نقش توزیع مکانی واحدهای هیدرولوژیکی حوضه بر تغییرات دبی اوج سیلاب با استفاده از مدل هیدرولوژیکیHEC-HMS (مطالعه موردی: حوضه آبخیز صفارود)
محورهای موضوعی : برنامه های کاربردی در مدیریت منابع آبمرتضی شاهدی 1 , غلامرضا نبی بیدهندی 2
1 - پژوهشگاه مهندسی بحران طبیعی
2 - استاد گروه مهندسی محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایرانان
کلید واژه: حوضه آبخیز صفارود, بهینه‌سازی عملیات, کنترل سیل, آبخیزداری, مدل HEC-HMS,
چکیده مقاله :
با توجه به تغییرات عمده در کاربری زمین و همچنین تغییرات اقلیمی طی چند دهه اخیر مدیریت سیلاب از نقش عمده ای در مدیریت منابع آب برخوردار است. هدف اصلی تحقیق حاضر بررسی نقش توزیع مکانی واحدهای هیدرولوژیکی حوضه آبخیز صفارود بر تغییرات دبی اوج سیلاب با استفاده از مدل هیدرولوژیکیHEC-HMS میباشد. برای این منظور ابتدا توزیع مکانی زیرحوضهها با استفاده از نقشه سطوح همپیمایش در سطح منطقه تعیین گردید. سپس با استفاده از نقشه سیلخیزی و مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS، رفتار زیرحوضههای واقع در هر سطح هم پیمایش براساس سیلاب طراحی با دوره بازگشت صد ساله مورد بررسی قرار گرفت. با حذف اثر هیدرولوژیکی زیرحوضههای یاد شده در هر سطح همپیمایش، هیدروگراف سیلاب خروجی شبیهسازی گردید. بررسی نتایج نشان میدهد زیرحوضه های سطح هم پیمایش 1 و 2 واقع در خروجی حوضه صفارود با شاخص 67/0 و 78/0 دارای کمترین تاثیر و در مقابل زیرحوضه های واقع در سطح 4 با شاخص 10/1 دارای بیشترین تاثیر بر دبی اوج سیلاب خروجی از حوضه میباشند. میزان تغییرات ایجاد شده در ناحیه میانی و مناطق بالاتر، ناشی از شکل حوضه در تلفیق با شدت سیلخیزی میباشد. با توجه به نتایج ذکر شده توصیه میگردد جهت کاهش هزینه های اجرایی کنترل سیلاب در حوضه آبخیز صفارود تمرکز عملیات اجرایی در مناطق اولویتبندی شده شامل زیرحوضه های بالاتر و همچنین میانی قرار گیرد.
Due to the significant variations in land control, also regional changes, in recent several decades, floodwater management has attained a vital importance, from the view of water sources management. The aim of this recent research is to study the role of local distribution Aquifer laver hydraulic units of Safaarood on floodwater climax, by utilization HEC-HMS Hydraulic Model. In order to obtain such a purpose, at first, local distribution of under of lavers was estimated, through the amount of its occurrences Flood & HEC-HMS hydraulic Model, co scaling surfaces map according to region level. Then, by using the map of occurrences Flood and HEC-HMS hydraulic Model, the behavior of sub of lavers bestead in every co scaling surfaces, according to floodwater designed, and at the end, along centenary recursion course was discussed. Through elimination of effect of mentioned sub lavers on each co scaling levels, hydrography of exiting floodwater was stimulated. The results showed that sub lavers levels 1 & 2, located on Safaarood laver exiting with index of 67% and 78% had the least impact, and instead, sub lavers level 4 with index of 1.10% had the most impact on exiting floodwater climax of laver. The amount of created variabilities in median region and superior regions resulted from the figure of laver, on compilation with occurrences flood severity. According to above mentioned issues, recommended that, in order to reduce administrative costs, centralization of administrative operation of Safaarood laver floodwater management on all of the regions, including median and superior regions should be prioritized.
1. Abbaspour K. C. 2007. User manual for SWAT-CUP, SWAT calibration and uncertainty analysis programs. Eawag: Swiss Fed. Inst. Aquat. Sci. Technol. Du¨bendorf, Switzerland.
