تحقیق اولويت بندی زمانی و مکانی سيل خيزی زيرحوزههای آبخيز کوشکآباد 18 ص
دسته بندي :
دانش آموزی و دانشجویی »
دانلود تحقیق
لینک دانلود و خرید پایین توضیحات
دسته بندی : وورد
نوع فایل : word (..DOC) ( قابل ويرايش و آماده پرينت )
تعداد صفحه : 15 صفحه
قسمتی از متن word (..DOC) :
1
اولويت بندی زمانی و مکانی سيل خيزی زيرحوزه های آبخيز کوشک آباد خراسان رضوی با استفاده از مدل HEC-HMS
1- دانشگاه تربيت مدرس، دانشكده منابع طبيعي و علوم دريايي نور، دانشجوي كارشناس ارشد مهندسي آبخيزداري، تلفن 8-6253907 0122. hghizanloo@yahoo.com.
2*- دانشگاه تربيت مدرس، دانشكده منابع طبيعي و علوم دريايي نور، گروه مهندسي آبخيزداري، استاديار، كدپستي46414، تلفن3-6253101 0122، دورنگار6253499 0122.
morady5hr@yahoo.com
3- دانشگاه تربيت مدرس، دانشكده منابع طبيعي و علوم دريايي نور، گروه مهندسي آبخيزداري، استاديار، كدپستي 46414، تلفن 3-6253101 0122، دورنگار 6253499 0122.
shrsadeghi@yahoo.com
اولويت بندی زمانی و مکانی سيل خيزی زيرحوزه های آبخيز کوشک آباد خراسان رضوی با استفاده از مدل HEC-HMS.
چکيده
كشور ايران به لحاظ موقعيت خاص جغرافيايي، در اكثر مناطق، از اقليمي خشك و نيمه خشك برخوردار بوده كه همه ساله با وقوع سيلابهاي فصلي با خسارتهاي جبران ناپذيري مواجه است. تحقيق حاضر به مكان يابي زيرحوز
1
هاي موثر بر دبي اوج و حجم سيل، و اولويت بندي زماني و مكاني سيل خيزي زيرحوزه هاي آبخيز كوشك آباد خراسان رضوي با استفاده از مدل HEC-HMS، پرداخته است. در اين تحقيق پس از تعيين دوره هاي هيدرولوژيكي و تهيه اطلاعات مورد نياز براي تهيه هيدروگراف سيل، از روش شبيه سازي هيدرولوژيكي SCS در تبديل رابطه بارش-رواناب در سطح زيرحوزه ها استفاده شد. به منظور استخراج هيدروگراف سيل خروجي حوزه از رونديابي آبراهه هاي اصلي به روش ماسكينگام استفاده گرديد. اولويت بندي زيرحوز ه ها از نظر سيل خيزي با كاربرد مدل HEC-HMS محاسبه شده و واسنجي لازم براي پارامترهايي چون تلفات اوليه، شماره منحني و زمان تاخير در هر دوره هيدرولوژيكي صورت گرفت. سپس با حذف متوالي و يك به يك زيرحوزه ها از فرايند رونديابي داخل حوزه، زيرحوزه ها بر اساس ميزان مشاركت در دبي اوج و حجم سيل خروجي حوزه در هر دوره هيدرولوژيكي، اولويت بندي گرديدند. نتايج تحقيق نشان داد از محل خروجي حوزه به طرف بالادست و بخش هاي مياني حوزه، تاثير زيرحوزه ها در دبي اوج سيل و حجم سيل خروجي كل حوزه افزايش مي يابد. همچنين ميزان مشاركت زيرحوزه ها در سيل خروجي حوزه و حتي بزرگي و كوچكي دبي و حجم سيل زيرحوزه ها، به مساحت آنها بستگي ندارد. به اين ترتيب، ارتباط بين سيل و مشاركت سيل زيرحوزه ها با مساحت آنها غير خطي است. مقايسه اولويت بندي پتانسيل توليد سيل در دوره هاي هيدرولوژيكي متفاوت نيز از نظر آماري داراي اختلاف معني داري مي باشد. لذا با تمركز عمليات آبخيزداري و كنترل سيلاب بر اساس اولويت ها و مناطق تعيين شده در دوره هاي هيدرولوژيكي متفاوت، ضمن دسترسي به اهداف تحقيق، در هزينه هاي اجرائي، كاهش قابل توجهي پيش بيني مي گردد.
واژگان کليدی: سيل خيزی, اولويت بندی زمانی و مکانی, مدل HEC-HMS، كوشك آباد خراسان رضوي.
مقدمه
سيل يک اتفاق ناگهاني و رويدادي سريع و مخرب است که در مديريت حوزه هاي آبخيز، تعيين شدت سيل خيزي زيرحوزه ها و مقايسه هايي که از اين بابت در تعيين اولويت بنديها و سياست گذاريهاي لازم براي مهار سيل انجام مي گيرد، از اهميت بالايي برخوردار است (مريد و همکاران، 1375). اکثر حوزه هاي آبخيز معمولا" داراي فصول سيل خيزي متفاوتي هستند (Chunhong و Ying، 2004). در بين عوامل موثر بر سيل خيزي، مهمترين عامل، شماره منحني (CN) مي باشد (جوکار، 1381). عامل CNداراي تغييرات زماني بوده (Young وCarleton، 2005) كه با تغيير در فرآيند هاي هيدرولوژيکي، اثرات مهمي روي کميت و کيفيت رواناب خروجي از حوزه دارد. بر اين اساس با بکارگيري مدلي نظير 1- Hydrologic Engineering Center – Hydrologic Modeling System
HEC-HMS، امكان بررسي تغييرات زماني و مكاني وقوع سيلاب در حوزه هاي آبخيز ممكن مي گردد (Akan وHoughtalen، 2003).
بررسي هاي انجام شده نشان مي دهد موضوعات مرتبط با اين تحقيق عمدتا" در زمينه تاثير تغييرات کاربري اراضي بر روي بروز سيلاب، تعيين مناطق سيل خيز بر پايه روشهاي نموداري و فرمولهاي تجربي، تحليل آماري داده هاي سيلاب، داده هاي دورسنجي و سامانه اطلاعات جغرافيايي و مدل هاي رايانه اي بارش–رواناب بوده و بيشتر از ديدگاه توليد سيل در سطح حوزه هاي آبخيز يکپارچه مطرح شده است. Singh (1996) با بررسي تغييرات زماني و مکاني بارش، تغيير رفتار حوزه روي هيدروگراف سيل را از نظر شکل، تداوم و
2
دبي پيک هيدروگراف سيل بررسي كرد. Vanshaar و همکاران (2002) از مدل 2-Distributed Hydrology-Soil-Vegetation Model
DHSVM براي شبيه سازي اثرات هيدرولوژيکي پوشش زمين براي 4 زيرحوزه رودخانه کلمبيا استفاده کرده و بيان مي دارند که شاخص سطح برگي کم، آب معادل برف و جريان بيشتر را به دنبال دارد. Melesse و Shih (2002) براي تخمين توزيع مکاني ارتفاع رواناب، از تصاوير ماهواره اي براي تعيين تغييرات کاربري اراضي و CN حوزه Kissimmee در جنوب فلوريدا استفاده کردند. نتايج نشان داد که با تغيير کاربري و به تبع آن تغييرات سيل، استفاده از تصاوير ماهواره اي براي مطالعه عکس العمل حوزه نسبت به سيل مفيد است. Foody و همكاران (2004) به منظور شناسايي مناطق حساس به تند سيل ها در منطقه اي در غرب مصر از مدل HEC-HMS به منظور شبيه سازي سيلاب استفاده كردند؛ كه منجر به شناسايي 2 منقطه حساس گرديد. Hassanzadeh و Aalami (2005) با استفاده از مدل HEC-HMS درحوزه آبخيز سد گلستان مبادرت به تعيين سيل خيزي زيرحوزه ها پرداختند. مرداني (1377)، خسروشاهي (1380) و جوکار (1381) تاثير سيل خيزي زيرحوزه ها را از طريق مدل رياضي HEC-HMS مورد بررسي قرار دادند و با استفاده از شبيه سازي جريانهاي سيلابي، ميزان مشارکت هر يک از زيرحوزه ها را در هيدروگراف سيل خروجي حوزه مورد بررسي خود بدست آوردند. روغني و همكاران (1382) با استفاده از مفهوم نمودار مساحت–زمان و بکارگيري مشخصات حوزه، در مدل هيدرولوژيکي RAFTS، نحوه توزيع مکاني زيرحوزه ها در سطح منطقه را مورد بررسي قرار دادند. يثربی (1384) با نصب اشل در خروجی زيرحوزه های آبخيز هراز و با قرائت روزانه آنها و تهيه منحنی دبی-اشل, اقدام به محاسبه دبی روزانه و شناسايي تغييرات زمانی-مکانی و اولويت بندی زيرحوزه ها در رواناب توليدی نمود.
