بخشی از مقاله
چکیده
عدم مدیریت مناسب باعث شده که سیل به عنوان یکی از مخربترین بلایای طبیعی همواره خسارات جانی و مالی فراوانی را به ویژه در ایران به بار آورد. آگاهی از تناوب و میزان بزرگی این پدیده طبیعی و ساماندهی سیلابدشت دو گام اساسی در مهار و کنترل سیل جهت بهرهبرداری از این منبع ارزشمند میباشد.
در این تحقیق کاربرد مدلهای GIS، HEC-GeoRAS و HEC-RAS در شبیهسازی سیلاب حوضه بفراجرد مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور ابتدا مقادیر بیشینه سیل به ازاء دوره بازگشتهای 5، 25 و 100 ساله محاسبه و با بهرهگیری از نقشههای توپوگرافی، مدل TIN و DEM محدوده طرح در محیط نرمافزار GIS تهیه گردید.
پس از ترسیم مقاطع عرضی رودخانه در محیط نرمافزار HEC-GeoRAS و وارد کردن مقادیر سیلاب برآورد شده به نرمافزار HEC-RAS، شبیهسازی سیلاب انجام گرفت. نتایج و خروجیهای مدل HEC-RAS در شرایط جریان غیرماندگار برای چند مقطع تصادفی با کیلومتراژهای 7969، 6869، 5064، 4023، 3368، 2443، 1296، 260 و 7 و دوره برگشت 5، 25 و 100 سال محاسبه گردید
این نتایج نشان داد، با افزایش سطح مقطع جریان، ارتفاع سطح آب کاهش و با افزایش دوره بازگشت سیل ارتفاع سطح آب در هر مقطع عرضی افزایش مییابد. همچنین ملاحظه گردید که هرچه سطح مقطع جریان بزرگتر شود به همان نسبت سرعت آب در آن مقطع نیز کاهش می یابد.
-1 مقدمه
با وجود پیشرفت روشهای فیزیکی و ساختمانی مهار سیل، همچنان سطح ایمنی در حاشیه رودخانههای بزرگ راضیکننده نبوده و نیازمند اجرای روشهای غیرسازهای مانند تاسیس مراکز سیستم هشدار سیل و استفاده از سیستمهای اطلاعاتی جدید همچون HEC-GeoRAS و HEC-RAS میباشد. منظور از شبیهسازی سیل، پیش بینی رفتار سیل در سیلابدشت به-صورت تعیین پیشرو یا ارتفاع و خصوصیات سیل در دوره بازگشتهای مختلف است.
از نتایج شبیهسازی می توان در تعیین کاربری اراضی، مطالعه و توجیه اقتصادی طرحهای عمرانی، ساماندهی رودخانه، شناسایی حق بیمه سیل و ایجاد محدودیت-های اجباری در مناطق خطرپذیر استفاده کرد. تاکنون مطالعات گستردهای در زمینه شبیهسازی سیلاب در رودخانههای داخلی و خارجی صورت گرفته است. حسین زاده و همکاران پهنهبندی سیلاب با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS در محیط GIS را مورد مطالعه قرار دادهاند.
این تحقیق با هدف تلفیق مدل هیدرولیکی HEC-RAS با نرمافزار ArcView از مجموعه نرمافزارهای GIS از طریق الحاقیه HEC-GeoRAS به برآورد پهنه سیل و خسارات اقتصادی ناشی در فاصلا 8/2 کیلومتر از رودخانه دایمی لایین سو از رودخانههای شمال خراسان می پردازد
قمی اویلی و همکاران شبیهسازی پهنهبندی سیل رودخانه کارون را با استفاده از مدل HEC-RAS انجام دادند. بدین منظور، هیدروگراف سیل خروجی در بالادست حوزه و زیرحوزه های موجود در مسیر مورد نظر با استفاده از روشهای هیدروگراف واحد و شاخص سیلاب تعیین شدند و همچنین حداکثر رقوم تراز سطح آب در 44 مقطع عرضی مشخص در طول حدود 43 کیلومتر از مسیر رودخانه کارون به دست آمد. سپس با استفاده از مدل ارتفاعی رقومی - DEM - تولید شده از بستر و حریم رودخانه و حداکثر رقوم تراز سطح آب در مقاطع معین برای دوره بازگشت های 5 و 10 و 20 و 25 و 50 و 100 ساله با استفاده از قابلیت نرم افزار HEC-RAS پهنه خطر سیل برآورد شدند و محدوده و میزان اراضی کشاورزی و مناطق مسکونی که در صورت وقوع سیلاب به مخاطره خواهند افتاد برای سیلابهای با دوره بازگشتهای مذکور مشخص شدند.