2. AgaKhani, Mahsa, Nasrabadi, Touraj, Vafainejad, Alireza. 2019. Hydrological simulation of Taleghan watershed using SWAT model. Journal of Environmental Science and Technology, 21 (9), 147-159. doi: 10.22034 / jest.2020.26325.3576)in Persian)
3. Arnold, J. G., and N. Fohrer. 2005. SWAT2000: Current capabilities and research opportunities in applied watershed modeling. Hydrol. Proc. 19(3): 563-572.
4. Arnold, J.G., Srinivasan, R., Muttiah, R.S., and Williams, J.R. 1998. Large area hydrologic modeling and assessment, part I: model development. J. Amer. Water Resour. Assoc. 34:1. 73-89.
5. Baharvand, Siamak, Souri, Salman, Rahnmarad, Jafar. 2018. Zoning of environmental hazards of landslides, earthquakes, floods and erosion using fuzzy hierarchical method (Case study: Wark area). Remote Sensing and Geographic Information System in Natural Resources, 8 (3), 89-103.
6. Gassman, P. W., M. Reyes, C. H. Green, and J. G. Arnold. 2007. The Soil and Water Assessment Tool: Historical development, applications, and future directions. Trans. ASABE 50(4): 1211- 1250.
7. Gholami, A., and Shahedi, K., and Habib Nejadroshan, M., and Wafakhah, M., and Soleimani, K. 2018. Evaluation of the efficiency of the SWAT semi-distributed model in river flow simulation (Case study of the Talar watershed in Mazandaran province). Iranian Soil and Water Research (Iranian Agricultural Sciences), 48 (3), 463-476. https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=309915)in Persian)
8. Habibi, A., and Goodarzi, M. 2018. Application of SWAT semi-distributed model in simulation of Hablehroud watershed runoff. Iranian Journal of Watershed Management Science and Engineering, 12 (43), 40-49. https://www.sid.ir/fa/journal/ViewPaper.aspx?id=465476)in Persian)
9. Hosseini-Teshnizi, S.Z. et. al, 2020, The Watershed Structures in Controlling Runoff - Case Study of Sardasht Basin in IRAN, American Journal of Engineering and Applied Sciences 2020, 13 (1): 72.95 DOI: 10.3844/ajeassp.2020.72.95)in Persian)
10. J. G. Arnold, D. N. Moriasi, P. W. Gassman, K. C. Abbaspour, M. J. White, R. Srinivasan, C. Santhi, R. D. Harmel, A. van Griensven, M. W. Van Liew, N. Kannan, M. K. Jha, 2012, SWAT: MODEL USE, CALIBRATION, AND VALIDATION, Vol. 55(4): 1491-1508 2012 American Society of Agricultural and Biological Engineers ISSN 2151-0032
11. Kabeja, C. et. al, 2020, The Impact of Reforestation Induced Land Cover Change (1990–2017) on Flood Peak Discharge Using HEC-HMS Hydrological Model and Satellite Observations: A Study in Two Mountain Basins, China, Water 2020, 12, 1347; doi:10.3390/w12051347
12. Karimizadeh, K. et. al, 2019, Technical evaluation of watershed management operations effects on river discharge - Case study: Sira-Kalvan watershed, Iran, Water Utility Journal 23: 49-60, 2019. )in Persian)
13. Kovalenko, S. et. al, 2021, An examination of extreme floods, effects on landuse change and seasonality in the Lower St. Johns River Basin, Florida using HSPF and statistical methods, Research Square, DOI: https://doi.org/10.21203/rs.3.rs-354253/v1
14. Krysanova, V., and J. G. Arnold. 2008. Advances in ecohydrological modeling with SWAT: A review. Hydrol. Sci. J. 53(5): 939-947.
15. Lagacherie, P., Rabotin, M., Colin, F., Moussa, R., Voltz, M, 2010. Geo-MHYDAS: A landscape discretization tool for distributed hydrological modeling of cultivated areas . Computers & Geosciences, 36, 1021-1032.
16. Malunjkar,V.S. Shinde, M.G., Ghotekar ,S.S., Atre, A.A., 2015. Estimation of
17. Mansour Moghaddam, Mohammad, Rusta, Iman, Zamani, Mohammad Sadegh, Mokhtari, Mohammad Hossein, Karimi Firoozjaei, Mohammad, Alavi Panah, Seyed Kazem. 2022. Study and prediction of land surface temperature changes in Yazd: Investigating the effect of proximity and land cover changes. Remote Sensing and Geographic Information System in Natural Resources, 12 (4), 1-27. )in Persian)
18. Mendenhall W., Reinmuth J.E., Beaver R. 1989. Statistics for Management and Economics. P.700-701.
19. Neitsch, S.L., Arnold, J.G., Kiniry, J.R., King, K.W., Williams, J.R. 2005. Soil and Water Assessment Tool (SWAT) Theoretical Documentation. Blackland Research Center, Texas Agricultural Experiment Station, Temple, Texas (BRC Report02-05).
