شبیه سازی سیلاب

در مدیریت یکپارچه حوضه های آبریز، پیش بینی، مهار و کاهش خسارت های ناشی از سیل اهمیت ویژه ای دارد. با اقدامات مناسب می توان شدت خسارات ناشی از سیل در حوضه را کاهش داده و در برنامه ریزی، طراحی و پیاده سازی سیستم هشدار سیل استفاده کرد. حوضه آبریز رودخانه کشکان واقع در استان لرستان دارای پتانسیل بالای سیل خیزی می باشد. در این پژوهش سعی شده است با کمک مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS، میزان رواناب حاصل از بارش در این حوضه را شبیه سازی نمود. در این راستا، ابتدا مدل HEC-HMS توسط داده های ثبت شده بارش-رواناب روزانه طی دوره ترسالی، واسنجی و پارامترهای موردنیاز بهینه شدند. سپس کارآیی این مدل در پیش بینی سیلاب های تاریخی (با دوره بازگشت های 2 تا 1000 ساله) با وارد نمودن بارش با دوره بازگشت های مختلف به عنوان ورودی مدل، موردبررسی قرار گرفت. برای مقایسه نتایج مدل، تحلیل فراوانی سیلاب داده های حداکثر دبی لحظه ای ثبت شده در ایستگاه هیدرومتری نیز انجام گرفت. نتایج به دست آمده نشان داد که مدل HEC-HMS دارای کارآیی بالایی در شبیه سازی رواناب روزانه طی دوره ترسالی و همچنین در حداکثر دبی لحظه ای سیلاب به ازای دوره بازگشت های کمتر از 300 سال را دارد. لذا به خوبی می توان از این مدل هیدرولوژیکی در شبیه سازی رواناب روزانه و حداکثر دبی لحظه ای سیلاب به ازای دوره بازگشت های کوچک در حوضه موردمطالعه استفاده نمود. اما به ازای دوره بازگشت های بالاتر از 300 سال، فاصله بین دبی های سیلاب پیش بینی شده توسط مدل با مقادیر به دست آمده از تحلیل فراوانی بیشتر می شود. بنابراین برای پیش بینی سیلاب های تاریخی بزرگ توسط مدل HEC-HMS، باید ضریب اطمینان لازم را منظور و یا با توجه به عوارض ژئومورفولوژیک که شواهد عینی شرایط هیدرولوژیک حاکم بر رودخانه طی دوران متمادی می باشند، ضریب اصلاحی لازم را برای افزایش دقت مدل اعمال نمود.

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.

مطالعات فراوانی به بررسی و مدلسازی جریان های سیلابی رودخانه لیقوان چای با نگرش های متفاوت پرداخته اند ولی در این مطالعات از مدل های یک بعدی در جهت مدلسازی استفاده شده است که یکی از ابعاد مهم در شبیه سازی که همان دشت سیلابی است در نظر گرفته نشده است. این مدل ها جزئیاتی از پخش سیلاب و تغییرات جریان میان کانال رودخانه و سیلاب دشت ها را ارائه نمی دهند. در این مقاله از مدلسازی شبه دوبعدی در محیط نرم افزار Mike 11 جهت شبیه سازی جریان سیلاب در رودخانه لیقوان چای استفاده شده است. نتایج نشان میدهد که مدل شبه دوبعدی با وجود زمان اجرای بسیار کوتاه تر ، دقت قابل قبولی در ارزیابی دبی، شبیه سازی روند پخش و کاهش حجم سیلاب دارد، که با واقعیت ذخیره شدن بخشی از سیلاب در دشت های سیلابی انطباق دارد و قادر است مشخصات جریان را در کانال اصلی رودخانه و دشت سیلابی به تفکیک ارائه دهد. نتایج بدست آمده از شبیه سازی شبه دوبعدی نشان می دهد که، سرعت سیلاب بر اساس دامنه شیب رودخانه کترل می شود و از آنجا که رودخانه لیقوان در محیط کوهستانی جاری است و شیب نسبتا بالایی دارد سیلاب های آن از یک سوء دارای زمان تمرکز کمتر و از سوی دیگر از سرعت بالایی برخوردار می باشند که بر توان تخریب آن با وجود دبی کم می افزاید. بیشترین توان تخریب سیلاب در مقطع 6 و 7 در مقابل کمترین توان تخریب در مقطع شماره 1 و 2 است.

وقوع سیل یک پدیده طبیعی است و خطر وقوع آن در مناطق شهری یک مسئله جهانی است. رشد شهرنشینی و تغییرات آب و هوایی مخاطره سیلاب های شهری را افزایش داده و باعث ایجاد خسارت به زیرساخت ها و صدمات جانی شده است. هدف این پژوهش تحلیل دینامیکی مخاطره سیلاب رودخانه شاهین شهر (استان اصفهان) است؛ بنابراین جهت شبیه سازی مخاطره سیلاب از مدل یک بعدیHEC_RAS  استفاده گردید و از طریق الحاق HEC–GEORAS در محیطGIS  پردازش داده های ژئومتری انجام شد. جهت محاسبه دبی برای دوره بازگشت های 25، 50 و 100 ساله، حوضه آبریز منطقه موردمطالعه به داخل محیط نرم افزار  HEC- HMSوارد شد و مشخصات فیزیوگرافی حوضه آبریز از قبیل: مساحت، طول آبراهه اصلی، شماره منحنی خاک (CN)، زمان تمرکز و زمان تأخیر وارد گردید. بر این اساس، نتایج خروجی حداکثر دبی سیلاب با دوره های بازگشت های متفاوت محاسبه شد نتایج حاصل از مدل نشان می دهد که با توجه به شرایط رودخانه، منطقه به سه بازه مختلف تقسیم بندی شد که ضریب زبری مانینگ با استفاده از روش کوان برای بازه های مختلف هر بخش جداگانه محاسبه گردید. نتایج حاصل از مطالعات نشان می دهد که پهنه سیلاب در دور بازگشت 25 ساله 948/0 کیلومتر مربع، در دوره بازگشت 50 ساله 13/1 و در دوره بازگشت 100 ساله 34/1 کیلومتر مربع از اراضی حاشیه رودخانه شاهین شهر را در بر گرفته اند؛ و در بازه آخر به دلیل کاهش میزان شیب و کاهش سرعت جریان پهنه سیلاب از سایر بازه ها گسترده تر شده است.