تعیین اولویت پهنه¬بندی خطر وقوع سیل با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی در حوزه آبخیز بابلرود (استان مازندران)
الموضوعات :کریم سلیمانی 1 , بهروز محسنی 2
1 - RS & GIS Centre
2 - 2. استادیار پژوهشی، بخش تحقیقات منابع طبیعی، مرکز تحقیقات و آموزش کشاورزی و منابع طبیعی گلستان، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، گرگان، ایران
الکلمات المفتاحية: تغییر کاربری, پایاب, پهنهبندی, سیل خیزی, ضریب جریان سیلابی. ,
ملخص المقالة :
با توجه به افزایش حوادث سیل در سالهای اخیر، ارزیابی صحیح خطر سیل یکی از اجزای مهم کاهش سیل در مناطق شهری است. هدف از این تحقیق، ایجاد نقشههای بهروز خطر سیل در حوزه آبخیز بابلرود با استفاده از دادههای ایستگاه سینوپتیک و اطلاعات فیزیوگرافی (ارتفاع، مساحت، شیب) است. سپس با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)، تصویر ماهوارهای لندست 8 و رویهمگذاری لایهها (مساحت، شیب، کاربری، تراکم زهکشی)، پتانسیل سیل پهنهبندی شد. براي تهیه نقشه خطر وقوع سیل در حوزه آبخیز بابلرود، عوامل اصلی مؤثر در بروز سیلاب در منطقه با استفاده از منابع منتشرشده مرتبط و نظر اساتید و کارشناسان متخصص انتخاب و نقشه هر یک از عوامل توسط نرمافزار GIS تهیه شد. نقشه نهایی خطر سیلخیزی بر پایه ترکیبی از عوامل (کاربری اراضی، شیب، ضریب جریان و شدت بارندگی) تهیه شد.
نتایج حاصل از پهنهبندی خطر سیلخیزی نشان داد زیر حوضه B2 درمجموع نسبت به سایر حوزههای آبخیز از پتانسیل سیل بالاتری برخوردار است. بعدازآن زیرحوضه‌های B11121، B211INT، B11121INT و B211 در اولویتهای بعدی هستند. درنهایت طبق شاخص شدت سيل‌خيزي، زیرحوضه‌های B11121، B211INT و B1INT با بیش‌ترین ضریب جریان سیلابی، بهعنوان سیلخیزترین زیرحوضه شناسایی شدند. نتایج به‌دست‌آمده از پهنهبندی سیلخیزی در منطقه نشان داد که بیش‌ترین درصد مساحت حوزه با 33/43 درصد به پهنههای با سیلخیزی متوسط اختصاص دارد. دراین‌بین کم‌ترین درصدها به ترتیب به پهنههای خیلی کم (64/0 %) و زیاد (33/7 %) اختصاص یافته است. بر اساس نقشه کاربری ارائهشده بخش اعظم پهنههای سیل‌گیر نیز مربوط به مناطق مسکونی یا اراضی زراعی دیم است. آبراهههای با رتبه 3 و 4، بهعنوان پهنههای سیلخیز و نواحی هدایتکننده سیلاب به نواحی پاییندست هستند. آبراهههای با رتبه 5 و بالاتر در محدوده سیلاب‌دشت‌ها یا پایاب رودخانه قرار دارند و معمولاً دارای سیلابهای سطحی و گسترده هستند. هم‌چنين در بعضي از مناطق حوزه آبخیز که از ارتفاع نسبي بالايي برخوردارند، ميزان رواناب افزايش يافته و باعث سيل‌خيزي منطقه میشود. لذا نظارت بر برداشت منابع قرضه رودخانه‌های به‌جهت عدم تخریب بستر رودخانه و ساخت‌وسازها (تغییر کاربری) از جمله پیشنهادهای اولویتدار در این حوزه آبخیز هستند.
_||_
تعیین اولویت پهنهبندی خطر وقوع سیل حوزه آبخیز بابلرود (استان مازندران) در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی
چکیده
با توجه به افزایش حوادث سیل در سالهای اخیر، ارزیابی صحیح خطر سیل یکی از اجزای مهم کاهش سیل در مناطق شهری است. هدف از این تحقیق، ایجاد نقشههای بهروز خطر سیل در حوزه آبخیز بابلرود با استفاده از دادههای ایستگاه سینوپتیک و اطلاعات فیزیوگرافی (ارتفاع، مساحت، شیب) است. سپس با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)، تصویر ماهوارهای لندست 8 و رویهمگذاری لایهها (مساحت، شیب، کاربری، تراکم زهکشی)، پتانسیل سیل پهنهبندی شد. براي تهیه نقشه خطر وقوع سیل در حوزه آبخیز بابلرود، عوامل اصلی مؤثر در بروز سیلاب در منطقه با استفاده از منابع منتشرشده مرتبط و نظر اساتید و کارشناسان متخصص انتخاب و نقشه هر یک از عوامل توسط نرمافزار GIS تهیه شد. نقشه نهایی خطر سیلخیزی بر پایه ترکیبی از عوامل (کاربری اراضی، شیب، ضریب جریان و شدت بارندگی) تهیه شد. نتایج حاصل از پهنهبندی خطر سیلخیزی نشان داد زیرحوزه B2 درمجموع نسبت به سایر حوزههای آبخیز از پتانسیل سیل بالاتری برخوردار است. بعد از آن زیرحوزه‌های B11121، B211INT، B11121INT و B211 در اولویتهای بعدی هستند. درنهایت طبق شاخص شدت سيل‌خيزي، زیرحوزه‌های B11121، B211INT و B1INT با بیش‌ترین ضریب جریان سیلابی، بهعنوان سیلخیزترین زیرحوزه شناسایی شدند. نتایج به‌دست آمده از پهنهبندی سیلخیزی در منطقه نشان داد که بیش‌ترین درصد مساحت حوزه با 33/43 درصد به پهنههای با سیلخیزی متوسط اختصاص دارد. در این بین کم‌ترین درصدها به‌ترتیب به پهنههای خیلی‌کم (64/0 %) و زیاد (33/7 %) اختصاص یافته است. بر اساس نقشه کاربری ارائهشده بخش اعظم پهنههای سیل‌گیر نیز مربوط به مناطق مسکونی یا اراضی زراعی دیم است. آبراهههای با رتبه 3 و 4، بهعنوان پهنههای سیلخیز و نواحی هدایتکننده سیلاب به نواحی پاییندست هستند. آبراهههای با رتبه 5 و بالاتر در محدوده سیلاب‌دشت‌ها یا پایاب رودخانه قرار دارند و معمولاً دارای سیلابهای سطحی و گسترده هستند. هم‌چنين در بعضي از مناطق حوزه آبخیز که از ارتفاع نسبي بالايي برخوردارند، ميزان رواناب افزايش يافته و باعث سيل‌خيزي منطقه میشود. لذا نظارت بر برداشت منابع قرضه رودخانهای به‌جهت عدم تخریب بستر رودخانه و ساخت‌وسازها (تغییر کاربری) از جمله پیشنهادهای اولویتدار در این حوزه آبخیز هستند.
واژه‌های کلیدی: تغییر کاربری، پایاب، پهنهبندی، سیلخیزی، ضریب جریان سیلابی.
مقدمه
گسترش روزافزون پهنه شهرها و ساخت‌وسازهای شهری، با تبدیل زمینهای کشاورزی و منابع‌طبیعی همراه است؛ بنابراین پیامد آن، گسترش پهنههای نفوذناپذیر و افزایش روانابهای سطحی خواهد بود که در بلندمدت ممکن است سبب ایجاد سیلابهای ویرانگر شهری شود. سیل‌ها، بهعنوان بزرگ‌ترین بلایای طبیعی ازجمله طبیعی‌ترین، پرتکرارترین و گسترده‌ترین بلایای طبیعی ضمن خسارت به زندگی انسانها، بسیاری از کشورها را در سراسر جهان نیز تحت تأثیر قرار میدهند (6 و 28). تعداد سیلابهایی که در جهان، خسارات سنگین مالی و جانی را سبب شدند، کم نبوده است. آمارها نشان میدهد که از کل تلفات اقتصادی ناشی از بلایای طبیعی، 40 درصد این تلفات به سیلاب نسبت داده میشود (10 و 21). در طی دهههای اخیر، آسیبهای سیل ناشی از فعالیتهای سریع توسعهای و تغییرات اقلیمی تشدید شده است. رویدادهای شدید بارش به‌ویژه در مقیاس حوزه آبخیز، ازجمله علل اصلی سیل هستند. سیل‌ها به‌طورکلی، با عوامل مختلفی مانند دبی بالای رودخانه‌ها، نفوذ به کانال‌های سیل و فعالیتهای توسعه در سیلاب‌دشت‌های فعال تشدید می‌شوند (10 و 28). به‌همین دلیل، لزوم مطالعه و تحقیق در امور مربوط به پیش‌بینی و کنترل سیلاب‌ها ضروری است. کمبود دادههای متناظر بارش و رواناب در بیشتر حوزههای آبخیز کشور دیده میشود. هم‌چنین، همیشه رگبارهایی با شدت یکنواخت در طول مدت بارش جهت استخراج هیدروگراف واحد وجود ندارد. ازاین‌رو استفاده از مدل‌های هیدرولوژیکی مناسب و توسعه آنها در حوزههای آبخیز فاقد آمار، از موارد ضروری است. با توجه به مطالب ذکرشده مدل‌های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی می‌توانند جهت تعیین ویژگی‌های سیل و برنامه‌ریزی و پیش‌بینی رفتار هیدرولوژیکی و هیدرولیکی حوزههای آبخیز مورد استفاده قرار گیرند (29). یکی از راه‌هایی که میتوان خسارت ناشی از سیلاب را کاهش داد، تعیین مناطق مولد سیلاب و اعمال روشهای مناسب کنترل آن است. لذا بررسی عوامل مؤثر در وقوع سیل و تجزیه‌وتحلیل مناطق سیلخیز و ممیزی پتانسیل سیل از طریق پهنهبندی میتواند در کاربری اراضی و اعمال روش صحیح آمایش حوزه آبخیز مفیدتر باشد (1).
