پهنه‌بندی خطر سیل با دو مدل مادکلارک و HEC-RAS در آبخیز سد بوستان استان گلستان

آب و خاک

مقاله 5، دوره 28، شماره 4، مهر 1393، صفحه 729-741   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v0i0.28016

نویسندگان

زهرا پریسای^* ؛ واحدبردی شیخ؛ مجید اونق؛ عبدالرضا بهره مند

علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

چکیده

یکی از روش‌های کارآمد مدیریت سیل، پهنه‌بندی شدت و نوع آن است. در این تحقیق پهنه‌بندی خطر سیل با تلفیق دو مدل توزیعی-مفهومی مادکلارک و مدل هیدرولیکی HEC-RAS انجام شد. اطلاعات مورد نیاز برای اجرای مدل مادکلارک در محیط HEC-HMS شامل نقشه‌های شبکه‌‌ای حوضه، شماره منحنی و بارش (شبکه‌های بارش راداری) با سیستم مختصات SHG و فرمت DSS بوده، که تهیه آن ها در کشورهای خارج از قاره آمریکا دشوار می باشد. برای حل این مشکل فایل‌های ورودی با استفاده از سیستم WMS، در ابعاد شبکه سلولی 200×200 متر تهیه گردید. سپس نقشه شماره منحنی شبکه ای و نقشه‌های بارش شبکه‌ ای (با گام‌ زمانی 15 دقیقه) تهیه شده در محیط PCRaster، با استفاده از بسته های نرم‌افزاری HEC-GeoHMS و asc2dss به فرمت DSS تبدیل و جایگزین فایل‌های نرم‌افزار WMS شدند. پس از واسنجی و اعتبارسنجی، مدل برای دوره بازگشت‌های مختلف اجرا گردید. دبی پیک هیدروگراف‌ها به‌همراه مشخصات هندسی رودخانه و مقاطع عرضی (316 نمونه) تهیه شده توسط نرم‌افزار HEC-GeoRAS و ضرایب زبری، وارد نرم‌افزار HEC-RAS شد و پس از اجرای مدل نقشه پهنه ی خطر سیل حوضه آبخیز سد بوستان تهیه گردید. نتایج ارزیابی نشان داد که با توجه به معیار درصد خطای دبی اوج با کمتر از 2/3 درصد خطا، مدل در شبیه سازی دبی اوج کارآیی خوبی دارد اما در برآورد حجم چندان موفق نبود. نتایج پهنه های سیل نیز نشان داد که از کل مساحت تحت تأثیر سیل 200 ساله، 94/96 درصد مستعد سیل‌گیری توسط سیل‌های با دوره ‌بازگشت 25 سال است و در واقع بخش عمده ای از خسارت به پهنه های دشت سیلابی زیر 25 سال وارد می گردد.

کلیدواژه‌ها

مادکلارک؛ WMS؛ HEC-HMS؛ HEC-RAS؛ خطر

مراجع

1- آذری ح.، متکان ع.ا.، شکیبا ع.ر. و پورعلی س.ح. 1388. شبیه‌سازی و هشدار سیل با تلفیق مدل‌های آبشناس در GIS و برآورد بارش از طریق سنجش از دور، فصلنامه زمین‌شناسی ایران، سال سوم، شماره نهم، ص 39– 51.

2- برخوردار م. و چاوشیان س.ع. 1379. پهنه بندی سیلاب. مجموعه مقالات کارگاه فنی روش های غیرسازه ای مدیریت سیلاب، کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران، ص 63- 80.

3- بزرگی ب. و ابراهیمی لویه ع. 1385. بررسی نقش آموزش و ارتباطات در ارتقاء آگاهی‌های عمومی با هدف مدیریت ریسک سیلاب، کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران، اولین کارگاه فنی همزیستی با سیلاب، تهران، 25 مرداد ماه، ص 59– 74.

4- بهرامی س.ع. 1388. بررسی اثر تغییر کاربری اراضی بر خصوصیات هیدرولوژیک حوضه آبخیز سد بوستان – استان گلستان با استفاده از مدل HEC-HMS، پایان‌نامه کارشناسی ارشد دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 161 ص.

5- پریسای ز.، شیخ و.، اونق م. و بهره‌مند ع. 1391. مقایسه روش‌های پیل‌گریم و هاف برای تعیین الگوی زمانی بارش در حوضه آبخیز سد بوستان، فصلنامه علمی – پژوهشی جغرافیا (برنامه‌ریزی منطقه‌ای)، سال سوم، شماره 1، زمستان 91، ص 119-126.

6- خلیلی زاده م.، مساعدی ا. و نجفی نژاد ع. 1384. پهنه بندی خطر سیل در بخشی از محدوده رودخانه زیارت در حوضه آبخیز شهری گرگان. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، سال دوازدهم، شماره 4، ص 138- 146.

7- شریفی منش ح. و ابوالقاسمی م. 1378. راهنمای استفاده از نرم افزار HEC-RAS. مرکز تحقیقات آب. 115ص.