20. Nguyen, T. et. al, 2020, Assessing climate change impacts on extreme rainfall and severe flooding during the summer monsoon season in the Ishikari River basin, Japan, Hydrological Research Letters 14(4), 155–161 (2020) Published online in J-STAGE (www.jstage.jst.go.jp/browse/hrl). DOI: 10.3178/hrl.14.155.
21. Rahimpour M 2015 Trends assessment of changes in water budget components and land use of Lake Urmia (Iran) and Lake Van (Turkey) basins using remote sensed data. Tarbiat Moodares University (In Persian)
22. science, 3, 55-69
23. Shahoui, Seyed Vahid, Parhamat, Jahangir. 2019. Evaluation and comparison of two integrated AWBM and semi-distributed SWAT models in simulating the monthly runoff of Qarasu River in Kermanshah province. Environment and Water Engineering, 5 (1), 71-82. doi: 10.22034 / jewe.2019.143387.1275)in Persian).
24. surface Runoff using swat model, international journal of inventive Engineering and
25. Tudose, N.C.; Marin, M.; Cheval, S.; Ungurean, C.; Davidescu, S.O.; Tudose, O.N.; Mihalache, A.L.; Davidescu, 2021A.A. SWAT Model Adaptability to a Small Mountainous Forested Watershed in Central Romania. Forests, 12, 860. https://doi.org/10.3390/f12070860
26. Wang, G.Q., J.Y. Zhang, 2015, Variation of water resources in the Huang- huai-hai areas and adaptive strategies to climate change, Quaternary International, Volumes 380–381, 4, Pages 180-186.
نقش توزیع مکانی واحدهای هیدرولوژیکی حوضه بر تغییرات دبی اوج سیلاب با استفاده از مدل هیدرولوژیکیHEC-HMS (مطالعه موردی: حوضه آبخیز صفارود)
چکیده
با توجه به تغییرات عمده در کاربری زمین و همچنین تغییرات اقلیمی طی چند دهه اخیر، مدیریت سیلاب از نقش عمده‌ای در مدیریت منابع آب برخوردار است. هدف اصلی تحقیق حاضر، بررسی نقش توزیع مکانی واحدهای هیدرولوژیکی حوضه آبخیز صفارود بر تغییرات دبی اوج سیلاب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS است. برای این منظور ابتدا توزیع مکانی زیرحوضهها با استفاده از نقشه سطوح همپیمایش در سطح منطقه تعیین گردید. سپس با استفاده از نقشه سیلخیزی و مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS، رفتار زیرحوضههای واقع در هر سطح هم پیمایش بر اساس سیلاب طراحی با دوره بازگشت صد ساله مورد بررسی قرار گرفت. با حذف اثر هیدرولوژیکی زیرحوضههای یاد شده در هر سطح
همپیمایش، هیدروگراف سیلاب خروجی شبیهسازی گردید. نتایج نشان میدهد زيرحوضه‌هاي سطوح هم پيمايش 1 و 2 واقع در خروجي حوضه صفارود با شاخص 67/0 و 78/0 داراي كمترين تاثير و در مقابل زيرحوضه هاي واقع در سطح 4 با شاخص 10/1 داراي بيشترين تاثير بر دبي اوج سيلاب خروجي از حوضه است. میزان تغییرات ایجاد شده در ناحیه میانی و مناطق بالاتر، ناشی از شکل حوضه در تلفیق با شدت سیلخیزی است. با توجه به نتایج ذکر شده توصیه میگردد جهت کاهش هزینه های اجرایی کنترل سیلاب در حوضه آبخیز صفارود تمرکز عملیات اجرایی در مناطق اولویتبندی شده شامل زیرحوضه های بالاتر و همچنین میانی قرار گیرد.
واژه‌های کلیدی: کنترل سیل، آبخیزداری، بهینه‌سازی عملیات، مدل HEC-HMS، حوضه آبخیز صفارود.
