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.
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 (تلوری 1381).
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 (جوکار، 1381).
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 (مرید و همکاران، 1375).
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.Suwanwerakamtorn (1994) با استفاده از مدلHEC-1؛ اثرات تغییر کاربری اراضی بالادست حوزه آبخیز را روی الگوی سیل در نواحی پایین دست حوزه مورد ارزیابی قرار داد.
Vanshaar و همکاران (2002) از مدل DHSVM 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.
Foody و همکاران (2004) 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 نمودند؛ که منجر به شناسایی 2 منقطه حساس گردید.
Hassanzadeh و Aalami (2005) با استفاده از مدل HEC-HMS درحوزه آبخیز سد گلستان مبادرت به تعیین سیل¬خیزی زیرحوزه¬ها کردند.
قائمی (1373) 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 می¬دهد.
مردانی (1377) با 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 پرداخت.
خسروشاهی (1380) تاثیر سیل¬خیزی زیرحوزه¬ها را از طریق مدل ریاضی HEC-HMS در حوزه آبخیز دماوند مورد بررسی قرار داد و زیرحوزه¬ای که بیشترین تاثیر را در خروجی داشته، معرفی نموده است.
جوکار (1381) 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 را بدست آورد.
روغنی و همکاران (1382) 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 دادند.
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.
مواد و روش¬ها
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 سیمای کلی منطقه مورد مطالعه در استان خراسان رضوی و ایران روش کار به منظور مطالعه رفتار حوزه آبخیز مورد تحقیق، بررسیهای اولیه شامل بررسی منابع، تعیین حوزه و زیرحوزهها، جمعآوری دادهها، تعیین دوره هیدرولوژیکی بهاره، تهیه نقشهها و رقومی کردن نقشهها ضروری است.
پس از جمعآوری و تهیه این دادهها، اقدام به بازدید از منطقه مورد مطالعه و کنترل نقشهها با طبیعت صورت میگیرد.
در نهایت، اقدام به شبیهسازی و اجرای مدل میگردد.
سپس با حذف متوالی و یک به یک زیرحوزهها از فرایند روندیابی داخل حوزه، زیرحوزهها بر اساس میزان مشارکت در دبی اوج و حجم سیل خروجی حوزه، در دوره هیدرولوژیکی بهاره اولویتبندی میگردند تا تحلیلهای هیدرولوژیکی و تلفیق نتایج صورت گیرد.
استخراج مشخصات فیزیکی زیرحوزههاو تعیین دوره هیدرولوژیکی بهاره به منظور فراهم نمودن دادههای لازم برای انجام این تحقیق، با استفاده از نرمافزار Arcview و Ilwis، کلیه مشخصات و نقشههای مورد نیاز شامل مدل رقومی ارتفاع، نقشه شیب حوزه و تعیین شیب آبراهههای اصلی زیرحوزهها استخراج گردید.
به منظور تعیین دوره هیدرولوژیکی بهاره حوزه آبخیز مورد مطالعه، ترسیم و تحلیل منحنیهای 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 سالهای آماری مشترک، بررسی همگنی و بازسازی دادههای ناقص ایستگاههای درون و بیرون حوزه، و در نهایت ترسیم خطوط همباران و همدما با استفاده از نرمافزار Arcview بدست آمد.
مدل HEC-HMS مدل HEC-HMS برای شبیهسازی بارش-رواناب، حوزه آبخیز را با مولفههای هیدرولوژیکی و هیدرولیکی نمایش میدهد.
این مدل با ترکیب مولفههای مذکور، پس از محاسبات لازم، اقدام به ترمیم و محاسبه هیدروگراف کامل میکند.
به این ترتیب، با شبیهسازی و اجرای مدل مزبور در دوره هیدرولوژیکی بهاره، تحلیلهای هیدرولوژیکی و تلفیق نتایج صورت گرفت.
تحلیل دادههای بارش- رواناب به منظور مدلسازی حوزه مورد مطالعه از طریق بکارگیری مدل ریاضی، استفاده از دادههای همزمان بارش-رواناب برای واسنجی مدل ضروری است.
به این ترتیب، اقدام به جمعآوری دبی حداکثر لحظهای رویدادهای سیلابی موجود در ایستگاه هیدرومتری کوشکآباد و مقدار بارندگی ساعتی و روزانه ایستگاههای بارانسنجی درون و بیرون حوزه گردید.
