کشور ایران به لحاظ موقعیت خاص جغرافیایی، در اکثر مناطق، از اقلیمی خشک و نیمه خشک برخوردار بوده که همه ساله با وقوع سیلابهای فصلی با خسارتهای جبران¬ناپذیری مواجه است. تحقیق حاضر به مکان¬یابی زیرحوز¬های موثر بر دبی اوج و حجم سیل، و اولویت¬بندی مکانی سیل¬خیزی زیرحوزه¬های آبخیز کوشک¬آباد خراسان رضوی با استفاده از مدل HEC-HMS، در دوره هیدرولوژیکی بهاره پرداخته است. در این تحقیق پس از تهیه اطلاعات مورد نیاز برای تهیه هیدروگراف سیل، از روش شبیه-سازی هیدرولوژیکی SCS در تبدیل رابطه بارش-رواناب در سطح زیرحوزه¬ها و نیز روندیابی آبراهه¬های اصلی به روش ماسکینگام به منظور استخراج هیدروگراف سیل خروجی حوزه استفاده شد. بنابراین اولویت¬بندی زیرحوز¬ه¬ها از نظر سیل¬خیزی با کاربرد مدل HEC-HMS محاسبه شده و واسنجی لازم برای پارامترهایی چون تلفات اولیه، شماره منحنی و زمان تاخیر در دوره هیدرولوژیکی بهاره صورت گرفت. سپس با حذف متوالی و یک به یک زیرحوزه¬ها از فرایند روندیابی داخل حوزه، زیرحوزه¬ها بر اساس میزان مشارکت در دبی اوج و حجم سیل خروجی حوزه، اولویت¬بندی گردیدند. نتایج تحقیق نشان داد از محل خروجی حوزه به طرف بالادست و بخش¬های میانی حوزه، تاثیر زیرحوزه¬ها در دبی اوج سیل و حجم سیل خروجی کل حوزه، افزایش می¬یابد. همچنین میزان مشارکت زیرحوزه¬ها در سیل خروجی حوزه و حتی بزرگی و کوچکی دبی و حجم سیل زیرحوزه¬ها، به مساحت آنها بستگی ندارد. به این ترتیب، ارتباط بین سیل و مشارکت سیل زیرحوزه¬ها با مساحت آنها غیر خطی است. لذا با تمرکز عملیات آبخیزداری و کنترل سیلاب بر اساس اولویت¬ها و مناطق تعیین شده، ضمن دسترسی به اهداف تحقیق، در هزینه¬های اجرائی، کاهش قابل توجهی پیش¬بینی می¬گردد.
واژگان کلیدی: سیل¬خیزی، اولویت¬بندی، ماسکینگام، مدل HEC-HMS، کوشک¬آباد.
مقدمه
سیل یک رویداد سریع و مخرب است که هر ساله در نقاط مختلف جهان و کشور باعث بروز خسارات جانی و مالی محسوس و نامحسوس فراوان می¬شود. برای مدیریت جامع مهار و کاهش خسارات سیل قبل از هر چیز باید مناطق سیل¬خیز در درون حوزه تعیین شوند]1[. منظور از سیل¬خیزی، فراوانی وقوع سیل در حوزه نمی¬باشد، بلکه منظور استعداد یا پتانسیل تولید سیل در سطح زیرحوزه از نظر تاثیر در هیدروگراف سیل خروجی حوزه است]2[. از این رو در مدیریت حوزه¬های آبخیز، تعیین شدت سیل¬خیزی زیرحوزه¬ها در تعیین اولویت¬بندی¬ها و سیاست¬گذاریهای لازم، از اهمیت بالایی برخوردار است]7[.
بررسی¬های انجام شده نشان می¬دهد موضوعات مرتبط با این تحقیق عمدتا" در زمینه تاثیر تغییرات کاربری اراضی بر روی بروز سیلاب و تغییر رفتار حوزه¬های آبخیز، تعیین مناطق سیل-خیز بر پایه روشهای نموداری و فرمولهای تجربی، تحلیل آماری داده¬های سیلاب، داده¬های دورسنجی و سیستم اطلاعات جغرافیایی و مدلهای رایانه¬ای بارش–رواناب بوده و بیشتر از دیدگاه تولید سیل در سطح حوزه¬های آبخیز یکپارچه مطرح شده است. در برخی مطالعات با استفاده از مدلHEC-1؛ اثرات تغییر کاربری اراضی بالادست حوزه آبخیز را روی الگوی سیل در نواحی پایین دست حوزه مورد ارزیابی قرار داده اند]11[. در کشور کلمبیا از مدل DHSVM1 برای شبیه¬سازی اثرات هیدرولوژیکی پوشش زمین برای 4 زیرحوزه رودخانه کلمبیا استفاده کرده و با آنالیز حساسیت حوزه¬هایی که کاملا" پوشیده از مخروطیان در مراحل مختلف رسیدگی بودند؛ بیان می¬دارند که شاخص سطح برگی کم، آب معادل برف و جریان بیشتر را به دنبال دارد]12[. به منظور شناسایی مناطق حساس به تند سیل¬ها در منطقه¬ای در غرب مصر از مدل HEC-HMS به منظور شبیه¬سازی سیلاب استفاده شد، که منجر به شناسایی 2 منقطه حساس گردید]9[. در سال 2005 نیز با استفاده از مدل HEC-HMS درحوزه آبخیز سد گلستان ایران تعیین سیل¬خیزی زیرحوزه¬ها صورت گرفته است]10[. همچنین در ایران با مقایسه عددی شدت سیل¬خیزی زیرحوزه¬های کرخه، بدون در نظر گرفتن تاثیر روندیابی رودخانه بر روی کاهش دبی اوج سیلاب و سایر فرآیندهای موثر در رفتار حوزه، صحت تاثیر زیرحوزه¬ها را با وزن¬های تعیین شده و به همان نسبت در خروجی حوزه مورد تردید قرار داده اند]8[. در مطالعه سیل¬خیزی حوزه آبخیز رودخانه روئین اسفراین خراسان به بررسی پتانسیل¬های سیل-خیزی حوزه و تعیین زیرحوزه¬ای که نقش زیادی در تولید رواناب کل حوزه آبخیز دارد، پرداخته شده است]6[. خسروشاهی تاثیر سیل¬خیزی زیرحوزه¬ها را از طریق مدل ریاضی HEC-HMS در حوزه آبخیز دماوند مورد بررسی قرار داده و زیرحوزه¬ای که بیشترین تاثیر را در خروجی داشته، معرفی نموده است]3[. برای تعیین سیل¬خیزی زیرحوزه¬های رودخانه شاپور در استان فارس با استفاده از شبیه¬سازی جریانهای سیلابی، میزان مشارکت هر یک از زیرحوزه¬ها در هیدروگراف سیل خروجی حوزه بدست آمده است]2[. روغنی و همکارانش با استفاده از مفهوم نمودار مساحت–زمان و بکارگیری مشخصات حوزه، در مدل هیدرولوژیکی RAFTS، نحوه توزیع مکانی زیرحوزه¬ها در سطح منطقه را مورد بررسی قرار داده اند]4[.