مقدمه
ایران پهناور در طول تاریخ بسته به شرایط اقلیمی متنوع سیلابهای بسیاری را تجربه کرده است، اما آنچه باعث افزایش سیلاب‌ها در حال حاضر شده، دستکاری انسان در طبیعت است. تکرار سیلاب در گلستان به دلیل تغییر پوشش گیاهی، سیلاب جنوب ایران و حتی تهران نمونه های مکرری است که باید برای آن چاره ای اندیشید. استراتژي مطالعه مخاطرات زيست‌محيطي شامل شناخت فرآيند، پيش بيني و تحليل خطر با هدف كاهش خسارات ناشي از آن است (5 و 11). از سوی دیگر الگوي استفاده از زمين به دليل افزايش فعاليت هاي انساني دائماً در حال دگرگوني است (1 و 10). آگاهي از شرایط كلي حوضه و نحوه توزيع مكاني زيرحوضه‌ها و همچنين آگاهی از وضعيت وقوع سیلابهای قدیمی و مقایسه آنها با برآوردهای فعلی، لزوم انجام بازديدها را نیز ضروری ساخته است (14). یکی از مسائل مهم در بررسی سیلاب حوضههای آبخیز، آگاهی از عکس‌العمل حوضه در پاسخ به وقایع بارندگی است (9 و 12). بررسي فرايند بارش-رواناب حوضه و سطوح مختلف آن، استفاده از مدل رياضي برای روندیابی جریان و بررسی نحوه پاسخ حوضه به بارش روی تغییرات الگوی جریان و پهنه‌بندی سیلاب ضروری است (19 و 32). در چنین مواردی می‌توان با بکارگیری مدلهای هیدرولوژیکی نظیرHEC-HMS شرایط لازم را در روندیابی تغییرات تراز جریان در طول رودخانه و تعیین مقاطع بحرانی نیز فراهم نمود.
شناخت فرآیندهای هیدرولوژیکی و شبیهسازی آنها در مقیاس حوضه آبخیز و پیشبینی تغییرات این فرآیندها در آینده، همواره از چالش‌های پیش روی هیدرولوژیست ها بوده است (21،18،13). از اینرو در سالهای اخیر مدلهای هیدرولوژیکی به عنوان ابزاری برای شناخت فعالیتهای طبیعی و انسانی موثر بر سیستم هیدرولوژی حوضه و مدیریت و برنامه ریزی آنها، به طور گسترده توسط مدیران و هیدرولوژیستها به کار گرفته میشوند (6 و 28). مدلهایی از قبیلAGNPS ،EPIC ،HSPF، CREAMS وSWRRB در زمینه آنالیز کیفیت آب و هیدرولوژی در مقیاس حوضه آبخیز توسعه یافته اند (3). اگرچه این مدلها در بسیاری موارد مفید و کاربردی هستند، اما جهت مدل سازی حوضه آبخیز محدودیتهایی نیز دارند (4 و 20). از آنجا که حوضه های آبخیز بـزرگ دارای طیف وسیعی از پارامترهای اکولوژیکی، توپوگرافی، تنوع بالای خاک، پوشش زمین و تغییر اقلیم در بازه های زمانی و مکانی هستند که بر فرآیندهای بارش-رواناب تاثیرگذار است، استفاده از مدلهای هیدرولوژیکی توزیعی (Distributed Hydrological Models) نسبت به مدلهای یکپارچه (Lumped Models) توصیه شده است (17 و 26).
يکي از مهمترين اثرات تغییر اقلیم در چرخه هیدرولوژي، تغییر در وضعیت کمّي و کیفي منابع آب است (2 و 3). با اینکه در تغییرات اقلیمي همه عناصر ايجاد کننده اقلیم متأثر خواهند شد، اما بارندگي و دما از جايگاه ويژه اي برخوردار هستند. به گونه اي که تغییر اقلیم مديريت فعلي و آينده منابع آب را به چالش کشیده است (25). مدل هاي هیدرولوژي قادر به شبیه سازي فرآیندهاي هیدرولوژیکي سطح زمین بهمنظور بهبود مدیریت منابع آب هستند. مدلهای بارش-رواناب یکی از روش های تخمین رواناب و همچنین ابزاری مناسب برای مطالعه فرآیندهای هیدرولوژیکی و ارزیابی منابع آب هستند (7 و 8).