تعداد 5 و 1 واقعه سیلابی بهاره همزمان بارش–رواناب به ترتیب، برای انجام واسنجی و اعتبارسنجی مدل مناسب تشخیص داده شد.
اگر چه تعداد وقایع مزبور برای واسنجی مدل کافی نمیباشد، لیکن با توجه به عدم وجود اطلاعات مناسب، حداقل شرایط لازم را برای انجام این مهم فراهم خواهد نمود؛ هر چند برای امر اولویتبندی زیرحوزهها چندان نیازی به عمل واسنجی نمیباشد (خسروشاهی 1380).
تحلیل توزیع مکانی رگبارها در نرم افزار Arcveiw با استفاده از روش میانیابی عکس مجذور فاصله (IDW) صورت گرفت.
به این ترتیب، منحنیهای همرگبار برای رویدادهای سیلابی ایستگاه هیدرومتری کوشکآباد رسم گردید.
توزیع زمانی رگبارها با استفاده از دادههای ایستگاه ثبات گوش (تنها ایستگاه ثبات درون حوزه)، به طریق محاسبه درصد نزول بارش در فواصل زمانی یک ساعته تهیه شد.
پس از محاسبه توزیع زمانی بارش در هر یک از زیرحوزهها، هایتوگرافهای متعددی تهیه گردید؛ که این هایتوگرافها مبنای محاسبه سیل زیرحوزهها قرار گرفت.
منحنی شدت-مدت-فراوانی در دوره هیدرولوژیکی بهاره برای حوزه آبخیز کوشکآباد نیز، برای استخراج مقدار بارندگی در زمان تمرکز حوزه (هایتوگرافهای بارش) در دوره بازگشتهای مختلف، به روش قهرمان محاسبه شد.
فرمول قهرمان به صورت رابطه 1 و 2 بیان میشود (سهیلی 1382): رابطه1: رابطه2: که در آن: : بارندگی یک ساعته با دوره بازگشت 10 ساله بر حسب میلیمتر، : میانگین بارندگی 24 ساعته (در دوره هیدرولوژیکی) حوزه، : میانگین بارندگی سالانه (دوره هیدرولوژیکی) حوزه، : مقدار بارندگی در دوره بازگشت مورد نظر، : دوره بازگشت به سال، : مدت دوام بارندگی از زمان تمرکز حوزه بر حسب ساعت و : ضرایب ثابت معادله، برای شرایط آب و هوایی ایران میباشند.
استخراج پارامترهای ورودی مدل HEC-HMS با تلفیق نقشه رستری تهیه شده از گروههای هیدرولوژیکی خاک و کاربری اراضی، در دوره هیدرولوژیکی بهاره، مقادیر متوسطCN برای زیرحوزههای کوشکآباد در شرایط رطوبتی واقعی حوزه (خشک I ) بدست آمد.
از مقادیر CN بدست آمده، مقادیر تلفات اولیه، زمان تاخیر و زمان تمرکز زیرحوزهها نیز به عنوان پارامترهای اساسی ورودی مدل HEC-HMS محاسبه شد.
ضرایب ماسکینگام نیز برای روندیابی سیل در مدل HEC-HMS با بررسیهای صحرایی استخراج شد.
شبیهسازی بارش-رواناب با به کارگیری مدل HEC-HMS پس از آماده شدن پارامترهای ورودی مدل HEC-HMS، مدل مزبور اجرا گردیده و واسنجی مدل نیز، در دوره هیدرولوژیکی بهاره با تلفیق روش دستی و خودکار و با فرض انتخاب بهترین پارامترها بر کم بودن درصد خطای پیک صورت گرفت.
رابطه درصد خطای پیک جریان به صورت رابطه 3 بیان میشود (جوکار1381) : رابطه3: که در آن : درصد خطا در دبی پیک، دبی اوج هیدروگراف مشاهدهای و دبی اوج هیدروگراف شبیهسازی را نشان میدهد.
