بخشی از مقاله
کاربرد سامانه هاي اطلاعات جغرافيايي (GIS) در مطالعات تعيين حد حريم و بستر رودخانه ها (مطالعه موردي: حوضه آبريز رودخانه چناران بجنورد)
چکيده
جهت برآورد حد حريم و بستر رودخانه ها، نخست داده هاي مورد نياز از طريق سيستم اطلاعات جغرافيايي (GIS) و مدل رقومي ارتفاع (DEM) پردازش گرديده و سپس الگوريتم هاي مختلف براي رسيدن به نتايج مورد نظر بکار گرفته شده است . ابتدا پردازش داده ها و آماده سازي عناصر مختلف جهت ايجاد يک مدل هيدرولوژيک مستلزم بهره گيري ازمحيط ARCVIEW(GIS- ARCGIS و ELWIS) مي باشدکه تعيين محدوده حوضه آبريز و تبديل آن به زير حوضه ها و استخراج پارامترهاي فيزيوگرافي و نقشه شماره منحني (CN) را امکان پذير مي نمايد. درگام بعدي، بعد از تهيه ورودي هاي مورد نياز، با استفاده از روشهاي موجودهيدروگراف سيلاب با دوره بازگشت ۲۵ساله استخراج مي گردد. در روند پروژه تعيين حد حريم و بستر رودخانه ها کاربرد GIS و RS علاوه بر موارد ذکر شده فوق به شکل تخصصي و با تلفيق نرم افزارالحاقي HEC-GEO-RAS بانرم افزارهاي هيدروليکي HEC-RAS در تهيه نقشه هاي پهنه سيلاب ، کاربري اراضي و حريم کيفي رودخانه ها مشهود بوده که به تفصيل در ذيل به آن اشاره شده است .
کليد واژه ها: حد حريم و بستر، حوضه آبريز، فيزيوگرافي، GIS،HEC-RAS ، پهنه سيلاب
۱-مقدمه
به دليل رشد روز افزون جمعيت و توسعه سريع زندگي شهري و روستايي در اراضي حاشيه رودخانه ها و طبيعتاً افزايش تقاضا براي احداث اعياني در اين اراضي ، متأسفانه روند تجاوز به بستر و حريم رودخانه ها ، تصرف غير قانوني اين گونه اراضي و دخل و تصرف غير مجاز در آنها افزايش يافته است .
با تصويب قانون آب در تاريخ ۱۳۴۷.۴.۲۷وظيفه تعيين حد بستر رودخانه ها و نهرهاي طبيعي و حفاظت آنها از دخل و تصرف غير مجاز ، به عهده وزارت نيرو ( وزارت آب و برق در زمان تصويب قانون ) قرار گرفت .
امروزه در راستاي انجام مطالعات منابع آب استفاده از فن آوريهاي جديد جهت اخذ و پردازش اطلاعات ، با استفاده از نرم افزارها و سيستم هاي پشتيباني پردازش اطلاعات مي توانند نقش به سزايي داشته باشند.
به طور کلي استفاده از سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي (GIS) و سنجش از دور (RS) و امکان به کارگيري سخت افزارها و نرم افزارهاي ويژه رايانه اي در سطح دنيا با استقبال زيادي روبرو شده است .
سيستم هاي اطلاعات جغرافيايي از گردآوري و بايگاني گرفته تا تهيه نقشه ها و شگردهاي پيچيده پردازش و نمايش داده هاي محيطي را شامل مي شوند اين ابزار پرقدرت نه تنها انجام اعمالي را که پيش از اين به صورت دستي با زحمت و صرف هزينه و زمان زياد انجام مي گرفت آسانتر، ارزانتر و سريعتر کرده است بلکه امکان انجام تحليل هايي را فراهم ساخته که بيش از اين با روشهاي سنتي اساساً امکان پذير نبود.
استخراج پارامترهاي فيزيوگرافي حوضه آبريز، تهيه نقشه هاي کاربري اراضي ،تهيه نقشه هاي پوشش گياهي، تخمين (CN)
حوضه ، تهيه پهنه سيلاب و حريم کيفي و کمي رودخانه هابه صورت دستي و سنتي يک فرآيند وقت گير و خسته کننده است که امروزه با علوم (GIS) و سنجش از دور (RS) بسيار سهل و آسان شده است .
۲-مواد و روشها
-موقعيت محدوده مطالعاتي
منطقه مورد مطالعه بر روي رودخانه چناران در نزديکي شهر بجنورد حد فاصل روستاي اسفيدان ، تا محل اتصال رودخانه چناران به رودخانه شاهجوب در بين طولهاي شرقي́۲۵ °۵۷تا ́۳۹ °۵۷و عرضهاي شمالي́۱۳°۳۷تا ́۲۸ °۳۷واقع شده است .
