بررسی مقادیر دبی حداکثری بر وقوع سیلاب در ساختار گامای بدون بعد (مطالعه موردی: حوضه ژئومورفیک شیراز)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد گروه ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه ریزی محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز

2 دانشجوی دکتری گروه ژئومورفولوژی، دانشکده برنامه ریزی محیطی، دانشگاه تبریز، تبریز

3 دانشیار بخش جغرافیا، دانشکده اقتصاد، مدیریت و علوم اجتماعی، دانشگاه شیراز، شیراز

چکیده

پژوهش حاضر با هدفِ  مطالعه جامع، مدیریت دبی‌های موثر بر وقوع سیلاب‌های شهری حوضه شیراز انجام شده است. حوضه آبریز شیراز با مساحت 10/1865کیلومترمربع و اقلیم خشک و نیمه خشک، همراه با پوشش گیاهی متوسط، به دلیل خشکسالی‌ها و تغییرات کاربری اراضی است. که نشان‌دهنده شرایط سیلابی حوضه در زمان رخداد رگبارهای ناگهانی است. روش تحقیق آماری- تحلیلی و نوع آن کاربردی است. بدین منظور در جمع آوری داده ها از آمار درازمدت بارش در ایستگاه بارانسنجی حوضه شیراز طی دوره 50 ساله و دبی حداکثر روزانه 44 ساله در منطقه استفاده شده است. سپس به منظور انتخاب توزیع مناسب، داده های هر ایستگاه در محیط  "Excel" وارد شده و اقدام به استخراج ماکزیمم دبی، و خروجی‌ها و ضوابط جبری در نرم‌افزار Graphers 16  محاسبه و تهیه شده است. در مرحله بعد بر اساس ضریب نکویی برازش پیرسون مقادیر مکعب تفاضل دبی هر سال از میانگین و تقسیم مجدد آن بر میانگین، طی تحلیل کای دوی پیرسون-اویلر در یک ساختار ارگودیک محاسبه شده است.در ادامه جهت احتمال سنجی کای دوی حول مقادیر میانگین دبی‌های رودخانه خشک، از تابع احتمال گامای با درجه آزادی 44 سال دبی پیک، و روش انتگرال جز به جز ریمان برای احتمال وقوع واریانس دبی‌های واقع شده در رودخانه خشک برای پیش‌یابی فاصله اطمینان و احتمال وقوع استفاده شده است. در نهایت این تحقیق نشان داد که، استفاده از ساختار گروه‌بندی گامای بدون بعد، که مبتنی بر یک هولومورفیسم مرکب از کیاس افزاینده و فراکتال کاهنده بوده، دارای روندی بسیار قابل اعتبار با کرولیشن 0.8 درصد و ضریب همبستگی89 درصد را برای مقادیر دبی 44 ساله رودخانه خشک با گرادیان شیب 30 درصد (16 درجه و 42 دقیقه ) بوده،  بسیار واقعی‌تر نسبت به دیگر گروه‌بندی‌ها بوده، و برای احتمال سنجی اثر وقوع دبی‌های پیک در سالیان آینده و مدیریت بهتر وقوع سیلاب‌های شهری، موثرتر است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Examining the maximum discharge values on the occurrence of flooding in the dimensionless gamma structure (Case study: Shiraz geomorphic basin)

نویسندگان [English]

  • Shahram Roostaei 1
  • Hasan Eftekhar 2
  • Fariba Karami 1
  • Saeid Negahban 3
1 Professor of Faculty of Environmental Planning, Department of Geomorphology, University of Tabriz, Tabriz, Iran
2 PhD Student of Geomorphology, Faculty of Environmental Planning, Tabriz University, Tabriz, Iran
3 Associate Professor, Department of Geography, Faculty of Economics, Management and Social Sciences, Shiraz University, Shiraz, Iran
چکیده [English]