8- شعبانلو س. و همرنگ م.ر. 1390. مقایسه هیدروگراف های سیلاب برآورد شده توسط مدل های یکپارچه و توزیعی (مطالعه موردی حوضه آبخیز کارون)، دومین کنفرانس ملی پژوهش های کاربردی منابع آب ایران، شرکت آب منطقه ای زنجان، ص 1-8.

9- علیزاده ا. 1387. اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات دانشگاه تهران، 437ص.

10- غفاری گ. و امینی ع. 1389. مدیریت دشت های سیلابی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) مطالعه موردی: رودخانه قزل اوزن، فصلنامه علمی- پژوهشی فضای جغرافیایی، سال دهم، شماره 32، ص 117- 134.

11- غفاری گ.، سلیمانی ک. و مساعدی ا. 1386. پهنه بندی خطر و ارزیابی خسارت سیل با استفاده از HEC-GeoRAS (مطالعه موردی رودخانه بابلرود)، نشریه دانشکده منابع طبیعی، دوره 60، شماره 2، ص 439- 451.

12- قمی اویلی ف.، صادقیان م.ص.، جاوید ا.ح. و میرباقری س.ا. 1389. شبیه سازی پهنه بندی سیل با استفاده از مدل HEC-RAS (مطالعه موردی: رودخانه کارون حدفاصل بند قیر تا اهواز)، فصلنامه علوم و فنون منابع طبیعی، سال پنجم، شماره 1، ص 105- 115.

13- کلانتری اسکوئی ع.، ثقفیان ب. و آل شیخ ع.ا. 1389. راه حلی برای استفاده از مدل هیدرولوژیکی مادکلارک در محیط HEC-HMS در ایران با استفاده از GIS، مجله مهندسی فناوری اطلاعات مکانی، سال یکم، شماره سوم، ص 1- 14.

14- موسوی ندوشنی س. و داننده مهر ع. 1384. سیستم مدل‏سازی هیدرولوژیکی (HEC-HMS)، انتشارات دیباگران تهران، 295 ص.

15- وزیری ف. 1371. تعیین روابط منطقه‌ای بارندگی‌های کوتاه‌ مدت در ایران. طرح پژوهشی دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی. 28 ص.

16- ولیزاده کامران خ. 1386. کاربرد GIS در پهنه بندی خطر سیلاب (مطالعه موردی: حوضه رود لیقوان)، مجله فضای جغرافیایی، سال هفتم، شماره 20، ص 153-169.

17- وهابی ج. 1385. پهنه بندی خطر سیل با استفاده از مدل های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی (مطالعه موردی طالقان رود)، مجله پژوهش و سازندگی، شماره 71، ص 33– 40.

18- یمانی م.، تورانی م. و چزغه س. 1391. تعیین پهنه های سیل گیر با استفاه از مدل HEC-RAS (مطالعه موردی: بالادست سد طالقان از پل گلینک تا پل وشته)، مجله جغرافیا و مخاطرات محیطی، شماره اول، ص 1– 16.

19- Ghavidelfar S., Alvankar S.R. and Razmkhah A. 2011. Comparison of the lumped and quasi-distributed clark runoff models in simulating flood hydrographs on a semi-arid watershed. Water Resour Manage, 25: 1775–1790.

20- Hill M. 2001. Floodplain delineation using the HEC-GeoRas extension for ArcView. Brigham Young University, 514 p.

21- Hoblit B.C. and Curtis D. 2002. Integration of radar rainfall into hydrologic models, 9th International Conference on Urban Drainage, Portland, Oregon, USA, Pp: 1-9.

22- Knebl M.R., Yang Z.L., Hutchison K. and Maidment D.R. 2005. Regional scale flood modeling using NEXRAD rainfall, GIS, and HEC-HMS/RAS: a case study for the San Antonio river basin summer 2002 storm event, Journal of Environmental Management, 75: 325–336.

23- Kull D. and Feldman A. 1998. Evolution of Clark’s unit graph method to spatially distributed runoff, Journal of Hydrologic Engineering, ASCE, 3(1): 9-19.

24- Muller A. and Reinstorf F. 2011. Exploration of land-use scenarios for flood hazard modeling – the case of Santiago de Chile, Hydrol. Earth Syst. Sci. Discuss., 8: 3993–4024.

25- Napraden I. and Chira R. 2006. The hydrological modeling of the Usturoi valley-using two modeling programs -WetSpa and HEC-RAS. J. of Earth and Environmental Sciences, 1(1): 53 – 62.

26- Paudel M., Nelson E.J. and Scharffenberg W. 2009. Comparison of lumped and quasi-distributed Clark runoff models using the SCS curve number equation. Journal of Hydrologic Engineering, 14(10): 1098-1106.

27- Peters J. and Easton D. 1996. Runoff simulation using radar rainfall data, Water Resource Bulletin, AWRA, 32(4): 753-760.

28- Pilgrim D.H. and Cordery I. 1975. "Rainfall Temporal Patterns for Design Floods", Journal of Hydraulic- Division, ASCE, 101: 1. 81-95.

29- Slobodan P.S. 2009. Managing Water Resources. Unesco Publishing, Pp. 295-429.