پهنه‌بندی سیلاب رودخانه چالوس با تلفیق مدل HEC-RAS و سیستم اطلاعات جغرافیایی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه تهران

2 گروه مهندسی عمران، هیدرولوژی، دانشگاه قم

3 دانش آموخته عمران هیدرولوژی دانشگاه قم

چکیده

در این مطالعه با استفاده از نرم افزار Arc GIS و تلفیق آن با مدل هیدرولوژیکیHEC-RAS، پهنه بندی سیلاب در حوضه آبریز چالوس انجام شده است. به این منظور با استفاده از نقشه توپوگرافی منطقه و تصاویر ماهواره ای، مسیر دقیق رودخانه‌ها تعیین و پردازش اولیه بر روی اطلاعات صورت گرفت. در مرحله بعد با استفاده از الحاقیهArchydroوHEC-GEO-RAS اطلاعات مورد نیاز برای نرم افزار HEC-RASآماده شد و ضریب مانینگ، نقشه توزیع شماره منحنی در زیرحوضه ها و درصد مساحت هر کاربری (در هر زیرحوضه) مشخص شد و پس از آماده سازی اطلاعات، مدل HEC-RASدر شرایط ماندگار اجرا گردید. سپس ضمن پوشانی لایه های مختلف (از جمله لایه های عمق و سرعت در دوره های مختلف بازگشت سیلاب)، مناطق خطر در هنگام بروز سیل تعیین و انواع کاربری هایی که در معرض خطر سیلاب قرار دارند، مشخص شد.
نتایج نشان داد که در رودخانه چالوس در بیشترین و کمترین حالت به ترتیب 24 و 8 درصد از مساحت حوضه استعداد سیل خیزی دارند. شیب افزایش درصد مساحت مناطق سیل گرفته نسبت به مساحت کل حوضه با دوره‌های بازگشت مختلف حدود 2% می باشد. در سیلاب2 ساله، بیشترین محدوده سیلابی را به ترتیب کاربری های شالیزار، بلوکهای ساختمانی، باغات، مراتع و جنگل در بر گرفته و لذا بیشترین خسارات به کشاورزان و منازل مسکونی وارد خواهد شد. همچنین با افزایش دوره بازگشت سیلاب رودخانه چالوس، مقدار مساحتی از جنگل که در محدوده سیلابی قرار می گیرد نسبت به مساحت بلوک های ساختمانی، باغات، شالیزارها و مراتع با رشد بیشتری افزایش می یابد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Flood zoning of Chalus basin using hydrologic model of HEC-RAS and Geographic Information System

نویسندگان [English]

  • Ali M. Rajabi 1
  • Taher Rajaee 2
  • Ali Fallah Tafti 3
1 University of Tehran
2 Civil Engineering Department, University of Qom
3 Graduated from the Department of Civil Engineering, University of Qom
چکیده [English]

In this study combination of GIS and HEC-RAS were used for flood zoning in the Chalus basin. For this purpose GIS data processing was done and the coordinate system was defined for the data and then the boundaries of the basin and sub-basin were determined with archydro. Using the extracted data TIN, DEM, mean slop and dip direction of rivers maps were produced and then using HEC-GEORAS, the data required for HEC-RAS software were prepared. Then the manning coefficient values, soil hydrologic groups and distribution maps of CN were extracted from land-use map and subsequently data transferred to the HEC-RAS and the values of manning in each of the cross sections were entered and boundary conditions were defined. Then HEC-RAS model was run in steady-state conditions. By overlaying different layers in GIS (such as the depth and velocity), dangerous areas during the flood were determined. Then the overlapping land-use map and velocity and depth layers, the land-use types at risk from flooding have been identified. Results presented that the floodplain area is equal to 8 and 24 percentage (Min. and Max). Most of the floodplain consists of rice land, building blocks, orchards, meadows and forests in the 2-year flood; therefore maximum damage happens for farmers and residences. By increasing the return period flood, the area of forest (that is placed within the floodplain) increases with higher ratio than building blocks, rice fields and pastures.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Chalus Basin
  • Zoning of flood
  • Land-use
  • HEC RAS
  • ARC GIS

اسماعیلی، ف. 1387. پهنه­­­بندی خطر سیلاب با استفاده ازمدل ریاضی وGIS، مطالعه موردی: رودخانه کنچانچم (گاوی) استان ایلام. دومین کنفرانس ملی نیروگاه‌های آبی کشور، شرکت آب و نیروی ایران.تهران، 25 الی26 اردیبهشت ماه.

آذری، م. 1385. تلفیق مدل هایHEC-RAS وHEC-HMS  در GIS به منظور شبیه سازی سیلاب، مطالعه موردی: حوضه جاغرق. اولین همایش ملی مهندسی مسیل­ها. شهرداری مشهد، مشهد، 9 الی10 اسفند.

اعلمی، م.ت. 1387. پهنه­بندی حریم و بستر و تعیین کاربری اراضی مطالعه موردی رودخانه قرنقو، سومین کنفرانس مدیریت منابع آب. انجمن علوم و مهندسی منابع آب ایران، دانشگاه تبریز.

جلالی­راد، ر.1382 پهنه بندی سیل با استفاده از نرم‌افزارHEC-RAS  و سامانه اطلاعات جغرافیایی(مطالعه موردی: حوضه آبخیز شهری دارآباد)، پژوهشنامه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خزر. 1(2): 34-47.

