بررسی شاخص های کارایی و نقش مخازن تاخیری در کنترل سیلاب خروجی از حوضه (مطالعه موردی: حوضه جعفرآباد استان گلستان)

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

کامی کابوسی ¹ , رضا جلینی ²

1 - عضو هیئت علمی دانشگاه آزاد اسلامی واحد گرگان
2 - گروه عمران، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران

تاریخ دریافت : 1394/09/02 تاریخ پذیرش : 1395/02/02 تاریخ انتشار : 1395/04/01

کلید واژه: نسبت ذخیره, نرخ تضعیف سیلاب, HEC-HMS, مخازن تاخیری,

چکیده مقاله :

مهار سیلاب با استفاده از مخازن تأخیری تاثیر مستقیم و سریعی بر سیلاب می‌گذارد. هدف از این تحقیق بررسی شاخص‌های کارایی مخازن تأخیری و تاثیر آنها بر کاهش دبی اوج و حجم سیلاب در حوضه‌ جعفرآباد استان گلستان است. برای این منظور فرآیند بارش- رواناب و روندیابی سیلاب در مخازن با استفاده از نرم‌افزار HEC-HMS شبیه‌سازی گردید. مدل تحت چهار سناریو مختلف (بدون مخزن و با مخزن خالی، نیمه‌پر و پر) و برای دوره بازگشت‌های مختلف 2 تا 100 سال اجرا گردید. تحلیل آماری نتایج بر اساس آزمون تجزیه واریانس یک طرفه صورت گرفت. به منظور بررسی اثر مخزن بر سیلاب ورودی به مخزن (کارایی مخزن)، از دو شاخص نرخ تضعیف سیلاب و نسبت ذخیره استفاده گردید. نتایج نشان داد که احداث مخازن تأخیری موجب تأخیر در زمان وقوع دبی اوج و کاهش دبی اوج و حجم سیلاب خروجی از مخزن گردید ولی این کاهش‌ها از نظر آماری معنی‌دار نبود. اثر مخزن با افزایش دوره بازگشت سیلاب کاهش یافت. حداکثر میزان کاهش حجم سیلاب برای مخزن خالی، نیمه‌پر و پر به ترتیب 1/61، 2/33 و 8/0 درصد و برای دبی پیک به ترتیب 9/63، 8/32 و 6/6 درصد بود. حداکثر نرخ تضعیف سیلاب برای مخازن در شرایط خالی، نیمه‌پر و کاملاً پر به ترتیب 26، 19 و 7 درصد و حداکثر نسبت ذخیره برای مخزن خالی و نیمه‌پر به ترتیب 14 و 5 بود که نشان‌دهنده کارایی مخازن در کنترل سیلاب است. نتایج نشان داد که کارایی مخزن در کنترل سیلاب فقط به حجم مخزن و میزان سیلاب بستگی ندارد.

چکیده انگلیسی:

In order to investigation of detention reservoirs on flood in Jafar Abad basin, Golestan province, Iran, the precipitation- run off process as well as reservoir routing were simulated by HEC-HMS Software. The model was run under four different scenarios (without reservoir and with reservoir: empty, half-full, and full) and for different return periods of 2 up to 100 years. The statistical analysis of the results was done based on one-way analysis of variance. To study the effect of reservoirs, two indices including the Flood Attenuation Rate (FAR) and Storage Ratio (SR) were used. The results indicated that construction of detention reservoirs leads to postponing the incidence of the peak discharge and decreased peak discharge along with the volume of the flood leaving the reservoir, but these decreasions were not significant. The influence of the reservoir diminished with the prolongation of the return period. The maximum level of flood volume reduction for the empty, half-full, and full reservoirs was 61.1, 33.2, and 0.8%, respectively and for the peak discharge was 63.9, 32.8, and 6.6%, respectively. The maximum value of FAR for the reservoirs under empty, half-full, and full conditions were 26, 19, and 7%, respectively. Similarly, the maximum SR for the empty and half-full reservoirs was 14 and 5, respectively that showing the efficiency of reservoirs in flood control. The results demonstrated that the efficiency of reservoirs in flood control is not merely dependent on the reservoir volume and the amount of flood.

منابع و مأخذ:

ثقفیان، ب.، ح. فرازجو، ع. سپهری و ع. نجفی­نژاد، 1385. بررسی اثر تغییرات کاربری اراضی بر سیل­خیزی حوزه آبریز سد گلستان. تحقیقات منابع آب ایران، 2(1): 28-18.

دبیری، س.س.، م. صوفی و ن. طالب­بیدختی، 1393. بررسی تأثیر کمی سدهای اصلاحی بر زمان تمرکز حوضه (مطالعه موردی: شهرستان­های اقلید، مرودشت و ممسنی، استان فارس). نشریه ترویج و توسعه آبخیزداری، 2(4): 46-39.

رزمخواه، ﻫ.، ع.م. آخوندعلی، ب. ثقفیان و ف. رادمنش، 1392. مقایسه کارایی روش­های برآورد تلفات در شبیه­سازی فرآیند بارش رواناب حوضه­ی آبخیز کارون 3. مجله­ی مهندسی منابع آب، 6(19): 35-17.

