بخشی از مقاله
قابلیت جمع آوری رواناب شهری با استفاده از مدل SWMM (مطالعه موردی: شهر بابلسر)
چکیده
حوزه های آبخیز شهری به دلیل توسعه دارای رفتار هیدرولوژیکی پیچیده تری نسبت به حوزه های طبیعـی مـی باشـند کـه شناخت پاسخ هیدرولوژیکی آنها به طراحی مناسب تسهیلات کنترل سیلاب کمک خواهد نمود. در این تحقیق بـا اسـتفاده از مدل SWMM، به بررسی پتانسیل تولید رواناب شهری در بخشی از محدوده شهری بابلسـر پرداختـه شـد. هـدف از ایـن بررسی، تحلیل قابلیت استحصال آب جمع آوری شده باران برای کاربرد در مصارف شهری می باشد. بـدین منظـور در مـدل SWMM، منطقه 65/69 هکتاری مطالعاتی در قالب 6 واحد هیدرولوژیکی (از 5/94 تا 16/82 هکتار)، 6 گره خروجـی و 4 کانال تعریف شد. با توجه به این نتایج، مقدار بارش 24 ساعته با دوره بازگشت 25 سال برابر 70/37 میلی متر است که از این مقدار، 33/73 میلی متر صرف نفوذ و 35/60 میلی متر نیز مربوط به رواناب است. نتایج تحقیق نشان داد که در حـدود 52/1 درصد از بارش طرح شهر بابلسر می تواند قابلیت تبدیل شدن به رواناب را داشته باشد که می تـوان از طریـق سیسـتم هـای جمع آوری، علاوه بر کاهش خطرات سیلاب شهر بابلسر، یک منبع مکمل آبی که جبران کننده بخشی از مصرف خانوارها در بخش غیرشرب باشد، به مدیریت منابع آب پرداخت.
کلمات کلیدی: حوزه آبخیز شهری، رواناب، مدل SWMM ، نفوذپذیری، کاربری اراضی
.1 مقدمه
کمتر از یک درصد آبهای جهان شیرین برای شرب، کشاورزی و دیگر مصارف عمومی قابل دسترسی است. علاوه بر کمیت ناچیز این منابع، توزیع بسیار ناهمگون نیز به اهیمت آن افزوده است. محدودیت دسترسی بـه منـابع آب شـیرین و پایـدار در اغلب نقاط دنیا بخصوص در خاورمیانه در دهههای آتـی متاسـفانه چشـمانـداز روشـن و مناسـبی نیسـت. تـأمین آب بـرای بخشهای مصرف خانگی، کشاورزی و صنعت در حال حاضر یکی از مهمترین چالشهـای دولـتهـا در بسـیاری از منـاطق جهان است. به همین خاطر اکنون تمایل به روش های کمهزینه و نیز پایدار و محلی در تأمین و نگهداری آب سـالم و پـاک افزایش پیدا کرده است. عمدهترین این روش ها به عملیات استحصال آب باران باز میگردد. بطوری که اولین شواهد استفاده از فنون استحصال آب باران در صحرای نقب (فلسطین) در 4000 سال قبل بوده است .[1]
منظور از استحصال آب باران، جمعآوری رواناب جریانهای سطحی از یک سطح (پشتبام، خیابانها، محوطه اطراف خانـه و سطوح آزاد زمین) و استفاده مفید از آن اطلاق میشود. جمعآوری آب باران قبل از رسیدن به زمین، ایـن قابلیـت را دارد کـه آب قبل از آلودگی زیاد، جمعآوری شود. لذا برای بسیاری از مصارف خانگی، صنعتی و آبیـاری مناسـب خواهـد بـود. یکـی از
1
روشهایی که به طور مستقیم میتواند باعث کاهش اتکاء به منابع آب معمول نظیر آبهای زیرزمینـی و رودخانـههـا باشـد، استحصال آب باران از سطوح آبگیر است. از آنجا که بارندگی معمولاً به صورت نابرابر در سرتاسـر سـال توزیـع شـده اسـت، استحصال آب باران تنها میتواند به عنوان یک منبع مکمل برای مصارف خـانگی، صـنعتی و کشـاورزی اسـتفاده شـود و در وضعیتهای اقلیمی خوب و زمانهایی که بارندگی کافی باشد، جمعآوری آب باران میتواند بطور موثری مکمل سایر منـابع آب مانند مصارف خانگی (شستشوی البسه، ظروف و وسایل)، کولر و تهویه مطبـوع، دستشـوئی و توالـت، مصـارف صـنعتی، فضای سبز، شرب دام و غیره در مقیاس کوچک باشد. مثال جالب در این مـورد، جمـعآوری آب از پشـتبـام سـاختمانهـا و منازل، باند فرودگاهها، سطح خیابانها و سطوح غیرقابل نفوذ روزمینی در پارکها در کشور سنگاپور است. همچنین امروزه از آبهای جمعآوری شده برای آبیاری فضاهای سبز، تامین آب برای سیستمهای خنک کننده سـاختمانهـا و آتـشنشـانی در کشورهای سنگاپور، تایوان، انگلستان و ژاپن استفاده میشود .[2]
با وجود کمبود روز افزون منابع آب، استحصال آب باران به عنوان یک راه حل جایگزین عملی و امیدوار کننده برای مقابله بـا کمبود آب میباشد .[3] در جهان مدرن، استحصال آب باران به عنوان یک گزینـه بـرای تـأمین آب در کشـورهای در حـال توسعه و حتی توسعه یافتهعمدتاً، در محلی که در آن منابع آب معمولی وجود ندارد و یا هزینههـای سـنگینی دارد مـیباشـد .[4] در این زمینه هاشمی زاده و همکاران [5] با استفاده از سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی بـه استحصـال آب باران با استفاده از سطوح مختلف آبگیر مانند سدهای تنظیم کننده، تراس کنتوری، سـطوح آبگیـر کوچـک (بـامهـا و حیـاط منازل) پرداختند. نتایج تحقیق نشان داد بحث استحصال آب و استفاده از آب بـاران از روشهـای مطـرح در بهـرهبـرداری از آبهایی است که به حساب نیامدهاند و استحصال آب یک فنآوری ساده و مؤثر میباشد که حتی در سطوح کوچک نیز قابل اجرا است که از این روش میتوان در آبیاری فضای سبز شهری و مصارف خـانگی اسـتفاده کـرد. راج [6] در منطقـه ای از کشور هند با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی، مساحت سطوح مختلف را محاسبه کرد و در نهایـت بـا ضـرب متوسـط بارندگی و ضریب رواناب سه سطح پشت بام و جاده و فضای باز، به ارزیابی جمعآوری آب باران پرداخت. نتایج نشان داد کـه آب جمعآوری شده از سطح پشتبامها نسبت به سطوح دیگر، آب پاکتری را فراهم میکند و همچنـین برداشـت آب بـاران، راه حل ایدهآل برای بحران آبی است که در آینده وجود میآید.
در سواحل جنوبی دریای خزر بارش بعنوان مهمترین عنصر اقلیمی و پدیده جوی از توزیع زمانی و مکانی پیچیده ای برخوردار است. موقعیت جغرافیایی منحصر به فرد این منطقه به ویژه قرارگیری آن بر جانب جنوبی دریای خزر، جابجایی مـداوم پشـته ها و ناوه های امواج غربی بر روی منطقه و استقرار رشته کوه های مرتفع و توپوگرافی پیچیده، بـروز چنـین پیچیـدگی را در الگوی بارش در پی داشته است. در این میان وقوع بارش های شدید از ویژگی های ذاتی اقلیم سواحل جنوبی دریای خـزر محسوب می گردد. بطوریکه برخی از ایستگاه های خزری در اغلب سال هاتقریباً نیمی از مجموع بـارش سـالانه خـود را بـا آستانه بالاتر از 30 میلی متر در روز دریافت می دارند .[7] بنابراین با توجه به اهمیت جمع آوری روانـاب شـهری و بارنـدگی های بالا در نوار ساحلی شمال کشور، در این تحقیق به بررسی قابلیت استحصال آب باران در شهر بابلسر پرداخته مـی شـود که بدین منظور از مدل هیدرولوژیکی SWMM استفاده شده است.
.2 معرفی منطقه مطالعاتی
شهرستان بابلسر در طول جغرافیایی 52 درجه و 39 دقیقه و عرض 36 درجه و 42 دقیقه در قسمت مرکزی اسـتان مازنـدران قرار گرفته و از شمال به دریای خزر، از جنوب به شهرستان بابل، از شـرق بـه شهرسـتان جویبـار و از غـرب بـه شهرسـتان محمودآباد محدود شده است (شکل .(1 شهرستان بابلسر در حاشیه بزرگترین دریاچه جهان و سواحل زیبا قرار دارد که یکی از مهمترین مناطق توریستی و مهمانپذیر کشور می باشد. این شهرستان به علت قرار گرفتن در مسیر شـاهراه شـرق بـه غـرب
2
استان مازندران، با وجود پلاژهای متعدد در نوار ساحلی و اماکن اختصاصی مختلف از جمله اقامتگاه های سـازمانی ویلاهـای دریاکنار، خزرشهر، دریاسر و همچنین عبور رودخانه بابلرود از مرکز شهر بر جلوه و زیبایی آن افزوده اسـت و ایـن شـهر را در یک موقعیت ممتاز توریستی قرار داده است.
شکل :1 موقعیت شهر بابلسر
.3 روش انجام تحقیق
در این تحقیق، بخشی از محله های غربی بابلرود از شهر بابلسر به عنوان منطقه مطالعاتی انتخاب شده است (شـکل .(2 بـه منظور شبیه سازی سیلاب و تبدیل بارش به رواناب، از مدل هیـدرولوژیکی- هیـدرولیکی SWMM اسـتفاده شـده اسـت. بدین منظور ابتدا از شهرداری بابلسر، نقشه مسیر آبگذرهای کوچه ها و خیابان ها تهیه شد. در مرحله بعد، محدوده مطالعـاتی با توجه به مسیر خروجی جریان ها، به 6 واحد هیدرولوژیکی شهری تقسیم شد. همچنین وضعیت کاربری ها در هـر یـک از واحدهای هیدرولوژیکی نیز بررسی شد که بر این اساس، کاربری های اصلی در سه گروه -1 ساختمانی (مسکونی، آموزشـی، انبار، تجاری، در حال ساخت، درمانی بهداشتی، صنعتی کارگاهی، فرهنگی مذهبی، مسکونی، ورزشی، پذیرایی و جهـانگردی)، -2 باغ و فضای سبز و -3 بایر و متروکه تقسیم شدند.
