بخشی از مقاله
چکیده:
رودخانه مراد آباد و در ادامه آن رودخانه حاجی آباد در شهرستان حاجیآباد در شمال استان هرمزگان واقع شده است. اهمیت پهنه بندی سیلاب این رودخانه بدلیل وجود جاده اصلی و آسفالته حاجیآباد به کرمان و سیرجان به بندرعباس، قرار گرفتن شهر حاجی آباد در اطراف مسیر رودخانه و از طرف دیگر برداشت مصالح رودخانهای بطور متناوب از بستر رودخانه و تخلیه نخالههای ساختمانی بطور گسترده و در نتیجه بهمریختگی بستر باعث ایجاد خسارات و خطر ورود جریان سیل در اراضی شهری شده است.
این تحقیق با هدف شبیه سازی جریانهای غیر دائم و تحلیل پهنه بندی سیلاب با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS ونرم ARC MAP به منظور کاهش خسارات سیل به اجرا گذاشته شده است. بر اساس این تحقیق، سیل خسارات جبران ناپذیری به منطقه وارد می کند که این مهم نیاز به کنترل شرایط در بالا دست منطقه دارد. عملیات آبخیزداری در بالا دست منطقه و ایجاد سد خاکی و تنظیمی به کنترل و کاهش سیل گیری و خسارات آن کمک می نماید و بعلاوه ایجاد دیواره های حفاظتی در قسمت حاشیه نشین ومناطق شهری لازم می باشد.
مقدمه
عبارت سیل، جریان بسیار زیاد آب که باعث خساراتی می گردد را در ذهن تداعی می کند. یکی ازتعاریف جامع واژه سیل را می توان به این ترتیب ذکر کرد که هر جریان سطحی آب صرف نظر ازعامل ایجادکننده آن در صورتی تلقی می شود که جریان آب در مقطع رودخانه بیش از جریان عادی باشد ، تداوم زمانی آن محدود بوده ، جریان آب از بستر طبیعی تجاوز کند واراضی پست وحاشیه رودرا فرا گیرد وخسارات مالی و احتمالا جانی به همراه داشته باشد.
به جریانی که در آن عمق جریان نسبت به زمان تغییر نکند و یا تحت شرایطی در یک فاصله زمانی مشخص ثابت بماند، دائم گویند. برعکس به جریانی غیردائم میگویند که در آن عمق جریان نسبت به زمان تغییر کند. در جریانهای دائم مقدار دبی در طول بازه آبراهه ثابت فرض میشود و به عبارت دیگر معادله پیوستگی جریان در آنها صدق میکند. اگر مقدار جریان در طول بازه مورد نظر آبراهه همانند زهکش اصلی، کانال آبیاری اصلی - تغذیه کننده - و سرریزی جانبی تغییر کند، در این صورت جریان ممکن است دائم ولی غیر یکنواخت باشد. به این حالت خاص، جریان متغیر مکانی یا جریان ناپیوسته گفته می شود. اساسیترین مشخصه جریان در رودخانهها، تغییر مقدار دبی جریان با زمان است.
به طور طبیعی این تغییر دبی در هر نقطه از آبراهه منجر به تغییر مشخصههای هیدرولیکی جریان از جمله عمق و سرعت جریان میشود و لذا جریان در رودخانهها غیردائم میباشد. در مواردی برای مقاصد مهندسی با پذیرفتن خطای قابل قبول، جریان غیردائم غیریکنواخت مربوط به شرایط سیلابی را میتوان دائم غیریکنواخت فرض کرده و آنگاه با سهولت نسبی، مشخصههای هیدرولیکی جریان را تعیین نمود.
در جریان غیردائم ورودی به مدل هیدروگراف سیل میباشد. پهنه حاصل از این هیدروگراف سیل در زمانهای مختلف دارای تغییرات است. بطوریکه در ابتدای وقوع سیل، پهنه سیل در بالادست رودخانه گسترده میشود ولی در پاییندست سیل در مجرای اصلی رودخانه جریان دارد و در انتهای زمان وقوع سیل، سیل در پاییندست رودخانه تمام اراضی سیلگیر را می پوشاند ولی در بالادست سیل در مجرای اصلی رودخانه جریان دارد. در واقع با توجه به اینکه پیک سیلاب در زمانهای مختلف در مکانهای مختلفی از رودخانه جریان دارد، پهنه سیلاب ماکزیمم نیز در حال تغییر است.
پیش بینی رفتار هیدرولیکی رودخانه در مقابل سیلابهای احتمالی جهت کاهش خسارت وارده به مزارع و شهرها یا تاسیسات در حال ساخت در اطراف رودخانه ازاهمیت ویژه ای برخوردار می باشد تعیین دقیق در پهنه بندی سیلاب رودخانه درونگر در شمال خراسان با عنوان یکی از مراحل حساس در مدیریت رود و مطالعات مربوط به آن مطرح می باشد.
برای پهنه بندی سیل با استفاده از تطبیق GIS و مدل های هیدرولیکی به منظور نمایش محدوده مورد مطالعه و استخراج اطلاعات مورد نیاز در تحلیل هیدرولیکی از نرم افزار ARCVIEW و یکی از ابزارهای فرعی آن با عنوان HEC-GEORAS استفاده شده است. سپس نتایج تحلیل هیدرولیکی که از مدل HEC-RAS به دست می آیند مجددا وارد محیط GIS شده، بر روی نقشه های اولیه پیاده می شوند.
بااستفاده ازمدل HEC-RAS و انتخاب دو رودخانه کارون و قزل اوزن به عنوان مطالعات موردی و تعریف سناریو های مختلفی از فواصل و تعداد مقاطع عرضی در بازه های انتخابی آنها و معرفی هیدروگراف سیلاب با دوره بازگشتهای مختلف به مدل، پهنه های سیلابی در این بازه ها و در سناریوهای مختلف محاسبه شد. نتایج نشان می دهند که در سیلابها با دوره بازگشت کوچکتر، تعداد و موقعیت مقاطع عرضی بر روی نتایج خروجی اثرگذارتر می باشند.
دیگر اینکه در هر بازه مورد بررسی، کمتر از نصف تعداد مقاطع برداشت شده می توان نتایج خوبی گرفت و در هزینه و زمان صرفه جویی قابل ملاحظه ای نمود. همچنین برای تحلیل حساسیت مدل به شکل هیدروگراف ورودی، در هر یک از رودخانه ها با تغییر شکل هیدروگراف پیشینه و ثابت نگاه داشتن دبی پیک آن یک هیدروگراف تغییر داده شده ساخته شد. مشاهده گردید که مدل به دبی پیک هیدروگراف حساس تر است تا به شکل آن.
با تلفیق مدل هیدرولیکی HEC-RAS با نرم افزار ARCVIEW از مجموعه نرم افزارهای GIS از طریق الحاقیه HEC-GEORAS به برآورد پهنه سیل و خسارات در رودخانه دائمی لایین سو از رودخانه های شمال خراسان پرداخته شد. پهنه سیلاب در اراضی حاشیه رودخانه برای سیلاب ها با دوره برگشت 10 تا 200 سال محاسبه و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که تلفیق سیستم های اطلاعات جغرافیایی با مدل HEC-RAS در تحلیل مناطق سیل گر بسیار توانمند و کارا می باشند. مطالعات روی رودخانه لایین سو نشان داد که پهنه یک سیلاب مشخص در تابستان وسیع تر از فصول دیگر است و روش SCS در برآورد ضریب مانینگ ، مقادیر بیشتری را نتیجه می دهد
در یک تحقیق بر روی جلگه موگا دالامان که از نظر اقتصادی و توریستی اهمیت زیادی داشت با مدل HEC-RASو تلفیق HEC GEO RAS اقدام به پهنه بندی سیلاب کردند، با توجه به اینکه تعداد زیادی هتل در پهنه سیلاب واقع شده اند و قبلا پهنه بندی سیل در این ناحیه با روشهای قدیمی صورت گرفته بود مشکلی ایجاد نمیکرد با نرم افزار های جدید نتایج دقیقتر و کاملتری را نسبت به روش کلاسیک اراده داد که میتوانست مفید واقع شود
شبیه سازی سیلاب و پهنه بندی آن با مدل MIKE11وGIS در منطقه کوالالامپور که یک منطقه پرجمعیت در مالزی است و هر ساله چندین سیلاب اتفاق می افتد، رودخانه کلانگ واقع در این منطقه، باعث خساراتی به منطقه شده است با توجه به دوره بازگشت صد ساله اقدام به تحلیل هندسه رودخانه گردید.
با افزایش دقت آنالیزخروجی HEC-RAS در محیط ARCVIEW به وسیله مطابقت داده های نقشه برداری زمینی،هندسه رودخانه با مدل زمینی موجوددرGISارائه دادند و نتیجه گرفتند که این روش قابلیت بالایی در بررسی هیدرولیکی سازه های کنترل سیل در طول رودخانه دارد.