درواقع منظور از پهنهبندی سیل، تعیین پیشروی سیل، ارتفاع و خصوصیات آن در دوره بازگشت‌های مختلف است که درنهایت میتوان از این اطلاعات در تعیین کاربری اراضی، مطالعه و توجیه اقتصادی طرحهای عمرانی، شناسایی بیمه سیل در منطقه و ایجاد محدودیتهای اجباری در مناطق خطرپذیر استفاده کرد (18). براین اساس، پهنهبندی سیل با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS)، یکی از راهکارهای غیرسازهای و از ابزارهای کارآمد در مدیریت و کاهش خطرهای سیل است (32). نقطه مشترک مورد تأکید تمامی بررسی‌ها، ضرورت انجام پهنهبندی خطر سیل بوده است. مطابق این بررسی‌ها، پهنهبندی خطر سیل، ابزار منحصربهفردی برای مدیریت کاهش خطر و وسیله‌ای قانونی در دست دولت برای کنترل و مدیریت کاربری اراضی محسوب میشود (27). درزمینه پهنهبندی خطر سیل تحقیقات مختلفی انجام شده است. وو و همکاران (30)، نقشه پهنهبندی سیلاب حوزه آبخیز رودخانه هوایهی در چین را تهیه نمودند. نتایج آنها نشان داد که نقشه پهنهبندی ریسک سیل چندساله از 1960 تا 2010 با توزیع تاریخی سیلاب سازگار است که کاربرد این روش را در ارزیابی خطر سیلاب تأیید میکند. داس (4)، در پژوهشی با استفاده از GIS و روش فرایند تحلیلی سلسله مراتب یا AHP (Analytical Hierarchy Process) به پهنهبندی خطر سیل در حوزه آبخیز ماهاراشترا هندوستان پرداخت. نتایج نقشه پهنهبندی آنها نشان داد که حدود 20 درصد کل حوزه آبخیز مستعد سیل است و باید این نواحی بایر مورد توجه جدی سازمان‌های مربوطه قرار گیرد. هم‌چنین میشرا و سینها (15)، به ارزیابی خطر سیل در ناحیه کیسی هند با استفاده از روش تصمیمگیری چند معیار (MCDM) پرداختند. نتایج آنها نشان داد این ناحیه یکی از نواحی مستعد سیل در کشور هند است و به برنامه‌ریزی صحیح نیاز دارد. در ادامه اوگاتو و همکاران (19) خطر سیل حوزه آبخیز شهر اموا در کشور اتیوپی را با استفاده از GIS تحلیل کردند. نتایج نشان داد که خطر آب‌گرفتگی در حوزه آبخیز زیاد است. هم‌چنین این منطقه با احتمال 76/41 درصد، یکی از مناطق مستعد سیلاب بوده است.
سعید و همکاران (23) به پهنهبندی خطر سیل با استفاده از یک شبکه عصبی مصنوعی (ANN) در حوزه آبخیز رودخانه کابل، پاکستان پرداختند. هدف از این مطالعه تعیین اثربخشی الگوریتم ANN در تعیین مناطق تخریب‌شده توسط سیل بود. تجزیه‌وتحلیل نشان داد که مدل پیشنهادی، یک رویکرد مؤثر و قابل‌قبول برای تجزیه‌وتحلیل خطر سیل و پهنهبندی است.
در ایران اگرچه مطالعات مربوط به سیل و سیلخیزی بسیار زیاد است، تحقیقات انجام‌شده دربارۀ پهنهبندی خطر ناشی از سیلاب چندان زیاد نیست. در این بخش به تعدادی از آنها اشاره میشود. غفاری و همکاران (8) در تحقیقی ضمن معرفی کاربرد و توانمندیهای تلفیق‌شده از مدل HEC- RAS، نرمافزار ArcView و الحاقیِ آن بانام HEC- GeoRAS، به پهنه‌بندي خطر و ارزيابي خسارت سیل وارده بر قسمت مهمی از دشت سیلابی رودخانه بابلرود پرداختند. نتایج به‌دست‌آمده از این تحقیق نشان داد که از کل مساحت تحت تأثیر سیل 200 ساله، 53/89 درصد آن مستعد سیل‌گیری توسط سیل‌های کم‌تر از 25 سال است. مصطفی‌زاده و مهری (16) روند تغییرات ضریب سیلابی در ایستگاه‌های هیدرومتری استان اردبیل را با استفاده از آزمون ناپارامتری من- کندال مورد بررسی قرار دادند. نتایج آزمون آماری تفاوت معنی‌دار (p<0.05) را در بین مقادیر ضریب سیلابی در دوره‌های مختلف نشان داد. هم‌چنین تغییرات ضریب جریان سیلابی حاکی از وجود تشابه الگوی تغییرات مکانی در دوره‌های مختلف بود و بیش‌ترین تغییرات متغیر مذکور در دوره مطالعاتی مربوط به محدوه‌های شمال، شمال‌شرقی و غرب استان بود.
فتحعلی‌زاده و همکاران (7) علل وقوع سیلاب و مخاطرات آن را در حوزه آبخیز زنوزچای با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS و منطق فازی بررسی نمودند. نتایج، نشاندهنده کارایی بالای رویکرد مورد استفاده در شناسایی پهنههای سیلخیز و سیل‌گیر است. مناطق سیلخیز منطبق بر زیرحوزه‌های بخش میانی حوزه آبخیز زنوزچای است. وجود سازندهای زمین‌شناسی و خاک‌های با نفوذپذیری اندک، شیب زیاد، فقدان یا ضعف پوشش گیاهی، زمان تمرکز و زمان تأخیر اندک ازجمله مهمترین دلیل بالا بودن رواناب و هدایت سریع روانابهای ناشی از بارش در این زیرحوزه‌هاست. پهنههای سیل‌گیر منطقه مطالعاتی عمدتاً منطبق بر دشت‌های سیلابی مجاور آبراهههای اصلی و رأس مخروط افکنه زنوزچای هستند. اسفندیاری درآباد و همکاران (5)، به پهنهبندی پتانسیل خطر وقوع سیلاب حوزه آبخیز قطورچای با روشهای فرایند تحلیل شبکه‌ای یا ANP (Analytic Network Process) و ترکیب خطی وزنی یا WLC (Weighted Linear Combination) پرداختند. نتایج حاصل از پهنهبندی ریسک سیلخیزی نشان داد که آبرفت‌های سخت‌نشده عهد حاضر بستر رودخانه (لایه Qal) زمین‌شناسی، شیبهای کم‌تر از 3 درصد، واحد تیپ‌های اراضی خاک از جمله دشت‌های آبرفتی و رسوبی، اراضی پست و شور و دشت‌های سیلابی و هم‌چنین فقر پوشش گیاهی بهعنوان پهنههای سیلابی شناسایی شدند. نتایج به‌دست‌آمده از مدل تحلیل شبکه‌ای، بیانگر این واقعیت است که بخشی از حوزه آبخیز تحت تأثیر خطر وقوع سیلاب با پتانسیل بسیار بالا قرار دارد که به‌طور عمده در پاییندست حوزه آبخیز واقع شده است.
طهماسبی و همکاران (26)، پهنهبندی احتمال وقوع سیل با استفاده از بررسی مقایسه‌ای دو مدل شناخته‌شده جنگل تصادفی و ماشین بردار پشتیبان را در شمال ایران مطالعه کردند. آنها دریافتند که نقشه میانگین حاصل از مدل جنگل تصادفی در مرحله اعتبارسنجی با مساحت زیر منحنی 96 درصد و صداقت 001/0 کارایی بهتری نسبت به مدل ماشین بردار پشتیبان در پهنهبندی سیلاب در حوزه آبخیز مورد مطالعه دارد. عزیزی و همکاران (3)، به توزیع مکانی شاخص آسیب‌پذیری سیل در استان اردبیل پرداختند. مطالعه آنها از طریق محاسبه مؤلفه‌های هواشناسی، هیدرولوژیکی، فیزیکی- محیطی، اجتماعی، اقتصادی و اقدامات متقابل در مقیاس حوزه آبخیز بر اساس 19 معیار مختلف به‌منظور ارائه اطلاعات جامع در مورد آسیب‌پذیری 26 حوزه آبخیز استان اردبیل در برابر سیل انجام شد. در نهایت، شاخص آسیب‌پذیری سیلاب (FVI) برای هر حوزه آبخیز محاسبه شد. آنها دریافتند که نیاز به رویکردهای مدیریتی متفاوت برای نقاط مهم سیل بر اساس آسیب‌پذیری نسبت به شش مؤلفه مورد مطالعه وجود دارد. هم‌چنین نقشه مکانی نشان داد که تمام مناطق مورد مطالعه به‌جز بخش‌های کوچک در مرکز، شرق و شمال تحت تنش سیل قرار دارند.
