میر علی محمدی

رودخانه ها یکی از منابع مهم آب های سطحی هستند که با توجه به نقش مهم آنها در زندگی بشر باید مورد توجه قرار گیرند. هدف این تحقیق، مطالعه ویژگی های هیدرولیکی سیمینه رود و فرآیندهای حاکم بر آن با استفاده از تلفیق مدل HEC-RAS، در بستر نرم افزار  ArcGISاز طریق الحاقیه HEC-GeoRAS به منظور شبیه سازی پارامترهای هیدرولیکی آن رودخانه با مساحت حوضه ی آبریز 3726 کیلومترمربع می باشد. نظر به اینکه مدل های چندبعدی نیاز به زمان و هزینه ی بالایی دارند، در قوس رودخانه با استفاده از تلفیق تصاویر ماهواره ای و مدل تک بعدی HEC-RAS شبیه سازی چند بعدی انجام پذیرفت. در این میان، 58 مقطع عرضی در مسیر رودخانه در نظر گرفته شده است که داده های اصلی مورد نیاز در این پژوهش شامل: نقشه های ارتفاعی، تصاویر ماهواره ای، شرایط مرزی و داده های هیدرومتری سیمینه رود می باشند. نتایج حاصل نشان داد، در بالادست رودخانه مقدار دبی برابر با 3/316 مترمکعب بر ثانیه و تراز سطح آب 85/12 متر و در پایین دست مقادیر دبی جریان و تراز سطح آب به ترتیب 6/313 مترمکعب بر ثانیه و 52/11 متر محاسبه شد. در دو طرف قوس رودخانه نیز تغییرات سطح آب نزدیک به 50 سانتی متر بوده و سرعت جریان با مقدار فاصله از ساحل رودخانه نسبت مستقیم دارد؛ به طوری که بیشینه سرعت جریان با مقدار 20/2 متر بر ثانیه در فاصله ی حدود 50/1 متر اتفاق افتاده است. در صحت سنجی مدل، پارامتر آماری NSE در سطح آب و عمق جریان دارای مقادیر به ترتیب 805/0 و 845/0 بدست آمد که دقت بالای مدل سازی را نشان می دهد. این نتایج حاکی از دقت بالای مدل هیدرولیکی HEC-RAS در شبیه سازی هیدرولیک جریان سیمینه رود را دارد. در نتیجه ملاحظه می شود تلفیق نرم افزارهای HEC-RAS و ArcGIS قابلیت بالایی در مدیریت دشت سیلابی داشته و باعث افزایش دقت، سرعت و کاهش هزینه های مطالعاتی مهندسی رودخانه می شود.

رودخانه ها سیستمی کاملاً پویا بوده و الگوی مورفولوژیک آن ها به طور پیوسته در طول زمان تغییر می کند. ازاین رو با بررسی رفتار هیدرولوژیکی و هیدرولیکی آن اهمیت طرح های ساماندهی، کنترل سیلاب و هرگونه تغییر در هندسه و مورفولوژیک رودخانه، که منجر به تغییر مشخصه های هیدرولیک جریان می شود باید همواره مورد توجه باشد. در این تحقیق شرایط هیدرودینامیکی بازه ی بالادست و پائین دست سازه پل وحدت در شهر شاهین دژ آذربایجانغربی به طول یک کیلومتر با نرم افزار MIKE11 در شرایط موجود و سناریوهای مختلف متأثر از عملیات ساماندهی شبیه سازی گردید. در شرایط موجود (پل با دهنه 120 متری)، به ازای دوره ی بازگشت 25 سال رودخانه (دبی 1200مترمکعب بر ثانیه)، سطح آب بالاتر آمده و سواحل اطراف در معرض خطر سیل قرار می گیرد. با عملیات ساماندهی و تعریض پل به دهنه ی 300 متری، علاوه بر آزادسازی حدود 90 هکتار از اراضی مجاور در دو سمت رودخانه، مقادیر سطح جریان و به تبع آن تراز سطح آب در حدود 65 سانتی متر کاهش داشته که باعث افزایش ظرفیت میزان آبگذری رودخانه (در حدود 115 هزار مترمکعب) در محدوده ی مورد نظر خواهد شد. ضمناً میزان خطای برآورد حجم جریان ( REV ) و میزان خطای نسبی در دبی اوج ( REQP ) برای شرایط ساماندهی به ترتیب برابر 197/0 و 792/1 درصد بوده که در حدود 068/0 و 82/2 درصد نسبت به شرایط موجود کاهش داشته که بر اساس دامنه ی شاخص های آماری، تناسب کاملی بین داده های مشاهداتی و شبیه سازی شده وجود داشته است. این مقادیر نشانگر تأثیر بالقوه عملیات ساماندهی رودخانه در آبگذری و روندیابی جریان است.