حوزه آبخيز كوشك آباد در استان خراسان رضوي از جمله حوزه هاي آبخيزي است كه بروز مكرر سيلاب ، مسئولان محلي را به انجام اقدامات كنترل سيل وادار نموده است؛ حال آنكه موفقيت كامل در اين راستا به دليل عدم اطلاع از وضعيت مشاركت زماني و مكاني زيرحوزه ها در بروز سيلاب با موفقيت كامل همراه نبوده است. لذا هدف از انجام اين تحقيق، تعيين مناطق خطرساز و سيل خيز در داخل حوزه و اولويت بندي شدت سيل خيزي زيرحوزه ها در دو فصل سيلابي، براي مديريت بهينه آنها مي باشد.
مواد و روش ها
حوزه آبخيز کوشک آباد در استان خراسان رضوي در شمال غرب مشهد و در طول جغرافيايي 30 º59 تا 38 º59 شرقي و در عرض جغرافيايي 38 º36 تا 47 º36 شمالي واقع شده است (شكل1). ارتفاع متوسط حوزه 1705 متر، شيب متوسط آن بالاي 25 درصد بوده و داراي اقليم خشك تحت تاثير توده هواي سيبري مي باشد. مساحت حوزه 45/87 کيلومترمربع بوده که به 10 زيرحوزه تقسيم شده است. ميانگين نزولات سالانه اين حوزه 3/391 ميلي متر است.
3
خراسان رضوي
N
كوشك آباد
ايران
شكل1 سيماي كلي منطقه مورد مطالعه در استان خراسان رضوي و ايران
روش كار
مدل HEC-HMS برای شبيه سازی بارش-رواناب، حوزه آبخيز را با مولفه هاي هيدرولوژيکي و هيدروليکي نمايش مي دهد. به اين ترتيب، بررسي منابع، تعيين حوزه و زيرحوزه ها، جمع آوري داده ها، تعيين دوره هاي هيدرولوژيكي، تهيه نقشه ها و رقومي كردن آنها، بازديد از منطقه مورد مطالعه و كنترل نقشه ها با طبيعت ضروري است. با تلفيق اطلاعات بدست آمده، مدل هيدرولوژيكي اجرا مي گردد. پس از شبيه سازي فرآيندهاي بارش-رواناب، اولويت بندي زيرحوزه ها با حذف متوالي آنها از فرايند رونديابي داخل حوزه براي تعيين ميزان مشاركت آنها در دبي اوج و حجم سيل خروجي حوزه در هر دوره هيدرولوژيكي، و در نهايت تحليل هاي مكاني و زماني سيل خيزي صورت مي گيرد.
استخراج مشخصات فيزيكي زيرحوزه ها و تعيين دوره هاي هيدرولوژيكي حوزه
به منظور فراهم نمودن داده هاي لازم براي انجام اين تحقيق، با استفاده از نرم افزار Arcview و Ilwis، كليه مشخصات و نقشه هاي مورد نياز شامل مدل رقومي ارتفاع، نقشه شيب حوزه و تعيين شيب آبراهه هاي اصلي زيرحوزه ها استخراج گرديد. براي تعيين دوره هاي هيدرولوژيكي حوزه آبخيز مورد مطالعه، ترسيم و تحليل منحني هاي تغييرات دما-بارش (آمبروترميك) و بارش- دبي در ماههاي مختلف سال صورت گرفت. مقدار متوسط بارش و دما در ماههاي مختلف سال، پس از تعيين سال هاي آماري مشترك، بررسي همگني و بازسازي داده هاي ناقص ايستگاههاي درون و بيرون حوزه، با ترسيم خطوط همباران و هم دما با استفاده از نرم افزار Arcview بدست آمد.
تحليل داده هاي بارش- رواناب
به منظور مدل سازي حوزه مورد مطالعه از طريق بكارگيري مدل رياضي، استفاده از داده هاي همزمان بارش-رواناب براي واسنجي مدل ضروري است. به اين ترتيب، اقدام به جمع