مروری بر پژوهش‌های انجام‌شده نشان میدهد که در زمینه پهنهبندی خطر وقوع سیل به‌خصوص در منطقه موردمطالعه با هدف کاربردی و برمبنای روش توصیفی تحلیلی تابه‌حال پژوهشی انجام نشده است. از طرفی دیگر با توجه به اینکه داده‌ها و روشهای سنجش از دور یا RS (Remote Sensing) و GIS به پایش، ارزیابی و تهیه نقشههای مناطق سیل‌گیر کمک شایانی کرده و درنتیجه دادههای قابل‌اطمینانی برای انجام فعالیتهای مربوطه هستند، بنابراین هدف از این تحقیق، ضمن شناسایی مناطق با پتانسیل‌های مختلف سیلابی‌شدن، پهنهبندی سطح حوزه آبخیز بابلرود به‌لحاظ احتمال وقوع سیلاب و ارائه راهکارهای مناسب جهت کنترل و کاهش اثرات ناشی از سیل برای کمک به مدیران و برنامه‌ریزان حوزه منابع‌طبیعی و منابع آب است.
روش تحقیق
منطقه موردمطالعه
حوزه آبخیز بابلرود در جنوب استان مازندران واقع شده است و ازنظر تقسیمات سیاسی جزء شهرستان بابل است. از مهمترین رودخـانـه‌های حوزه آبخیز میتوان بـه رودخانه‌های سجادرود، کلارود، آذررود، اسکلیم‌رود و کارسنگ‌رود اشاره کرد. رودخانه‌های سجادرود و كلارود در بالاتر از محلی به نام پل محمدحسن خان در اطراف بابل از سمت غرب به رودخانه بابل متصل می‌شوند. قبل از پیوستن كلارود، آب مسیل‌های متالون و بزرود به آن ریخته میشود. آب رودخانه گرم‌رود كه جهت احداث سد دارای اهمیت خاصی است، در حوالی شهر بابل به رودخانه بابل افزوده میشود. به‌دلیل عریض و مسطح‌بودن بستر و دشت سیلابی رودخانه بالارود و کیفیت و کمیت خوب محصول برنج، کشاورزان منطقه به‌شدت به کشت این محصول روی آورده و اراضی حاشیه رودخانه به‌کلی به کشت برنج اختصاص یافته است (غفاری و همکاران، 1383). وسعت حوزه آبخیز بابلرود با محیطي برابر با 79/195 كیلومتر، برابر 1493 كيلومترمربع و ارتفاع آن از حداقل 83/0- متر تا حداکثر 3711 متر از سطح دريا متغير است. گلوگاه، خوشرودپی، مرزيکلا و بخشی از شهر بابل مراکز مهم سکونتی این حوزه آبخیز را تشكيل ميدهند (25). شکل شماره 1، موقعیت محدوده مطالعاتی بابلرود را نسبت به استان و کل کشور نشان میدهد.
شکل 1. موقعيت حوزه آبخيز بابلرود در ایران و استان مازندران
Fig. 1. Location of Babolrood watershed in Iran and Mazandaran province
دادههای مورداستفاده
برای انجام مطالعه زمین‌شناسی در حوزه آبخیز بابلرود، به‌جهت پوشش سراسری منطقه، از نقشههای زمین‌شناسی 1:100،000 قائم‌شهر و آمل و 1:250،000 ساری استفاده شد. برای استفاده بیشتر از این اطلاعات و بررسی وضعیت لیتولوژیکی منطقه اقدام به رقومی‌سازی لایه اطلاعاتی لیتولوژی منطقه با استفاده از GIS شد و به‌این‌ترتیب مساحت هر سازند در منطقه و در هر زیرحوزه مشخص شد. برای تهیه نقشه نفوذپذیری و پتانسیل سیل با استفاده از مشخصات زمین‌شناسی و ساختمانی و هم‌چنین دیگر خصوصیات منطقه، نقشههای مربوطه تهیه و ارائه شدند.
در تعيين ترتيب نظام آبراهه‌هاي حوزه آبخیز بابلرود از روش استراهلر (استرالر) پيروي شده است.
ترتیب رودخانه‌ها و آبراهههای اصلی و فرعی: طبق رده‌بندی آبراههها به‌روش استرالر، کوچک‌ترین و بالاترين آبراهه‌هایی را که قابلیت تقسیم ندارند، آبراهه درجه اول مي‌گويند. آبراهه‌اي كه از الحاق دو آبراهه درجه يك تشكيل مي‌شود را درجه دوم مي‌نامند. شکل شماره 2، وضعیت رده‌بندی و طول هر یک از انواع آبراههها را در کل حوزه آبخیز نشان میدهد.
شکل 2. شبکه آبراهه حوزه آبخیز بابلرود
Fig. 2. Waterway network of Babolrood watershed
فرم زهکشی: فرم شبکه هیدروگرافی در یک حوزه آبخیز که تابع خصوصیات مرفولوژیکی و ژئولوژیکی آن حوزه است، ازنظر وجود شکاف، گسل، یکنواختی و خردشدگی آنها و هم‌چنین مقاومت سنگ بستر یا خاک سطحی نسبت به فرسایش در یک منطقه، شبکه زهکشی خاصی را به‌وجود می‌آورد كه با تشخیص آنها میتوان به برخی از خصوصیات سنگ بستر و چگونگی مقاومت آنها نسبت به فرسایش و هم‌چنین وضعیت سطحی ازنظر فرسایش‌پذیری پی برد. در حوزه آبخیز بابلرود به جز دو واحد هیدرولوژیک که دارای فرم زهکشی (شاخه) درختی- موازی هستند بقیه واحدهای هیدرولوژیک از فرم درختی برخوردار هستند.
تراکم زهکشی: تراکم زهکشی از تقسیم طول کل شبکه هیدروگرافی شامل رودخانه‌های فرعی و آبراههها به مساحت کل حوزه آبخیز به‌دست می‌آید. این شاخص با دبی حداکثر حوزههای آبخیز همبستگی دارد. میزان تراکم زهکشی در یک حوزه آبخیز میتواند نشاندهنده وضعیت شدت و ضعف رواناب و فرسایش در قسمت‌های مختلف آن باشد. در این تحقیق برای تعیین وضعیت زهکشی حوزه آبخیز آن را به 47 واحد هیدرولوژیک تقسیم کرده و تراکم زهکشی را در بخش‌های مختلف آن محاسبه کردیم. برای این‌کار از رابطه 1 به‌شرح ذیل استفاده شده است. طبق محاسبه‌های انجام‌گرفته، تراکم زهکشی حوزه آبخیز بابلرود بین 56/0 تا 34/1 کیلومتر در کیلومترمربع می‌باشد.
[1] |
| |||||||||||||||||
[2] |
| |||||||||||||||||
[3] |
| |||||||||||||||||
[4] |
| |||||||||||||||||
واحد هیدرولوژیک | مساحت (km2) | ارتفاع (m) | ضریب رواناب (بدون بعد) | واحد هیدرولوژیک | مساحت (km2) | ارتفاع (m) | ضریب رواناب (بدون بعد) | |||||||||||
حداکثر | حداقل | حداکثر | حداقل | |||||||||||||||
B11111 | 32.706 | 397.350 | 2117.75 | 0.266 | B1 INT | 87.72 | 33.96 | 722.27 | 0.27 | |||||||||
B11111 INT | 44.614 | 221.300 | 1207.51 | 0.264 | b1 | 564.494 | 33.96 | 3329.11 | 0.27 | |||||||||
b11111 | 77.319 | 221.400 | 2117.75 | 0.260 | B211 | 54.98 | 2125.50 | 3711.89 | 0.221 | |||||||||
B111121 | 38.939 | 696.310 | 2863.83 | 0.264 | B211 INT | 43.83 | 1593.11 | 3372.52 | 0.228 | |||||||||
B111121 INT | 29.615 | 226.350 | 1434.71 | 0.267 | b211 | 98.82 | 1593.11 | 3711.89 | 0.232 | |||||||||
b111121 | 68.555 | 226.350 | 2863.83 | 0.267 | B21 INT | 53.57 | 645.89 | 3241.9 | 0.266 | |||||||||
B11112 INT | 62.446 | 222.020 | 2895.96 | 0.287 | b21 | 152.397 | 645.89 | 3711.89 | 0.236 | |||||||||
b11112 | 131.000 | 222.020 | 2895.96 | 0.264 | B2 | 46.07 | 649.8 | 3088.17 | 0.270 | |||||||||
B1111 INT | 10.484 | 198.160 | 846.51 | 0.304 | B2 INT | 58 | 215.14 | 1526.29 | 0.305 | |||||||||
b1111 | 218.804 | 198.160 | 2895.96 | 0.260 | b2 | 256.475 | 215.14 | 3711.89 | 0.257 | |||||||||
B11121 | 40.456 | 1632.380 | 3329.11 | 0.235 | B311 | 73.65 | 157.01 | 2392.26 | 0.291 | |||||||||
B11121 INT | 48.145 | 555.130 | 2855.41 | 0.270 | B312 | 54.33 | 157.01 | 1845 | 0.283 | |||||||||
b11121 | 88.601 | 556.150 | 3329.11 | 0.258 | B31 INT | 58.66 | 45.77 | 702.37 | 0.272 | |||||||||
B1112 INT | 60.045 | 198.160 | 1912.5 | 0.297 | b31 | 186.64 | 45.77 | 2392.26 | 0.283 | |||||||||
b1112 | 148.646 | 198.160 | 3329.11 | 0.274 | B32 | 40.51 | 100.76 | 701.50 | 0.249 | |||||||||
B111 INT | 39.448 | 98.670 | 1062.31 | 0.316 | B33 | 80.19 | 42.82 | 680.32 | 0.224 | |||||||||
b111 | 406.899 | 98.670 | 3329.11 | 0.262 | B3 INT | 162.108 | -0.45 | 221.97 | 0.175 | |||||||||
B11 | 29.342 | 98.680 | 724.07 | 0.312 | b3 | 469.46 | -0.45 | 2392.26 | 0.248 | |||||||||
B11 INT | 40.530 | 74.810 | 1062.09 | 0.309 | B | 60.39 | 78.09 | 756.54 | 0.300 | |||||||||
b11 | 476.771 | 74.810 | 3329.11 | 0.268 | B INT | 142.15 | -0.83 | 536.45 | 0.213 | |||||||||
| Total | 1492.9 | -0.83 | 3711.89 | 0.244 | |||||||||||||
پس از بررسي‌هاي صحرايي اراضي حوزه آبخیز توسط تيپ‌هاي پوشش گياهي، كشاورزي و زمين‌شناسي، گروه‌هاي هيدرولوژيك در حوزه آبخیز بابلرود مطابق جدول 2 و شکل 4 ارائه شد.