مدیریت صحیح حوضه های آبخیز از مهمترین روش‌های استفاده بهینه از منابع آب و خاک به شمار می‌آید. امروزه از روش‌های متعددی برای پیشبینی جریان آب ناشی از سیل برای مباحث مربوز به مدیریت بحران استفاده میشود (29). تعیین مؤلفه‌های بیلان آب از جمله کارهای پژوهشی است که در سالیان اخیر، توسط مدل‌سازی‌های هیدرولوژیکی بسیار مورد توجه قرار گرفته است. در اکثر حوضههای آبخیز امکان اندازه‌گیری تمام کمیت‌های موردنیاز برای شبیه‌سازیهای دقیق هیدرولوژیکی میسر نیست. از اینرو، انتخاب مدلی که بتواند فرآیندهای هیدرولوژیکی را در عین سادگی ساختار و با استفاده از حداقل عوامل، به خوبی شبیهسازی کند، امری ضروری است. مدل نماینده سادهای از کل سیستم حوضه و یا به عبارتی نمایانگر بخشی از واقعیت‌های موجود در یک سیستم است (9،30). در بسیاری از حوضههای آبریز که نیازمند برنامه‌ریزی منابع آب هستند، ایستگاه های آب سنجی برای اندازه گیری وجود ندارد، یا اینکه آمار ایستگاه‌های موجود، ناقص است. با توجه به اینکه به نظر نمی‌رسد که در آینده نزدیک همه مناطق دارای ایستگاه های اندازه گیری شوند، بنابراین روش یا روشهایی که به کمک آنها بتوان میزان رواناب به دست آمده از بارندگی در حوضههای بدون آمار یا دارای آمار ناقص را تخمین زد، از اهمیت قابل توجهی برخوردار می‌گردند (22 و 23).
کوالنکو و همکاران (18) در تحقیقی بیان کرده اند با توجه به رشد سریع جمعیت و شهرنشینی در حوضه رودخانه ها، تخمین قابل اعتماد سیل از اهمیت ویژه ای برخوردار است. برای این منظور آنها با استفاده از مدلهای رایج هیدرولوژیکی، رویدادهای سیل شدید را در حوضههای فرعی منتخب رودخانه‌ای در فلوریدای امریکا را پیشبینی کردند. عمده ترین یافته‌های این تحقیق نشان میدهد که با اجرای طیف وسیعی از روش‌های تخمین سیل می‌توان عدم قطعیت ذاتی را با برآوردهای سنتی بهتر توصیف کرد. با این حال، سناریوهای مختلف استفاده از زمین ممکن است منجر به عدم قعطیت‌های زیادی در پیشبینی جریان های سیل با بزرگی بیشترگردد. تودوس و همکاران (31)، در تحقیقی به مطالعه ساخت و آزمایش سازگاری و قابلیت اطمینان مدل هیدرولوژیکی با استفاده از مدل SWAT در یک حوضه آبخیز جنگلی کوچک کوهستانی در کشور رومانی اقدام کردند. این حوضه مساحت 184 کیلومتر مربع را پوشش می دهد و 90 درصد آب را برای منطقه کلان شهری واقع در این کشور تامین می کند. برای این منظور برای منطقه شهری مذکور پس از ساخت یک پایگاه داده سفارشی در سطح حفاظت مدیریت جنگل، مدلSWAT-CUP تحت الگوریتم SUFI2 اجرا گردید. نتایج نشان داد که مدل SWAT-CUP را می توان در ابعاد کوچک در حوضه های آبخیز پس از پارامترسازی مناسب پایگاه های داده به کار برد. کابجا و همکاران (15) تأثیر تغییر نوع کاربری و پوشش زمین (LULC) بر واکنش هیدرولوژیکی حوضههای آبخیز برای اتخاذ تدابیر اجرایی کنترل سیل را بررسی کردند. در چین، با اجرای برنامه دانه به سبز (GTGP) و برنامه حفاظت از جنگل‌های طبیعی (NFCP) مشخص گردید که تغییرات در پوشش زمین منجر به کاهش شدید دبی پیک سیل میشود. این یافته درک بهتری در مورد تأثیر احیای جنگل ارائه می دهد. تغییر LULC القا شده در الگوهای فضایی پاسخ‌های هیدرولوژیکی معمولی حوضه کوهستانی می تواند به کاهش خطرات سیل ناگهانی در سایر مناطق کوهستانی کمک کند. نگویان و همکاران (25) در تحقیقی به بررسی تغییر در بارندگی شدید و طغیان رودخانه ایشیکاری (Ishikari River)، ژاپن، برای یک حوضه رودخانه بزرگ به دلیل آب و هوا و تغییر در طول بارش های موسمی تابستان با استفاده از یک مجموعه بزرگ مجموعه داده (d4PDF) همراه با تجزیه و تحلیل یکپارچه سیستم سیل (IFAS) در ژاپن پرداختند. نتایج نشان داد که برای افزایش معین در بارندگی شدید، تخلیه حوضه رودخانه ایشیکاری و زیرحوضه های اصلی آن به میزان بیشتری افزایش می یابد. در این پژوهش همچنین تفاوت ها بین زمان پیک تخلیه در ایستگاه های مرجع در هر شاخه و زمان اوج سطح آب در نقاط تلاقی در رودخانه اصلی ارزیابی گردید.
