مدل HEC-RAS

سیلاب ها از فراوان ترین و مخرب ترین بلایای طبیعی به شمار می روند. در این ارتباط پهنه-بندی دشت سیلابی و کاربرد آن در برنامه ریزی آمایش فضا، ازجمله اقدامات مهم غیرسازه ای در زمینه کاهش خسارات سیلاب محسوب می شود. این پژوهش سعی دارد به بررسی خطر وقوع سیل در دشت سیلابی رودخانه زرینه رود با استفاده از مدل هیدرودینامیکی HEC-RAS و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) بپردازد. همچنین، از توان رودخانه به عنوان شاخصی جهت بررسی اثرات مورفولوژیکی بالقوه سیلاب ها استفاده شده است. داده های پایه برای مدل HEC-RAS شامل داده های فضایی و داده های جریان رودخانه می باشند. مهم ترین داده های فضایی پژوهش از طریق تهیه DEM (با قدرت تفکیک 1 متر) و TIN از روی نقشه-های توپوگرافی مقیاس 1:2000 حاصل شد. متغیرهای جریان، از طریق تحلیل داده های ایستگاه های هیدرومتری موجود بر روی مجرای اصلی و انشعابات آن به دست آمد. به منظور پیش پردازش داده های فضایی و پس پردازش نتایج حاصل از مدل HEC-RAS از الحاقی HEC-GeoRAS استفاده گردید. جهت بررسی اثرات ژئومورفیکی سیلاب ها، مجرای رودخانه با توجه به دانه بندی مواد بستر و الگوی رودخانه به دو بازه تقسیم بندی شد. در بازه اول (از ابتدا تا شهر محمودآباد)، به دلیل کم عرض بودن دشت سیلابی، پهنه های سیل گیر محدود می باشند. در این بازه، توان رودخانه در طی سیلاب ها زیاد است؛ اما مقاومت مواد بستر و کناره ها، مانع عمده ای در خصوص فرسایش کناره و کف کنی رودخانه محسوب می-شوند. در بازه دوم (از محمودآباد تا بالادست سد نوروزلو)، عرض پهنه های سیل گیر افزایش می یابد. توان رودخانه، نسبت به بازه اول پایین تر است؛ اما به دلیل نوع رسوبات بستر مجرا (ماسه تا گراول) و فرسایش پذیری زیاد مواد کناره ها، تغییرات مورفولوژیکی مجرا نیز زیاد می باشد و سیلاب ها، منجر به فرسایش های شدید، مهاجرت مئاندرها، ایجاد میان بُرها و همچنین نهشته گذاری به صورت پشته های نقطه ای در داخل و کناره های مجرا می شوند. نتایج، همچنین نشان می دهد که سیلاب های با دوره های بازگشت مختلف، خطر چندانی برای سکونت گاه های شهری و روستایی ایجاد نمی کنند؛ اما می توانند خسارات زیادی به اراضی کشاورزی وارد سازند. با توجه به ژئومورفولوژی منطقه و عرض پهنه های سیل گیر، سیلاب با دوره بازگشت 25 ساله، می تواند مبنای برنامه ریزی های آمایش دشت سیلابی باشد.

