Journal of Watershed Management Research

fa شبیه سازی هیدرولیکی و ارزیابی خطر سیل به مزارع ماهی حاشیه رودخانه هراز Hydraulic Simulation and Flood Risk Assessment for Fish Farms Along the Haraz River بلايای طبيعی (سيل، خشکسالی و حرکت های توده ای) بلايای طبيعی (سيل، خشکسالی و حرکت های توده ای) پژوهشي Research مقدمه و هدف :هدف اصلی این مقاله شبیه سازی هیدرولیکی رودخانه هراز و تاثیر سیلاب با دوره بازگشت های مختلف بر مزارع پرورش ماهی حاشیه این رودخانه و بررسی مخاطرات و پیامدهای ناشی از وقوع آن است تا بتوان از این طریق مزارع سیلگیر در بستر و حریم رودخانه را مشخص کرد و در سامانههای هشدار سیلاب جهت تمهیدات لازم برای کاهش خسارات احتمالی را کمکرسانی نمود. ارزیابی خطر سیل و مدیریت کاهش خسارات  احتمالی، نیازمند شبیه سازی هیدرولیکی  جریان رودخانه بوده  و با شناسایی مزارع ماهی در معرض خطر، می توان راهکارهایی را برای کاهش  خسارت  سیلاب  با دوره بازگشت های مختلف ارائه نمود. مواد و روش ها: هراز یکی از سه رودخانه پرآب و دائمی شمال کشور است و متوسط دبی آن 40 متر مکعب در ثانیه می‌باشد. در بالادست و حاشیه این رودخانه به علت دسترسی به آب مناسب، بیش از 30 مزرعه پرورش ماهی سردآبی در حال فعالیت میباشند که از لحاظ تعداد مزرعه و میزان تولید بیشترین سهم تولید ماهیان سردآبی استان مازندران را به خود  اختصاص داده است.  در بازه های  1، 2 و 3 بیشترین تراکم مزارع ماهی وجود دارد. در پژوهش حاضر از روش تجزیه و تحلیل مبتنی بر تلفیق HEC-RAS و سیستم اطلاعات جغرافیایی GIS، در مطالعه خطر سیلاب استفاده شده است. این روش شامل استفاده از دادههای ژئومورفولوژی، توپوگرافی، شرائط مرزی و هیدرولیکی میباشد. نتایج به دست آمده از این روش شامل تهیه نقشههای عمق و پهنه گسترش سیلاب میشود و اطلاعات ارزشمندی برای کاهش میزان ریسک سیلاب را فراهم میآورد. با استفاده از نرم افزار ArcMap ،مدل رقومی ارتفاع با قدرت تفکیک 2 متر برای سه بازه مورد مطالعه که بیشترین تراکم مزارع پرورش ماهی را در حاشیه رودخانه هراز داشتند تهیه شد. ترسیم نقشهها در محیط نرم افزار GIS و تهیه مدل هیدرولیکی در نرم افزار  HEC-RAS 6.5 انجام گرفت. با استفاده از بخش RAS Mapper از زیر برنامههای مدل  HEC-RAS جهت جداسازی مجرای اصلی رودخانه از سواحل آن، لایه سواحل رودخانه ترسیم و سپس لایه ابعاد مسیر جریان تهیه گردید. از این لایه به منظور تعیین ابعاد مسیر هیدرولیکی جریان در مجرای اصلی جریان و ساحل چپ و راست آن در ناحیه سیلابگیر استفاده شده است. کلید اصلی شبیهسازی سیلاب، مقاطع عرضی می باشند که این مقاطع در جهت جریان، عمود بر مسیر جریان از ساحل سمت چپ به ساحل سمت راست کشیده شد. به منظور تحلیل جریان، از مقادیر دبی با دوره بازگشتهای 2، 10، 25، 50 و 100 ساله برای ایستگاه هیدرومتری معروف به بعد از چشمه دریافتی از گزارشات آب منطقه ای استان تهران و برای مقادیر ضریب زبری مانینگ بستر و دیوارهها، از گزارشات شرکت آب منطقه ای استان مازندران استفاده گردید. یافته ها: در مدل HEC-RAS پارامترهایی همچون تراز سطح آب، شامل خروجی مقاطع عرضی، پروفیل طولی رودخانه، تغییرات سرعت آب در تمام مقاطع و منحنی دبی-اشل و مشخصات هیدرولیکی جریان در دورهی بازگشتهای مختلف به دست آمد. مساحت گسترش یافته پهنه سیلابی بر مزارع ماهی حاشیه رودخانه هراز در بازههای مورد مطالعه با توجه به دبی با دوره بازگشتهای 2، 10، 25، 50 و 100 ساله با استفاده از نرم افزار GIS محاسبه گردید. نتایج نشان داد که بیش از 60 درصد از مزارع پرورش ماهی حاشیه رودخانه هراز در معرض خطر سیل با دوره بازگشتهای مختلف قرار دارند. با توجه به نتایج، میزان خطر سیلاب 25 ساله در حدود 5/29 درصد و سیلاب 100 ساله به میزان 3/33  درصد بوده است که لزوم کنترل سیلاب جهت کاهش خسارات را ضروری مینمایاند. نتیجه گیری: نتایج به دست آمده حاکی از کارایی و حساسیت بالای مدل هیدرولیکی HEC-RAS جهت پهنهبندی سیل میباشد. با بهره گیری از نرم افزارهای GIS و HEC-RAS میتوان عمق، سرعت سیل و پهنههای سیلگیر را در نقاط مختلف بدست آورد.   Introduction and Objective: The main objective of this article is to simulate the hydraulics of the Haraz River and the impact of floods with different return periods on fish farms along the river and to investigate the risks and consequences of their occurrence, so that flood-resistant farms can be designed in this way. It identified the riverbed and boundary and provided assistance in flood warning systems for necessary measures to reduce potential losses. Flood risk assessment and management of potential loss reduction require hydraulic simulation of river flow, and by identifying fish farms at risk, solutions can be provided to reduce flood damage with different