هیدروگرافهای سیلاب به ازای دوره بازگشتهای مختلف در این مرحله از تحقیق، مدل HEC-HMS با پارامترهای واسنجی شده و هایتوگرافهای بارش بدست آمده با استفاده از ایستگاه ثبات گوش (به روش درصد نزول بارش در فواصل زمانی یک ساعته)، در دوره هیدرولوژیکی بهاره با دوره بازگشتهای مختلف (منحنی شدت-مدت-فراوانی تهیه شده از روش قهرمان)، اجرا گردید.
اولویتبندی مشارکت سیل زیرحوزهها در خروجی اصلی حوزه با حذف متوالی و یک به یک زیرحوزهها از فرایند روندیابی داخل حوزه، زیرحوزهها در دوره هیدرولوژیکی بهاره، بر اساس میزان مشارکت در دبی اوج و حجم سیل خروجی حوزه، اولویتبندی گردیدند.
تعیین شدت سیلخیزی برای شناسایی مناطق بحرانی، میتوان به بررسی تغییرات زمانی و مکانی رواناب و تعیین شدت سیلخیزی زیرحوزهها پرداخت.
به این ترتیب، مدل HEC-HMS در دوره هیدرولوژیکی بهاره با دوره بازگشتهای متفاوت اجرا گردید تا تاثیر دوره بازگشت در حجم سیل، دبی زیرحوزهها و نحوه مشارکت آنها در خروجی اصلی حوزه، چگونگی تاثیر بزرگی و کوچکی حجم سیل و دبی زیرحوزهها در سهم مشارکت حجم سیل و دبی آنها در خروجی اصلی حوزه، رابطه مساحت با سیل تولیدی خروجی حوزه؛ و تاثیر موقعیت مکانی زیرحوزهها در میزان مشارکت سیلخیزی زیرحوزهها در خروجی اصلی حوزه شناسایی شود.
نتایج جدول 1 مشخصات فیزیکی زیرحوزههای آبخیز کوشکآباد شامل مساحت، محیط، شیب آبراههها و طول آبراههها را نشان میدهد.
با بررسی و تحلیل روند تغییر شیب منحنیهای دما-بارش و بارش-دبی حوزه مزبور، دوره هیدرولوژیکی بهاره از فروردین تا تیر ماه قابل تشخیص میباشد (شکلهای2 و 3).
شکل 4 موقعیت زیرحوزهها و ایستگاههای بارانسنجی درون و بیرون حوزه را نشان میدهد.
جدول2 مقادیر رویدادهای دبی اوج سیل حوزه کوشکآباد را در دوره هیدرولوژیکی بهاره بیان میکند.
برای تحلیل توزیع مکانی رگبارها از منحنیهای همرگبار استفاده شد؛ شکل 5 نمونهای از منحنی همرگبار ترسیمی به روش میانیابی عکس مجذور فاصله را برای واقعه سیلابی 08/02/71 نشان میدهد.
برای استخراج مقدار بارندگی طراحی در دوره هیدرولوژیکی بهاره از منحنی شدت-مدت-فراوانی ترسیمی در دوره هیدرولوژیکی مذکور استفاده شد (شکل6).
پارامترهای اساسی ورودی مدل HEC-HMS شامل شماره منحنی، تلفات اولیه، زمان تاخیر و زمان تمرکز زیرحوزها میباشد (جدول3).
جدول 4 ضرایب ماسکینگام بکار گرفته شده را برای روندیابی سیل نشان میدهد.
شکل7 هیدروگراف مشاهدهای-محاسباتی مدل را بعد از واسنجی، به عنوان نمونه برای رویدادهای 24/02/70 در دوره هیدرولوژیکی بهاره نشان میدهد.
واسنجی مدل برای پارامترهای تلفات اولیه, CN و زمان تاخیر در دوره هیدرولوژیکی مزبور صورت گرفت.
جدول 5 مقادیر قبل و بعد از واسنجی CN را برای شرایط رطوبتی (I) در دوره هیدرولوژیکی بهاره نشان میدهد.
جدول 6 پارامترهای آماری مختلف خروجی مدل را بر اساس واسنجی پارامترهای دوره هیدرولوژیکی بهاره در وقایع سیلابی موجود نشان میدهد.