تغییرات مورفولوژیک رودخانه ها از مهم ترین عوامل مؤثر در فرآیندهای ژئومورفولوژیک چرخه فرسایش می باشند. هدف از این تحقیق، مطالعه تغییرات مورفولوژی رودخانه خرم آباد - دوآب ویسیان و بررسی عوامل مؤثر در تغییر شکل هندسی و ایجاد روابط بین آن ها است. به منظور برآورد دبی با دوره بازگشت های مختلف از نرم افزار SMADA جهت برازش داده ها استفاده شد. پس از واردکردن داده های هندسی و جریان، شرایط مرزی برای بازه بالادست، هیدروگراف جریان و برای بازه پایین دست، منحنی سنجه تهیه شد. در طول مسیر رودخانه خرم آباد - دوآب ویسیان، چهار نمونه از مصالح بستر و کناره های رودخانه برداشت و تغییرات دانه بندی رسوبات، وضعیت شیب و اتصال شاخه های فرعی مهم به رودخانه اصلی تعیین و نمونه ها برداشت و آزمایشات دانه بندی صورت گرفت . داده های رسوب به نرم افزار وارد و از رابطه (Ruby) در تعیین سرعت سقوط و انتقال رسوبات و دمای آب استفاده شد. به منظور بررسی ارتباط بین داده های هندسی و هیدرولیکی از خروجی مدل هیدرولیکیHEC-RAS ، به بررسی تناسب روابط رگرسیونی خطی ساده، درجه 2، درجه3 و نمایی پرداخته شد. با تعیین میزان همبستگی بین متغیرها، روابط رگرسیونی، با استفاده از نرم افزار SPSS ، از بین روابط تعیین شده بین دو متغیر) متغیر وابسته و مستقل) رابطه ای که بیش ترین ضریب تعیین، کمترین خطای استاندارد و کمترین سطح معنی داری را داشت به منزله رابطه مناسب انتخاب شد. نتایج حاصل از اجرای مدل نشان داد که ظرفیت حمل رسوب در بازه موردمطالعه رودخانه خرم آباد - دوآب ویسیان متغیر می باشد. مقادیر رسوبات محاسبه شده به وسیله رابطه ایکرز- وایت به عنوان مناسب ترین رابطه نشان داد از بین متغیرهای مستقل ظرفیت رسوب بیش تر به دبی جریان وابسته است. اندازه ذرات رودخانه موردمطالعه مشخص شد که در بازه اول (ایستگاه چم انجیر)، رسوب گذاری، در بازه دوم (بین دو ایستگاه)، فرسایش و در بازه سوم (ایستگاه دوآب ویسیان)، نیز رسوب گذاری رخ می دهد.

در این پژوهش مورفولوژیِ مجرایِ رودخانه زرینه رود با استفاده از مدل ژئومورفولوژیکی رزگن بررسی می شود. این پژوهش متکی بر نقشه های توپوگرافی مقیاس 1:2000 و کارهای میدانی است. زرینه رود در بازه های بالادست سد نوروزلو عمدتاً از نوع C رزگن است. این رودخانه از پایین دست شهر محمودآباد تا پایاب سد انحرافی نوروزلو به نمونه ای مشخص از رودخانه های نوع C4 با بستر گراولی و مورفولوژی حوضچه- خیزآب تبدیل می شود. بازه های نوع D، به صورت محلی، در مقاطعی دیده می شوند که فرسایش پذیری شدید مواد کناره و کنترل محدود پوشش گیاهی بستری عریض با نسبت های عرض به عمق بالا و پشته های نقطه ای فعال داخل مجرا به وجود آورده اند. بازه های نوع G و F در امتداد سد نوروزلو تا شهر میاندوآب در نتیجه دخالت های انسانی به صورت برداشت بی رویه شن و ماسه و گودافتادگی بستر رودخانه به وجود آمده اند. این روند، به صورت منقطع، در امتداد پایین دست ادامه می یابد و رودخانه به بازه ای در حال گذار از نوع C به نوع F تبدیل می شود. زرینه رود در بازه انتهایی به رودخانه های نوع E تبدیل می شود. دخالت های نسبتاً کمِ عامل انسانی و دشت سیلابیِ هموار و توسعه یافته باعث افزایش نسبتِ گودشدگی شده است. همچنین، چسبندگی بالای مواد کناره به مقادیر پایین نسبت عرض به عمق منجر شده است.

