سيل و سيلخيزي
چگونه مناطق سيل خيز و خطر ساز را در يك حوضه آبخیزشناسايي كنيم
مسئله توزيع زماني و مكاني بارش به ويژه براي برآورد سيلاب و پتانسيل سيلخيزي در حوضههاي آبخيز جهت طراحي و احداث سازههاي آبي به منظور ذخيره آب، تخليه آب مازاد، كاهش خسارات سيل در مناطق شهري، روستايي و صنعتي و نيز برنامه ريزي و طراحي عمليات آبخيزداري همواره مورد توجه هيدرولوژيستها قرار داشته است. لذا از اين رو توجه اصلي هيدرولوژيستها علاوه بر باران، بيشتر به روانايي است كه از آن ناشي ميشود. گرچه برخي از مسايل مربوط به طراحي و مطالعات هيدرولوژيكي نيازمند حجم بارش ميباشند ولي در بسياري از مسائل و تحليلهاي هيدرولوژيكي جهت احداث پارهاي از سازههاي آبي، توزيع يا چگونگي پراكنش باران در زمان و مكان اهميت پيدا ميكند.
در بحث توزيع زماني بارش، زمان رسيدن به اوج از اهميت بسيار بالايي برخوردار ميباشد. اين مسئله بويژه در مدلهاي بارش رواناب بسيار مهم است. اصولاً اولين مقادير بارندگي صرف برگاب و پر كردن خلل و فرج خاك، چالابها و نفوذ ميشود. از اين رو بارندگيهايي كه بيشترين مقدار بارش خود را در اولين چارك از زمان بارندگي فرو ميريزند، قسمت اعظم بارش آنها صرف پر كردن چالابها و نفوذ شده و لذا رواناب حاصله از اين رگبارها داراي اوج شديدي نيست. برعكس رگبارهايي كه بيشترين مقدار بارش خود را در چارك چهارم از زمان بارندگي فرو ميريزند، روانابهاي شديدتري ايجاد مينمايند كه از نقطه اوج بزرگتري برخوردار هستند. زيرا بارندگيهاي اوليه در اين گونه رگبارها باعث پر شدن چالابها و اشباع خاك ميشود و وقتي كه رگبار به اوج بارندگي ميرسد حوضه يكباره بيشترين حجم بارندگي را به صورت رواناب شديد بيرون ميريزد اين موضوع به ويژه در حوضههاي آبخيز كوچك كه معمولاً در برابر شدتهاي بارندگي در تداومهاي كوتاه بسيار حساس هستند، از اهميت بالايي برخوردار است لذا تاثير توزيع زماني بارش روي رواناب و سيلابهاي حاصله در حوضههاي آبخيز همواره مورد توجه هيدرولوژيستها قرار دارد.
به عقيده Shah[1] (1996) توزيع زماني و مكاني بارش تأثير مشخصي بر هيدروگراف سيل دارد ولي با بزرگ شدن سطح حوضه از تأُثير آن كاسته ميشود و در حوضههاي با مساحت بالا، هيدرورگراف سيل حساسيت كمتري به آن دارد. يكي از محدوديتهاي مدل HEC-1 نيز فرض بارندگي يكنواخت در حوضه است. اين فرض براي حوضههاي كوچك مشكل خاصي را ايجاد نميكند ولي در حوضههاي بزرگ همواره يكي از مشكلات كار با اين گونه مدلها و يا مدلهاي يكپارچه است.
Milly و Eagleson به نقل Shah (1996) تاُثير اندازه رگبار را روي رابطه بارش – رواناب در حوضههاي نسبتاً بزرگ مورد بررسي قرار دادهاند و نتيجه گرفتند كه رواناب مازاد بر نفوذ در يك مساحت بزرگ حساسيت زيادي به اندازه رگبار و توزيع ناحيهاي آن دارد. بطور معمول بارشهاي متغير مكاني در مقايسه با بارشهاي يكنواخت و با همان حجم، رواناب سطحي بيشتري توليد ميكنند و لذا بكارگيري مدلهاي توزيعي هيدرولوژيكي در اين گونه مناطق از اهميت بالايي برخوردار است.
با توجه به اينكه در طبيعت بارش در زمان و مكان تغيير ميكند لذا در مهندسي هيدرولوژي بارش ميتواند به يكي از سه طريق زير فرض شود. الف: در زمان و مكان ثابت، ب: در مكان ثابت اما در زمان متغيير ج: در زمان و مكان متغير. سه فرضيه فوق به كمك مقياس حوضه ميتواند در روي زمين تنظيم و يا تعديل (Justified) شود. از اين نظر [2]Ponce (1989) حوضههاي آبخيز را به سه دسته زير تقسيمبندي نموده است.
[1] - Shah, S. M. S., P. E. O'Connill, J. R. M. Hosking., 1996, Modelling the effects of spatial variability in rainfall on catchmnt response, 2.Experiments with distributed and lumped models,J.hydrol., 175:89-111.
[2] -
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