اولويت بندي مكاني مناطق سيلخيز-راهكاري براي عمليات اجرايي مهار و كنترل سيل در حوضه هاي آبخيز(3)
ويژگيهاي عمومي عرصه تحقيق:
حوضه آبخيز دماوند در طول جغرافيايي 40،46،51 تا 05،12،52 شرقي و عرض جغرافيايي 48،32،35 تا 39،51،35 شمالي واقع شده است. اين حوضه از شمال به حوضه آبخيز سد لار، از جنوب به حوضه آبخيز ايوانكي، از غرب به حوضه سد لتيان و از شرق به درياچه تار محدود است. فاصله حوضه دماوند با مساحت 758 كيلومتر مربع از محل شهر دماوند تا تهران حدود 50 كيلومتر است. بلندترين نقطه آن 4010 متر و پايين ترين نقطه در دهانه خروجي حوضه در ارتفاع 1250 متر نزديك روستاي ماملو قرار دارد. ميانگين نزولات سالانه در يك دوره آماري 20 ساله حدود 443 ميلي متر و ميانگين دماي سالانه حوضه حدود 10 درجه سانتيگراد است.
مواد و روشها:
در اين تحقيق از روش شبيه سازي هيدرولوژيكي در تبديل رابطه بارش- رواناب در سطح زيرحوضهها و نيز رونديابي آبراهههاي اصلي به منظور استخراج هيدروگراف سيل خروجي حوضه استفاده شده است.
نقشه حوضه: با استفاده از نقشههاي توپوگرافي 50000 :1 و با توجه به محل ايستگاههاي هيدرومتري و بر اساس اهداف تحقيق حوضه به 7 زيرحوضه تقسيم گرديد(شكل1). طول و شيب آبراهههاي اصلي در هر زيرحوضه و حوضه اصلي و همچنين مساحت هر يك از زير حوضهها و ساير پارامترهاي فيزيوگرافي با استفاده از نرم افزار ILWIS. GIS تعيين گرديد)جدول شماره 1(
مــدل ارتفاع رقومي حوضه(DEM) [1] : با استفاده از منحنيهاي تراز رقومي در محيطILWIS ساخته شد. اندازه سلول رقومي برابر 60 متر انتخاب گرديد كه براي ساير نقشههاي سلولي نيز همين قدرت تفكيك مكاني منظور شد.
نقشه كاربري اراضي )نقشه پوشش گياهي): با اســتفاده از پردازش تصوير ماهوارهاي Landsat TM سال 1988 تهيه گرديد.
نقشه CN ، با تلفيق نقشه گروههاي هيدرولوژيكي خاك و كاربري اراضي براي كل حوضه تهيه شد. سپس CN متوسط حوضه و زيرحوضه ها محاسبه گرديد.
جدول (1): برخي خصوصيات فيزيوگرافيك زير حوضه هاي حوضه آبخيز دماوند
|
زمان تأخيرhr) ) |
طول آبراهه اصلي(km2) |
شيب متوسط رودخانه(%) |
شيب متوسط حوضه(%) |
مساحت (km2) |
زيرحوضه |
|
در شرايط طوبتيII | |||||
|
35/2 |
82/16 |
5/10 |
1/47 |
97 |
1 |
|
4/3 |
25/12 |
3/5 |
7/26 |
46 |
2 |
|
84/6 |
23/36 |
1/5 |
3/19 |
253 |
3 |
|
06/3 |
25/19 |
2/8 |
93/36 |
96 |
4 |
|
74/2 |
8/14 |
7/6 |
12/35 |
70 |
5 |
|
3/4 |
93/24 |
7/6 |
14/12 |
112 |
6 |
|
57/2 |
38/16 |
6 |
7/12 |
84 |
7 |
|
4/8 |
33/49 |
2/5 |
06/25 |
758 |
كل حوضه |
داده هاي بارش و سيلاب: از طريق بايگاني سازمان آب منطقهاي تهران، داده هاي موجود سيل براي ايستگاههاي تارقاضي، بومهن و رودهن كه به ترتيب در خروجي زيرحوضه هاي شماره 1 و 4 و 5 قرار دارند، جمع آوري گرديد. پس از شناسايي روزهاي سيلابي در حوضه دماوند، نسبت به تهيه و جمعآوري رگبارهاي مربوط به اين سيلابها براي 12 ايستگاه هواشناسي داخل و مجاور حوضه اقدام شد
توزيع مكاني و زماني رگبار در سطح حوضه: با استفاده از بارش روزانه ايستگاههاي داخل و اطراف حوضه، نقشه همباران براي رگبارهاي مورد نظر در قالب نقشه راستري با سلول 60 متري تهيه و سپس براي هر يك از زيرحوضه ها بارش متوسط براي هر رگبار محاسبه شد. براي محاسبه هيتوگراف هر يك از زيرحوضه ها، بارش روزانه آنها با استفاده از داده هاي ساعتي ايستگاه سينوپتيك آبعلي (واقع در زيرحوضه شماره 5) تجزيه گرديد. توزيع زماني هر رگبار نيز با استفاده از الگوي زماني بارش (5) در ايستگاه سينوپتيك آبعلي بدست آمد.