به منظور ارزیابی عملکرد مدل و تعیین میزان خطای آن نیز، در تخمین میزان رواناب خروجی حوزه، به دلیل نداشتن وقایع سیلابی مناسب و کافی، تنها رگبار تاریخ 28/02/70 اعتبارسنجی شد.
نتایج اعتبارسنجی نشان داد که مقدار اختلاف در دبی اوج سیلاب 4365/3 درصد بوده است که با توجه به درصد پایین آن، نتایج قابل قبول میباشد.
به این ترتیب، مدل HEC-HMS با پارامترهای واسنجی شده و هایتوگرافهای بارش بدست آمده در دوره هیدرولوژیکی بهاره با دوره بازگشتهای مختلف اجرا گردید.
شکل 8 هیدروگراف خروجی حوزه و زیرحوزهها را برای دوره بازگشت 100 سال از واقعه سیلابی 24/02/70 نشان میدهد.
با حذف متوالی زیرحوزهها از فرایند روندیابی داخل حوزه، زیرحوزهها در دوره هیدرولوژیکی بهاره، بر اساس میزان مشارکت در دبی اوج و حجم سیل خروجی حوزه، اولویتبندی گردیدند (جدول7).
شکل 9 دبی خروجی حوزه با حذف نوبتی زیرحوزهها را در دوره بازگشت 100 ساله با الگوی 24/02/70 در دوره هیدرولوژیکی بهاره نشان میدهد.
به عبارتی برای بررسی تعیین شدت سیلخیزی، اجرای مدل در دوره بازگشتهای مختلف برای تمامی وقایع سیلابی موجود در دوره هیدرولوژیکی بهاره صورت گرفت.
بر اساس مقدار حجم سیل و دبی زیرحوزهها و تاثیر آنها در حجم سیل و دبی خروجی کل حوزه، سهم مشارکت زیرحوزهها در حجم سیل و دبی اوج خروجی حوزه، محاسبه و اولویتبندی صورت گرفت.
شکلهای 10 تا 13 به ترتیب، نمودار وضعیت دبی زیرحوزهها، حجم سیل زیرحوزهها، سهم مشارکت زیرحوزهها در دبی اوج خروجی حوزه و سهم مشارکت زیرحوزهها در حجم سیل خروجی حوزه را در دوره بازگشتهای 10، 20، 50 و 100 سال در دوره هیدرولوژیکی بهاره نشان میدهند.
برای بیان تاثیر موقعیت مکانی زیرحوزهها در سیل خروجی کل حوزه, از بررسی موقعیت زیرحوزه از دیدگاه فاصله تا خروجی حوزه استفاده شد (شکلهای 14 و 15).
جدول1 خصوصیات فیزیکی زیرحوزههای آبخیز(حوزه آبخیز کوشکآباد).
شکل 2 تغییرات بارش- دبی حوزه آبخیز کوشکآباد شکل 3 تغییرات دما- بارش بصورت منحنی آمبروترمیک از حوزه آبخیز کوشک آباد جدول 2 دبی اوج سیل در دوره هیدرولوژیکی بهاره ایستگاه کوشکآباد شکل4 نقشه حوزه و زیرحوزهها به همراه ایستگاههای بارانسنجی درون و بیرون حوزه شکل5 نمونهای از منحنی همرگبار که برای واقعه سیلاب 08/02/71 رسم شده است شکل 6 منحنی شدت-مدت-فراوانی دوره هیدرولوژیکی بهاره جدول3 مقادیرCN، تلفات اولیه، زمان تاخیر و زمان تمرکز برای کلیه وقایع سیلابی بهاره جدول 4 مقادیر ضرایب ماسکینگام برای 6 بازه اصلی ارتباطی زیرحوزههای آبخیز کوشکآباد شکل 7 هیدروگراف مشاهدهای و محاسباتی مدل بعد از واسنجی برای سیلاب 24/02/70 جدول 5 مقادیر CN زیرحوزهها قبل و بعد از واسنجی در شرایط رطوبتی I جدول 6 نتایج مربوط به پارامترهای آماری واسنجی مدل برای رگبارهای مورد نظر شکل 8 هیدروگراف خروجی حوزه و زیرحوزهها برای دوره بازگشت 100 سال از واقعه 24/02/70 شکل 9 دبی خروجی حوزه با حذف نوبتی زیرحوزهها در دوره