جدول 2. مساحت گروه‌هاي هيدرولوژيكي هر يك از واحدهاي كاري (کیلومترمربع)
Table 2. Area of hydrological groups of working unit (square kilometers)
واحد کاری | گروه هیدرولوژیکی | ||||
A | B | C | D | مجموع | |
B | 0.75 | 56.14 | 3.50 |
| 60.39 |
B INT | 12.29 | 18.06 | 111.82 |
| 142.17 |
B1 INT | 3.14 | 60.31 | 24.27 |
| 87.72 |
B11 | 0.00 | 28.80 | 0.54 |
| 29.34 |
B11 INT | 0.70 | 26.83 | 13.00 |
| 40.53 |
B111 INT | 0.59 | 38.01 | 0.85 |
| 39.45 |
B1111 INT | 0.89 | 9.60 |
|
| 10.48 |
B11111 |
| 31.45 | 0.87 | 0.38 | 32.71 |
B11111 INT | 1.47 | 41.10 | 2.05 |
| 44.61 |
B11112 INT | 2.70 | 49.06 | 3.89 | 6.80 | 62.45 |
B111121 |
| 25.34 | 8.30 | 5.31 | 38.94 |
B111121 INT | 1.35 | 25.07 | 0.24 | 2.96 | 29.62 |
B1112 INT | 5.38 | 52.77 | 1.89 |
| 60.05 |
B11121 |
| 1.63 |
| 38.83 | 40.46 |
B11121 INT | 0.78 | 37.92 | 3.74 | 5.71 | 48.15 |
B2 | 1.92 | 33.27 | 3.00 | 7.88 | 46.08 |
B2 INT | 3.68 | 54.33 |
|
| 58.00 |
B21 INT | 3.75 | 39.57 | 0.60 | 9.66 | 53.58 |
B211 |
| 6.88 | 0.00 | 48.11 | 54.98 |
B211 INT |
| 12.63 | 3.85 | 27.36 | 43.84 |
B3 INT | 0.05 | 3.73 | 158.33 |
| 162.11 |
B31 INT |
| 33.73 | 24.94 |
| 58.66 |
B311 |
| 72.14 | 0.51 | 1.01 | 73.65 |
B312 |
| 53.57 | 0.76 |
| 54.33 |
B32 |
| 37.99 | 2.53 |
| 40.52 |
B33 |
| 48.62 | 31.58 |
| 80.19 |
مجموع | 39.44 | 898.53 | 401.03 | 154.00 | 1493.01 |
شکل 4. نقشه گروههای هیدرولوژیکی حوزه آبخیز بابلرود
Fig. 4. Hydrologic Groups Map of Babolrood watershed
سپس، نوع بهرهبرداري از اراضي حوزه آبخیز نیز مورد مطالعه و بررسي قرار گرفت كه با توجه به نتايج مطالعات منطقه، پوشش گياهي و خاك‌شناسي نتایج در جدول 3 ارائه شده است.
جدول 3. مساحت کاربری اراضی هر يك از واحدهاي كاري (کیلومترمربع)
Table 3. Land use area of work units (square kilometers(
واحد کاری | کاربری اراضی |
| |||||||||||||
اراضي زراعي و باغي آبي | اراضي شاليزاري | اراضي مسکوني | باغات آبي و ديم | جنگل انبوه | جنگل تنک | جنگل نيمهانبوه | درياچه سد | رخنمون سنگي | مرتع | مجموع | |||||
B | 1.7 | 2.9 | 0.5 | 1.8 | 51.6 | 1.8 |
|
|
|
| 60.4 | ||||
B INT | 100.7 | 4.8 | 18.1 | 10.1 | 8.5 | 0.0 |
|
|
|
| 142.3 | ||||
B1 INT | 8.8 | 8.4 | 4.6 | 23.5 | 40.9 | 1.5 |
|
|
|
| 87.8 | ||||
B11 |
| 1.2 | 0.1 |
| 27.9 | 0.1 |
|
|
|
| 29.4 | ||||
B11 INT |
| 13.4 | 0.4 | 1.8 | 24.6 | 0.4 |
|
|
|
| 40.6 | ||||
B111 INT |
| 2.9 | 0.1 |
| 36.3 | 0.2 |
|
|
|
| 39.5 | ||||
B1111 INT |
| 1.4 | 0.0 |
| 8.3 | 0.7 |
|
|
|
| 10.5 | ||||
B11111 |
|
|
|
| 32.7 |
|
|
|
|
| 32.7 | ||||
B11111 INT |
| 0.4 | 0.0 |
| 41.1 | 1.3 |
| 1.7 |
|
| 44.6 | ||||
B11112 INT |
| 0.5 | 0.0 |
| 55.8 | 0.1 | 0.5 | 2.0 | 0.5 | 3.1 | 62.5 | ||||
B111121 |
|
|
|
| 31.3 | 0.6 | 1.7 |
| 0.0 | 5.4 | 39.0 | ||||
B111121 INT |
| 0.9 | 0.0 |
| 27.5 |
|
| 1.2 |
|
| 29.6 | ||||
B1112 INT |
| 9.7 | 0.2 |
| 50.1 | 0.1 |
|
|
|
| 60.1 | ||||
B11121 |
|
|
|
| 1.1 |
| 5.9 |
| 2.5 | 31.0 | 40.5 | ||||
B11121 INT |
| 0.2 |
|
| 41.2 | 0.2 | 3.5 |
|
| 3.1 | 48.2 | ||||
B2 |
| 0.1 | 0.1 |
| 35.3 |
|
|
| 0.8 | 9.8 | 46.1 | ||||
B2 INT |
| 4.4 | 0.0 |
| 53.6 | 0.1 |
|
|
|
| 58.0 | ||||
B21 INT |
| 0.6 | 0.1 |
| 41.7 |
| 4.0 |
|
| 7.2 | 53.6 | ||||
B211 |
|
|
|
|
|
|
|
| 3.0 | 52.0 | 55.0 | ||||
B211 INT |
|
| 0.4 |
| 1.3 |
| 2.4 |
| 0.3 | 39.4 | 43.9 | ||||
B3 INT | 145.6 |
| 14.9 |
| 1.7 |
|
|
|
|
| 162.3 | ||||
B31 INT | 15.1 | 8.2 | 2.9 | 3.2 | 29.3 | 0.0 |
|
|
|
| 58.7 | ||||
B311 |
| 0.1 | 0.0 |
| 72.9 |
| 0.6 |
|
|
| 73.7 | ||||
B312 |
| 0.2 |
|
| 54.1 |
|
|
|
|
| 54.4 | ||||
B32 | 1.6 |
| 0.3 |
| 38.1 | 0.1 |
| 0.5 |
|
| 40.6 | ||||
B33 | 31.2 |
| 1.5 |
| 47.5 |
|
|
|
|
| 80.3 | ||||
مجموع | 304.8 | 60.6 | 44.5 | 40.4 | 854.5 | 7.3 | 18.6 | 5.3 | 7.2 | 150.9 | 1494.1 | ||||
در نهایت با توجه به نقشه گروههای هیدرولوژیکی و کاربری اراضی، نتایج حاصله برای مقادیر CN (ميانگين وزني CN) براساس جدول 4 و شکل 5 در شرايط متوسط ارائه شدند. این مقادیر CN برای هر يك از واحدهاي كاري در شرایط رطوبتی مختلف محاسبه شده است.