واسنجي مدل در زير حوضههاي رودخانه دماوند:
مدل HEC-HMS[۲] مجهز به قابليت كاليبره (واسنجي) كردن خودكار پارامترها در دامنه مورد نظر مي باشد. اين تغيير تا زماني كه بهترين تطبيق هيدروگراف مشاهدهاي و شبيهسازي حاصل شود ادامه پيدا ميكند و مناسبترين مقادير پارامترهاي واسنجي ارائه ميشود. در مرحله واسنجي به لحاظ اهميت دبي اوج در وقايع سيل، حداكثر دبي به عنوان شاخص كاليبراسيون مد نظر قرار گرفت. با توجه به انتخاب روش هيدروگراف SCS براي تبديل بارش-رواناب، تلفات اوليه(Ia) و زمان تأخير(Tlag) بعنوان پارامترهاي واسنجي در نظر گرفته شدند و شماره منحني(CN) وزني زير حوضهها از نقشه(CN) استخراج گرديد.
در اين واسنجي چون هدف، بررسي دبيهايي بود كه ذوب برف در آنها دخيل نباشد لذا تعدادي از دادههاي مورد نظر حذف گرديد و سيلهاي مورد بررسي محدود به آن روزهايي گرديد كه سيل مورد نظر ناشي از باران باشد. پس از حذف دادههاي مشكوك و ناقص 3 رگبار براي واسنجي مدل در زيرحوضه هاي شماره 1 (تار قاضي) و 5 (رودهن) انتخاب گرديد(جدول2). از آنجا كه هيدروگراف هاي ثبت شده، محدود و مربوط به شرايط رطوبتي متفاوتي بودند امكان اعتباريابي مدل براي اين زيرحوضه ها ميسر نشد و فقط واسنجي مدل انجام شد. بايد اين نكته را اضافه نمود كه روش تعيين شدت سيل خيزي در اين تحقيق نياز مبرم به كاليبره كردن مدل ندارد زيرا اولويت بندي زيرحوضه از نظر پتانسيل توليد سيل در مقايسه با يكديگر انجام مي شود و لذا در شرايط موجود، زيرحوضهها نسبت به هم مقايسه ميشوند. نتايج مرحله واسنجي در جدول شماره 3 براي پارامترهاي تلفات اوليه(Ia) و زمان تأخير(Tlag) نشان داده شده است.
