پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز

چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: سیلاب‌ها از جمله مخرب‌ترین و پرتکرارترین مخاطرات طبیعی در سراسر جهان محسوب می‌شوند و انتظار می‌رود در نتیجه تغییرات اقلیمی، توسعه شهری و تغییرات کاربری اراضی، شدت و فراوانی آن‌ها افزایش یابد. در محیط‌های رودخانه‌ای، سیلاب‌ها تهدیدی جدی برای زیرساخت‌ها، زیست‌بوم‌ها و معیشت جوامع محلی هستند، به‌ویژه در کشورهای در حال توسعه که سیستم‌های کاهش خطر سیل اغلب ناکارآمد یا ناکافی‌اند. در شمال ایران، آبزی‌پروری (به‌ویژه پرورش ماهی سردآبی) به‌دلیل دسترسی به منابع آب سالم و پایدار، در حاشیه رودخانه‌ها توسعه یافته است. با این ‎حال، بسیاری از این مزارع در سیلاب‌دشت‌های فعال واقع شده‌اند و در معرض خطر قابل توجه سیلاب قرار دارند. رودخانه هراز به‌عنوان یکی از رودخانه‌های دائمی و پرآب استان مازندران، نقش حیاتی را در اقتصاد و اکوسیستم منطقه ایفا می‌کند و میزبان بیش از ۳۰ مزرعه فعال پرورش ماهی است. علی‌رغم اهمیت بالای این رودخانه، خطرات سیل با دوره بازگشت‌های مختلف در طول بازه‌های آن به‌طور کامل مورد بررسی قرار نگرفته است. هدف این مطالعه، شبیه‌سازی دقیق شرایط هیدرولیکی رودخانه هراز با استفاده از مدلHEC-RAS و ابزارهای GIS، به‌منظور پهنه‌بندی مناطق سیل‌گیر و ارزیابی آسیب‌پذیری مزارع ماهی در برابر سناریوهای مختلف سیلاب است. یافته‌ها می‌توانند برنامه‌ریزی کاربری اراضی را تقویت کنند و در تدوین راهبردهای کاهش خطر سیلاب مفید باشند.
مواد و روش‌ها: در این تحقیق، سه بازه کلیدی از رودخانه هراز که دارای بالاترین تراکم مزارع ماهی بودند، برای مدل‌سازی هیدرولیکی دقیق انتخاب شدند. داده‌های ورودی شامل مدل ارتفاع رقومی (DEM ( با قدرت تفکیک مکانی ۲ متر، داده‌های هندسی مقاطع عرضی، خط مرکزی جریان و نقاط کناری بستر رودخانه بودند که در محیط GIS استخراج و رقومی شدند. مدل یک‌بعدیHEC-RAS نسخه 6/5 برای شبیه‌سازی جریان یکنواخت در بازه‌های مختلف استفاده شد. ضرایب زبری مانینگ برای بستر و دیواره‌ها با استناد به مشاهدات میدانی و گزارش‌های شرکت آب منطقه‌ای تعیین گردید.
مقادیر دبی متناظر با دوره بازگشت‌های ۲، ۱۰، ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ ساله از ایستگاه هیدرومتری "بعد از چشمه" اخذ و به‌عنوان شرایط مرزی بالادست وارد مدل شدند. پارامترهای هیدرولیکی شامل تراز سطح آب، سرعت جریان، پروفیل‌های مقاطع عرضی و خطوط انرژی محاسبه گردیدند. نتایج مدل در محیط RAS Mapper  به نقشه‌های عمق سیلاب، گستره آبگرفتگی و پهنه‌های مخاطره تبدیل و با موقعیت جغرافیایی مزارع ماهی ترکیب شدند تا تحلیل ریسک دقیق‌تری صورت گیرد.
