مدل سازی سیلاب

سیل یکی از زیانبارترین بلایای طبیعی است که همواره خسارت جانی و مالی فراوانی را به همراه دارد. در توسعه فیزیکی شهرها و مناطق وابسته به آنها ،پیش بینی و برآورد سیلابها، بسیار مهم است. مهمترین مشکل در برآورد سیلابها و طغیان های استثنایی رودخانه ها ، نبود آمار کافی و نتیجتا عدم  ارزیابی مناسب جریان و مقدار آن می باشد. یکی از روش های برآورد سیلاب در مناطق فاقد آمار، استفاده از روش مدل سازی سیلاب است. در این نوشتار، دبی حداکثر لحظه ای، در حوضه آبریز رودخانه وربند لارستان با استفاده از نرم افزار Smada  مورد بررسی قرار گرفته است. با توجه به نتایج حاصله، پارامترهای مساحت حوضه و طول آبراهه اصلی بیشترین تاثیر، در ایجاد سیلاب منطقه به عهده دارند. و چنانچه از روش تجزیه خوشه ای به جای روش لانگبین در تعیین مناطق همگن استفاده شود ، مدل بدست آمده دارای دقت بیشتر و خطای کمتری خواهد بود .  

مقدمه: امروزه با توجه به تغییرات آب و هوایی، مخاطرات اقلیمی از مهم ترین تهدید ها و چالش ها برای بشر محسوب می شوند که در این بین، سیلاب، یکی از مرسوم ترین مخاطرات است. در کشور ایران با توجه به موقعیت جغرافیایی و شرایط اقلیمی، این مخاطره هرساله خسارات جانی و مالی زیادی بر اراضی زراعی، زیرساخت ها و سکونتگاه های کشور وارد می آورد. منطقه هراز به عنوان یکی از مناطق عمده جمعیتی در شمال کشور در محدوده دو استان مازندران و تهران، با داشتن یکی از شریان های مواصلاتی عمده، هر ساله با رخداد سیلاب مواجه است. از این رو، مطالعه حاضر با هدف مدل سازی بارش- رواناب برای مدیرت ریسک سیلاب در مسیر اصلی جاده هراز تدوین شده است. روش : روش تحقیق در پژوهش حاضر اسنادی- آماری است و به تناسب هدف و محتوا، تحقیق بر مبنای استفاده از آمار اقلیمی، اطلاعات مکانی و تصاویر ماهواره ای منطقه هراز قرار دارد. از مدل عددی HEC-HMS برای مدل سازی سیلاب استفاده شده است. با این مدل می توان آبنمود هر پیشامد بارش را تولید کرد. در این خصوص ویژگی های توپوگرافی و هیدرو ژئومورفولوژیکی منطقه مورد مطالعه، به صورت کمّی در قالب رستری به عنوان نمایه های توپوگرافی تعریف و در ادامه، 29 زیرمنطقه مشخص گردید. با تکمیل اطلاعات مورد نیاز، دوره برگشت میان مدت و طولانی مدت، هیدروگراف سیل و نقشه سیل خیزی برای منطقه مشخص شد. از روش سنس، برای بررسی وضعیت تغییرات بارش در منطقه استفاده شد. یافته ها: روند افزایشی در بارش منطقه و همچنین تغییر زمان بارش ها به انتهای فصول به خصوص فصول زمستان و تابستان، وجود بی نظمی در سامانه آب و هوای منطقه در اثر تغییر اقلیم جهانی و گرم شدن کره زمین را نشان می دهد. بر مبنای نتایج مدل، در دوره های بازگشت میان مدت و طولانی مدت، مناطق تیران و اندوار مستعدترین مناطق سیل خیز در منطقه هراز محسوب می شوند. پهنه های سیلابی بزرگ در رودخانه هراز حدود 300 متر و بستر کوچک رودخانه20 تا 35 متر می باشد. پهنه سیلابی فعال رودخانه حدود 100 تا 150 متر است که بخش هایی از این پهنه می توانند به صورت متناوب غرقاب شوند. مناطق بخش جنوبی منطقه هراز، به دلیل نبود پوشش گیاهی و برفگیر بودن منطقه، بیشتر از دیگر مناطق، مستعد رواناب ها و سیلاب های مهیب می باشد. وجود چنین شرایطی، این مناطق را نیازمند مطالعات آبخیزداری جامع و سامانه های مهار سیلاب و همچنین تأسیس و تجهیز ایستگاه های امدادی برای زمان بحران می کند. نتیجه گیری: با تلفیق سامانه اطلاعات جغرافیایی و مدل های هیدرولوژیک، می توان اثر متقابل عوامل فیزیوگرافیک و اقلیمی را بر پتانسیل سیل خیزی حوزه های آبخیز بررسی کرد. با درنظر گرفتن هم زمانی دبی اوج، مناطق مهم مسکونی و ارتباطی و نقش روندیابی سیل در آبراهه، اولویت بندی پتانسیل سیل خیزی مناطق پرخطر را به نحو مناسب تری انجام داد. با توجه به اینکه زیربنای مدیریت بحران بر پیشگیری است، بنابراین واکاوی مناطق سیل خیز می تواند در برنامه ریزی های پیشگیرانه قبل از وقوع سیل مؤثر باشد. نتایج پژوهش حاضر برای اعمال برنامه های مدیریت ریسک سیلاب در قبل از وقوع بحران نیز حائز اهمیت است