بازگشت 100 ساله با الگوی 24/02/70 جدول 7 اولویتبندی زیرحوزهها در خروجی اصلی حوزه در دوره بازگشت 100 با الگوی 24/02/70 شکل 10 نمودار وضعیت دبی زیرحوزهها شکل 11 نمودار وضعیت حجم سیل زیرحوزهها شکل12 نمودار وضعیت سهم مشارکت زیرحوزهها در دبی اوج خروجی حوزه شکل 13 نمودار وضعیت سهم مشارکت زیرحوزهها در حجم سیل خروجی حوزه شکل 14 تاثیر موقعیت زیرحوزه بر دبی اوج خروجی حوزه (بارش 100 ساله مورخ 24/02/70) شکل 15 تاثیر موقعیت زیرحوزه بر حجم سیل خروجی حوزه (بارش 100 ساله مورخ 24/02/70) بحث و نتیجهگیری نتایج حاصله حاکی از آن است که اگرچه با افزایش دوره بازگشت، بر مقدار دبی خروجی و حجم سیل زیرحوزهها افزوده میشود (شکلهای 10 و11)؛ اما دوره بازگشتهای متفاوت تاثیر چندانی در نحوه مشارکت زیرحوزهها در دبی اوج و حجم سیل خروجی حوزه ندارند (شکلهای 12 و 13).
این مسئله با نتایج خسروشاهی (1380) مطابقت دارد.
اولویتبندی زیرحوزهها بر اساس دبی اوج و حجم سیل نیز نسبت به سهم مشارکت آنها در دبی اوج و حجم سیل زیرحوزهها در خروجی اصلی تفاوتی نشان نمیدهد (شکلهای 10 و 11 در مقایسه با شکلهای 12 و 13).
نتایج نشان میدهد که همیشه مقدار حجم سیل و دبی زیرحوزهها با بزرگی و کوچکی مساحت آنها دارای رابطه مستقیمی نمیباشد؛ بلکه سایر عوامل و خصوصیات فیزیکی زیرحوزهها در میزان تولید سیل دخالت دارند.
به عبارتی این موضوع نشان دهنده اثرات متقابل عوامل مساحت و خصوصیات فیزیکی زیرحوزهها در تعیین سیل تولیدی آنها میباشد.
به عنوان مثال، زیرحوزه شماره 2 در مقدار دبی اوج تولیدی خود (شکل10)، با مساحت 97/13 کیلومترمربع که بیشترین مقدار مساحت را به خود اختصاص داده است، بیشترین مقدار دبی را تولید کرده است؛ اما زیرحوزه شماره 7 با مساحت 96/9 کیلومترمربع که رتبه سوم را از نظر مساحت دارد، در مقدار دبی تولیدی، رتبه ششم را به خود اختصاص داده است.
این رابطه غیر مستقیم برای زیرحوزه شماره 7 نسبت به زیرحوزه شماره 2 در مقدار حجم سیل تولیدی نیز مشاهده میشود (شکل11).
چنین شرایطی را میتوان در نحوه مشارکت زیرحوزهها در سیل خروجی حوزه نیز دید.
به عنوان مثال، زیرحوزه شماره 2 (شکل12)، با مساحت 97/13 کیلومترمربع که بیشترین مقدار مساحت را به خود اختصاص داده است، بیشترین درصد مشارکت در دبی خروجی حوزه را دارد؛ اما زیرحوزه شماره 7 با مساحت 96/9 کیلومترمربع که رتبه سوم را از نظر مساحت دارد، در مقدار درصد مشارکت دبی خروجی حوزه رتبه ششم را به خود اختصاص داده است.
این موضوع میتواند به موقعیت مکانی آنها مرتبط باشد.
به این ترتیب که زیرحوزه شماره 7 در مقایسه با زیرحوزه شماره 2 به محل خروجی نزدیکتر است و به علت عدم همزمانی دبی اوج آن با سایر زیرحوزهها، مشارکت نهایی آن در دبی اوج کل حوزه نسبت به زیرحوزه شماره 2 کمتر میگردد.
این رابطه غیر مستقیم برای زیرحوزه شماره 7 نسبت به زیرحوزه شماره 2 در درصد مشارکت حجم سیل خروجی حوزه نیز مشاهده میشود (شکل 13).