return periods. Materials and Methods: Haraz River is one of the three permanent and high-flowing rivers in the north of the country, and its average flow rate is 40 m3/s. Due to access to suitable water, more than 30 cold-water fish farms are operating upstream and on the banks of this river, which has the largest share of cold-water fish production in Mazandaran province in terms of number of farms and production rate. The highest density of fish farms is in intervals 1, 2 and 3. In the present study, an analysis method based on the integration of HEC-RAS and the geographic information system GIS has been used in the study of flood risk. This method involves the use of geomorphological, topographic, boundary and hydraulic data. The results obtained from this method include the preparation of flood depth and area maps and provide valuable information for reducing flood risk. Using ArcMap software, a digital elevation model with a resolution of 2 meters was prepared for the three study intervals that had the highest density of fish farms on the banks of the Haraz River. The maps were drawn in the GIS software environment and the hydraulic model was prepared in the HEC-RAS 6.5 software. Using the RAS Mapper section of the HEC-RAS model subprograms to separate the main river channel from its banks, the river banks layer was drawn and then the flow path dimensions layer was prepared. This layer was used to determine the dimensions of the hydraulic flow path in the main flow channel and its left and right banks in the floodplain area. The main key to flood simulation is the cross sections, which were drawn in the direction of flow, perpendicular to the flow path from the left bank to the right bank. In order to analyze the flow, the discharge values with return periods of 2, 10, 25, 50 and 100 years for the hydrometric station known as After the Spring received from the regional water reports of Tehran province and the Manning roughness coefficient values of the bed and walls were used from the reports of the Mazandaran Provincial Regional Water Company. Findings: In the HEC-RAS model, parameters such as water level, including the outlet of cross sections, the longitudinal profile of the river, changes in water velocity in all sections and the discharge-shear curve and hydraulic characteristics of the flow in different return periods were obtained. The expanded area of the floodplain on the fish farms along the Haraz River in the study periods was calculated using GIS software according to the discharge with return periods of 2, 10, 25, 50 and 100 years. The results showed that more than 60 percent of the fish farms along the Haraz River are at risk of flooding with different return periods. According to the results, the risk of a 25-year flood was about 29.5 percent and a 100-year flood was 33.3 percent, which makes flood control necessary to reduce losses. Conclusion: The results obtained indicate the high efficiency and sensitivity of the HEC-RAS hydraulic model for flood zoning. By using GIS and HEC-RAS software, the depth, flood velocity, and floodplain areas can be obtained in different locations.   خطر سیلاب, مدل‌سازی هیدرولیکی, پرورش ماهی, رودخانه هراز, مدل HEC-RAS, GIS, مدیریت سیلاب‌دشت, تحلیل دوره بازگشت Flood hazard, Hydraulic modeling, Fish farming, Haraz River, HEC-RAS, GIS, Floodplain management, Return period analysis 0 0 http://jwmr.sanru.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-1989-1&slc_lang=fa&sid=1 Majid Rezaie Mayani مجید رضائی مایانی mrezaiem@ut.ac.ir 100319475328460015642 100319475328460015642 No Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری Mohsen Masoudian محسن مسعودیان mohsen_masoudian@yahoo.com 100319475328460015643 100319475328460015643 Yes Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری Ramin Fazloula رامین فضل اولی raminfazl@yahoo.com 100319475328460015644 100319475328460015644 No Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری Mohammad Rostami محمد رستمی mrostami2001@yahoo.com 100319475328460015645 100319475328460015645 No Soil and Watershed Management Research Institute دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری