دوره 15، شماره 1 - ( بهار و تابستان 1403 )
جلد 15 شماره 1 صفحات 39-29 |
برگشت به فهرست نسخه ها
1- دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران و دانش آموخته کارشناسی ارشد آبخیزداری شهری، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران
2- عضو هیئت‌علمی دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران & دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران
2- عضو هیئت‌علمی دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران & دانشکده منابع طبیعی و محیط‌زیست، دانشگاه ملایر، ملایر، ایران
چکیده: (1044 مشاهده)
چکیده مبسوط
مقدمه و هدف: همه‌ساله با نفوذ سامانه‌های بارشی و همچنین شرایط محلی که بیشتر تحت تأثیر فعالیت‌های غیراصولی بشر است، سیل خسارات زیادی به منابع طبیعی، سکونت‌گاه‌ها و پروژه ها وارد می‌کند. گاهی در اثر سیلاب ایستگاه های هیدرومتری تخریب شده و یا اینکه حوزه آبخیز کوچک فاقد ایستگاه هیدرومتری می‌باشند، درنتیجه برآورد رواناب و دبی‌های حداکثر سیلاب نیازمند روش مناسبی است تا در این حوضه‌ها، مقادیر رواناب و سیلاب محاسبه‌شده و از خسارات آن ها پیشگیری شود. پیشگیری از این خسارات زمانی اهمیت دوچندانی دارد که حوضه موردمطالعه مشرف به مکان‌هایی با تراکم بالای سکونتگاه و تأسیسات شهری باشد که می‌تواند جان بسیاری از ساکنین را تهدید نماید. در این تحقیق حوزه آبخیز مشرف به شهر ملایر به‌منظور برآورد میزان رواناب در هریک از زیر حوضه‌های آن موردبررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: حوزه آبخیز مشرف به شهر ملایر با وسعت 14700 هکتار از شمال تا شمال شرقی شهر کشیده شده است. پردازش مدل رقومی ارتفاعی و بازدیدهای میدانی منجر به شناسایی 5 زیر حوضه در منطقه مشرف به شهر شد. برای برآورد ارتفاع رواناب و حجم سیلاب در هر زیر حوضه از روش شماره منحنی استفاده شد. شدیدترین واقعه بارش به مقدار 88 میلیمتر در روز با در دوره بازگشت 30 سال به عنوان بارش طراحی و مقدار بارش پیشین در 5 روز قبل از این واقعه با مقدار تجمعی 45/2 میلی متر لحاظ شد. برای محاسبه پارامترهای فیزیکی حوضه در این مطالعه با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی نقشه‌های توپوگرافی، زمین‌شناسی، پوشش گیاهی، خاک و همچنین نقشه کاربری اراضی رقومی یا تولید شد. با به کارگیری تصاویر سنتینل-2 که دارای 13 باند طیفی و توان تفکیک مکانی 10 متری است هم‌زمانی نقشه‌های وضعیت کاربری اراضی و بارش طراحی تامین شد. سپس با استفاده از تلفیق لایه‌های گروه‌های هیدرولوژیکی خاک، کاربری اراضی و پوشش گیاهی و با به‌کارگیری روش سرویس حفاظت خاک ایالات‌متحده، نقشه شماره منحنی تولید شد. با توجه به مقدار بارندگی 5 روز قبل و قرار‌گیری حوضه در شرایط رطوبت پیشین مرطوب، مقدار شماره منحنی برای حالت مرطوب تصحیح شد. مقادیر شماره منحنی با سه رویکرد شماره منحنی وزنی برای هر زیر حوضه، میانگین حسابی شماره منحنی هر زیر حوضه و رویکرد ارتفاع رواناب وزنی برای هر شماره منحنی در واحدهای کاری، مورد مقایسه قرار گرفت. از روش کرپیچ برای محاسبه زمان تمرکز هریک از زیر حوضه‌ها استفاده شد. در مرحله بعد با استفاده از داده‌های بارش حداکثر روزانه ایستگاه ملایر در دوره آماری 1991 تا 2021 با استفاده از رابطه سرویس حفاظت خاک ایالات‌متحده مقادیر ارتفاع بارش به ارتفاع رواناب تبدیل شد سپس میزان دبی اوج سیل برای هر زیر حوضه محاسبه گردید.
یافته‌ها: فقر پوشش گیاهی دائمی و وجود علفی‌های یک‌ساله از دلایل پتانسیل بالای زیر حوضه‌ها در تولید رواناب است. درنتیجه متوسط شماره منحنی در
مقدمه و هدف: همه‌ساله با نفوذ سامانه‌های بارشی و همچنین شرایط محلی که بیشتر تحت تأثیر فعالیت‌های غیراصولی بشر است، سیل خسارات زیادی به منابع طبیعی، سکونت‌گاه‌ها و پروژه ها وارد می‌کند. گاهی در اثر سیلاب ایستگاه های هیدرومتری تخریب شده و یا اینکه حوزه آبخیز کوچک فاقد ایستگاه هیدرومتری می‌باشند، درنتیجه برآورد رواناب و دبی‌های حداکثر سیلاب نیازمند روش مناسبی است تا در این حوضه‌ها، مقادیر رواناب و سیلاب محاسبه‌شده و از خسارات آن ها پیشگیری شود. پیشگیری از این خسارات زمانی اهمیت دوچندانی دارد که حوضه موردمطالعه مشرف به مکان‌هایی با تراکم بالای سکونتگاه و تأسیسات شهری باشد که می‌تواند جان بسیاری از ساکنین را تهدید نماید. در این تحقیق حوزه آبخیز مشرف به شهر ملایر به‌منظور برآورد میزان رواناب در هریک از زیر حوضه‌های آن موردبررسی قرار گرفت.
مواد و روش‌ها: حوزه آبخیز مشرف به شهر ملایر با وسعت 14700 هکتار از شمال تا شمال شرقی شهر کشیده شده است. پردازش مدل رقومی ارتفاعی و بازدیدهای میدانی منجر به شناسایی 5 زیر حوضه در منطقه مشرف به شهر شد. برای برآورد ارتفاع رواناب و حجم سیلاب در هر زیر حوضه از روش شماره منحنی استفاده شد. شدیدترین واقعه بارش به مقدار 88 میلیمتر در روز با در دوره بازگشت 30 سال به عنوان بارش طراحی و مقدار بارش پیشین در 5 روز قبل از این واقعه با مقدار تجمعی 45/2 میلی متر لحاظ شد. برای محاسبه پارامترهای فیزیکی حوضه در این مطالعه با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی نقشه‌های توپوگرافی، زمین‌شناسی، پوشش گیاهی، خاک و همچنین نقشه کاربری اراضی رقومی یا تولید شد. با به کارگیری تصاویر سنتینل-2 که دارای 13 باند طیفی و توان تفکیک مکانی 10 متری است هم‌زمانی نقشه‌های وضعیت کاربری اراضی و بارش طراحی تامین شد. سپس با استفاده از تلفیق لایه‌های گروه‌های هیدرولوژیکی خاک، کاربری اراضی و پوشش گیاهی و با به‌کارگیری روش سرویس حفاظت خاک ایالات‌متحده، نقشه شماره منحنی تولید شد. با توجه به مقدار بارندگی 5 روز قبل و قرار‌گیری حوضه در شرایط رطوبت پیشین مرطوب، مقدار شماره منحنی برای حالت مرطوب تصحیح شد. مقادیر شماره منحنی با سه رویکرد شماره منحنی وزنی برای هر زیر حوضه، میانگین حسابی شماره منحنی هر زیر حوضه و رویکرد ارتفاع رواناب وزنی برای هر شماره منحنی در واحدهای کاری، مورد مقایسه قرار گرفت. از روش کرپیچ برای محاسبه زمان تمرکز هریک از زیر حوضه‌ها استفاده شد. در مرحله بعد با استفاده از داده‌های بارش حداکثر روزانه ایستگاه ملایر در دوره آماری 1991 تا 2021 با استفاده از رابطه سرویس حفاظت خاک ایالات‌متحده مقادیر ارتفاع بارش به ارتفاع رواناب تبدیل شد سپس میزان دبی اوج سیل برای هر زیر حوضه محاسبه گردید.