مقاله با جریان سیل به طور عمده ناشی از رواناب سطحی است که حاصل خصوصیات بارش و حوضه ی آبریز است که در این میان، تأثیر پوشش گیاهی در کاهش جریان سیل حوضه های کوچک، کم تر از حوضه های با مساحت زیاد می باشد. اولین گام در مطالعات اقتصادی طرح های مدیریت سیلاب، تهیه ی نقشه های پهنه بندی سیل است. در این مقاله، رودخانه ی باراندوزچای به عنوان رودخانه ای دائمی در حوضه ی آبریز دریاچه ی ارومیه که در معرض بارش های با شدت بالا قرار دارد، جهت پهنه بندی سیلاب دبی های حداکثر لحظه ای سالانه بین سال های آبی 2013-1974 برای بازه ی 3 کیلومتری بین دو ایستگاه اندازه گیری در بالادست بی بکران و پایین دست دیزج در مسیر رودخانه مورد بررسی قرار گرفت. برای روندیابی هیدرولیکی سیل، ضریب زبری مانینگ مناسب، حاصل از متوسط گیری از ضرایب به مقادیر 0325/0 بالادست و 0301/0 پایین دست، در نرم افزار  HEC-RAS اجرا شده است. نتایج حاصل که شامل استخراج رقوم خطوط پهنه ها به کمک روش ماسکینگام-کونژ به ازای سیلاب های با دوره های بازگشت متفاوت می باشد. با تبدیل نتایج به ریسک متناظر هر دوره ی بازگشت جهت ترسیم پهنه، از طریق الحاقیه Arc-Map HEC-geo-RAS وارد نرم افزار شده است تا پهنه های سیل مشخص شوند. خطوط هم ریسک به ازای دوره های 2 الی 75 سال ترسیم گردید که بیش ترین مساحت تحت پوشش سیلاب متعلق به دوره ی بازگشت 1000 ساله به مقدار 34/97 هکتار بوده که دارای بیش ترین ریسک به مقدار 58/63% با عمر مفید 3 سال است. منحنی فرمان به کمک مساحت های تحت پوشش سیلاب در دوره های بازگشت متفاوت و عمر مفید متفاوت از فرمول ریسک به دست آمد که منجر به استخراج فرمول کلی مساحت-دوره-ریسک گردید.

تغییر در هندسه و مورفولوژیک رودخانه، که منجر به تغییر مشخصه های هیدرولیک جریان می شود باید همواره مورد توجه باشد. در این تحقیق شرایط هیدرودینامیکی بازه ی بالادست و پائین دست سازه ی پل وحدت در شهر شاهیندژ آذربایجان غربی به طول یک کیلومتر با نرم افزار MIKE11 در شرایط موجود و سناریوهای م ختلف متأثر از عملیات ساماندهی شبیه سازی ش د. در ش رایط موجود (پل با دهنه ی 120متری)، به ازای دوره ی بازگشت 25 سال رودخانه (دبی1200مترمکعب بر ثانیه)، سطح آب بالاتر آمده و سواحل اطراف در معرض خطر سیل قرار می گیرد. با عملیات ساماندهی و تعریض پل به دهنه ی 300 متری، علاوه بر آزادسازی حدود 90 هکتار از اراضی مجاور در دو سمت رودخانه، مقادیر سطح جریان و به تبع آن تراز سطح آب در حدود 65 سانتی متر کاهش داشته که باعث افزایش ظرفیت میزان آبگذری رودخانه (در حدود 115 هزار مترمکعب) در محدوده ی مورد نظر خواهد شد. ضمناً میزان خطای برآورد حجم جریان ( REV ) و میزان خطای نسبی در دبی اوج (REQP ) برای شرایط ساماندهی به ترتیب برابر 197/0 و 792/1 درصد بوده که در حدود 068/0 و 82/2 درصد نسبت به شرایط موجود کاهش داشته که بر اساس دامنه ی شاخص های آماری، تناسب کاملی بین داده های مشاهداتی و شبیه سازی شده وجود داشته است. این مقادیر نشانگر تأثیر بالقوه عملیات ساماندهی رودخانه در آبگذری و روندیابی جریان است.