جدول 4. مقدار CN (بدون بُعد) هر يك از واحدهاي كاري در شرایط رطوبتی مختلف
Table 4. CN value (dimensionless) of work units in different humidity conditions
واحد کاری | CN | ||
خشک | تر | متوسط | |
B11121 | 62 | 88 | 79.6 |
B211 | 68 | 88 | 81.6 |
B211 INT | 62 | 91 | 77.3 |
B111121 | 62 | 88 | 66.9 |
B11111 | 62 | 73 | 62.4 |
B2 | 55 | 90 | 65.9 |
B21 INT | 55 | 91 | 64.8 |
B11121 INT | 55 | 82 | 65.0 |
B111121 INT | 55 | 100 | 65.1 |
B11112 INT | 55 | 100 | 65.5 |
B11111 INT | 55 | 100 | 64.3 |
B1111 INT | 55 | 90 | 64.6 |
B1112 INT | 55 | 90 | 64.3 |
B2 INT | 55 | 76 | 62.7 |
B311 | 62 | 81 | 62.3 |
B312 | 62 | 81 | 62.2 |
B11 | 62 | 91 | 62.8 |
B11 INT | 62 | 91 | 69.0 |
B111 INT | 55 | 91 | 63.2 |
B32 | 62 | 100 | 63.6 |
B | 60 | 91 | 63.9 |
B31 INT | 62 | 91 | 71.1 |
B1 INT | 60 | 91 | 68.4 |
B33 | 62 | 91 | 69.5 |
B INT | 55 | 91 | 78.6 |
B3 INT | 62 | 91 | 80.8 |
شکل 5. نقشه شماره منحنی حوزه آبخیز بابلرود
Fig. 5. Curve Number Map of Babolrood watershed
اولویتبندی زیرحوزه‌های آبخیز ازنظر مطالعات فیزیوگرافی و نقشههای توپوگرافی و رابطه آنها با سیل
از طریق نقشه مدل رقومی ارتفاعی (DEM) منطقه در محیط GIS، جداول توزيع سطح- شيب براي هر يك از واحدهاي هيدرولوژيك و كل محدوده مطالعاتي استخراج و نقشه شيب حوزه آبخیز تهیه شد. درنهایت با استفاده از اطلاعات استخراج‌شده از نقشه كلاس‌هاي شيب، جداول شيب- سطح، شيب متوسط وزني، ميانه و نماي شيب حوزه آبخیز بابلرود استخراج و نتايج آن به تفكيك واحد كاري در جدول 5 و در شکل 6 ارائه شده است.
جدول 5. شیب متوسط وزني، شیب ميانه، نمای شیب، حوزه آبخیز مطالعاتي به تفكيك واحد كاری (درصد)
Table 5. Medium weight slope, middle slope, slope view of study watershed by work unit (percentage(
واحد هیدرولوژیک | مساحت (km^2) | مساحت (ha) | شیب متوسط وزنی (%) | نمای شیب (%) | میانه (%) |
B11111 | 32.71 | 3270.55 | 43.93 | 30-60 | 30 |
B11111 INT | 44.61 | 4461.40 | 40.66 | 30-60 | 28 |
B111121 | 38.94 | 3893.93 | 38.05 | 30-60 | 28 |
B111121 INT | 29.62 | 2961.53 | 39.68 | 30-60 | 28 |
B11112 INT | 62.45 | 6244.59 | 42.66 | 30-60 | 30 |
B1111 INT | 10.48 | 1048.41 | 33.22 | 30-60 | 28 |
B11121 | 40.46 | 4045.58 | 51.93 | 30-60 | 35 |
B11121 INT | 48.15 | 4814.52 | 51.99 | 30-60 | 35 |
B1112 INT | 60.05 | 6004.54 | 37.86 | 30-60 | 28 |
B111 INT | 39.45 | 3944.84 | 32.98 | 30-60 | 25 |
B11 | 29.34 | 2934.24 | 23.97 | 12-20 | 15 |
B11 INT | 40.53 | 4052.97 | 17.09 | 12-20 | 12 |
B1 INT | 87.72 | 8772.31 | 17.63 | 12-20 | 12 |
B211 | 54.98 | 5498.28 | 48.09 | 30-60 | 30 |
B211 INT | 43.84 | 4383.78 | 51.01 | 30-60 | 30 |
B21 INT | 53.58 | 5357.69 | 46.25 | 30-60 | 30 |
B2 | 46.08 | 4607.79 | 53.70 | 30-60 | 32 |
B2 INT | 58.00 | 5799.98 | 43.12 | 30-60 | 25 |
B311 | 73.65 | 7365.36 | 46.00 | 30-60 | 30 |
B312 | 54.33 | 5432.99 | 44.34 | 30-60 | 30 |
B31 INT | 58.66 | 5866.24 | 11.76 | 2-5 | 5 |
B32 | 40.52 | 4051.75 | 21.86 | 12-20 | 15 |
B33 | 80.19 | 8019.20 | 15.00 | 0-2 | 11 |
B3 INT | 162.11 | 16210.77 | 1.25 | 0-2 | 1 |
B | 60.39 | 6039.31 | 25.26 | 12-20 | 18 |
B INT | 142.15 | 14215.17 | 3.55 | 0-2 | 1.5 |
Total | 1492.98 | 149297.70 | 28.92 | 30-60 | 23 |
شکل 6. نقشه شیب حوزه آبخیز بابلرود
Fig. 6. Slope map of Babolrood watershed
مطابق جدول 5 ملاحظه میشود شیب متوسط وزنی كل حوزه آبخیز 92/28 درصد، ميانه شيب آن 23 درصد و نماي آن 60-30 درصد است. این پارامتر فیزیوگرافی (شیب متوسط وزنی برابر 70/53) که نقش بسزائی در پتانسیل تولید رواناب را دارد نشان میدهد که واحد کاری B2 دارای پتانسیل زیاد در تولید رواناب بوده و در گروه زیرحوزه‌های با خطر بالای سیل قرار دارد. با توجه به اینکه افزایش شیب، کاهش پایداری خاک را در پی دارد (افزایش نیروی انتقال ذرات بهطرف پایین) و طبق اظهار لئوپولد مبنی بر اینکه در شیبهای بیشتر از 60 درجه، فرسایش خاک با افزایش شیب کاهش می‌یابد؛ بنابراین طبق توضیحات بالا اولویتبندی زیرحوزهها نسبت به عامل توپوگرافی شیب در جدول 6 ارائه شده است.
جدول 6. اولویتبندی زیرحوزهها نسبت به سیلخیزی
Table 6. Prioritization of sub-watershed over flood
اولویت | نام زیرحوزه | شماره اولویت | نام زیرحوزه |
1 | B2 | 14 | B1112 INT |
2 | B11121 | 15 | B111121 |
3 | B211 INT | 16 | B111 INT |
4 | B11121 INT | 17 | B1111 INT |
5 | B211 | 18 | B |
6 | B21 INT | 19 | B11 |
7 | B311 | 20 | B32 |
8 | B312 | 21 | B1 INT |
9 | B2 INT | 22 | B11 INT |
10 | B11111 | 23 | B33 |
11 | B11112 INT | 24 | B31 INT |
12 | B11111 INT | 25 | B INT |
13 | B111121 INT | 26 | B3 INT |
با توجه به جدول فوق، با درنظر گرفتن عوامل مؤثر در وقوع سیل از قبیل شیب متوسط وزنی حوزه آبخیز، طول آبراهه اصلی، نسبت انشعاب، تراکم زهکشی و زمان تمرکز میتوان اظهار نمود که زیرحوزه B2 درمجموع و در شرایط یکسان دارای امتیاز بیشتری نسبت به سایر زیرحوزهها است و پتانسیل سیل بالاتری دارد. بعدازآن به‌ترتیب زیرحوزه‌های B11121، B211INT، B11121INT و B211 در اولویتهای بعدی ازلحاظ سیلخیزی تعیین شدند. البته شایان‌ذکر است که اهمیت زیرحوزهها در مطالعات فیزیوگرافی لحاظ شده و با استفاده از مطالعات دیگر میتوان به جمع‌بندی بهتری رسید و به‌لحاظ سیل‌گیری می‌بایست مطالعات هیدرولوژی و سیل صورت گیرد (جدول 7 و شکل 7).