یافته‌ها: فقر پوشش گیاهی دائمی و وجود علفی‌های یک‌ساله از دلایل پتانسیل بالای زیر حوضه‌ها در تولید رواناب است. درنتیجه متوسط شماره منحنی در
روش های میانگین حسابی و وزنی به ترتیب 79/09 و 81/46 است که نشان از توانایی بالای حوضه در تولید رواناب است. تبدیل مقادیر شماره منحنی به ارتفاع و دبی اوج سیل با استفاده از روش شماره منحنی وزنی و میانگین حسابی و در نهایت مقایسه نتایج آن با رویکرد محاسبه ارتفاع رواناب وزنی برای هر شماره منحنی در واحدهای کاریِ منطقه موردمطالعه اختلاف معنی‌داری را نشان نداد و درنهایت نقشه‌های ارتفاع رواناب و دبی اوج سیل مربوط به هر زیر حوضه ترسیم شد. زیر حوضه شمالی حوضه با میانگین ارتفاع رواناب 44/32 میلیمتر و دبی اوج 168 مترمکعب در ثانیه بیشترین مشارکت را در گسیل سیل به سمت شهر ملایر داراست و زیر حوضه شماره 4 در بخش جنوب شرقی حوضه کمترین مشارکت را در تولید سیل دارد. همچنین در ارتباط بین مساحت و ارتفاع رواناب، نتایج نشان داد در هر سه روش محاسبۀ شماره منحنی و ارتفاع رواناب لزوماً حوضه‌هایی که مساحت بیشتری دارد بیشترین مشارکت در وقوع سیل را نداشته و عوامل دیگری نیز در این نتایج نقش دارد که می‌توان گستردگی بیرون‌زدگی‌های سنگی و کاهش زمان تمرکز به دلیل شیب زیاد را از دلایل این مساله دانست. شکل‌گیری طولانی‌ترین آبراهه حوضه با 16314 متر طول در زیر حوضه شماره سه که پس از زیر حوضه شماره دو بیشترین دبی اوج سیل را داراست از نکات فنی موردبحثی است که می‌تواند تخلیه سریع دبی اوجی حدود 100 مترمکعب در ثانیه را به عهده داشته باشد؛ اما بررسی شیب طولیِ حدود دو درصدی آن حاکی از خطر بالای سیل گرفتگی ناشی از عدم تخلیه در بارش‌های با دوره بازگشت بالا است که به نوبه خود خطری جدی برای تهدیدات ناشی از سیل در بخش جنوب شرقی شهر است. تلاقی بخش انتهایی آبراهه اصلی با خروجی سایر زیر حوضه‌ها و تجمیع رواناب زیر حوضه‌های بالادست از مشکلات دیگری است که خطر آب‌گرفتگی مناطق پایین‌دست را افزایش می‌دهد.
نتیجه‌گیری: استفاده از روش شماره منحنی برای برآورد میزان رواناب تولیدشده در حوضه‌های مشرف‌به سکونتگاه ها که عمدتاً فاقد ایستگاه هیدرومتری روش مناسبی است. حوزه آبخیز مشرف‌به شهر ملایر به دلیل وجود مراتع کم تراکم و کشاورزی دیم پتانسیل بالایی در تولید رواناب دارد به همین دلیل باید اقدامات اساسی آبخیزداری برای جلوگیری از ایجاد رواناب و سیل در مواقع بارندگی صورت گیرد.
نتیجه‌گیری: استفاده از روش شماره منحنی برای برآورد میزان رواناب تولیدشده در حوضه‌های مشرف‌به سکونتگاه ها که عمدتاً فاقد ایستگاه هیدرومتری روش مناسبی است. حوزه آبخیز مشرف‌به شهر ملایر به دلیل وجود مراتع کم تراکم و کشاورزی دیم پتانسیل بالایی در تولید رواناب دارد به همین دلیل باید اقدامات اساسی آبخیزداری برای جلوگیری از ایجاد رواناب و سیل در مواقع بارندگی صورت گیرد.