سیلاب ها ازجمله فراوان ترین مخاطرات طبیعی می باشند که همه ساله خسارات جانی و مالی بسیاری را برای مردم به همراه دارند. مناطق مجاور رودخانه ها به دلیل بهره برداری از شرایط خاص اجتماعی و اقتصادی، همواره مورد دست اندازی به بستر و حریم رودخانه قرارگرفته اند که این عمل باعث شده خطرات ناشی از وقوع سیلاب ها در طی سال های اخیر افزایش یابد. رودخانه دره ائورت یکی از رودخانه ای دائمی استان اردبیل می باشد که در طی سال های اخیر همواره با رخداد سیلاب های بزرگی مواجه بوده است. در این پژوهش سعی شده است خطر وقوع سیلاب در این رودخانه با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS در محیط GIS شبیه سازی شده و موردبررسی قرار گیرد. داده های اصلی موردنیاز برای این پژوهش شامل: نقشه های توپوگرافی 1:2000رودخانه دره ائورت، داده های هیدرومتری و شرایط مرزی رودخانه می باشد که از سازمان آب منطقه ای استان اردبیل تهیه گردید. بر اساس تجزیه وتحلیل های صورت گرفته و بررسی میدانی مشخص گردید که به دلیل دست اندازی های کشاورزان منطقه، تغییرات زیادی در عرض بستر فعال رودخانه اتفاق افتاده است. این عمل سبب تنگ شدگی مجرای رودخانه گردیده و باعث می شود جریان آب رودخانه از مجرای اصلی خارج شده و وارد محدوده ی دشت سیلابی گردد. خروجی نقشه پراکنش فضایی سیلاب های شبیه سازی شده در منطقه نشان داد پل هایی که سازه بتنی ندارند در سیلاب های با دوره بازگشت های 2-5-10 ساله با احتمال تخریب روبه رو خواهند شد. همچنین در سیلاب های با دوره بازگشت های 50-100-200 بسیاری از زمین های زراعی و روستاها در معرض خسارت قرار خواهند گرفت.

هدف این پژوهش تحلیل دینامیکی مخاطره سیلاب در سطح مخروط افکنه لیلان می باشد. به همین منظور، بررسی مخاطره سیلاب بر رودخانه لیلان چای به طول 4/15 کیلومتر با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS انجام گرفته است. جهت شبیه سازی جریان رودخانه و تهیه نقشه پهنه های سیلابی برای دبی های با دوره های بازگشت 2، 5، 10، 25، 50، 100، 200 و 500 ساله از آمار دبی ایستگاه هیدرومتری شیرین کند استفاده شده و دبی های پیک برای دوره های بازگشت مختلف پیش بینی شده است. به منظور هم پوشانی نقشه های پهنه های سیلابی با کاربری های منطقه از تصویر ماهواره ای لندست 8 سنجنده OLI جهت تهیه نقشه کاربری منطقه استفاده شده و نقشه کاربری با استفاده از روش طبقه بندی نظارت شده و الگوریتم حداکثر احتمال در نرم افزار ENVI تهیه شد. نقشه کاربری اراضی منطقه نشان می دهد که بیش از 75 درصد مساحت منطقه شامل زمین های کشاورزی می باشد. نتایج هم پوشانی نقشه های پهنه های سیلابی با کاربری اراضی نشان می دهد که در صورت وقوع سیلاب با دبی پیش بینی شده برای دوره های بازگشت 2 و 5 ساله خطری زمین های کشاورزی و مناطق مسکونی حاشیه رودخانه را تهدید نمی کند. همچنین نتایج تحقیق نشان داد که با وقوع سیلابی با دوره بازگشت 25 سال، حدود 2/120 هکتار از زمین های کشاورزی و حدود 1/9 هکتار از مناطق مسکونی واقع در حاشیه رودخانه لیلان چای تحت تأثیر خطر سیل گرفتگی قرار دارند. بنابراین ضرورت دارد که اقدامات حفاظتی جهت جلوگیری از بروز خسارت های احتمالی جانی و مالی در صورت وقوع سیل در سطح منطقه صورت گیرد.