جدول 7. مساحت کلاس‌های سیلخیزی در زیرحوزه‌های منطقه موردمطالعه
Table 7. Area of flooding classes in the sub-watershed of the study area
زیرحوزه | I | II | III | IV | V | مساحت (هکتار) | درصد |
خیلی کم | کم | متوسط | زیاد | خیلی زیاد | |||
B11121 |
| 401.7 | 3642.23 |
|
| 4043.94 | 2.74 |
B211 | 727.52 | 2447.13 | 1749.38 | 89.76 | 481.72 | 5495.5 | 3.72 |
B211 INT | 24.02 | 1178.79 | 2712.47 | 25.81 | 439.26 | 4380.36 | 2.97 |
B111121 |
| 341.62 | 3547.62 |
|
| 3889.24 | 2.63 |
B11111 |
|
| 3265.63 |
|
| 3265.63 | 2.21 |
B2 | 191.81 | 344.36 | 4058.23 |
| 13.39 | 4607.79 | 3.12 |
B21 INT | 374.94 | 83.68 | 4872.12 | 18.84 | 6.59 | 5356.18 | 3.63 |
B11121 INT | 78.02 | 6.49 | 4730.01 |
|
| 4814.52 | 3.26 |
B111121 INT | 134.69 | 95.54 | 1897.11 | 822.55 | 11.65 | 2961.53 | 2.01 |
B11112 INT | 326.6 | 151.38 | 4053.1 | 1713.52 |
| 6244.59 | 4.23 |
B11111 INT | 146.64 | 39.93 | 1568.41 | 2688.39 | 14.41 | 4457.78 | 3.02 |
B1111 INT | 88.79 |
|
| 959.18 |
| 1047.97 | 0.71 |
B1112 INT | 538.47 | 143.7 | 2015.27 | 3306.93 |
| 6004.37 | 4.07 |
B2 INT | 366.22 | 1206.54 | 1257.39 | 2967.69 |
| 5797.84 | 3.93 |
B311 | 9.68 | 1635.71 | 3311.6 | 2406.47 |
| 7363.47 | 4.99 |
B312 | 9.14 | 2632.03 | 465.77 | 2322.69 |
| 5429.63 | 3.68 |
B11 | 54.68 |
| 392.55 | 2486.03 |
| 2933.26 | 1.99 |
B11 INT | 1369.69 |
| 2099.89 | 575.74 |
| 4045.32 | 2.74 |
B111 INT | 143.46 |
| 949.48 | 2848.14 |
| 3941.08 | 2.67 |
B32 | 252.96 |
| 2244.1 | 1553.26 |
| 4050.31 | 2.74 |
B | 425.18 |
| 1877.37 | 3735.71 |
| 6038.26 | 4.09 |
B31 INT | 2493.62 |
| 2763.15 | 608.94 |
| 5865.71 | 3.97 |
B1 INT | 2743.95 |
| 5386.07 | 636.73 |
| 8766.75 | 5.94 |
B33 | 3133.71 |
| 4061.57 | 815.36 |
| 8010.64 | 5.43 |
B INT | 12393.8 |
| 1679.72 | 125.23 |
| 14198.75 | 9.62 |
B3 INT | 15817 |
| 366.83 |
|
| 16183.83 | 10.96 |
جمع کل | 967.02 | 30706.97 | 64967.06 | 10708.6 | 41844.61 | 149194.25 | 101.04 |
شکل 7. نقشه سیلخیزی حوزه آبخیز بابلرود
Fig. 7. Flooding Map of Babolrood watershed
اولویتبندی زیرحوزهها از نظر‌گاه عوامل پایدار و ناپایدار و محدودیتهای سیل
نتایج اولویتبندی زیرحوزهها با توجه به بررسی‌های انجام‌شده در گستره موردمطالعه به‌لحاظ سیلخیزی در جدول شماره 8 ارائه شده است. در راستای مسائل ذکرشده، اولویتبندی زیر حوزه‌ها بر اساس نتایج سیلخیزی ارائهشده در بخش‌های قبلی میتواند کمک مؤثری برای تلفیق‌کنندگان مطالعات و برنامه‌ریزان در امر طراحی عملیات و پیشنهاد روشهای مناسب برای حفظ حوزه آبخیز باشد.
جدول 8. اولويت‌بندي زیرحوزهها ازنظر محدوديت سیلخیزی
Table 8. Prioritization of sub-watershed in terms of flooding limitation
زیرحوزه | حساسیت نسبت به سیلخیزی | اولویتبندی زیرحوزهها | ||
کم | متوسط | زیاد | ||
B11121 |
| * |
| 5 |
B211 |
| * |
| 3 |
B211 INT |
| * |
| 5 |
B111121 |
| * |
| 1 |
B11111 |
| * |
| 3 |
B2 |
| * |
| 2 |
B21 INT |
| * |
| 2 |
B11121 INT |
| * |
| 3 |
B111121 INT | * |
|
| 2 |
B11112 INT | * |
|
| 2 |
B11111 INT | * |
|
| 2 |
B1111 INT | * |
|
| 2 |
B1112 INT | * |
|
| 1 |
B2 INT | * |
|
| 1 |
B311 | * |
|
| 2 |
B312 | * |
|
| 2 |
B11 | * |
|
| 1 |
B11 INT |
| * |
| 2 |
B111 INT | * |
|
| 1 |
B32 | * |
|
| 1 |
B | * |
|
| 1 |
B31 INT |
| * |
| 1 |
B1 INT |
| * |
| 1 |
B33 |
| * |
| 2 |
B INT |
|
| * | 3 |
B3 INT |
|
| * | 4 |
در نهايت براساس روش شاخص شدت سيل‌خيزي زیرحوزه‌های آبخیز بابلرود و بر اساس نتايج جدول شماره 9، زیرحوزه‌های B11121، B211INT و B1INT با بیش‌ترین ضریب سیلابی، سیلخیزترین زیرحوزه در حوزه آبخیز بابلرود شناسایی شدند (شکل 8).
جدول 9. مقادیر ضریب جریان سیلابی به تفکیک واحدهای هیدرولوژیکی حوزه آبخیز
Table 9. Flood flow coefficient values by hydrological units of the watershed
واحد هيدرولوژيك | شماره منحنی | متوسط شيب | زمان تمرکز | سطح اراضي غيرقابل نفوذ (%) | شدت بارش | شدت بارش | ضریب جریان سیلابی (%) |
B11121 | 79.64 | 44.44 | 1.63 | 1.00 | 20.77 | 0.82 | 32.29 |
B211 INT | 77.29 | 46.92 | 2.57 | 0.81 | 21.04 | 0.83 | 30.58 |
B1 INT | 68.37 | 14.99 | 6.00 | 5.29 | 40.17 | 1.58 | 23.07 |
B211 | 81.63 | 39.16 | 2.34 | 0.00 | 26.02 | 1.02 | 20.01 |
B2 | 65.87 | 47.63 | 3.08 | 0.20 | 30.72 | 1.21 | 20.00 |
B11121 INT | 64.99 | 46.76 | 2.94 | 0.00 | 47.52 | 1.87 | 18.21 |
B21 INT | 64.83 | 41.89 | 3.08 | 0.28 | 19.78 | 0.78 | 17.61 |
B31 INT | 71.11 | 10.19 | 5.67 | 4.90 | 40.12 | 1.58 | 18.15 |
B INT | 78.59 | 2.93 | 13.07 | 12.73 | 42.72 | 1.68 | 17.67 |
B311 | 62.25 | 38.36 | 5.43 | 0.07 | 26.29 | 1.04 | 14.08 |
B111121 | 66.88 | 33.71 | 2.04 | 0.05 | 31.10 | 1.22 | 14.00 |
B11112 INT | 65.45 | 35.86 | 4.97 | 0.07 | 20.35 | 0.80 | 13.99 |
B1112 INT | 64.34 | 31.24 | 5.14 | 0.32 | 20.35 | 0.80 | 13.81 |
B11111 | 62.42 | 38.72 | 1.80 | 0.00 | 23.50 | 0.93 | 13.58 |
B111121 INT | 65.13 | 34.56 | 2.68 | 0.00 | 35.21 | 1.39 | 13.52 |
B11111 INT | 64.27 | 32.93 | 3.51 | 0.11 | 32.35 | 1.27 | 13.41 |
B312 | 62.19 | 36.67 | 3.63 | 0.00 | 28.67 | 1.13 | 13.10 |
B2 INT | 62.72 | 34.94 | 4.90 | 0.00 | 19.78 | 0.78 | 12.36 |
B33 | 69.50 | 12.86 | 6.45 | 1.89 | 39.89 | 1.57 | 13.33 |
B111 INT | 63.16 | 25.94 | 4.25 | 0.31 | 33.82 | 1.33 | 11.94 |
B11 INT | 69.02 | 14.57 | 3.85 | 1.06 | 38.76 | 1.53 | 11.70 |
B | 63.88 | 21.47 | 7.46 | 0.82 | 35.56 | 1.40 | 12.78 |
B32 | 63.64 | 18.61 | 4.04 | 0.79 | 37.26 | 1.47 | 11.32 |
B1111 INT | 64.57 | 25.61 | 2.12 | 0.09 | 35.21 | 1.39 | 10.97 |
B11 | 62.84 | 19.95 | 4.73 | 0.35 | 18.70 | 0.74 | 9.35 |
B3 INT | 80.77 | 0.82 | 11.88 | 9.19 | 43.24 | 1.70 | 8.96 |
شکل 8. نقشه پتانسیل سیل به تفکیک واحدهای هیدرولوژیک حوزه آبخیز بابلرود
Fig. 8. Flood potential by hydrological units of Babolrood watershed
بحث و نتیجه‌گیری
با توجه به نقشه پهنهبندی خطر سیل (شکل 8)، هر یک از زیرحوزهها با توجه به موقعیت و ویژگی‌های اقلیمی، شدت سیلخیزی متفاوتی داشته و بر اساس سایر ویژگی‌های جغرافیایی دارای قسمت‌های سیلخیز یا پهنههای سیل‌گیر هستند. بطوری‌که پس از تهیه نقشه پهنهبندی، حوزه مورد مطالعه بر اساس شدت سیلخیزی به پنج کلاس با سیلخیزی خیلی‌کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی‌زیاد تقسم شد. نتایج به‌دست آمده از پهنهبندی سیلخیزی در منطقه نشان داد که بیش‌ترین درصد مساحت حوزه با 33/43 درصد به پهنههای با سیلخیزی متوسط اختصاص دارد. این پهنه‌ها بیشتر در بخش‌های جنوب و شرق حوزه تمرکز دارند. پهنه‌هایی که احتمال وقوع سیل در آنها زیاد است، در مرز میانی حوزه آبخیز قابل مشاهده است. در این بین کم‌ترین درصدها به‌ترتیب به پهنههای خیلی‌کم (64/0 %) و زیاد (33/7 %) اختصاص یافته است. بر اساس نقشه کاربری ارائهشده در شکل 3 و در تطبیق با شکل 8، مشاهده میشود بخش اعظم پهنههای سیل‌گیر مربوط به مناطق مسکونی یا اراضی زراعی دیم است. این موضوع میتواند در ارتباط با ساخت‌وسازهای بی‌رویه و تغییر مداوم الگوی کشت و درنهایت توسعه بسترهای رودخانه و مستعد‌شدن اراضی مجاور رودخانه برای وقوع سیل باشد. این موارد در تأیید یافته‌های اسفندیاری درآباد و همکاران (5)، اوگاتو و همکاران (19) و میشرا و سینگ (15) مبنی بر اینکه آبراهههای با رتبه 3 و 4 ایجاد پهنههای سیلخیز نموده و هدایتکننده سیلاب به نواحی پاییندست هستند، است. هم‌چنین حوزههای آبخیز کوچک از فراوانی سیلخیزی بالاتری برخوردارند، اما شدت سیلابهای آنها کم‌تر است. همان‌طور که در شکل 8 مشاهده میشود، سیلابهای ناحیه کوهستانی از قدرت تخریب بالایی برخوردارند بااین‌حال به‌دلیل نبود سکونتگاه‌های بزرگ در این نواحی، عمده خسارت‌ها متوجه باغات و اراضی کشاورزی یا سکونتگاه‌های روستایی است که این یافتهها نیز با نتایج خیری‌زاده و همکاران (11) و ولیزادهکامران و همکاران (29) مبنی بر افزایش سیلاب در باغات و اراضی بایر و در پاییندست حوزه آبخیز در یک راستا است. در این تحقیق از بین عوامل مؤثر در ایجاد سیلاب در منطقه مورد مطالعه، دو عامل مساحت زیرحوزهها و شیب حوزه بیش‌ترین تأثیر و مشارکت را در ایجاد و تشدید سیلاب داشتند.