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
بلايای طبيعی (سيل، خشکسالی و حرکت های توده ای)
دریافت: 1401/11/3 | پذیرش: 1402/9/19
دریافت: 1401/11/3 | پذیرش: 1402/9/19
فهرست منابع
1. Abedini, M., & lotfi, khodadad. (2019). Estimating runoff for analysis of potential flooding Using the Curve Number(CN) method in the Shahrod Basin of Ardabil. Geospace, 19(68), 163-181. http://geographical-space.iau-ahar.ac.ir/article-1-2910-en.html (In Persian).
2. Al-Juaidi, A. E. M. (2018). A simplified GIS-based SCS-CN method for the assessment of land-use change on runoff. Arabian Journal of Geosciences, 11(11). [DOI:10.1007/s12517-018-3621-4]
3. Azamirad, M., ghahreman, B. & Esmaili, K. (2018). Investigation Flooding Potential in The Kashafrud watershed, Mashhad The Method SCS and GIS . Journal of Watershed Management Research, 9(17), 26-38.
https://doi.org/10.29252/jwmr.9.17.26 [DOI:10.29252/jwmr.9.17.26 (In Persian).]
4. Barker, R. D., & Chandrakantha, G. (2022). Estimation of Runoff Potential using Curve Number Method. Indian Journal of Ecology, 49, 1843-1847.
https://doi.org/10.55362/IJE/2022/3745 [DOI:10.55362/ije/2022/3745]
5. Bashirgonbad, M. (2022). Rainfall-Runoff Modeling to Predict Maximum Daily Flow under Climate Change Conditions. Journal of Watershed Management Research, 13(26), 115-124. http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1184-en.html (In Persian). [DOI:10.52547/jwmr.13.26.115]
6. Belvasi, I. A., Asghari Saraskanrod, S., Esfandiari Dorabad, F. & Zeinali, B. (2020). The Role of Land Use Changes on Run-off and Flood Properties in the Doab Catchment. Iranian Journal of Ecohydrology, 7(2), 331-344. [DOI:10.22059/ije.2020.295346.1263]
7. D L Prasanna, S. V. S. N., Sandeep Reddy, K., Chandrasekhar, Sai Shivani, S. & Divya, E. (2023). Prediction and Comparison of Rainfall-Runoff Using Mathematical Model. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science, 1130(1), 012044. [DOI:10.1088/1755-1315/1130/1/012044]
8. Geetha, K., Mishra, S. K., Eldho, T. I., Rastogi, A. K. & Pandey, R. P. (2008). SCS-CN-based continuous simulation model for hydrologic forecasting. Water Resources Management, 22(2), 165-190. [DOI:10.1007/s11269-006-9149-5]
9. Gholami, V., Jokar, E., Azodi, M., Zabardast, H. A. & Bashirgonbad, M. (2009). The influence of anthropogenic activities on intensifying runoff generation and flood hazard in Kasilian watershed. In Journal of Applied Sciences (Vol. 9, Issue 20, pp. 3723-3730). [DOI:10.3923/jas.2009.3723.3730]
10. Heidari Chenari, F., Fazloula, R. & Nikzad Tehrani, E. (2022). Calibration and Evaluation of HEC-HMS Hydrological Model Parameters in Simulation of Single Rainfall-Runoff Events (Case Study: Tajan Watershed) . Journal of Watershed Management Research, 13(26), 69-81. http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-1161-en.html (In Persian). [DOI:10.52547/jwmr.13.26.69]
11. Jahan, K., Pradhanang, S. M. & Bhuiyan, M. A. E. (2021). Surface runoff responses to suburban growth: An integration of remote sensing, gis, and curve number. Land, 10(5), 1-18. [DOI:10.3390/land10050452]
12. Kheimi, M. & Abdelaziz, S. M. (2022). A Daily Water Balance Model Based on the Distribution Function Unifying Probability Distributed Model and the SCS Curve Number Method. Water (Switzerland), 14(2). [DOI:10.3390/w14020143]
