بخشی از مقاله
چکیده
امروزه با پیشرفتهای گسترده در علوم مختلف بهویژه علم هیدرولیک و کشف تئوریهای جدید که معادلات حاکم بر پدیدههای مختلف را به خوبی بیان میکند، لزوم استفاده از برنامههای رایانهای بیشتر آشکار میگردد و بهطور کلی هدف از انجام مطالعات هیدرولیک، انتخاب یک مدل ریاضی است به گونهای که نتایج حاصل از آن بیانگر رفتار رودخانه بوده و توانایی پیشبینی رفتار رودخانه در شرایط مختلف را داشته باشد. مدل HEC-RAS برای محاسبات هیدرولیکی جریان یک بعدی در یک شبکه کامل از رودخانهها و کانالها طراحی شده است. در این تحقیق، با استفاده از نرمافزار HEC-RAS، به تجزیه و تحلیل جریان رودخانهی حوزهی کلاک پرداخته شده و با بکارگیری برنامهی جانبی HEC-GeoRAS در محیط ArcView GIS، پهنههای سیل رودخانه مذکور با دورههای بازگشت مختلف تعیین شده است - زمانی و همکاران، . - 1386
مقدمه
آب بهعنوان منبع حیات برای انسان و سایر موجودات میباشد ولی این منبع حیات بعضاً باعث نابودی و وارد شدن خسارات جبران ناپذیری میشود. از جمله این خسارات میتوان از دست دادن خاک حاصلخیز، تخریب اراضی زراعی و مناطق مسکونی، تغییرات مرفولوژی رودخانه و حتی نابودی انسانها را نام برد. شناخت رفتار رودخانه و اقدامات مهندسی بهجا، همواره دغدغه مهندسین مرتبط با این رشته بوده و به ابزاری برای شبیهسازی پدیده موردنظر در رودخانه نیازمند بودهاند. در صورت عدم وجود و بکارگیری چنین ابزاری قضاوتهای مهندسی غالباً باعث میشود که طرح با محافظهکاری بیشتر، خطای بیشتر و بعضاً غیر فنی به اجرا درآید. وجود چنین مواردی مهندسین آب را بر آن داشته که با اتکا بر ابزار مدرنی چون مدلهای ریاضی و سیستمهای اطلاعات جغرافیایی راهحل جدیدی برای کنترل و مدیریت این پدیده طبیعی بیاندیشند - آرمان، . - 1385 شناخت این پدیده و تعیین پهنههای سیلخیز با توجه به قابلیتهای سیستم اطلاعات جغرافیایی در زمینه تجزیه و تحلیل دادههای مکانی و امکانپذیری مدلسازی، از جمله مواردی است که تعیین پهنههای سیل را با دقت بیشتر فراهم مینماید. از سوی دیگر بر همگان روشن است که کنترل کامل سیل اگرچه مطلوب است اما امری غیرممکن میباشد و فقط با تمهیداتی میتوان خسارات ناشی از جاری شدن آنرا به حداقل رساند - ارحمی، . - 1381 بناویدز و همکاران - 2001 - ، روشهای تجزیه و تحلیل کنترل سیلاب را برای حوزه آبریز کلیرکریک1 با استفاده از GIS و مدلهای هیدرولوژیکی انجام دادند. آنها ابتدا حوزه آبریز موردنظر را به شش ناحیه تقسیم نمودند و سپس پهنههای سیل 5، 10، 25 و 100 ساله را مشخص کردند. آنها در پژوهش خود از نرمافزارهای GIS، NEXRAD، HEC-HMS، HEC-RAS و استفاده نمودند.
مواد و روشها
حوزه مورد مطالعه، حوزهی کلاک واقع در شهرستان گلوگاه به مساحت تقریبی 41/494 کیلومتر مربع در حوزه آبریز جنوبشرقی دریای خزر میباشد و در حد فاصل طولهای جغرافیایی 734879 تا 741799 متر شرقی و عرضهای جغرافیایی 4057510 تا 4065613 متر شمالی - در سیستم مختصات - UTM قرار دارد. در شکل - 1 - حوزه مورد مطالعه مشخص و مشخصات فیزیوگرافی آن نیز در جدول - 1 - نشان داده شده است. در پژوهش حاضر، برای شبیهسازی هیدرولیکی از دو نرمافزار استفاده گردید: ابتدا با استفاده از نرمافزار ArcView GIS و برنامهی جانبی HEC-GeoRAS، طرح شماتیک سیستم رودخانه و مقاطع عرضی ترسیم و ورودی مدل HEC-RAS تهیه گردید. لازم به ذکر است که برای شیب کمتر از 0/0004، فاصله مقاطع برای یک سیلابدشت عریض بایستی حداکثر 800 متر، برای شیب بین 0/0004 تا 0/0006، حداکثر فاصله مقاطع 550 متر باشد و برای شیبهای بزرگتر از 0/06 درصد فاصله مقاطع به 350 متر محدود گردد. برای مطالعات تعیین حد بستر و حریم، برای رودخانههای ساماندهی نشده ماکزیمم فاصله عموماً 150 متر و برای رودخانههای ساماندهی شده 600 متر میباشد - سازمان مدیریت و برنامهریزی کشور، . - 1384 در این پژوهش مبنای فاصله مقاطع عرضی 150 متر قرار داده شد، اما در مکانهایی که شیب تغییر قابل ملاحظهای داشته، فاصله مقاطع کمتر و حتی در بعضی موقعیتها تا 50 متر هم منظور شده است. سپس با استفاده از نرمافزار HEC-RAS مقاطع عرضی اصلاح و اطلاعات موردنیاز مدل هیدرولیکی، تکمیل گردید. در این پژوهش، برای شبیهسازی سیلاب از الگوی جریان ماندگار استفاده و مقادیر دبی با دورههای بازگشت مختلف و شرایط مرزی معرفی گردید. در جدول - 2 - ، مقادیر دبی حداکثر سیلاب بدستآمده از برنامهی HEC-HMS با دورههای بازگشت 25، 50، 100، 1000 و PMF ارایه شده که این مقادیر از هیدروگرافهای خروجی برنامه HEC-HMS استخراج گردیده است.
نتایج و بحث
در شکل - 2 - و - - 3، مقاطع عرضی ترسیم شده رودخانههای حوزهی مورد مطالعه در محیط ArcView GIS و HEC-RAS به ترتیب نشان داده شده است. همچنین در جدول - 3 - ، اطلاعات مربوط به مقاطع عرضی ترسیمشده در حوزهی کلاک نشان داده شده است. نتایج حاصل از تجزیه و تحلیل دادههای هندسی جریان در محل برخی از مقاطع عرضی رودخانههای حوزهی کلاک در جدول - 4 - نشان داده شده است. در نرمافزار HEC-RAS محاسبات مربوط به هر یک از این پارامترها با نامهای اختصاری خاصی نمایش داده میشود که در جدول مذکور نشان داده شده است.
شکل : - 2 - مقاطع عرضی ترسیم شده در محیط ArcView GIS شکل : - 3 - مقاطع عرضی ترسیم شده در محیط HEC-RAS3