با عنایت به پتانسیل سیل زیرحوزهها در حوزه آبخیز بابلرود که توان تولید سیل در آنها از خیلی‌کم تا خیلی‌زیاد متغیر است، جهت کنترل سیل میتوان از سازههایی هم‌چون بندهای سنگی- ملاتی و توری سنگی (گابیونبندی) استفاده کرد. در این پژوهش عوامل فیزیوگرافی درنظر گرفته‌شده شامل مساحت زیرحوزهها، شیب حوزه، تراکم زهکشی و ضریب سیلابی به‌علاوه عامل بارندگی و کاربري اراضی که بهعنوان شاخصترین عوامل در پهنه‌بندي سیلاب استفاده شدند، در بررسی پتانسل بروز سیلاب مدنظر قرار گرفت که این موضوع نیز با نتایج تحقیقات یاهایا (31) هم‌خوانی دارد. نقش بسیاري از این عوامل تأثیرگذار در این حوزه آبخیز باعث شده که در زمره خطرپذیري بالاي سیل در منطقه قرار گیرند. از این‌رو، این مناطق باید در اولویت اول اقدامات اصلاحی مدیران منطقه در جهت کاهش خطر سیل قرار گیرد. از مهمترین مشکلات گستره موردمطالعه میتوان به سیلابهای ناشی از بارندگی در فصول با بارندگی زیاد اشاره کرد. با توجه به سيستم آبراههها و نيز عامل بارندگي زياد و شيب زياد دامنه‌ها، مي‌توان براي جلوگيري از سيلاب، با توجه به میزان دبی آنها اقدام به ايجاد خشکه‌چين براي برخی آبراههها نمود. ولی آنچه در این میان بسیار حائز اهمیت است نقش انسان در تغییر کاربری زمین و از بین‌بردن پوشش جنگلی و احداث جاده‌ها بدون در نظر گرفتن شرایط زمین‌شناسی منطقه است. بنابراین یکی از ضروریات مورد تأکید در این تحقیق نظارت شدید بر حفظ پوشش گیاهی منطقه و هم‌چنین مدیریت نوع و میزان تغییرات کاربری است؛ بنابراین آگاهی از میزان پتانسیل سیل حوزههای آبخیز میتواند در تدوین برنامه‌های مختلف برای مدیریت بحران، اختصاص بودجه لازم، مدیریت منابع آب و برنامه‌های آبخیزداری و آبخوان‌داری بسیار مفید باشد.
پیشنهاد‌ها
نظارت بر ساخت‌وسازها و تغییر کاربریها براساس نظارت بر برداشت منابع قرضه رودخانهای به‌جهت تأثیر منفی آن در محیط‌زیست و افزایش سیلخیزی، از جمله پشنهادهای اولویتدار در این حوزه آبخیز هستند. بدیهی است پیشنهادهای اجرایی بایستی بر مبنای اولویتبندی زیر حوزه‌ها از دیدگاه حفظ پوشش گیاهی و سیلخیزی انجام و در پایان اولویت نهایی زیر حوزه‌ها مشخص خواهد شد. با توجه با شرایط اقلیمی حوزه آبخیز بابلرود، موارد زیر پیشنهاد میشود:
- روشهای بیولوژیک (کاشت پوشش گیاهی مناسب): پوشش گیاهی ضمن اینکه به‌تنهایی بهعنوان یک روش پایدارسازی بهکار میرود، میتواند در طولانی‌مدت برای عمر مفید سایر سازه‌های فنی نیز مطرح شود. میتوان با احیای پوشش گیاهی بومی، عمر پروژه را طولانی و حتی دائمی نمود. اگرچه ممکن است ازنظر تأثیر جنبه حفاظتی و منظرسازی نسبت به سازه‌های مکانیکی زمان طولانیتری را به‌خود اختصاص دهد اما غالباً ارزان‌تر و بادوام‌تر هستند.
- با توجه به اهمیت حوزه آبخیز بابلرود در اقتصاد منطقه، پیشنهاد میشود که مشابه این تحقیق در پاییندست و سایر بازه‌های رودخانه انجام گیرد تا براساس این تحقیقات، طرح مدیریت جامع سیل رودخانه بالارود ارائه شود.
- با توجه به وجود یکی از بزرگ‌ترین مرکز تحقیقات برنج در این حوزه آبخیز، مطالعات جامع هیدرولیکی و هیدرولوژیکی در جهت کاشت گونه‌های مقاوم به سیل در این زمینه پیشنهاد میشود.
- با توجه به اهمیت اجرای طرحهای پهنهبندی و ساماندهی رودخانه و محدودیت یا عدم نقشههای پلان رودخانه و دشت‌های سیلابی اطراف به‌صورت دیجیت‌شده، پیشنهاد میشود به‌جهت اقدام اساسی در اجرای طرحهای مدیریتی و ساماندهی رودخانه‌های مهم کشور، وزارت نیرو و سازمان نقشه‌برداری در این راستا گام‌های مهمی بردارند.
References
1. Abedini M, Fathi M H. 2017. Flood Risk Mapping and Evaluation by using the Analytic Network Process Case Study: (Khiav Chai Catchment). Journal of Hydrogeomorphology, 2 (3): 99-120. (In Persian).
2. Azadtalab M, Shahabi H, Shirzadi A, Chapi K. 2020. Flood hazard mapping in Sanandaj using combined models of statistical index and evidential belief function. Journal of Motaleate Shahri, 9 (36): 27-40. http://dx.doi.org/10.34785/J011.2021.801. (In Persian).
3. Azizi E, Mostafazadeh R, Hazbavi Z. Esmali Ouri A, Mirzaie Sh, Huang G, Qian, X. 2022. Spatial distribution of flood vulnerability index in Ardabil province, Iran. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment. https://doi.org/10.1007/s00477-022-02264-5.
4. Das S. 2018. Geographic information system and AHP-based flood hazard zonation of Vaitarna basin, Maharashtra, India. Arabian Journal of Geosciences, 11: 576. https://doi.org/10.1007/s12517-018-3933-4.
5. Esfandiary Darabad F, Layeghi S, Mostafazadeh R, Haji Kh. 2021. The zoning of flood risk potential in the Ghotorchay watershed with ANP and WLC multi-criteria decision making methods. Journal of Spatial Analysis Environmental Hazards, 8 (2): 135-150. https://doi.org/ 10.52547/jsaeh.8.2.135. (In Persian).
6. Farooq M, Shafique M, Khattak M S. 2019. Flood Hazard Assessment and Mapping of River Swat Using HEC-RAS 2D Model and High-Resolution 12-M Tandem-X DEM (Worlddem). Natural Hazards, 97: 477–492. https://doi.org/10.1007/s11069-019-03638-9.
7. Fathalizadeh B, Abedini M, Rajabi M. 2020. Investigating the Causes and Hazards of flood in Zunuzchay Watershed Using HEC-HMS Hydrological Model and Fuzzy Logic. Quantitative Geomorphological Research, 9 (1): 134-155. https://doi.org/10.22034/GMPJ.2020.109539. (In Persian).