سلطانی، م.، م.ر. اختصاصی، ع. طالبی، م.ج. پوراغنیایی و ع.ر. سرسنگی، 1390. اثر احداث سدهای اصلاحی بر کاهش دبی اوج سیلاب (مطالعه موردی: حوضه آبخیز منشاد یزد). پژوهش­های آبخیزداری (پژوهش و سازندگی)، 93: 54-46.

ضیایی، ح.ا.، 1389. اصول مهندسی آبخیزداری. انتشارات دانشگاه امام رضا (ع)، چاپ سوم، 548 ص.

علیزاده ا، 1377. اصول هیدرلوژی کاربردی. چاپ دهم، انتشارات دانشگاه امام رضا (ع)، 634 ص.

فرج­زاده، ج.، ف. بهادری و م. ارحمی، 1385. شبیه­سازی سیلاب حوضه­های آبریز و روندیابی در مخزن سد با استفاده از مدل ریاضی HEC-HMS و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) (مطالعه موردی در حوضه آبریز اهرچای). هفتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران (http://www.civilica.com/Paper-ICCE07-ICCE07_181.html).

کاویان، ع.ا.، م.ا. محمدی و ع. آزموده. 1393. اثرات احداث سدهای اصلاحی بر خصوصیات هیدرولوژیکی حوضه آبخیز محمد آباد ساری. نشریه  تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 14 (35): 230-213.

کبیر، آ.، ع. نجفی نژاد، ی. همت­زاده، و م. کورکی­نژاد، 1386. بررسی احداث سدهای اصلاحی بر روی زمان تمرکز (مطالعه موردی: حوضه آبخیز رودبار- قشلاق، استان گلستان(، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 14: 8-1.

مصطفی­زاده، ر.، 1387. شبیه­سازی تاثیرات هیدرولوژیکی سازه­های اصلاحی به منظور ارزیابی سناریوهای سازهای کنترل سیل در آبخیز جعفرآباد استان گلستان. پایان نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 124صفحه.

مصطفی­زاده، ر.، ا. سعدالدین، ع.ر. بهرهمند، و. شیخ و ح. نظرنژاد، 1388. ارزیابی اثرات هیدرولوژیک طرح آبخیزداری جعفرآباد استان گلستان با استفاده از مدل HEC-HMS. پنجمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری (مدیریت پایدار بلایای طبیعی)، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان و انجمن آبخیزداری ایران (http://www.civilica.com/Paper-WATERSHED05-WATERSHED05_295.html).

نشاط، ع. و ح. صدقی، 1385. برآورد میزان رواناب با استفاده از روش سازمان حفاظت خاک (SCS) و مدل HEC-HMS در حوضه آبخیز باغ ملک استان خوزستان. مجله علمی پژوهشی علوم کشاورزی، 12(4): 798-787.

نورعلی قاضی­محله، م.، ع. نجفی­نژاد و ن. نورا، 1387. بررسی عملکرد سازه چند منظوره نوکنده استان گلستان در کنترل سیلاب با استفاده از مدل HEC-HMS. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی, 15(1) (ویژه نامه منابع طبیعی- پیاپی 63): 130- 119.

Christopher, A.J. and Yung, A.C. 2001. The Use of HEC-GeoHMS and HEC-HMS to Perform Grid-based Hydrologic Analysis of a Watershed.

Graf, W.L. 2006. Downstream hydrologic and geomorphic effects of large dams on American rivers. Geomorphology, 79(3-4): 336–360.

Gul, G.O., Harmancioglu, N. and Gul, A. 2010. A combined hydrologic and hydraulic modeling approach for testing efficiency of structural flood control measures. Natural Hazards, 54: 245-260.

Horn, D.R. 1987. Graphic estimation of peak flow reduction in reservoirs. Journal of Hydraulic Engineering, ASCE, 113(11): 1441-1450 (Permalink: http://dx.doi.org/10.1061/(ASCE)0733-9429(1987)113:11(1441)).

Lee, K.T., Chang, C.H., Yang, M.S. and Yu, W.S. 2001. Reservoir attenuation of floods from ungauged basins. Hydrological Sciences Journal, 46(3): 349-362.

Lopez-Moreno, J.I., Begueria, S. and Garcia-Ruiz, J.M. 2002. Influence of the Yesa reservoir on floods of the Aragon River, central Spanish Pyrenees. Hydrology and Earth System Sciences, 6(4): 753-762.

Magilligan, F.J. and Nislow, K.H. 2005. Changes in hydrologic regime by dams, Geomorphology 71:61–78.

Roshani, R. 2003. Evaluating the effect of check dams on flood peaks to optimize the flood control measures (Kancace study in Iran). M.Sc. thesis, Interactional institute for geo-information science and earth observation, ENSCHEDE, the Netherlands, 54 pp.

Schwab, G.O. 1993. Soil and water conservation engineering. 4^th ed, New York: Wiley, 507 p.

Shokoohi, A.R. 2007. Assessment of urban basin flood control measures using hydrogis tools. Journal of Applied Science, 7(13): 1726-1733.

Sobhani, G. 1976. A review of selected watershed design methods for possible adoption to Iranian conditions. MS thesis (Watershed Science), Utah State University, Logan, UT, 148 pp.

USACE. 2000, HEC-HMS Technical Manual. Hydrologic Engineering Center, Davis, CA, 187 pp.

Yoshikawa, N., Nagao, N. and Misawa, S. 2010. Evaluation of the flood mitigation effect of a Paddy Field Dam project. Agricultural Water Management, 97(2): 259 -270.