این مسئله با نتایج جوکار(1381) و Hasanzadeh و Aalami (2005) مطابقت دارد.
در ارتباط با تاثیر موقعیت مکانی زیرحوزهها، عموما" تصور بر آن است که زیرحوزههای نزدیک به خروجی، از مشارکت بالای دبی اوج و حجم سیل در خروجی حوزه برخوردار باشند.
اما بر خلاف تصور پس از بررسی حاصل از اولویتبندی زیرحوزهها که با یک بارش یکنواخت برای کلیه زیرحوزهها انجام شد.
مشاهده میشود که زیرحوزههای میانی و بالادست حوزه از میزان مشارکت بالایی در سیلخیزی و یا به عبارتی در دبی اوج و حجم سیل خروجی حوزه برخوردارند (شکلهای14و15).
این مسئله با نتایج خسروشاهی (1380) و روغنی (1382) مطابقت دارد.
منابع مورد استفاده 1) تلوری, ع., 1381.
طرحهای جامع کنترل سیلاب, سمینار کاهش اثرات و پیشگیری از سیل, 25 و 26 دیماه 1381, گرگان.
2) جوکار، ج.، 1381.
بررسی سیلخیزی زیرحوزههای رودخانه شاپور با استفاده از شبیهسازی جریانهای سیلابی، پایاننامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه تربیت مدرس، 126 ص.
3) خسروشاهی، م.، 1380.
تعیین نقش زیرحوزههای آبخیز در شدت سیلخیزی حوزه، مطالعه موردی حوزه آبخیز دماوند، پایاننامه دکتری، گروه جغرافیا، دانشگاه تربیت مدرس، 177 ص.
4) روغنی، م.
مهدوی، م.
و غفوری، ع.، 1382.
معرفی روشی در مکانیابی سطوح موثر بر دبی اوج سیل به منظور برنامهریزی مهار سیلابها و کاهش خسارات آن در حوزههای آبخیز کشور، مطالعه موردی حوزه رودک، مجله پژوهش و سازندگی، 61: 18-27.
5) سهیلی, اسماعیل., 1382.
بررسی پراگنش و علل ایجاد فرسایش تونلی در جنوب فارس, پایاننامه کارشناسی ارشد آبخیزداری, دانشگاه تربیت مدرس, 93 ص.
6) مردانی، ع.ا.، 1377.
بررسی پتانسیلهای سیلخیزی حوزه آبریز رودخانه روئین به منظور بالا بردن میزان بهرهبرداری مطلوب از آن، پایاننامه کارشناسی ارشد علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی،210 ص.
7) مرید، س.
قائمی، ه.
و شمس، ا.، 1375.
مدل سیلخیزی زیرحوزههای کرخه، مجله نیوار، 30: 10-27.
8) قائمی، ه.، 1373.
مطالعات مرحله شناسایی تکمیلی طرح آبخیزداری حوزه کرخه، معاونت آبخیزداری وزارت جهادسازندگی، 195 ص.
9) Foody, G.M., Ghoneim.
E.M.
and Arnell.
W.N., 2004.
Predicting Location Sensitive to Flash Flooding in Arid Envirinment, Journal of Hydrology, 292: 48-58.
10) Hassanzadeh, Y.
and Aalami, M.T., 2005.
An Investigation of Reasons for the Occurance of Golestan Flood & the Methods of its Preventation, In; Proceedings of the International Conference on Geohazards, Natural Disasters & Methods of Confronting With them, Tabriz, Iran, Sep.27-29, 2005;39-40 11) Suwanwerakamtorn, R., 1994.
GIS and Hydrologic modeling for Management of Mail Watersheds, Itc, Journal, No.4, p.343.
12) Vanshaar, J.R.
and Haddeland, and Lettenmaier, D.P., 2002.
Effects of Land-Cover Changes on The Hydrological Response of Interior Columbia River Basin Forested Catchments, Hydrological Processes, Volume 16, Issue 13, pp.
2499-2520.
Site selecting of sub-watersheds influencing on springal peak flood discharge and flood volume,using HEC-HMS model, (case study: kooshkabad watershed in razavi province) Abstract Due to particular geographic situation, has arid and semi arid climate in most areas.