8. Ghaffari G, Solaimani K, Mosaedi A. 2007. Flood Hazard Zoning and Damage Assessment Using HEC-GeoRAS (Case Study: Babolrood River). Journal of the Iranian Natural Resources, 60 (2): 439-451. (In Persian).
9. Hossain B, Sohel M S, Ryakitimbo C M. 2020. Climate Change Induced Extreme Flood Disaster in Bangladesh: Implications on People’s Livelihoods in the Char Village and Their Coping Mechanisms. Progress in Disaster Science, 6, 100079. https://doi.org/10.1016/j.pdisas.2020.100079.
10. Kenyon W, Hill G, Shannon P. 2008. Scoping the Role of Agriculture in Sustainable Flood Management. Land Use Policy, 25 (3): 351–360. https://doi.org/10.1016/j.landusepol.2007.09.003.
11. Kheirizadeh M, Maleki J, Amonia, H. 2013. Zoning of flood risk potential in Mordeghachai catchment using ANP model. Quantitative Geomorphological Research, 1 (3): 39-56. (In Persian).
12. Kourgialas NN, Karatzas GP. 2011. Flood management and a GIS modelling method to assess flood-hazard areas: a case study”. Hydrolgy Science Journal, 56 (2): 212–225. https://doi.org/10.1080/02626667.2011.555836.
13. Malek Mohammadi B, Tajrishi M. 1999. How to determine the rate of flood insurance in urban areas of Iran , Quarterly Journal of Insurance Industry (Proceedings of the Seminar on Insurance and Natural Disasters). Insurance Research Journal (Former Insurance Industry), 55: 1-18. (In Persian).
14. Mirzaei Sh, Esmali A, Mostafazadeh R, Ghorbani A, Mirzaei S. 2017. Flow modelling and determination of sub-watersheds contribution in flood hydrograph in Amoughin watershed, Ardabil province. Journal of Natural Environmental Hazards, 7 (18): 89-108. (In Persian).
15. Mishra K, Sinha R. 2020. Flood risk assessment in the Kosi megafan using multi-criteria decision analysis: A hydro-geomorphic approach. Geomorphology, 350:1-13. https://doi.org/10.1016/j.geomorph.2019.106861.
16. Mostafazadeh R, Mehri S. 2018. Trends in Variability of Flood Coefficient in River Gauge Stations of Ardabil Province, Iran. Journal of Watershed Management Research, 9 (17): 82-95. (In Persian).
17. Mostafazadeh R, Mirzaei Sh, Nadiri P. 2016. Curve Number Determination using Rainfall and Runoff Data and its Variations with Rainfall Components in a Forested Watershed. J. Water and Soil Sci (Sci. & Technol. Agric. & Natur. Resour.), 21 (4): 15-28. (In Persian).
18. National Irrigation and Drainage Committee of Iran and National Committee for Natural Disaster Reduction. 2000. Guide to non-structural methods of flood management. No. 40.
19. Ogato G S, Bantider A, Abebe K, Geneletti D. 2020. Geographic information system (GIS)-Based multicriteria analysis of flooding hazard and risk in Ambo Town and its watershed, West shoa zone, oromia regional State, Ethiopia. Journal of Hydrology: Regional Studies, 27: 1-18. https://doi.org/10.1016/j.ejrh.2019.100659.
20. Parvaresh E, Mahdavi R, Malekian A, Esmaeilipoor Y, Holisaz A. 2018. Prioritizing of effective factors in flooding potential using Electre IIIMethod and Flood Flow Coefficient (Case study: Sarkhoon Subwatersheds of Bandarabbas). Arid Biome Scientific and Research Journal, 8 (1): 75-87. https://dx.doi.org/10.29252/aridbiom.8.1.75. (In Persian).
21. Rahman A, Mahmood S, Dawood M, Rahman G, Chen F. 2019. Impact of Climate Change on Flood Factors and Extent of Damages in the Hindu Kush Region. In Oxford Research Encyclopedia of Natural Hazard Science; Oxford University Press: Oxford, UK, 36 pp. https://doi.org/10.1093/acrefore/9780199389407.013.316.
22. Rahmani Sh, Azizian A, Samadi A. 2019. Determining flood hazard level of mazandaran sub-basins using a gis-based distributed method. Journal of Hydraulics, 14 (1): 123-139. https://doi.org/10.30482/jhyd.2019.155838.1342. (In Persian).
23. Saeed M, Li H, Ullah S, Rahman A, Ali A, Khan R, Hassan W, Munir I, Alam S. 2021. Flood Hazard Zonation Using an Artificial Neural Network Model: A Case Study of Kabul River Basin, Pakistan. Sustainability, 13 (24): 13953. https://doi.org/10.3390/su132413953.
24. Solaimani K, Darvishi Sh. 2020. Zoning and Monitoring of Spring 2019 Flood Hazard in Khuzestan Using Landsat-8 Data. Eco-Hydrology journal, 7 (3): 563-842. https://doi.org/10.22059/ije.2020.302703.1333. (In Persian).
25. Solaimani K. 2020. Final report of the flood risk zoning project in Mazandaran province. (Case study: Babolrood watershed). General Department of Natural Resources and Watershed Management of Mazandaran-Sari Province, 410 pp. (In Persian).
26. Tahmasebi M R, Shabanlou S, Rajabi A, Yosefvand F. 2021. Flood probability zonation using a comparative study of two well-known random forest and support vector machine models in northern Iran. Journal of Water and Irrigation Management, 11 (2): 223-235. https://doi.org/10.22059/jwim.2021.317527.856. (In Persian).
27. Telvari, A. 1997. Flood Control Management and Flood Mitigation. Expert Workshop on Rivers Flood Control. Hamadan, 15 and 16 May, pp: 59-50. (In Persian).
28. Ullah K, Zhang J. 2020. GIS-Based Flood Hazard Mapping Using Relative Frequency Ratio Method: A Case Study of Panjkora River Basin, Eastern Hindu Kush, Pakistan. PLoS ONE, 15 (3): e0229153. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0229153.
29. Valizadeh Kamran Kh, Delire Hasannia R, Azari Amgani Kh. 2019. Flood zoning and its impact on land use in the surrounding area using unmanned aerial vehicles (UAV) images. Journal of RS and GIS for Natural Resources, 10 (3): 59-75. https://girs.bushehr.iau.ir/article_668470_1132929.html?lang=en. (In Persian).
30. Wu Y, Zhong P, Zhang Y, Xu B, Ma B, Yan, K. 2015. Integrated flood risk assessment and zonation method: a case study in Huaihe River basin, China. Natural Hazards, 78 (1): 635-651. https://doi.org/10.1007/s11069-015-1737-3.
31. Yahaya S. 2008. Multicriteria Analysis for Flood Vulnerable Areas in Hadejia-jama are River Basin, Nigeria. Annual Conference Portland, Oregon. ASPRS 2008 Annual Conference Portland, Oregon. April 28-May 2.
32. Zali M, Solaimani K, Habibnejad Roshan M, Miryaghoubzadeh M H. 2022. Comparison and prioritization of flooding in Nekarood sub-basins using morphometric method in GIS. Journal of RS and GIS for Natural Resources, 13 (2): 6- 10. https://dorl.net/dor/20.1001.1.26767082.1401.13.2.2.2. (In Persian).
Determining the Priority of Flood Risk Zoning in Babolrood Watershed (Mazandaran Province) in the Environment of Geographic Information System
Abstract
Due to the increase of flood incidents in recent years, the correct assessment of flood risk is one of the important components of flood reduction in urban areas. The purpose of this research is to create updated flood risk maps in the Babolrud watershed using synoptic station data and physiographic information (elevation, area, slope). Then, by using Geographical Information System (GIS), Landsat 8 satellite image and superimposition of layers (area, slope, land use, drainage density), flood potential was zoned. In order to prepare a flood risk map in the Babolrood watershed, the main factors affecting the occurrence of floods in the region were selected using relevant published sources and the opinions of professors and experts, and a map of each factor was prepared by GIS software. The results of flood risk zoning showed that B2 sub- watershed has a higher flood potential than other watersheds. Sub- watershed B11121, B211INT, B11121INT and B211 were then identified in the next priorities in terms of flooding, respectively. Finally, based on the flood intensity index method, sub- watershed B11121, B211INT and B1INT with the highest flood flow coefficient were identified as the most flood sub- watershed. The results obtained from flood zoning in the region showed that the highest percentage of the watetshed area with 43.33% is allocated to zones with moderate flooding. In between, the lowest percentages are assigned to very low (0.64%) and high (7.33%) areas zones, respectively. According to the provided land use map, most of the flooded zones are related to residential areas or rainfed agricultural lands. Watercourses with ranked 3 and 4 are known as flood zones and flood control areas to the downstream areas. Watercourses with a rating of 5 and above are located in flood plains or river reaches and usually have shallow and widespread floods. Also, in some areas of the watershed, which have a relatively high altitude, the amount of runoff increases and causes flooding in the area. Therefore, monitoring the withdrawal of river loan resources in order not to destroy the river bed and constructions (Land use change) are among the priority proposals in this watershed.
Keywords: Land use change, Downstream, Zoning, Flooding, Flood flow coefficient.
سند
الروابط
المراكز ذات الصلة
دعامة
الصفحات الرسمية
حقوق هذا الموقع الإلكتروني مملوكة لنظام SANAD Press Management. © 1442-1446