جهانشاهی، ا.1391. پهنه­بندی خطر و ارزیابی خسارت سیل با استفاده از مدل­های هیدرولوژیکی وهیدرولیکی مطالعه موردی: بازه­ای از رودخانه هلیل­رود در شهرستان رابر، دومین کنفرانس برنامه ریزی و مدیریت محیط زیست. تهران، دانشگاه تهران.

حسینی،س. ا. 1389. تلفیق مدل­های هیدرولیکی و ابزارهایGIS در تهیه نقشه­های پهنه­بندی سیل مطالعه موردی: رودخانه اترک. نهمین کنفرانس هیدرولیک ایران، انجمن هیدرولیک ایران، دانشگاه تربیت مدرس.

حسینی، س.م. ابریشمی، ج. 1387 هیدرولیک کانالهای باز، انتشارات آستان قدس رضوی.

خلیلی­زاده، م. 1385. پهنه­بندی خطر سیل در بخشی از محدوده رودخانه زیارت در حوضه آبخیزشهری گرگان، پژوهش نامه علوم کشاورزی و منابع طبیعی.12(4): 138-146.

رهنما، ا. 1387. برآورد رواناب سطحی درحوضه آبریز بشار به روش شماره منحنی (CN)، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تربیت مدرس.

شیخ علیشاهی، ن. جمالی، ع.ا. و حسن زاده نفوتی، م. 1395. پهنه بندی سیل با استفاده از مدل هیدرولیکی تحلیل رودخانه (مطالعه موردی: حوضه آبریز منشاد- استان یزد). فضای جغرافیایی.16(53):96-77.

صاحبدل، ش. یعقوب زاده،، م. جعفری رودسری، م.  1389. تعیین حریم و بستر رودخانه به کمک مدلHEC-RAS  مطالعه­ موردی: رودخانه رامیان. همایش ژئوماتیک.

علیزاده، ا. 1391. اصول هیدرولوژی کاربردی. انتشارات آستان قدس رضوی.

مساعدی، ا. توکلی، م. 1382. بررسی‌ مناسبترین روش تعیین ضریب مانینگ و پهنه بندی خطر سیل در بخشی از اترک میانی.  فصلنامه علوم کشاورزی و منابع طبیعی.10(4): 153-162.

وهابی، ج. 1385. پهنه­بندی خطر سیل با استفاده از مدل­های هیدرولوژیکی و هیدرولیکی مطالعه موردی طالقان رود، نشریه پژوهش و سازندگی. 19(2): 33-40.

De Hoo,  A.; Odijk, M.; Koster, E. &  Lucieer,  A. 2001.  Assessing The Effects of Land Use Changes on Floods in The Meuse and Oder Catchments, Phys. Chem. Earth (B), 26 (7-8): 593-599.

Demir, V. & Ozgur Kisi, O. 2016. Flood Hazard Mapping by Using Geographic Information System and Hydraulic Model: Mert River, Samsun, Turkey. Volume 2016, Article ID 4891015, 9 pages, http://dx.doi.org/10.1155/2016/4891015

Demir, V. 2015. Mert River (SAMSUN/TURKEY) the Flood Maps Determining the Help of Geographic Information Systems, Canik Basari University Institute of Natural Sciences, Samsun, Turkey.

Gomaa, M.D.; Meraj, N.M. & Al-Ghamdi, K. 2011. GIS-Based Spatial Mapping of Flash Flood Hazard in Makkah City, Saudi Arabia.  Journal Earth and Environmental Sciences. 3(3): 225-231.

Johnson, G.D.; Strickland, M.D.; Buyok, J.P.; Derby, C.E. & Young, D.P. 1999. Quantifying Impacts to Riparian Wetlands Associated with Reduced Flows Along the Greybull River Wyoming Wetland. Society of Wetland Scientists. 19(1): 71-77.

Knebl, MR.; Yang, Z.L.; Hutchison, K. & Maidment, D.R. 2005. Regional scale flood modelling using NEXRAD rainfall GIS and HEC-HMS/RAS: A case study for the San Antonio River Basin summer 2002 storm event, Journal of Environment Management, 75(4): 325-336.

Miller, S.N.; Kepner, W.G. & Mehaffey, M.H. 2002. Integration Landscape Assessment and Hydrologic Modeling for Land Cover Change Analysis. Journal of the American Water Resources Association. 38(4): 919-929. 

Napradean, I. & Chira, R. 2006. The hydrological modeling of the Usturoi Valley-Using two modeling programs-WetSpa and Hec-Ras. Carpatian Journal of Earth and Environmental Sciences. 1(1): 53-62.

Sarhadi, A.; Soltani, S. & Moddares, R. 2012. Probabilistic flood inundation mapping of ungauged rivers: Linking GIS techniques and frequency analysis. Journal of Hhydrology. 458-459: 68–86.

Soleimani, K. 2011. GIS-based multidate flood forecasting using hydraulic model. International Journal of Physical Sciences. 6(3): 577–582.

Martin, O.; Rugumayo, R. & Ovecharovichova, J. 2012. Application of HEC/RAS and GIS tools in flood modeling; A case study for river Sironki-Ubanda. Global Journal of Engineering, Design and Technology, 1(2): 19-31.

Rahmati, O.; Zeinivand, H. & Mosa Besharat, M. 2016. Flood hazard zoning in Yasooj region, Iran, using GIS and multi-criteria decision analysis. Geomatics, Natural Hazards and Risk. 7(3):1000-1017.