مواد و روشها الف- منطقه مورد مطالعه
تحقیق حاضر روی رودخانه مراد آباد واقع در شهرستان حاجیآباد که در شمال استان هرمزگان در حدود 130 کیلومتری شمالشرقی شهرستان بندرعباس واقع شده است. حدود مختصات جغرافیایی حوضه آبریز رودخانههای حاجیآباد بین X=374285 و Y=3145522 تا X=405231 و Y=3140136 طول شرقی وX=386624 و Y=3123096 تا X=380650 و Y=3186360 عرض شمالی میباشد.
مرکز شهرستان حاجیآباد در 28 درجه و 18 دقیقه تا 28 درجه و 20 دقیقه عرض شمالی و 55 درجه و 53 دقیقه و 20 ثانیه تا 55 درجه و 56 دقیقه طول شرقی واقع شده است. این شهر در یک منطقهنسبتاً کوهستانی و در حوضه رودخانه شور گسترش یافته است. دشت باز و میانکوهی واقع در سمت شرقی شهر با شیب ملایمی کشیده شده که به سمت شرق رفته رفته افزایش یافته و از شمال و جنوب به یک رشته ارتفاعات موازی یکدیگر محدود است.
آب وهوای شهرستان حاجی آباد در فصل زمستان و نواحی کوهستانی، نسبتا معتدل و در فصل تابستان و نواحی دشتی، سرد و خشک است. بر اساس طبقه بندی کوپن، این شهرستان در منطقه گرم و خشک میباشد. به طوریکه حداکثر درجه حرارت در تابستان به 45 نیز بالغ می شود و در فصل زمستان گاهی به صفر درجه تنزل مییابد. میانگین دمای سالانه 23/6 درجه سانتیگراد، میانگین رطوبت سالانه 36 درصد و میزان بارندگی 221/1 میلیمتر در نوسان محاسبه شده است.
سرشاخه گرهویه - مرادآباد - با داشتن جهت شرقی-غربی یکی از سرشاخههای اصلی رودخانه حاجیآباد را تشکیل میدهد. راه دسترسی به بازههای مختلف رودخانههای فوقالذکر جاده آسفالته حاجیآباد به کرمان و سیرجان به بندرعباس میباشد. مهمترین مسائل رودخانههای مزبور شامل سیلاب ، برداشت مصالح رودخانهای بطور متناوب از بستر رودخانهها و در نتیجه بهمریختگی بستر - حاجی آباد - و تخلیه نخالههای ساختمانی بطور گسترده در بستر آنها - مرادآباد - میباشد.
رژیم جریان در رودخانهی موردمطالعه از نوع فصلی میباشد، بطوریکه اگر بارندگی قابلتوجهی در حوضه آبریز آنها اتفاق بیافتد، جریان سیلابی برقرار میشود.وجود نواحی ناهموار با شیب زیاد تا بالای 15 درصد در غرب حاجیآباد و همچنین وجود اراضینسبتاً مرغوب برای کشاورزی و دسترسی به آب کافی که دو عامل مناسبی برای کشاورزی است، اساس اقتصاد حاجی آباد را تشکیل میدهد که در همین رابطه اقداماتی چون ادامه ساخت و ساز مسکن در این منطقه به زیان اقتصاد شهر خواهد بود.
وجود رودخانه و مسیل دائمی در غرب شهر که به موازات ضلع غربی شهر امتداد دارد و علاوه بر اینکه قسمتی از اراضی قابل توسعه را برای ساخت و سازهای شهری به خود اختصاص داده است به همراه قرار گرفتن در مسیر جاده سیرجان بندرعباس میتواند به عنوان یک عامل فیزیکی موثر برای توسعه شهر عمل نماید. از میان شهر حاجی آباد، در بازه پاییندست به رودخانه حاجی آباد، به طول تقریبی 6/4 کیلومتر است.
مهمترین مسائل رودخانهی مزبور شامل سیلاب و تجاوز به حد بستر - مرادآباد - ، برداشت مصالح رودخانهای بطور متناوب از بستر رودخانهها و در نتیجه بهمریختگی بستر و تخلیه نخالههای ساختمانی بطور گسترده در بستر میباشد. رژیم جریان در رودخانههای موردمطالعه از نوع فصلی میباشد، بطوریکه اگر بارندگی قابلتوجهی در حوضه آبریز آنها اتفاق بیافتد،جریان سیلابی برقرارمیشود.