The present study was conducted with the aim of a comprehensive study on the management of discharges affecting the occurrence of urban floods in the Shiraz Basin. Shiraz catchment area with an area of 1865.10 square kilometers and dry and semi-arid climate with average vegetation is due to droughts and land use changes. which indicates the flood conditions of the basin at the time of sudden showers. The statistical-analytical research method and its type are practical. For this purpose, the long-term statistics of precipitation in the rain gauge station of Shiraz Basin during the 50 years and the maximum daily discharge during the 44 years of the water gauge stations in the region have been used in data collection. Then, to choose the appropriate distribution, the data of each station was entered into the "Excel" environment the maximum discharge was extracted, and the outputs and algebraic criteria were calculated and prepared in the Graphers 16 software. In the next step, based on Pearson's coefficient of goodness of fit, the values of the k2 difference of the discharge of each year from the average and dividing it again by the average are calculated during the Pearson-Euler chi-square analysis in an ergodic structure. Dry river, Gamma probability function with 44 years of peak flow degree of freedom, and Riemann integral method for the probability of occurrence of the variance of discharges located in the dry river have been used to predict the confidence interval and the probability of occurrence. Finally, this research showed that the use of the dimensionless gamma grouping structure, which is based on a holomorphism composed of increasing chaos and decreasing fractals, has a very reliable trend with a correlation of 0.8% and a correlation coefficient of 89% for the 44-year river discharge values. Dry with a slope gradient of 30% (16 degrees and 42 minutes), is much more realistic than other groupings, and is more effective for measuring the probability of the occurrence of peak discharges in future years and better management of urban floods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flood
  • Dimensionless Gama
  • discharge
  • Shiraz basin