یافته‌ها: شبیه‌سازی‌های هیدرولیکی، تفاوت‌های چشم‌گیری را در شدت سیلاب و گستره آبگرفتگی بین سه بازه مورد مطالعه نشان دادند. در بازه اول (به طول ۳۵۰۰ متر)، به‌دلیل موقعیت مناسب مزارع نسبت به کانال اصلی و ویژگی‌های توپوگرافیکی مساعد، فقط 8 درصد از اراضی مزارع در جریان سیلاب ۲ ساله و 16/9 درصد در جریان ۱۰۰ ساله دچار آبگرفتگی شدند. در مقابل، بازه دوم (۳۰۰۰ متر) بالاترین میزان آسیب‌پذیری را داشت. در این بازه، ۷ مزرعه ماهی واقع شده ­اند و تحلیل‌ها نشان دادند که در سیلاب با دوره بازگشت ۲ ساله، 45/8 درصد و در دوره بازگشت ۱۰۰ ساله، 53/7 درصد از سطح مزارع تحت تاثیر قرار می‌گیرد. این بازه دارای ساختار عرضی تنگ‌تر و فاقد موانع طبیعی یا حفاظتی مؤثر بود. در بازه سوم (۱۴۰۰ متر)، خطر سیلاب در حد متوسط تا بالا ارزیابی شد و مساحت آسیب‌پذیر از 26/5 درصد در سیلاب ۲ ساله تا 33/3 درصد در سیلاب ۱۰۰ ساله متغیر بود. در مجموع، از ۱۳۷۱۸۰ مترمربع اراضی مزارع ماهی در این سه بازه، ۴۵۷۱۳ مترمربع (معادل 33/3 درصد) در سناریوی سیلاب ۱۰۰ ساله در معرض آبگرفتگی قرار گرفتند. این روند حاکی از رابطه مستقیم میان دوره بازگشت و شدت و گستره مخاطره است.
این مطالعه بر نقش کلیدی توپوگرافی، شکل مقطع رودخانه و نحوه استفاده از اراضی در تعیین میزان خطر سیلاب تأکید دارد. استقرار نادرست مزارع در سیلاب‌دشت‌های فعال، آن‌ها را حتی در برابر سیلاب‌هایی با دوره بازگشت پایین نیز بسیار آسیب‌پذیر می‌کند. نبود دیواره‌های حفاظتی و تجاوز به حریم بستر از عوامل اصلی تشدید خطر بوده‌اند. در مقابل، رعایت حریم و وجود تمهیدات حفاظتی در بازه اول موجب کاهش محسوس میزان آسیب‌پذیری شده است.
ترکیب مدل HEC-RAS با سامانه GIS امکان استخراج نقشه‌های دقیق، تحلیل مکان‌محور، و برآورد کمی خطر سیلاب را فراهم ساخت که با مشاهدات میدانی و خسارات ثبت‌شده در سال‌های گذشته مطابقت داشت. نتایج به‌خوبی نشان می دهند که اتخاذ تصمیمات مبتنی بر مدل‌سازی هیدرولیکی می‌تواند نقش مؤثری در کاهش آسیب‌های اقتصادی و زیست‌محیطی ناشی از سیل ایفا کند.
نتیجه‌گیری: مطالعه حاضر نشان می ­دهد که بیش از یک‌سوم از سطح مزارع ماهی حاشیه رودخانه هراز در معرض خطر جدی سیلاب‌های با دوره بازگشت بلندمدت قرار دارند. استفاده از چارچوب مدل‌سازی HEC-RAS در کنار تحلیل‌های مکانی GIS، رویکردی مؤثر را در شناسایی مناطق پرخطر و پشتیبانی تصمیم‌گیری‌های مدیریتی فراهم می‌آورد. بر اساس نتایج، پیشنهاد می‌شود:
رعایت حریم قانونی رودخانه در انتخاب مکان مزارع جدید به‌طور سخت‌گیرانه اعمال شود.
مزارع موجود در معرض خطر با دیواره‌های حفاظتی مناسب تجهیز شوند یا جانمایی آن‌ها بازنگری شود.
نقشه‌های پهنه‌بندی سیلاب در سیستم‌های هشدار سریع و برنامه‌ریزی بحران لحاظ گردند.
توسعه غیرمجاز و ساخت‌وساز در مناطق حساس سیلابی کنترل و ممنوع شود.
نتایج این پژوهش ضرورت به‌کارگیری ابزارهای پیشرفته مدل‌سازی هیدرولیکی و تحلیل فضایی را در مدیریت یکپارچه خطر سیلاب و توسعه پایدار سیستم‌های آبزی‌پروری در حاشیه رودخانه‌ها اثبات می‌کنند.