در پژوهش حاضر به ارزیابی مورفولوژیکی و شبیه سازی سیلاب های رودخانه گیوی چای، واقع در استان اردبیل، پرداخته می شود. بدین منظور از شاخص های ضریب خمیدگی، زاویه مرکزی و ترانسکت استفاده به عمل آمد. برای شبیه سازی سیلاب رودخانه نیز مدل HEC-RAS در بستر GIS به کار گرفته شد. نتایج نشان می دهند که الگوی رودخانه گیوی چای از نوع مئاندری توسعه یافته می باشد اما بسته به شرایط زمین شناختی، ژئومورفولوژیکی و آنتروپوژنیک از تغییرپذیری مکانی زیادی برخوردار است. الگوی رودخانه در بازه اول (بازه خلخال) در کنترل عوامل انسانی می باشد. در این بازه میانگین تغییرات عرضی درحدود 406/0 هکتار بوده است. الگوی رودخانه در بازه دوم (بازه گیوی) نیز از نوع مئاندری توسعه یافته می باشد. در طی 18 سال گذشته مقادیر ضریب خمیدگی و زاویه مرکزی در محدوده این بازه افزایش یافته است. در این بازه میانگین تغییرات عرضی در طی سال های 2002 تا 2020 میلادی درحدود 406/0 هکتار بوده است. در بازه سوم (بازه فیروزآباد) مجرای رودخانه از پتانسیل بالایی برای تغییرات جانبی برخوردار است. میانگین تغییرات جانبی در محدوده این بازه به 319/1 هکتار افزایش پیدا می کند. مجرای رودخانه در بازه چهارم به دلیل عرض محدود دره و مقاوم بودن مواد کناره از کمترین میزان تحرک جانبی برخوردار می باشد. شبیه سازی سیلاب با استفاده از مدل HEC-RAS نشان دهنده تغییرپذیری مکانی بالای خطر سیلاب در امتداد رودخانه است. این تغییرپذیری از شرایط ژئومورفولوژیکی متغیر در امتداد رودخانه نشات می گیرد. نتایج نشان می-دهد که سیلاب های با دوره بازگشت کمتر از 10 سال مخاطره ای جدی را متوجه جوامع انسانی ساکن در مجاورت رودخانه گیوی چای نمی سازند.

رودخانه ها به عنوان اصلی ترین منابع تأمین کننده آب برای انسان و سایر موجودات به شمار می روند و بعضا این منشأ زندگی باعث نابودی و وارد شدن خسارات جبران ناپذیری می شود. پیش بینی رفتار هیدرولیکی رودخانه ها در مقابل سیلاب های احتمالی برای کاهش خسارات وارده بر مناطق شهری و روستائی، تأسیسات در حال ساخت، مزارع و سایر کاربری های موجود، در اطراف رودخانه دارای اهمیت ویژهای می باشند.وقوع سیل یک پدیده طبیعی است و خطر وقوع آن در اطراف رودخانه ها به خصوص مناطق شهری و روستایی یک مسلئه جهانی است. هدف این تحقیق پهنه بندی سیلاب رودخانه نوران با دوره بازگشت 100 سال با استفاده از مدل هیدرودینامیکی HEC-RAS میباشد. داده های اصلی موردنیاز برای این پژوهش شامل: نقشه های توپوگرافی 1:2000 رودخانه نوران چای، داده های هیدرومتری و شرایط مرزی رودخانه می باشد که از سازمان آب منطقه ای استان اردبیل تهیه گردید. همچنین برای محاسبه دوره بازگشت سیلاب از نرم افزار SMADA استفاده گردید. نتایج تحقیق این را نشان داد که پهنه بندی سیلاب با دوره بازگشت 100 مشخص گردید که میزان اثرگذاری سیلاب با مساحت 304 هکتار و عرض پهنه سیل گیری حدود 445 متر می باشد .بنابراین این نتایج حاصل شد که سیلاب با دوره بازگشت 100 سال برای جوامع بشری بسیار خطرساز خواهد بود و باید در برنامه ریزی های آتی به مخاطرات ناشی از سیلاب با دوره بازگشت 100 سال اهمیت زیادی در نظر گرفته شود.