نسرین‌نژاد و همکاران (25) با استفاده از سیستم‌های اطلاعاتی جغرافیایی (GIS) پهنه‌بندی پتانسیل سیل خیزی حوضه آبخیز باغان را بررسی کردند. در این تحقیق حوضه آبخیز باغان با وسعت حدود 909 کیلومتر مربع به 5 کلاس طبقه‌بندی نمودند و نتایج نشان داد 22 درصد از محدوده حوضه با سیلخیزی زیاد و خیلی زیاد قرار دارد و اجرای عملیات کنترل سیل و آبخیزداری محدوده در اولویت است. کریمی زاده و همکاران (17) برای ارزیابی اثرات عملیات فنی بر دبی رودخانه، فرآیندهای هیدرولوژیکی را با استفاده از مدل HEC-HMS شبیهسازی کردند. ورودی های مدل با روش های خاص مدل و روش منحنی عددی (CN) تعیین شدند و برای تبدیل بارندگی به رواناب استفاده شد. بر اساس هیتوگراف (Hyetograph) از رویدادهای مختلف بارندگی، قبل و بعد اجرای سازه های آبخیزداری، هیدروگراف های سیلاب استخراج شد. بر اساس ویژگی های خروجی هیدروگراف های مدل، کارایی عملیات در این حوضه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج این مطالعه نشان داد که اجرای عملیات بیولوژیکی پیک دبی و حجم جریان را به ترتیب 34/14 و 52/12 درصد کاهش داده است .در این پروژه ضمن استفاده از نرم افزارهای موجود نظیر ILWIS و ArcView، از طریق برنامه نويسي در محيط C++ و تهیه مدل کامپیوتری CTC (Catchment Time of Concentration)، تهیه نقشه سطوح همپیمایش جریان حوضه امکان‌پذیر گردید.
مرور سوابق تحقیق ذکر شده اگرچه بیانگر استفاده موفقیت‌آمیز از مدل HEC-HMS برای شبیهسازی فرآیندهای هیدرولوژیکی مانند بارش-رواناب است، اما به نسبت تحقیقات کمتری برای بررسی نقش توزیع مکانی واحدهای هیدرولوژیکی بر تغییرات دبی اوج سیل انجام گرفته است. بنابراین در تحقیق حاضر نقش توزیع مکانی واحدهای هیدرولوژیکی حوضه آبخیز صفارود، به عنوان مطالعه موردی، بر تغییرات دبی اوج سیلاب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS بررسی شده است. برای این منظور ابتدا توزیع مکانی زیرحوضهها با استفاده از نقشه سطوح همپیمایش در سطح منطقه تعیین گردید. سپس با استفاده از نقشه سیلخیزی و مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS، رفتار زیرحوضههای واقع در هر سطح هم پیمایش بر اساس سیلاب طراحی با دوره بازگشت صد ساله مورد بررسی قرار گرفت. با حذف اثر هیدرولوژیکی زیرحوضههای یاد شده در هر سطح همپیمایش، هیدروگراف سیلاب خروجی شبیهسازی گردید. مهمترین کاربرد روش ارایه شده در تحقیق حاضر، استفاده از نتایج آن در مدیریت بهینه سیلاب با تمرکز بر عملیات آبخیزداری در واحدهای هیدرولوژیکی مطابق با اولویت‌های تعیین شده است که منجر به کاهش قابل ملاحظه‌ای در هزینه‌های اجرایی پروژه‌ها مدیریت سیلاب در کشور خواهد شد.