شکل ( ۲-۱)موقعيت منطقه مورد مطالعه و حوضه آبريز
-استخراج فيزيوگرافي حوضه آبريزدر محيط GIS
پارامترهاي فيزيوگرافي زيرحوضه هاي مورد مطالعه از قبيل مساحت ، محيط ،طول آبراهه اصلي، شيب حوضه و آبراهه بر اساس لايه هاي رقومي با دقت ۵۰۰۰۰: ۱وبا استفاده از نرم افزار(ARCGIS)محاسبه شده است .ارتفاع متوسط حوضه يکي از پارامترهاي مهم و مؤثر در ميزان و نوع بارندگي ، ميزان تبخير و تعرق ، پوشش گياهي حوضه و ...است . براي محاسبه ارتفاع متوسط حوضه ،ابتدا مدل رقومي ارتفاعي (DEM) توسط نرم افزار (٣.٠ ELWIS ) تهيه شده ،سپس با استفاده از نرم افزار Arcview٣٣،نحوه توزيع سطوح بين خطوط تراز بدست آمده ، سپس با استفاده از رابطه مينگين وزني زيرارتفاع متوسط زير حوضه هاي مورد مطالعه محاسبه گرديده است .
جدول ( ۲-۱) خلاصه مشخصات زيرحوضه هاي آبريز مورد مطالعه
-تهيه پهنه سيلاب در محيط GIS
براساس اطلاعات گردآوري شده توپوگرافي و مورفولوژي رودخانه و پس از وارد کردن اين اطلاعات در محيط (GIS)، اطلاعات مورد نياز مدل در اين محيط آماده شده و سپس به مدل هيدروليکي (HEC RAS)وارد ميگردد. در بخش اول هندسه مدل ، مشخصات ژئومتري رودخانه شامل مقاطع عرضي، فاصله مقاطع و ضرايبي مانند ضريب مانينگ , ضرايب انبساط و انقباض مقطع ، به مدل معرفي ميشوند. در بخش پارامترهاي هيدروليکي نيز دبي هاي مورد نياز براي شبيه سازي جريان در مقاطع مختلف وشرايط مرزي جريان در بالا دست يا پائين دست يا هر دو و همچنين نوع رژيم جريان مورد بررسي، تعيين ميشوند.
تهيه نقشه قابل قبول يکي از مهم ترين چهار چوب هاي لازم براي شبيه سازي رودخانه است . به همين منظور از مسير مورد مطالعه رودخانه ي چناران بجنورد عمليات نقشه برداري جهت تهيه نقشه صورت گرفته است . نقشه برداري انجام شده براي محور مورد بررسي با مقياس ۱۰۰۰: ۱و فواصل خطوط تراز در آن ۱.۰متري بوده است . اين خطوط پس از رقوم دهي وارد محيط ( GIS )شده و با استفاده از توانائيهاي اين محيط و با کمک الحاقيه ( HEC-GEO-RAS)که براي محيط نرم افزار(ArcView )
ارائه شده است مقاطع عرضي در طول بازه رودخانه استخراج شده اند. در نهايت پس از انجام ويرايشهاوتغييرات لازم ، وارد محيط نرم افزار (HEC-RAS)مي گردد .پارامتر اصلي هيدروليکي مورد نياز برنامه ( HEC-RAS)در شبيه سازي جريان ، دبي در دوره برگشت مورد نياز ميباشد. با توجه به انجام مطالعات هيدرولوژي در منطقه و نيز شرح خدمات مربوط به پروژه ، دبي طرح ، دبي حداکثر با دوره برگشت ۲۵ساله بوده ميباشد.
-تهيه نقشه کاربري اراضي در محيط GIS
نقشه هاي پايه مورد استفاده در اين بخش از مطالعات ، نقشه هاي کاداستر ۱:۲۰۰۰، نقشه هاي توپو گرافي ۱:۱۰۰۰ و ۱:۵۰۰ برداشت شده از مسير رودخانه ، تصاير( google earth)جهت تدقيق مرز قطعات اراضي حاشيه رودخانه به منظور بررسي و مطالعه دقيق جهت معين شدن کاربري اراضي اطراف رودخانه ، ميزان تجاوزات به پهنه سيلاب ۲۵ساله و نيز به حريم رودخانه و مشخص نمودن متصرفين بازه مورد مطالعه بوده است . که اين امر با استفاده ازسيستم اطلاعات جغرافيايي ونرم افزار (ArcView وArc GIS و Hec Ras) صورت گرفته است . شکل (۲- ۷)نرم افزارهاي مورد استفاده را نشان مي دهد.