مطالعات روی رودخانه لایین سو نشان داد پهنه یک سیلاب مشخص در تابستان وسیعتر از فصول دیگر است و روش SCS در برآورد ضریب مانینگ مقادیر بیشتری را نتیجه میدهد بنابراین پیشنهاد گردید که در مطالعات پهنهبندی سیلاب برای رودخانه لایینسو فصل تابستان به عنوان معیار طراحی و روش SCS به عنوان روش برآورد ضریب مانینگ استفاده شود
شعبانلو و همکاران پهنهبندی سیلاب در شبکه رودخانههای استان گلستان را با استفاده از GIS انجام دادند با استفاده از هیدروگرافهای سیلاب با دورههای بازگشت مختلف که از مدل HEC-HMS بدست آمد، پهنهبندی سیلاب برای رودخانههای منطقه طرح انجام و مناطق مورد تهدید سیل مشخص شد. مشاهده شد که حوضه آبخیز رودخانه دوغ بیشترین میزان تولید سیل را دارد. در ادامه کل مساحت خسارت دیده براساس نتایج حاصل از برنامه HEC-RASبه ازاء دورههای بازگشت مختلف محاسبه گردید که با همپوشانی نقشههای کاربری اراضی، نقشه راه ا و تأسیسات زیربنایی با نقشههای پهنهبندی سیلاب حاصل از مدل HEC-RAS تعداد روستاها و شهرهای خسارت دیده و میزان مساحت آسیب دیده روستایی و شهری، اراضی کشاورزی، اماکن و اموال و تأسیسات زیربنایی به دست آمد و میزان خسارت وارده شده پیشبینی شد
ایمانی و همکاران با استفاده از مدل HEC-RAS نسبت به تعیین پهنه سیل گیر در بالادست سد طالقان از پل گلینک تا پل وشته اقدام نمودند - ایمانی و همکاران،1391،صفحه. - 1 روشان و همکاران تحقیق در مورد شبیهسازی رفتار هیدرولیکی رودخانه با استفاده از مدل HEC-RAS را در محیط GIS مورد بررسی قرار دادهاند. هدف این تحقیق، تلفیق مدل هیدرولیکی HEC-RAS با نرمافزارArc View از مجموعه نرمافزارهای ArcGIS از طریق الحاقیه HEC-GeoRAS به منظور شبیهسازی پارامترهای هیدرولیکی رودخانه بشار واقع در استان کهگیلویه و بویراحمد میباشد
جوان و همکاران پهنهبندی خطر سیل گرفتگی توسط معادله انرژی جریان و سیستم اطلاعات جغرافیایی را مورد بررسی قرار دادند - جوان و همکاران،1392، صفحه . - 101 پریسای و همکاران پهنهبندی خطر سیل با دو مدل مادکلارک و HEC-RAS را در حوضه آبخیز سد بوستان استان گلستان بررسی کردند
جانسون و همکارانش مدل HEC-RAS را برای پیش بینی و تعیین حد اراضی مرطوب در طول 10 کیلومتر از رودخانه ویومینگ گری بول در آمریکا به کار بردند. آنها با استفاده از مدل مذکور، پروفیل سطح آب رودخانه را ترسیم کردند. همچنین، با انحراف آب برای یک مخزن جدید و تعیین شرایط مرزی با و بدون انحراف با مقیاس مشابه، پیش بینی کردند که کل مساحت زیر سیل در موقع انحراف 28313 لیتر بر ثانیه از 167/2 به 149/7 هکتار کاهش یابد. این محققان معتقدند که این روش، روش معتبری برای تعیین کمیت تاثیرات انحراف روی اراضی مرطوب کنار رودخانه است و این روش باید به عنوان روشی برای تشخیص اراضی مرطوب - تحت تماس با آب - در پروژه های مشابه، بیشتر مورد ارزیابی قرار گیرد