جدول 2: داده هاي بارشهاي منتخب جهت واسنجي مدل)ميليمتر)
|
دامنه زمان(hr) تاريخ وقوع رگبار |
3-0 |
6-3 |
9-6 |
12-9 |
|
16/8/73 (تارقاضي) |
11.65 |
7.28 |
2 |
0.72 |
|
2/9/73 (تارقاضي) |
20.2 |
2.12 |
- |
- |
|
10/8/72 (رودهن) |
2.25 |
9.85 |
2.72 |
4.18 |
|
2/9/73 (رودهن) |
12.89 |
8.05 |
2.26 |
0.81 |
جدول 3: پارامترهاي محاسباتي و واسنجي شده در حوضه آبخيز دماوند) روش (SCS
|
Tlag(دقيقه) |
Ia (ميليمتر) |
CN محاسباتي |
شرايط رطوبتي |
تاريخ سيلاب |
زيرحوضه | ||
|
كاليبره |
محاسباتي |
كاليبره |
محاسباتي | ||||
|
98 152 |
94 141 |
13 13 |
4/4 12 |
92 81 |
III II |
16/8/73 2/9/73 |
1 (تارقاضي) |
|
270 112 |
264 111 |
12 13 |
8/29 4/4 |
63 91 |
I III |
10/8/72 16/8/73 |
5 (رودهن) |
به منظور مقايسه دبي اوج لحظهاي مشاهداتي و واسنجي از روش درصد خطاي پيك جريان استفاده شده است(جدول4).
جدول4: مقايسه دبي اوج لحظهاي مشاهداتي و كاليبره شده
|
مقدار خطا در دبي اوج (%) |
دبي اوج لحظه اي |
تاريخ رويداد |
شماره زيرحوضه | |
|
كاليبره |
مشاهده | |||
|
6/1 6/4 |
61/13 1/9 |
4/13 7/8 |
16/8/73 2/9/73 |
1 (تارقاضي) |
|
0 0 |
2 2/14 |
2 2/14 |
20/8/73 16/8/73 |
5 (رودهن) |
با توجه به جدول شماره 3 ملاحظه ميشود كه در دو زير حوضه شماره 1 ( تار قاضي) و 5 (رودهن) در هر سه حالت رطوبت پيشين حوضه پارامترهاي كاليبره شده Tlagنزديك به پارامترهاي محاسباتي ميباشد و پارامتر Ia محاسباتي و كاليبره فقط در شرايط هيدرولوژيكي II تقريباً يكسان است. بنابراين پارامترهاي محاسباتي ساير زير حوضهها را كه فاقد ايستگاه هيدرومتري هستند، براي ادامه كار با بارشهاي طراحي و براي شرايط هيدرولوژيكي II ميتوان قابل قبول دانست. به اين ترتيب CN برآورد شده براي زيرحوضههاي منطقه دماوند بشرح جدول شماره 5 تعيين ميشود كه CN پيشنهادي طرح جامع آبخيزداري دماوند(12) و امامه و رودك (13) نيز تطابق نزديكي با اين مقادير نشان مي دهد. با توجه به جدول 5، زيرحوضههاي 1، 3، 4، 5 و 6 از جهت نفوذ تقريباً شرايط مشابهي دارند و زيرحوضههاي 2 و 7 به ترتيب كمترين و بيشترين مقدار CN را بخود اختصاص دادهاند
جدول 5: مقادير شماره منحني(CN) زير حوضههاي آبخيز دماوند در شرايط رطوبتي II
|
7 |
6 |
5 |
4 |
3 |
2 |
1 |
زيرحوضه |
|
86 |
78 |
80 |
80 |
78 |
72 |
82 |
CN |
محمدخسروشاهی هستم، دکتری اقلیم-هیدرولوژی از دانشگاه تربیت مدرس و کارشناسی ارشد مهندسی آبخیزداری از دانشگاه تهران، نیمی از عمر خدمتی خود را در سازمان جنگلها, مراتع و آبخیزداری کشور ( در زمینه مهار بیابانزایی, آبخیزداری و آموزش منابع طبیعی) سپری کرده ام و از سال 1374 در موسسه تحقیقات جنگل ها و مراتع كشور به عنوان یک عضو هیات علمی مشغول بکارم. هدف از راه اندازی این وبلاگ، انتشار آموخته های علمی و عملی در طول چهار دهه کار اجرایی-آموزشی و تحقیقاتی برای استفاده کارشناسان، محققان و دانشجویان عزیز دانشگاه ها است