مراجع

پورطاهری مهدی، سجاسی قیداری حمدالله، صادقلو طاهره، (1390)، ارزیابی تطبیقی روش‌های رتبه‌بندی مخاطرات طبیعی در مناطق روستایی مطالعه موردی استان زنجان. فصلنامه پژوهش‌های روستایی، 2 (3): 54-31.
حجازی اسدالله، خدایی قشلاق فاطمه، خدایی قشلاق لیلا، (1398)؛ پهنه‌بندی خطر وقوع سیلاب در حوضه آبریز ورکش چای با استفاده از نرم افزار HEC-RAS و الحاقیه HEC-GEO-RAS. فصلنامه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 19 (53)، صص: 156-137.
حسین­زاده محمدمهدی، بیرانوند سعیده، حسینی امینف (1391)؛ شبیه‌سازی سیلاب رودخانه کشکان، فصل­نامه سنجش‌ازدور و  GIS ایران، دوره پنجم، شماره‌یک.
دامادی سکینه، دهواری عبدالحمید، دهمرده قلعه نو محمدرضا، ابراهیمیان محبوبه، (1399)؛ پهنه‌بندی سیلاب با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS رودخانه سرباز استان سیستان و بلوچستان. نشریه علمی- پژوهشی مهندسی مدیریت آبخیز، جلد 13، شماره 3. صص: 590-610. 
رستمی فتح آبادی محمد، جعفربیگلو منصور، مقیمی ابراهیم، (1399)؛ تحلیل فضایی مناطق سیل زده و سیل­خیز شهر نور آباد لرستان و مخاطرات آن. مدیریت مخاطرات محیطی ( دانش مخاطرات سابق)، دورة 7، شمارة 3، صص: 329- 313.
صفاری امیر، ساسان‌پور فرزانه، موسی وند جعفر، (1390)؛ ارزیابی آسیب‌پذیری مناطق شهری در برابر خطر سیل با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی و منطق فازی مطالعه موردی منطقه 3 تهران. فصلنامه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 20، صص 129-50.
عسکری شمس الله، احمدی مهدی، همتی موسی، (1394)؛ فرسایش کناری رودخانه چرداول با استفاده از مدل HEC-RAS در محیط GIS . فصلنامه تحقیقات جغرافیایی، 30 (1)، صص: 80-71. 
Avand, M.T., Moradi, H.R., and M, Ramazanzadeh., (2021). Spatial modeling of flood probability using geo-environmental variables and machine learning models, case study: Tajan watershed, Iran. Advances in Space Research, 67: 3169-3186 .https://doi.org/10.1016/j.asr.2021.02.011
Bates, P.D., De Roo, A.P.J. (2000). A simple raster-based model for flood inundation simulation. Journal of Hydrology, 236, 54 – 77.
Black, A.R., Burns, J.C. (2002). Re-assessing the flood risk in Scotland. Science of The Total Environment, 294 (1), 169–184.
Brierley, G., L., and Fryirs, K., 2005. geomorphology and river management application of the river style framework. Blackwell Publishing, Malden. MA. pp 398. DOI:10.1002/9780470751367
Chang, H.S., Chen, T.L., (2016). Spatial heterogeneity of local flood vulnerability indicators within flood-prone areas in Taiwan. Environmental Earth Sciences, 75(23): 1-14. https://doi.org/10.1007/s12665-016-6294-x
Dass S. (2019). Geospatial mapping of flood susceptibility and hydro-geomorphic response to the floods in Ulhas basin, India. Remote Sensing Applications: Society and Environment, 14,  60-74.
Ezzine, A., Saidi, S., Hermassi, T., Kammessi, I., Darragi, F., Rajhi, H., (2020). Flood mapping using hydraulic modeling and Sentinel-1 image: Case study of Medjerda Basin, northern Tunisia: The Egyptian. Journal of Remote Sensing and Space Sciences, 23: 303-310. https://doi.org/10.1016/j.ejrs.2020.03.001
Fernandez, Diego., Lutz, M. A. (2010). Urban flood hazard zoning in Tucuman Province, Argentina, using GIS and multicriteria decision analysis. Engineering Geology, 111, 90–98.
Green, C., Diepernk, G., EK, K., Hegger, D., Pettersson, M., Priest, S., Tapsell, S. (2014). Flood risk management in Europe: the flood problem and interventions, Star flood.
Hajkowicz, S., Collins, K. (2007). A review of multiple criteria analysis for water resource planning and management. Water Resour Manage, 21 (9), 1553–1566.
Khattak, M.S., Anwar, F., Saeed, T., Sharif, M., Sheraz, K., Ahmed, A. (2016). Floodplain Mapping Using HEC-RAS And ArcGIS: A Case Study of Kabul River.Arab J SciEng. 41:1375–1390.
Khosravi, K.h., Panahi, M., Golkarian, A., Keesstra, S.D., Saco, P.M., Tien, B.D., Lee, S., (2021). Convolutional neural network approach for spatial prediction of flood hazard at national scale of Iran. Journal of Hydrology, 591: 2-35. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2020.125552
Khosravi, K.h., Pham, B.T., Chapi, K., Shirzadi, A., Shahabi, H., Revhaug, I., Prakash, I., Tien Bui, D., (2018). A comparative assessment of decision trees algorithms for flash flood susceptibility modeling at Haraz watershed, northern Iran. Science of The Total Environment,627: 744-755. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2018.01.266
Lyu, H.M., Shen, S.L. Zhou, A.Y. (2019). Perspectives for flood risk assessment and management for mega-city metro system. Tunnelling and Underground Space Technology, 76, 31-46.
Mejía-Navarro, M., Wohl, E.E., Oaks, S.D. (1994). Geological hazards, vulnerability, and risk assessment using GIS: a model for Glenwood Springs Colorado. Geomorphology, 10 (1), 331–354.
Parhi, P.K. (2018). Flood Management in Mahanadi Basin using HEC-RAS and Gumbel’s Extreme Value Distribution. Journal of the Institution of Engineers (India): Series A, 99(4):751–755.
Schumann, A. H., Funke, R., Schultz, G. A. (2000). Application of a geographic information system for conceptual rainfall-runoff modeling. Journal of Hydrology, 240 (1), 45–61.
Voogd, j.H. (1983). Multicriteria Evaluation for Urban and Regional Planning: Pion, London. 388 p.
Xiao, Y., Yi, S., Tang, Z. (2017). Integrated flood hazard assessment based on spatial ordered weighted averaging method considering spatial heterogeneity of risk preference. Science of The Total Environment, 599-600, 1034-1046.
Zelenakova, F.R., Labant, S., Weiss, E., Markovic, G., Weiss, R. (2019). Flood risk modeling of the Slatvinec stream in Kru_zlov village, Slovakia. Journal of Cleaner Production, 212, 109-118.
Zhu, S., Li, D., Huang, G., Chhipi-Shrestha, G., Nahiduzzaman, K.M., Hewage, K., Sadiq, R. (2020); Enhancing urban flood resilience: a holistic framework incorporating historic worst flood to Yangtze River Delta, China, International Journal of Disaster Risk Reduction, Vol 61: 1-52.

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 05 شهریور 1401
  • تاریخ بازنگری: 24 آبان 1402
  • تاریخ پذیرش: 03 دی 1402

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار