پهنه بندی خطر سیل با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC- RAS و Arc GIS (مطالعه موردی: حوزه آبخیز چشمه کیله شهرستان تنکابن)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور

2 استاد گروه آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی دانشگاه تربیت مدرس

3 دانشجوی دکتری گروه آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی دانشگاه تربیت مدرس

چکیده

در فرهنگ بین‌المللی، سیلاب به جریان آب با دبی بالا گفته می‌شود که طی آن آب بالا آمده و زمینهای اطراف را که معمولاً زیر آب نیستند غرقاب می‌کند و به تبع آن مخاطراتی را به همراه خواهد داشت. از دیر باز به علت وجود شرایط مناسب، اکثر فعالیت‌های اقتصادی و اجتماعی در این گونه مناطق صورت می‌گیرد. لذا در این مناطق تعیین میزان پیشروی سیلاب و ارتفاع آن نسبت به رقوم سطح زمین با توجه به دبی سیلاب با دوره‌های برگشت مختلف که تحت عنوان پهنه‌بندی سیلاب صورت می‌گیرد حائز اهمیت فراوانی است. در این راستا، رودخانه چشمه‌کیله شهرستان تنکابن دارای پهنه‌های وسیع حاشیه رودخانه می‌باشد و اکثر فعالیت‌های اقتصادی و اجتماعی در آن صورت می‌گیرد که با توجه به شرایط طغیانی و سیل‌های اتفاق افتاده، برای پهنه‌بندی خطر سیلاب انتخاب شد. در این تحقیق ابتدا مقاطع عرضی با استفاده از نقشه توپوگرافی با مقیاس 1:1000 در محیط Arc/GIS و الحاقیه HEC-GeoRAS استخراج شدند. سپس خروجی‌های حاصل از HEC-GeoRAS به نرم افزار هیدرولیکی HEC- RAS وارد شد. در مدل HEC-RAS، با وارد کردن ضرایب زبری مانینگ، دبی سیل با پنج دوره بازگشت 2، 5، 10، 25، 50 و 100 ساله مدل اجرا شده، پروفیل سطح آب در مسیر جریان برآورد شده و با استفاده از اطلاعات خروجی این نرم افزار پهنه سیل‌گیر برای دوره برگشت‌های مختلف در سیستم اطلاعات جغرافیایی ترسیم ‌شد. نتایج بدست آمده در این تحقیق نشان داد که هر چه دوره بازگشت طولانی‌تر شود سطح وسیع‌تری از اراضی تحت تاثیر سیل قرار می‌گیرد. همچنین بیشترین سطح سیلابی مربوط به اراضی زراعی به وسعت 24/6 هکتار می‌باشد و بعد از آن اراضی مسکونی با وسعت 94/3 هکتار، جنگلی 92/2 هکتار و باغی 8/0 هکتار می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Flood hazard zoning using HEC-RAS Hydraulic Model and ArcGIS (Case Study: CheshmehKileh River in Tonekabon County)

نویسندگان [English]

  • Somaye Pornaby Darzi 1
  • Mehdi Vafakhah 2
  • Mohammad Rasol Rajabi 3
1 M.Sc.Student of Watershed Management, Islamic Azad University, Noor Branch, Iran
2 Professor, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Iran
3 Ph.D.Student, Faculty of Natural Resources, Tarbiat Modares University, Iran
چکیده [English]

Flood is defined as “streamflow with high discharge which spreads temporary on the lands nearby the main river” and consequently there will be some risks. Due to proper conditions, most of the economic and social activities take place in these areas. Therefore, it is important to determine flood zonation due to flood discharge with different return periods in these areas. In this regard, the Cheshmehkileh River located in Tonekabon Township has vast river boundary zones and most of the economic and social activities are carried out in its neighborhood, which is susceptible to flood hazard according to flood conditions and occurred floods. The cross sections were derived using the digital elevation model (DEM) with scale of 1:1000 in Arc/GIS environment and HEC-GeoRAS extension and the obtained outputs were entered into HEC-RAS hydraulic software. Manning roughness coefficients and flood discharge with five return periods of 2, 5, 10, 25, 50 and 100-year were entered into HEC-RAS model and water surface profile was computed  in flow path and flood zonation for different return periods was derived using the HEC-RAS output information through geographical information system. The obtained results showed that the longer the return period, the wider the surface affected by flood. Also, the highest flood area is related to agricultural land use with an area of 6.24 ha and after residential land uses with an area of 3.94 ha, forest with an area of 2.9 ha and orchard of an area of 0.8 ha were located at the following ranks.

کلیدواژه‌ها [English]

  • flood zonation
  • HEC-RAS
  • flood
  • Flood damage
  • land use
احتشامی مجید، اکرامی عطیه (1391)، به کارگیری ابزار مدیریتی ارزیابی راهبردی محیط زیست در مسیر توسعه پایدار، فصلنامه راهبرد، سال بیست ­و ­یکم، شماره­62، صص 18-12.
قنواتی عزت اله، صفاری امیر، بهشتی جاوید ابراهیم، منصوریان اسماعیل (1393)،پهنه‌بندی پتانسیل سیل خیزی با استفاده از تلفیق مدل هیدرولوژیکی CN و AHP در محیط GIS (حوزه رودخانه بالخو)، فصل‌نامه جغرافیای طبیعی، سال هفتم، شماره 25، صص80-67.
تلوری عبدالرسول (1376)، مدیریت مهار سیلاب کاهش خسارات سیل، کارگاه آموزشی-مهار سیلاب رودخانه‌ها،
برخوردار مهرداد، چاوشیان سیدعلی (1379)، پهنه‌بندی سیلاب، کارگاه آموزشی مهار سیلاب  رودخانه ها، انجمن هیدرولیک ایران، 20ص.
خلیلی زاده مجتبی، مساعدی ابوالفضل، نجفی نژاد علی (1384)، پهنه‌بندی خطر سیل در بخشی از محدوده رورخانه زیارت در حوزه آبریز شهری گرگان، مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، سال داوزدهم، شماره 4،صص 146-138.
صفری علی (1380)، تعیین الگوی مدیریت بهینه‌سازی در دشت‌های سیلابی (مطالعه موردی رودخانه نکارود)، پایان‌نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، 100ص.
خلیلی‌زاده مجتبی (1382)، ارزیابی خطر و مدیریت سیل در شهر گرگان، پایان‌نامه کارشناسی ارشد آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، 131ص.
غفاری گلاله، امینی عطاالله (1389)، مدیریت دشت‌های سیلابی با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی(GIS) (مطالعه موردی رودخانه غزل اوزن)، فصلنامه علمی- پژوهشی فضای جغرافیایی، سال دهم، شماره 32: صص 134-117.
افتخاری میرحسین، سلاجقه علی، حسینی سیداحمد (1390)، ارزیابی پهنه‌بندی سیل با تغییرات ضریب زبری، (مطالعه موردی رودخانه اترک)، فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال چهارم، شماره 12، صص106-91.
روشان حسین، وهاب‌زاده قربان، سلیمانی کریم، فرهادی رسول (1392)، شبیه‌سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه با استفاده از مدل HEC-RAS در محیط  GIS(مطالعه موردی: رودخانه بشار، استان کهگیلویه و بویر احمد)، پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، سال چهارم، شماره 7، صص84-74.
پریساری زهرا، بردی شیخ واحد، اونق مجید، بهره مند عبدالرضا (1393)، پهنه‌بندی خطر سیل با دو مدل مادکلارک و HEC-RAS در آبخیز سد بوستان استان گلستان، نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، سال بیست و هشتم، شماره 4، صص741- 729.
شیخ علیشاهی نجمه، جمالی علی اکبر، حسن‌زاده نفوتی محمد (1395)، پهنه‌بندی خطر سیل با استفاده از مدل هیدرولیکی تحلیل رودخانه ( مطالعه موردی: حوزه آبخیز منشاد- استان یزد)، فصلنامه علمی- پژوهشی فضای جغرافیایی، سال شانزدهم، شماره 53، صص 96-77.
مخترع علیرضا (1387)، تعیین خسارات سیل و انتخاب گزینه غیرسازه‌ای مناسب مهار سیلاب در مناطق شهری، پایان‌نامه کارشناسی‌ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف، 152ص.
نجمایی محمد (1380)، هیدرولوژی مهندسی، انتشارات دانشگاه علم و صنعت ایران، جلد دوم.
یمانی مجتبی، تورانی مریم، چزغه سمیرا (1391)، تعیین پهنه‌های سیل‌گیر با استفاده از مدل HEC-RAS (مطالعه موردی: بالادست سد طالقان از پل گلینک تا پل وشته)، مجله جغرافیا و مخاطرات طبیعی، سال اول، شماره 1، صص16-1.
Gichamoa, T.Z., Popescua, I., Jonoski, A., Solomatine, D., (2012), River cross section extraction from the ASTER global DEM for flood modeling, Environmental Modeling and Software, Vol. 31, 37-46.
Goel, N.K., Htay, T., Arya D.S., (2005), Flood hazard mapping in the lower part of Chindwin River Basin, Myanmar, International Conference on Innovation Advances and Implementation of Flood Forecasting Technology.
Hoggan, D. H., (1997), Computer Assisted, Floodplain Hydrology and Hydraulics, Second Edition, McGraw-Hill, p323-344.
Hydrology Engineering Center, (2002), HEC-GeoRAS, User’s Manual, Ver.3.1.1, U.S.Army Corps of Engineers.
Solaimani, K., (2009), Flood forecasting based on geographical information System, African Journal of Agricultural Research, Vol.4, No.10, p 950-956.