بخشی از مقاله

چکیده

سیل از جمله معدود بلایایی به شمار می آید که کشور همه ساله در معرض اثرات تخریبی و لطمات ناگوار آن واقع شده است . از جمله مشکلات مهمی که کشورمان را در این زمینه تهدید می کند از دست دادن خاک حاصلخیز ، تخریب اراضی زراعی و مناطق مسکونی ، تغییرات مرفولوژی رودخانه و نابودی احشام و حتی گاهی انسان می باشد .

با تعیین حد بستر و حریم رودخانه ها، امکان مدیریت و توسعه بهینه سیلابدشت فراهم شده و می توان خسارت های ناشی از سیل گیری اراضی را کاهش داد . بکارگیری سامانه اطلاعات جغرافیایی - GIS - به عنوان ابزاری قوی ، توانایی ایجاد و آنالیز داده ها از منابع مختلف جهت مدیریت دشت های سیلابی را داراست . استفاده از الحاقیه HEC-GeoRAS 4.3 در محیط ARC GIS 9.3 کمک به تشکیل بانک اطلاعاتی مکانی موردنیاز شامل مسیر رودخانه ، مقاطع عرضی ، کرانه ها و بانکها می کند .

با انجام این کار دقت تحقیقات و نهایتا پهنه بندی سیلاب افزایش می یابد . با افزودن خروجی GIS به عنوان مشخصات هندسی رودخانه در محیط HEC RAS 4.1 و وارد کردن اطلاعات هیدرولیکی رودخانه اطلاعات لازم جهت پهنه بندی را دارا می باشیم . بعد از اجرای مدل هیدرولیکی علاوه بر پهنه سیلگیر ، عمق جریان آب در هر نقطه را به دست می آید که می توان برآورد دقیقی از خسارات ناشی از سیل با دوره بازگشت های مختلف را ارائه نمود .

مقدمه

ازاساسی ترین گامها درمدیریت سیلاب دشت ، کنترل سیلاب ، تخمین خسارات سیل ، تعیین حق بیمه سیل و تعیین دقیق مرزهای سیلاب دشت یا همان پهنه بندی سیلاب میباشد که دستیابی به این نتایج جز با تحلیل هیدرولیکی امکان پذیر‬ نمیباشد. مدلهای ریاضی نقش محوری را در این تحلیلها دارا هستند. با استفاده از این مدلها می توان پروفیلها و پهنه های سیلاب را درطول مسیر رودخانه که هر یک مربوط به شدت جریان خاصی می باشد را به سادگی تعیین نمود.

بطورمعمول پهنه بندی سیلاب براساس مدلسازی هیدرولیک جریان در شرایط دائمی بدست می آید. بعبارت دیگر هیدرولیکجریان در طول مسیر رودخانه با معرفی حداکثر بده هیدروگراف سیل با دوره برگشت مشخص و برای شرایط جریان دائمی مورد بررسی قرار می گیردمشخصاً. در بازه هایی از رودخانه که از محدوده شهرها و روستاها عبور می نماید تحلیلصحیحی از زمان عبور سیلاب بدست نمی آید. به منظور دستیابی یه این هدف لازم است تا هیدرولیک جریان براساسهیدروگراف سیلاب در شرایط جریان غیردائمی بررسی گردد.

بعبارت دیگر وسعت آبگرفتگی حاشیه رودخانه در زمانهای‬مختلف مشخص و بر اساس آن می توان میزان خطرپذیری را تعیین نمود. اما نقص اکثر مدلهای هیدرولیکی، ناتوانی آنها‬در مرتبط کردن اطلاعات مربوط به خصوصیات پهنه های سیلاب با موقعیت فیزیکی آنها روی زمین است.معمولاً به‬منظور مشخص کردن پهنه سیلاب، رقومهای سطح آب را به صورت دستی روی کاغذهای مربوطه ترسیم می نمایند.‬

با کامپیوتری کردن عملیات ترسیم پهنه سیلاب میتوان در وقت و نیروی انسانی به میزان قابلتوجهی صرفهجویی کرد. ‬باافزایش قابلیت دسترسی به اطلاعات دیجیتال و کارایی تحلیلهای کامپیوتری،GIS‬ نقش بسزایی را در مدلسازی‬هیدرولوژیکی و هیدرولیکی ایفا نموده است. با رشد و توسعه فناوریهای نوین، روشهای موجود تهیه نقشههای‬پهنهبندی سیل و محیط نمایش آنها نیازمند استفاده از ابزاری موثر میباشد. نقشGIS‬ به عنوان ابزاری قدرتمند در‬ مدلسازی هیدرولوژیکی و هیدرولیکی همچنان رو به افزایش است. چنین سیستمی توانایی قابل ملاحظه جهت مدیریتسیلاب دشت قبل از وقوع سیل و حتی مدیریت بحران ، امداد و نجات را در اختیار مدیران و کارشناسان مربوطه قرار میدهد.

GIS‬در اوایل دهه 1960 برای اولین بار در کانادا مطرح و از آن تاریخ به بعد، روز به روز برطرفداران آن افزوده شد تا در دهه 80 جنبه جهانی پیدا نمود. مزیت استفاده ازGIS‬ در مدلسازی هیدرولیکی، پتانسیل بالای آن در استخراج‬ اطلاعات رقومی مقاطع عرضی با دقت بسیار زیاد از روی مدل رقومی زمین Digital - Elevation Model-DEM - ‬ می‬ باشد - 0 را میتوان در قالب دو ساختار اصلی داده ها درGIS‬ یعنی رستری و برداری تولید کرد. ارزش هر سلول د‬رDEM با ساختار رستری معادل ارتفاع متوسط قطعه کوچکی از زمین خواهد بود. مدل رقومی در حالت برداری دارای‬ ساختار ویژهای است که شبکه های نامنظم مثلثی - Triangular Irregular Networks-TIN - ‬ نیزنامیده می شود.

Beavers در سال 1994 اولین فعالیتها را در زمینه برقراری پیوند بین مدلهای هیدرولیکی وGIS‬انجام داد. به این ترتیب ابزاری به‬ نامHEC2-ARC‬ بمنظور کمک به هیدرولوژیستها در تحلیلهای مربوط به پهنهبندی سیلاب تهیه گردید.

این برنامه قادراست اطلاعات مربوط به عوارض زمین را از پوششهای روی نقشه استخراج نموده وسپس دادههایی را که توسط کاربربه عنوان ورودی سیستم معرفی میشود، بر روی آن درج نماید. این ورودیها میتوانند مقادیر ضریب زبری مانینگ‬، ثابتهای انقباض و انبساط کانال و... باشد. درنهایت این اطلاعات را به نحوی تغییر می دهد که بتوان آنها را بعنوان ورودی برنامه HEC‬-2 بکار برد . در سالهای اخیر، اکثر کارشناسان هیدرولیک برنامه مورد استفاده خود را از HEC‬-2 به مدلHEC-RAS‬ که یک برنامه تحت ویندوز است، تغییر داده اند.

AckeUPDQ و همکاران در سال 1999 از HEC-*HR5$6 بعنوان برنامه مرتبطکننده ArcInfo‬ وHEC-RAS‬ استفاده کردند. این نگارش خاصGeoRAS‬ از ArcInfo‬ برای بدست آوردن اطلاعات جغرافیایی که در + - &-5$6 مورد نیاز است استفاده میکند . در نهایت، در سال 1999 برنامهHEC - GeoRAS ‬برنامه مرتبطکنندهArcview‬ وHEC-RAS‬ توسطHEC‬ ارائه شد که از آن به منظور استخراج اطلاعات‬جغرافیایی مورد نیاز + - &-5$6 استفاده می شود.

منطقه موردمطالعه

رودخانه کارده یکی از سر شاخه های رودخانه کشف رود در حوضه قره قوم - شکل - 1 می باشد که در دامنه جنوبی ارتفاعات هزار مسجد در شمال شهرستان مشهد قرار دارد بر روی این رودخانه سد بتنی مخزنی جهت تامین قسمتی از آب شرب مشهد احداث گردیده است .حوزه آبریز رودخانه کارده منطقه ای کوهستانی با شیب نسبتا تند می باشد ، رودخانه کارده در بالادست از دو شاخه اصلی تشکیل گردیده که شاخه شرقی آن با وسعت 431/4 کیلو مترمربع که جریان دائم دارد به نام شاخه آل یا کارده بالا بعنوان حوضه معرف شده است و همچنین در بخش غربی حوضه رودخانه کوشک آباد قرار دارد که رواناب آن در واقع سیلابی مستقیما وارد مخزن سد می گردد و معمولا دبی پایه ندارد . وسعت این زیر حوضه حدود 90 کیلومترمربع و طول رودخانه 19 کیلومتر می باشد .

حوضه معرف کارده در 59 26 تا 59 45 طول شرقی و 36 40 تا 36 58 عرض شمالی واقع شده است . این حوضه از شرق به رودخانه خورو سررود و از غرب به حوضه رودخانه ارداک و کوشک آباد محدود می شود . رودخانه کارده رودخانه ای دائمی ولی مقدار دبی آن در فصل خشک کم می باشد . تعدادی از سرشاخه های این حوضه در قسمت های مرتفع فصلی بوده و فقط در مواقع بارندگی جریان دارد . طول شاخه اصلی رودخانه تا محل ایستگاه هیدرومتری سد کارده 45 کیلومتر می باشد که 32 کیلومتر آن در این تحقیق مورد بررسی قرار گرفته است . رودخانه کارده از سه زیر حوضه خرکت در شمال ، زیرحوضه بلغور در شمال شرق و زیرحوضه چشمه قره نو که قسمت شمال غربی حوضه را در برگرفته تشکیل شده است . شاخه خرکت از کوه های عرق چین تپه شروع و پس از عبور از روستای خرکت در جنوب مارشک به شاخه قره نو که شمال غرب حوضه را زهکشی می کند می پیوندد.

شکل - : - 1 محل قرارگیری حوضه قره قوم در استان خراسان

این شاخه بعد از عبور از روستای جنگ و پنج منه با شاخه بلغور که در بخش شمال شرق حوضه را زهکشی می کند یکی شده و رودخانه کارده را بوجود می آورد . جدول - 1 - مشخصات فیزیوگرافی حوضه را مشخص نموده است 

در متن اصلی مقاله به هم ریختگی وجود ندارد. برای مطالعه بیشتر مقاله آن را خریداری کنید