حوزه آبخیز کوشک¬آباد در استان خراسان رضوی از جمله حوزه¬های آبخیزی است که بروز مکرر سیلاب¬های بهاره¬، مسئولان محلی را به انجام اقدامات کنترل سیل وادار نموده است؛ حال آنکه موفقیت کامل در این راستا به دلیل عدم اطلاع از وضعیت مشارکت مکانی زیرحوزه¬ها در بروز سیلاب با موفقیت کامل همراه نبوده است. لذا هدف از انجام این تحقیق، اولویت¬بندی مکانی سیل¬خیزی بهاره زیرحوزه¬ها جهت مدیریت مناسب عملیات اجرایی و کنترل سیلاب، در کاهش هزینه¬های مربوطه در نقاطی که پتانسیل بالایی در تولید سیل دارند می¬باشد.
روش پژوهش و آزمایش
حوزه آبخیز کوشک¬آباد در استان خراسان رضوی در شمال غرب مشهد و در طول جغرافیایی 30 º59 تا 38 º59 شرقی و در عرض جغرافیایی 38 º36 تا 47 º36 شمالی واقع شده است (شکل1). ارتفاع متوسط حوزه 1705 متر، شیب متوسط آن بالای 25 درصد بوده و دارای اقلیم خشک تحت تاثیر توده هوای سیبری می¬باشد. مساحت حوزه 45/87 کیلومترمربع بوده که به 10 زیرحوزه تقسیم شده است. میانگین نزولات سالانه این حوزه 3/391 میلی¬متر است.
شکل1 منطقه مورد مطالعه در استان خراسان رضوی و ایران
روش کار
به منظور مطالعه رفتار حوزه آبخیز مورد تحقیق، بررسی¬های اولیه شامل بررسی منابع، تعیین حوزه و زیرحوزه¬ها، جمع¬آوری داده-ها، تعیین دوره¬ هیدرولوژیکی بهاره، تهیه نقشه¬ها و رقومی کردن نقشه¬ها ضروری است. پس از جمع¬آوری و تهیه این داده¬ها، اقدام به بازدید از منطقه مورد مطالعه و کنترل نقشه¬ها با طبیعت صورت می¬گیرد. در نهایت، اقدام به شبیه¬سازی و اجرای مدل می¬گردد. سپس با حذف متوالی و یک به یک زیرحوزه¬ها از فرایند روندیابی داخل حوزه، زیرحوزه¬ها بر اساس میزان مشارکت در دبی اوج و حجم سیل خروجی حوزه، در دوره هیدرولوژیکی بهاره اولویت¬بندی می¬گردند تا تحلیل¬های هیدرولوژیکی و تلفیق نتایج صورت گیرد.
مشخصات فیزیکی زیرحوزه¬هاو دوره¬ هیدرولوژیکی بهاره
به منظور فراهم نمودن داده¬های لازم برای انجام این تحقیق، با استفاده از نرم¬افزار Arcview و Ilwis، کلیه مشخصات و نقشه¬های مورد نیاز شامل مدل رقومی ارتفاع، نقشه شیب حوزه و تعیین شیب آبراهه¬های اصلی زیرحوزه¬ها استخراج گردید. به منظور تعیین دوره¬ هیدرولوژیکی بهاره حوزه آبخیز مورد مطالعه، ترسیم و تحلیل منحنی¬های تغییرات دما-بارش (آمبروترمیک) و بارش- دبی در ماههای مختلف سال صورت گرفت. مقدار متوسط بارش و دما در ماههای مختلف سال، پس از تعیین سال-های ¬آماری مشترک، بررسی همگنی و بازسازی داده¬های ناقص ایستگاههای درون و بیرون حوزه، و در نهایت ترسیم خطوط همباران و هم¬دما با استفاده از نرم¬افزار Arcview بدست آمد.
شامل 10 صفحه word
دانلود مقاله مکان یابی