ریچارد و همکارن برای پهنه بندی خطر سیل در منطقه آریزونای غربی و شرقی با استفاده از خصوصیات هیدرولوژیک و ژئومورفولوژیک به بررسی خطرات تهدید کننده عملیات مهندسی پرداختند. برای شروع مطالعات با توجه به خصوصیات ژئومورفولوژیک حوضه های آبخیز، منطقه را به شش واحد مطالعاتی تقسیم نمودند. در پایان با توجه به فرسایش کناری ساحل و بستر رودخانه ها و تهنشست رسوبات در هنگام وقوع و فروکش جریان سیل، ضوابط مورد نظر در پهنه بندی منطقه مورد مطالعه و مناطق مشابه تدوین و ارائه گردیده است
اسلام و کیمیترو با استفاده از داده های سنجش از دور یک نقشه خطر سیل را برای بنگلادش تهیه نمودند
میلر و همکاران با تلفیق مدلهای هیدرولوژیک و سیستمهای اطلاعات جغرافیایی، اثر تغییرات کاربری اراضی و پوشش گیاهی را بر عکسالعمل هیدرولوژیک دو حوضه آبخیز ایالات متحده آمریکا مورد مطالعه قرار دادند - میلر و همکاران،2002، صفحه. - 919پیستوچی و مازولی با استفاده از نرمافزارهای HEC-RAS، ArcView GIS و HEC-HMS اثرات سیلاب در حوضه رودخانه روماگنا، واقع در کشور ایتالیا را پیشبینی نمودند - پیستوچی و مازولی،2002،صفحه. - 22 آندام در مقایسه رژیم رودخانههای جنگلی و خارج از جنگل با استفاده از مدل هیدرولیکی-HEC RAS و الحاقیه HEC-GeoRAS تغییرات سرعت و عدد فرود را در این دو نوع رودخانه مورد بررسی قرار دادند - آندام،2002،صفحه. - 136 نبل و همکاران در حوضه رودخانه سن آنتونیو در مرکز تگزاس ایالات متحده آمریکا اقدام به شبیهسازی سیلاب منطقهای ناشی از رویداد تابستان 2002 با استفاده از دادههای راداری بارش NEXRAD، GIS و نرم-افزارهای HEC - RAS و HEC-HMS نمودند
ناپرادیان و چیرا اقدام به مدلسازی هیدرولوژیکی و تهیه نقشهی خطر سیل برای یک حوضه آبخیز کوچک در نزدیکی بایاماری به نام درهی استوروی با استفاده از دو مدل WetSpa و HEC-RAS نمودند - ناپرادیان و چیلا،2005، صفحه . - 53 بیتس از نقشه طغیان سیل با دقت مکانی 1/2 - متر - ، در طول 16 کیلومتر از رودخانه سورن انگلستان استفاده کرده و از تصاویر تهیه شده از رویداد سیل بزرگ در نوامبر 2000 در چهار دوره زمانی جهت شبیه سازی بهره جست
، با استفاده از ارتباط سامانه اطلاعات جغرافیایی و مدل HEC-RAS اقدام به پهنه بندی خطر سیلاب با دوره بازگشت های مختلف نمود. این پژوهش نشان داد که الحاقیه مدل به خوبی قابلیت خود را در تحلیل مدلهای هیدرولیکی رقوم سطح آب و تعیین پهنه بندی سیلاب نشان می دهد. در این تحقیق آثار سیلاب وگسترش پهنه آن در سواحل با مقطع طبیعی رودخانه بفراجرد و همچنین ارتفاع سیل در موارد موجود سازهای با استفاده تلفیقی از سه نرم افزار ARCGIS، HEC-GeoRAS و HEC-RAS مورد بررسی قرار گرفته است. بررسی اثر شیب زیاد رودخانه مخصوصاً در مناطق سراب با عرض مجرای کم، از اهداف دیگر این تحقیق می باشد
