت و عدد فرود را در این دو نوع رودخانه مورد بررسی قرار داده و تاثیر پوشش گیاهی بر رژیم و رفتار فیزیکی جریان را مورد مقایسه قرار داد و نتیجه گرفت که استفاده از مدل HEC-RAS میتواند مقادیر عددی مناسبی را جهت مطالعه رژیم و سایر خصوصیات هیدرولیکی جریان رودخانه ، در اختیار محققین قرار دهد. [2]
خرم - 1389 - در تحقیقی به بررسی استفاده از نقشه های پهنه بندی سیل در کاهش خطر سیل در روستای دارابکلا ساری پرداخت و نتیجه گرفت که جهت کاهش خسارت ناشی از وقوع سیلاب، توسعه اماکن مسکونی و گسترش اراضی کشاوزی و مراکز حساس در این مناطق بایستی با بررسی بیشتر و خارج از محدوده سیل گرفتگی صورت گیرد.[3] باقری و یوسفوند - 2016 - در پهنه بندی سیلاب با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS در محیط GIS رودخانه نکارود در استان مازندران با بررسی نقشه پهنه بندی سیل این رودخانه مشخص می شود نقاطی در طول مسیر رودخانه - ساحل چپ و راست - وجود دارد ، که آب از کناره ها بیرون زده است و وارد زمین های اطراف شده است. این موضوع نشان می دهد که این نقاط نسبت به سیلاب با دبی 25 سال حساس بوده و بایستی اقداماتی در جلوگیری از خطرات احتمالی انجام داد.[4]
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه
رودخانه دینور بر واقع در غرب ایران و در استان کرمانشاه قرار گرفته است.محدوده مورد مطالعه در محدوده شهر تاریخی بیستون و در موقعیت جغرافیایی بین عرض شمالی47"25 تا 47"27 و طول شرقی 34"23 تا 34"36 درجه واقع شده است.رودخانه دینور از شاخه های مهم رودخانه گاماسیاب بوده و آبهای مناطق بخش مرکزی استان و شهرستان صحنه و سنقر را جمع آوری می کند و وارد رودخانه گاماسیاب می کند.
رودخانه دینور داری آب دائمی بوده و رژیم آن برفی بارانی و دوران پر آبی آن مربوط به ماههای بهار است. طول رودخانه 100 کیلومتر و حوضه آبریز آن نسبتا وسیع ودر حدود 2200 کیلومتر مربع است که قسمت بیشتر آن در مناطق کوهستانی واقع گردیده است.طول بازه مورد مطالعه مقطعی از این رودخانه به طول 36 کیلومتر است. در شکل شماره 1 نقشه و محل رودخانه دینور مشاهده می شود.
روش تحقیق
با توجه به اهداف مورد نظر روند تحقیق حاضر در 4 مرحله شامل : الف - تهیه نقشه های مورد نیاز شامل پلان مقطع انتخاب شده و پلان عرضی و تعیین خصوصیات هندسی رودخانه و سازه های احداثی در مسیر آن ، ب - تعیین دبی سیلاب در دوره های بازگشت مختلف و اجرای مدل ریاضی - شبیه سازی شده - ، ج - تهیه نقشه پهنه های سیل گیر و تهیه نقشه حد بستر هیدرولیکی و د - عملیات تطبیق محدوده مقطع انتخاب شده با مدل ریاضی - شبیه سازی شده - در مسیر انجام شد.
بدین منظور داده های هندسی شامل نقشه توپوگرافی با مقیاس 1:1000 از منطقه مورد مطالعه تهیه شد[4] و با استفاده از نرم افزار AutoCAD ارتفاع مربوط به هریک از خطوط توپوگرافی موجود در نقشه ، تعریف گردید سپس در فایلی جداگانه با فرمت DXF ذخیره شد و با استفاده از نرم افزار تبدیلDXF به x,y,z به فرمت عددی تبدیل شد و بعد از آن وارد نرم افزار اکسل گردید و به صورت فایل متنی ذخیره گردید سپس در نرم افزار Arc GIS ، فایل پروژه ایجاد شد و با فراخوانی فایل متنی اخیر، TIN محدوده مطالعاتی تهیه گردید.
سپس با استفاده از الحاقیه ، HEC-GeoRAS لایه های لازم جهت استخراج داده های هندسی رودخانه تهیه شد. الحاقیه HEC-GeoRAS مشتمل بر دو قسمت پیش پردازنده و پس پردازنده می باشد که قسمت پیش پردازنده این نرم افزار، لایه اطلاعاتی TIN منطقه مورد مطالعه را جهت پهنه بندی سیلاب دریافت نموده و سپس مسیر حرکت جریان، کناره های سمت راست و چپ، پروفیل های مقاطع عرضی که قابل خواندن توسط مدل باشند را ارائه می نماید .
مدل پس از دریافت اطلاعات صادره از سوی اتصال دهنده HEC- GeoRAS و اضافه نمودن داده های مورد نیاز مانند دبی با دوره های برگشت مختلف، شر ایط مرزی جریان، اطلاعات سازه های هیدرولیکی مانند پل، ضرایب مانینگ و ... آماده ی اجرا می شود. در قسمت پس پردازنده از تفاضل رقوم سطح آب برآوردی در مدل ریاضی و TIN منطقه، پهنه های سیلگیر با دوره های برگشت مختلف ارائه میگردد. [5]