13. Kirpich, Z. P. (1940). Time of concentration of small agricultural watersheds. Civil Engineering, 10(6), 362.
14. Krisnayanti, D. S., Bunganaen, W., Frans, J. H., Seran, Y. A. & Legono, D. (2021). Curve number estimation for ungauged watershed in semiarid region. Civil Engineering Journal (Iran), 7(6), 1070-1083. [DOI:10.28991/cej-2021-03091711]
15. Kumar, K. & Dhorde, A. (2021). Impact of Land use Land cover change on Storm Runoff Generation: A case study of suburban catchments of Pune, Maharashtra, India. Environment, Development and Sustainability, 23(3), 4559-4572. [DOI:10.1007/s10668-020-00787-x]
16. Lian, H., Yen, H., Huang, J.-C., Feng, Q., Qin, L., Bashir, M. A., Wu, S., Zhu, A.-X., Luo, J., Di, H., Lei, Q. & Liu, H. (2020). CN-China: Revised runoff curve number by using rainfall-runoff events data in China. Water Research, 177, 115767.
https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.115767 [DOI:https://doi.org/10.1016/j.watres.2020.115767]
17. Matomela, N., Tianxin, L., Morahanye, L., Bishoge, O. K. & Ikhumhen, H. O. (2019). Rainfall-runoff estimation of Bojiang lake watershed using SCS-CN model coupled with GIS for watershed management. Journal of Applied and Advanced Research, 4(1), 16-24. [DOI:10.21839/jaar.2019.v4i1.263]
18. Mishra, S. K. & Singh, V. P. (2006). A relook at NEH-4 curve number data and antecedent moisture condition criteria. Hydrological Processes, 20(13), 2755-2768.
https://doi.org/10.1002/hyp.6066 [DOI:https://doi.org/10.1002/hyp.6066]
19. Musgrave G.W., G. W. A.-M. (1955). How Much of the Rain Enters the Soil? 151-160.-USDA. https://handle.nal.usda.gov/10113/IND43894552
20. National Engineering Handbook Chapter 7 Hydrologic Soil Groups. (2009).
21. Qays Hashim, H. & Naba Sayl, K. (2020). Incorporating GIS Technique and SCS-CN approach for runoff estimation in the ungauged watershed: A case study west desert of Iraq. Iraqi Journal of Civil Engineering, i, 14-16. https://www.iasj.net/iasj?func=issues&jId=141&uiLanguage=en
22. Rashidi, M. & Hosseinzadeh, M. M. (2019). The Role of Sub-basins Overlooking the City in the Occurrence of Urban Floods in Izeh (Khuzestan). Journal of Geography and Environmental Hazards, 8(1), 25-42. [DOI:10.22067/geo.v0i0.78855]
23. Rawat, K. S. & Singh, S. K. (2017). Estimation of Surface Runoff from Semi-arid Ungauged Agricultural Watershed Using SCS-CN Method and Earth Observation Data Sets. Water Conservation Science and Engineering, 1(4), 233-247. [DOI:10.1007/s41101-017-0016-4]
24. Silveira, L., Charbonnier, F. & Genta, J. L. (2000). L'humidité antérieure des sols dans la méthode "curve number." Hydrological Sciences Journal, 45(1), 3-12. [DOI:10.1080/02626660009492302]
25. Soulis, K. & Dercas, N. (2007). Development of a GIS-based Spatially Distributed Continuous Hydrological Model and its First Application. Water International, 32(1), 177-192. [DOI:10.1080/02508060708691974]
26. Soulis, K. X. & Valiantzas, J. D. (2013). Identification of the SCS-CN Parameter Spatial Distribution Using Rainfall-Runoff Data in Heterogeneous Watersheds. Water Resources Management, 27(6), 1737-1749. [DOI:10.1007/s11269-012-0082-5]
27. Tailor, D. & Shrimali, N. J. (2016). Surface runoff estimation by SCS curve number method using gis for Rupen-Khan watershed , Mehsana district , Gujarat soil. J. Indian Water Resour. Soc., 36(4), 2-6.
28. USDA-NRCS. (2002). National Engineering Handbook Chapter 8: Land Use and Treatment. Part 630 Hydrology National Engineering Handbook, June, 5. http://www.wcc.nrcs.usda.gov/ftpref/wntsc/H&H/NEHhydrology/ch8.pdf
29. USDA-SCS. (2004). Part 630 Hydrology_Estimation_DirectRunoff_StormRainfall_2004_July.pdf (p. 79).
| بازنشر اطلاعات | |
 |
این مقاله تحت شرایط Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License قابل بازنشر است. |