بخشی از مقاله
چکیده
امروزه سیل یکی از پدیدههاي مخرب طبیعی است که خسارات گاها" جبران ناپذیري را به اکوسیستمهاي طبیعی و غیر طبیعی وارد می کند روند افزایش تعداد سیل و خسارات جانی و مالی که به بار می آورد موجب افزایش مطالعات به صورت منطقه اي در نقاط مختلف در این باره شده است این مطالعه در حوزه سد شیخ بهایی در استان اصفهان به منظور اولویت بندي مناطق موثر بر دبی اوج سیلاب یا به عبارتی مشخص نمودن مناطقی که داراي بالاترین پتانسیل سیلخیزي هستند ، صورت گرفته است در این ارتباط از مدل هیدرولوژیک HEC-HMS جهت شبیه سازي جریان در واحد هاي هیدرولوژیک منطقه استفاده شده است.
- 1 مقدمه :
هر ساله سطح وسیعی از کشور تحت تأثیر طغیان آب رودخانهها و جاري شدن سیلاب قرار گرفته و در اثر آن تأسیسات عمرانی، امکانات ارتباطی، زمینهاي کشاورزي، شهرها و روستاها تخریب می گردد. استفاده بی رویه از منابع طبیعی و تخریب آن افزون بر اقلیم خشک و نیمه خشک حاکم بر کشور موجب گردیده تا سیلابها سال به سال چه از نظر تعداد دفعات و چه از نظر شدت خسارات افزایش چشمگیري داشته باشد.. این امر کشور ایران را در رتبه هفتم سیل خیزي دنیا قرار داده است .[4]
دخالت انسان در چرخه طبیعی آب از طریق تخریب پوشش گیاهی در عرصههايآبخیز، کاربري غیر اصولی اراضی، توسعه سطوح غیر قابل نفوذ و امثال آن احتمال سیلخیزي درمناطق گوناگون افزایش یافته است .در تحقیقات و پژوهشهاي مرتبط با سیل خیزي و تعیین مناطق سیل خیز در نقاط مختلف دنیا روش واحدي بکار گرفته نشده است.
روشهایی که براي تعیین مناطق سیل خیز استفاده شده بیشتر بر پایه فرمولهاي تجربی، تحلیل آماري دادههاي سیلاب ، استفاده از دادههاي سنجش از دور وGIS و مدلهاي ریاضی رایانهاي بارش - رواناب بوده و عمدتا از دیدگاه تولید سیل در سطح حوزهها بصورت یکپارچه مطرح شده است3]،.[2 رواناب یکی از مهمترین متغیرهاي هیدرولوژیکی است که در مطالعات منابع آب مورد استفاده قرار می گیرد . پیش بینی رواناب در مناطق فاقد آمار بسیار مشکل و زمان بر است بدین منظور مدلهاي تعریف شده که همگی نیاز مند دادههاي هیدرولوژیکی و هواشناسی هستند .
سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی در ترکیب با مدلهاي بارش رواناب مناسب ابزاري ایده ال جهت برآور حجم رواناب ، دبی اوج و هیدروگراف می باشد - Miloradovand Marjanovic , 1991 ; Demayo and Steel, 1996 ;Bellat et al ; 1996 - از کاربردي ترین مدلهاي بارش رواناب مدل HEC-HMS می باشد . مدل - 1998 - HEC براي برآورد و شبیه سازي واقعه بارش رواناب انتخاب شده است که در آن از روش سازمان حفاظت خاك آمریکا - SCS - روش شماره منحنی استفاده می شود که در حوزههاي کوچک ایالات متحده توسعه پیدا کرده است .
- USDA, 1986 ; USACE, 2000 - . برخی از محققین که بطور خاص به پژوهش درباره سیلاب پرداختهاند براي مقایسه و تبیین تفاوتهاي سیلخیزي یا میزان تغییرپذیري سیلابها در ١مناطق مختلف جهان، از ضریب تغییرات استفاده کردهاند. در اینگونه مطالعات از میانگین ضریب تغییرات سريهاي سیلابهاي حداکثر سالانه بعنوان شاخصی براي تعیین شرایط سیلخیزي هر منطقه یا هر کشور استفاده شده است. .[3] پوررضا و همکاران - 1386 - با استفاده از مدلهاي هیدرولیکی و نرم افزار ArcView از مجموعه نرم افزارهاي GIS از طریق الحاقیه HEC-GEOHMS به برآورد و پهنه بندي سیلاب در قسمتی از رودخانه قره آغاج در استان فارس پرداخته اند .
شناسایی عوامل موثر بر پتانسیل سیل خیزي حوزهها و پهنه بندي حوزهها از نظر قابلیت تولید رواناب امري ضروري و اجتناب ناپذیر می باشد براي این منظور دادههاي سنجش از دور - RS - و سیستمهاي اطلاعات جغرافیایی - GIS - ابزاري مفید و توانمند براي شناسایی عوامل موثر بر پتانسیل سیل خیزي حوزهها و پهنه بندي حوزهها از نظر پتانسیل سیل خیزي می باشند.
براي تهیه نقشه خطر سیل درکشور بنگلادش از دادههاي ماهوارهاي NOAA-AVHRR و سیستم اطلاعات جغرافیایی استفاده شده است. .[2] اسلام و سادو 1 - 2000 - با استفاده از دادههاي ماهواره اي و کاربرد GIS نقشه خطر سیل را براي کشور بنگلادش تهیه کردند.[9] براي پهنه بندي حوزه آبخیز گاوه رود از نظر پتانسیل سیل خیزي در جنوب استان کردستان از سیستم اطلاعات جغرافیایی بعنوان پایگاه دادهها و از تصاویر سنجنده TM ماهواره لندست استفاده گردیده است.
توسعه مناطق شهري نیز اثرات معنی داري بر رواناب سطحی آبخیزهاي کوچک دارد. ارتباط بین رواناب سطحی، بارندگی و مساحت مناطق غیر قابل نفوذ حوزه به چگونگی توزیع مکانی مناطق غیر قابل نفوذ در سطح حوزه آبخیز، بستگی دارد که دراین میان وجود اراضی شهري در اطراف رودخانه اصلی داراي تأثیرات ویژه اي بر افزایش سیل خیزي می باشد.[11] بطورکلی افزایش مناطق شهري باعث افزایش حجم رواناب، دبی اوج سیل و کاهش زمان تأخیر حوزه می گردد.[5]هدف از این مطالعه استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS در شبیه سازي جریان در فرایند بارش رواناب در حوزه سد شیخ بهایی است.
-2 مواد و روشها
1-2 موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه
از نظر تقسیمات سیاسی، حوضه آبخیز سد شیخ بهایی در شهرستان کاشان بخش قمصر و دهستان قهرود واقع شده است. حوضه آبخیز سد شیخ بهایی با مساحت 7212/34 هکتار در محدوده 33 36' 34/14'' تا 33 44' 30/25'' عرض شمالی و''51 21' 52/22 تا 51 29' 53/27'' طول شرقی قرار دارد. حوضه مورد مطالعه با توجه به قرارگیري به صورت شمالی- جنوبی به گونهایست که ارتفاعات دورتادور آن را احاطه کرده است. حداکثر و حداقل بارندگی سالیانه در این محدوده به ترتیب حدود 228/1 و 199/2 میلیمتر در سال میباشد و متوسط بارندگی سالیانه 209/2 میلیمتر است.
2-2 مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS
مدل بارش - رواناب HEC-HMS توسط مرکز هیدرولوژي ایالات متحده آمریکا جهت شبیه سازي جریان براي مناطق کوهستانی برنامه نویسی شده است این مدل از سه زیر مدل تشکیل شده است که عبارتند از -1 مدل حوزه -2 مدل اقلیمی -3 شاخصهاي کنترل جهت محاسبه رواناب در زیر حوزهها از روش SCS ، انتقال رواناب از روش هیدروگراف SCS و از روش زمان تاخیر جهت روندیابی سیل در این مطالعه استفاده شد و همچنین از رگبار SCS جهت وارد کردن دادههاي هواشناسی به مدل استفاده گردید و دادههاي هیدرومتري ایستگاه گبر آباد استفاده شده است.
- 3 نتایج 1-3 کالیبره کردن مدل جهت شبیه سازي جریان
1-1-3 بهینه سازي پارامترهاي ورودي
پارامترهایی که جهت بهینه سازي استفاده شداند عبارتند از:
-1 شماره منحنی
-2 میزان جذب اولیه
-3 زمان تاخیر
١- ﴰاره منحﲏ زیرحوزهها
ازتلفیق نقشه گروههاي هیدرولوژیکی و کاربري اراضی در محیط برنامه Ilwis نقشه شماره منحنی حوزه تهیه شد و مقدار شماره منحنی هر واحد استخراج گردید که در جدول 1 نشان داده شده است و به عنوان مقادیر اولیه وارد مدل گردیداند. با توجه به اینکه 5 روز قبل از رگبارانتخاب شده هیچ بارشی ثبت نشده است ، مقادیر شماره منحنی براي شرایط خشک - I - محاسبه گردید و به مدل وارد شد .