That every year causes of seasonal floods imposes huge and irreparable damages.
The present study introuduces a method in site selection of sub-watersheds influencing on peak flood discharge and flood volume, and spatial prioritizing of flooding of kooshkabad sub-watersheds in razavi province, using HEC-HMS model in springal hydrological priod.
In this study we used of SCS hydrologic simulation method at Rainfall-Runoff transformation on sub-watersheds area, and Muskingum routing method on main channels for abtain of watershed outlet flood hydrograph after determination of data for flood hydrograph.
Than we calculated prioritization of sub-watersheds to point of flooding conception using HEC-HMS model, and we calibrated it on initial adsorption and curve number and lag time parameters in springal hydrologic priod.
Than we prioritized particitation amount of sub-watersheds on peak flood discharge and flood volume in springal hydrologic priod, using one to one delet of sub-watersheds in flood routing.
The results of this research indicate that increasing the effects of sub-watersheds in peak flood discharge and flood volume, from the outlet toward middle stream of watershed along.
And it indicate that there is not dependence participitation amount of sub-watersheds on outlet flood to area, and peak flood discharge and flood volume huge or shortage of sub-watersheds, that they have unlinear of dependency form area.
Thus concentration on watershed management and flood control activities based on priorities and the areas indentified in hydrologic priods, achieving the reseach goals will lead to considerable derease in implementation expenses of the project.
Key words: Flooding, Prioritization, Muskingum, HEC-HMS model, Kooshkabad.
زیرحوزه خصوصیات12345678910مساحت()75/797/1375/1134/874/534/896/999/63/931/5محیط(m)78/1462/1748/1687/1191/1004/1567/1311/1169/1475/10شیب آبراهه(%)9756463954طول آبراهه (km)788/4721/4645/3447/3605/2152/6566/3881/2642/3947/1 تاریخ وقوع سیلدبی اوج لحظه ای ()24/02/70 28/02/70 08/02/71 23/02/71 22/03/71 11/03/7246/1 3/4 96/1 28/3 23/12 32/8 زیرحوزه1234567891074737074747470636859تلفات اولیه (میلیمتر)8/178/188/218/178/178/178/218/299/233/35زمان تاخیر (دقیقه)6979836563103105618775زمان تمرکز (دقیقه)115132138108106172175102146124 بازه123456K2/029/048/032/028/012/0X2/02/02/02/02/02/0 زیر حوزه CN12345678910قبل از واسنجی74737074747470636859بعد از واسنجی84756675777770636859 ردیفتاریخ وقوع سیلابتابع هدفاختلاف حجم (%)اختلاف دبی اوج (%)124/02/700757/5-0208/02/71007/0992/13-0001/0-323/02/710425/0006/0422/03/710003/081/27001/0-511/03/720004/0216/470009/0 زیرحوزهمساحت (Km2)دبیاوج (M3/S)حجم سیلاب (103*m3)مشارکت در محل خروجی اصلی حوزه (مقدار کاهش در خروجی)مشارکت در محل خروجی اصلی حوزه (مقدار کاهش در خروجی)مشارکت در محل خروجی اصلی حوزه (مقدار کاهش در خروجی)مشارکت در محل خروجی اصلی حوزه (مقدار کاهش در خروجی)اولویت در کاهش دبی اوجاولویت در کاهش حجمزیرحوزهمساحت (Km2)دبیاوج (M3/S)حجم سیلاب (103*m3)دبی اوج سیلابدبی اوج سیلابحجم سیلابحجم سیلاباولویت در کاهش دبی اوجاولویت در کاهش حجمزیرحوزهمساحت (Km2)دبیاوج (M3/S)حجم سیلاب (103*m3)(M3/S)(%)(103*m3)(%)اولویت در کاهش دبی اوجاولویت در کاهش حجم175/727/1471/14379/1327/1697/13569/1422297/138/1741/1764/1753/2063/17597/1811375/1174/999/9646/917/1155/9643/1055434/859/101/10597/974/1161/1043/1134574/57/752/7774/695/727/7735/877634/891/963/11267/941/1109/11211/1243796/981/776/8981/604/827/8964/966899/622/36/3027/15/16/2687/29993/924/722/7317/51/619/7391/788103/545/11468/08/0134/11010