منطقه مورد مطالعه
حوضه صفارود در بين طول هاي جغرافيايي˚50 و َ 25 تا ˚50 وَ 39 و عرض‌هاي جغرافيايي ˚36 و َ 47 تا˚ 36 و َ 57 واقع شده است. این حوضه داراي مساحتي معادل 65/13995 هكتار است که 73 درصد از آن داراي كاربري جنگل (متراكم و متوسط)، 23 درصد كاربري مرتع، 3 درصد كاربري مناطق مسكوني و 1 درصد كاربري باغ ميباشد. بيشترين مقدار بارندگي حوضه در فصل پاييز، معادل 47 درصد و كمترين مقدار بارندگي در فصل بهار، معادل 13 درصد ميباشد. قسمت اعظم حوضه داراي واحدهاي سنگي كنگلومرا، رس سنگ، سيلت سنگ با ميان لايه‌هايي از ماسه سنگ و زغال مي باشد. این حوضه آبریز از نظر مورفولوژيكي از واحدهاي كوهستاني مرتعي، جنگلي و جلگه‌اي تشكيل شده است. موقعیت جغرافیایی و مدل رقومی حوضه آبخیز مورد مطالعه در شکل ۱ نشان داده شده است.
بررسي سيلاب منطقه نشان ميدهد كه آبخيزنشينان اين حوضه همواره با مشكل سيلخيزي و خسارات ناشی از آن مانند سیل سال ۱۳۶۹ روبرو بوده اند. قطع بيرويه درختان جنگلي و شيب زياد حوضه سبب شده كه تنه درختان از داخل حوضه وارد رودخانه شده و دهانه پل را مسدود و منجر به خرابيهاي زيادي گردد (شکل ۲). بنابراین با توجه به پتانسیل بالای سیلخیزی حوضه آبخیز صفارود، تحقیقات متعددی در ارتباط با بررسی پدیده های هیدورلوژیکی در این حوضه آبخیز انجام شده که تاکید این مطالعات عمدتاَ شبیه سازی بارش-رواناب بوده است (24). این مطالعات اگرچه نتایج ارزشمندی برای مدیریت سیلاب در حوضه آبخیز صفارود ارایه میدهند اما به بررسی ارتباط توزیع مکانی واحدهای هیدرولوژیکی و سیلاب ایجاد شده در این حوضه آبخیز نمیپردازند. در راستای مدیریت بهینه سیلاب در حوضه آبخیز صفارود، هدف اصلی تحقیق حاضر بررسی نقش توزیع مکانی واحدهای هیدرولوژیکی در این حوضه آبخیز بر تغییرات دبی اوج سیلاب با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS است.
شکل 1. موقعیت جغرافیایی و مدل رقومی حوضه آبخیز صفارود (آماده شده در محیط نرم افزار سیستم اطلاعات جغرافیایی)
Figure 1. Geographical location and digital elevation map of the Safaarood basin (prepared in GIS environment software)
مراحل مختلف انجام این تحقیق که شامل شبيهسازي سيلاب در حوضه آبخیز صفارود با بكارگيري مدل HEC-HMS است، در شکل ۳ به تصویر کشیده شده است. این مدل یک مدل هیدرولوژیکی است که با استفاده از مشخصات فیزیکی حوضه و مقادیر بارش، سیلاب را بر اساس روندیابی در خروجی حوضه شبیهسازی می‌کند و در شرایط کمبود داده های مشاهداتی نتایج خوبی را برای مدیریت سیلاب ارایه میدهد. با توجه به محدودیت اطلاعات در دسترس سیلاب در حوضه آبخیز موردمطالعه، سال ۱۳۹۰ که از داده های غنی تری برخوردار بود در این تحقیق مورد استفاده قرار گرفت. شکل ۴ مدل هیدرولوژیکی ساخته شده حوضه آبخیز صفارود در محیط نرم افزار HEC-HMS را نشان میدهد.
شکل ۲. تصاویر گرفته شده از سیلاب آبان ۱۳۹۷ در حوضه آبخیز صفارود
Figure 2. Taken pictures of the flood event in the Safaarood basin happen in October 2016.