در این تحقیق هیدروگراف رواناب مستقیم آبخیز تمر در شرق استان گلستان با مساحتی در حدود 1515 کیومترمربع به کمک خصوصیات فیزیوگرافی و تابع توزیع گاما مدل سازی شده است. پس از تقسیم منطقه مورد مطالعه به واحدهای هیدرولوژیک و محاسبه پارامترهای مورد نیاز در شبیه سازی جریان، فرایند بارش-رواناب در هر واحد هیدرولوژیک مدل سازی شده و جریان حاصل با استفاده از روش هیدرولوژیک ماسکینگام در بازه های عبوری از زیرحوزه ها روندیابی شد. سپس با در نظر گرفتن موقعیت زیرحوزه ها و تاخیر جریان، هیدروگراف سیلاب در تعداد هشت رگبار مدل سازی شد. نتایج مقایسه هیدروگراف های برآوردی و مشاهداتی با مقادیر میانگین معیارهای ضریب تبیین (60%)، و شاخص توافق (74%) نشان داد که روش مورد استفاده در مدل سازی هیدروگراف های سیلاب، دارای دقت قابل قبولی است. بر اساس نتایج تحقیق، با توجه به امکان استفاده از پارامترهای سهل الوصول و خصوصیات فیزیوگرافی آبخیز به عنوان رویکرد مناسبی در مدل سازی سیلاب، بررسی بیش تر ارتباط میان خصوصیات آبخیز و هیدروگراف سیلاب در مطالعات آتی پیشنهاد می شود. روش تجزیه و تحلیل و مدل سازی سیلاب با استفاده از توزیع گاما در این تحقیق می تواند ابزار موثری در برنامه های مدیریت سیل، خصوصاً در آبخیزهایی با محدودیت داده های مشاهداتی باشد. هم چنین مشخص شد که نتایج مدل در برآورد هیدروگراف های رواناب مستقیم به تغییرات مقادیر پارامترهایی که در تخمین آن ها عدم قطعیت وجود دارد، بستگی دارد. بنابراین مطالعات بیش تری در خصوص روش های محاسبه پارامترهای ورودی مورد نیاز مدل سازی هیدرولوژیک ضروری است.

سیلاب یکی از مخرب ترین رویدادهای طبیعی است که بیش از هر بلای طبیعی دیگر، شرایط اجتماعی و اقتصادی را به خطر می اندازد. از این رو پژوهش حاضر با هدف تحلیل توزیع ماهانه و فصلی وقوع سیلاب در دوره بازگشت های مختلف در برخی از حوزه های آبخیز استان اردبیل صورت گرفت. بدین ترتیب از داده های 33 ایستگاه آب سنجی استفاده شد که طول دوره آماری داده های مورد استفاده به مدت 40 سال بود. در انتخاب مناسب ترین توزیع آماری برای داده های دبی حداکثر در دوره های بازگشت 2، 5، 10، 25، 50 و 100 سال از نرم افزار EasyFit استفاده شد. براساس نتایج می توان گفت که در ایستگاه های مورد مطالعه در حدود 63/63 درصد از سیلاب ها مربوط به ماه آپریل است. از طرفی براساس نتایج نمودارهای مقایسه ای فصلی می توان گفت که حداکثر سیلاب ها مربوط به فصل بهار است و در تمامی دوره های بازگشت مورد مطالعه بیش ترین مقدار و درصد فراوانی سیلاب ها در این فصل رخ داده است. به طوری که در برخی از ایستگاه ها از قبیل یامچی، نوران، ننه کران، مشیران، عموقین، درود و پل الماس اکثر سیلاب ها در فصل بهار اتفاق می افتد و این نشان می دهد که وقوع سیلاب های بهاره در استان اردبیل محتمل تر است. ضروری است برای نواحی جنوبی و سیل خیز استان، ضمن انجام مطالعات لازم، بایستی برنامه ریزی های صحیح با محوریت مدیریت جامع حوزه های آبخیز انجام گیرد تا بدین وسیله بتوان احتمال وقوع سیلاب را در آینده کاهش داد و خسارات آن را به حداقل رساند.