ارزیابی سیل‌خیزی بالقوه حوزه آبخیز زیارت با روش مبتنی برCN و مدل هیدرولوژیکی WetSpa

نویسندگان

1 دانشیار گروه علوم و مهندسی آبخیزداری دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

2 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

10.22125/iwe.2020.114859

چکیده

سیل از جمله بلایای طبیعی است که هر ساله خسارات مالی و جانی فراوانی را در سراسر جهان به بار می‌آورد. به طور کلی شاید بتوان گفت که بهترین شاخص معرف وضعیت سیل­خیزی و تولید رواناب و سیل بالقوه حوزه، ضریب رواناب می‌باشد. بنابراین تهیه یک نقشه مناسب که بیش­ترین شباهت را با واقعیت داشته باشد می­تواند راه­گشای بسیاری از برنامه­ریزی­های مرتبط با کنترل سیل باشد. بدین منظور در این پژوهش نقشه ضریب رواناب بالقوه دو روش تهیه شد و مورد مقایسه قرار گرفت. روش اول روشی تجربی و مبتنی بر CN بوده که روش رایجی در بین محققان این حیطه است و روش دوم استفاده از مدل هیدرولوژیکی توزیعی مکانی WetSpa می­باشد. بنابراین متوسط وزنی نقشه ضریب بالقوه سیل­خیزی تهیه شده به روش SCS، 045/0 و با مدل WetSpa 714/0 برآورد گردید. در انتها متوسط ضریب بالقوه سیل­خیزی روزانه با استفاده از آمار بارش و رواناب روزانه ثبت شده در طول دوره چهار ساله، مورد مقایسه قرار گرفت. با نظر به اینکه مقدار ضریب رواناب برآورد شده با آمار ثبت شده 47/0 بوده و این مقدار به نتایج مدل WetSpa نزدیک­تر است بنابراین مدل WetSpa عملکرد بهتری داشته است. با این حال با توجه به اینکه هر یک از دو روش ویژگی­های منحصربفردی دارد (به طور مثال مدل WetSpa نیازمند داده­ها و جزئیات بیش­تر و مدل  SCS نیازمند داده­ها و جزئیات کم­تری نسبت به مدل WetSpa است) هریک از این دو روش کاربردهای متفاوتی دارد که می­تواند در شرایط خاصی مؤثر واقع شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of the potential flooding of Ziarat watershed by CN-based method and WetSpa hydrological model

نویسندگان [English]

  • Abdolreza Bahremand 1
  • Parvaneh Hatami Golmakani 2
1 Associate Professor in Department of Watershed management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
2 PHD candidate of Watershed management science and engineering in Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran.
چکیده [English]

Floods are one of the natural disasters that cause many financial damage and loss of life in worldwide. In general, it could be said that the runoff coefficient is the best indicator which can represent the flooding situation in the watershed. Runoff coefficient is the ratio of rainfall that flows on the ground and its value varies from zero to one. Therefore, providing an appropriate map with most similarity to the reality can be the facilitator of many flood control planning. For this purpose, the runoff coefficient map was compiled by two methods and then was compared. The first method is an experimental and CN-based method that is common among researchers and the second one is using the WetSpa spatially distributed hydrological model. Therefore, the average weight of flooding potential coefficient map which prepared by SCS method was 0.045 and by WetSpa model was 0.714. Finally, for understanding the results of these two methods, the daily average of flooding potential coefficient was compared using daily rainfall and runoff data recorded over a four years period. Since the estimated runoff coefficient was 0.47, which is closer to the results of the WetSpa model, so the WetSpa model performed better. However, due to the fact that each of two methods has unique features (for example, the WetSpa model needs more data and details but on the contrary, SCS model needs less data and details), both of these has different uses which can be effective in certain situations.

کلیدواژه‌ها [English]

  • potential runoff coefficient
  • SCS model
  • curve number
  • Rainfall-Runoff model
  • spatially distributed model
آب­شناسان، ز. خداشناس، س. ر. علیزاده، ا. داوری، ک و اکبری، م. 1394. تعیین مکان مناسب جهت جمع­آوری رواناب باران در یک حوضه؛ مطالعه موردی: حوزه آبخیز دو آبی کلات. مهندسی آبیاری و آب ایران.  5: 19،  108-94.
اعظمی­راد، م. قهرمان، ب. و اسماعیلی، ک. 1397. بررسی پتانسیل سیل­خیزی حوزه آبخیز کشف­رود مشهد بر اساس روش SCS در محیط GIS. پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز. 9: 17. 38-26.
بهره­مند، ع. ر. و حاتمی گل­مکانی، پ. 1398. مقایسه نقشه پتانسیل سیلخیزی حوزه آبخیز زیارت گرگان، به دو روش مبتنی بر CN و روش مبتنی بر نقشه ضریب رواناب پتانسیل مدل WetSpa. گزارش طرح تحقیقاتی شماره 38-323-93، انتشارات دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان. 45 ص.
بهره­مند، ع. ر. و حاتمی گل­مکانی، پ. 1395. معرفی نرم­افزار آموزشی محاسبه نیمرخ سطح آب در کانال­های روباز. حفاظت و بهره­برداری از منابع طبیعی. 5 (2). 59-53.
بهره­مند، ع. ر. و محمودی، ع. 1391. ارزیابی توزیع مکانی توان سیل­خیزی حوزه آبخیز لتیان مبتنی بر تحلیل نقشه ضریب رواناب. علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. 6 (19). 36-29.
حسین­زاده، م. م. ایمنی، س. 1397. برآورد ارتفاع رواناب با استفاده از روش شماره منحنی و ابزار Arc- CN Runoff در حوزه آبخیز افجه. تحلیل فضایی مخاطرات محیطی، 5 (2). 91-69.
دفترمطالعات پایه اداره آبحیزداری و منابع طبیعی استان گلستان، 1384. مطالعات پایه حوزه آبخیز زیارت. 223 صفحه.
رجبی، م. حجازی، م. ع. روستایی، ش. و عالی، ن. 1396. پهنه­بندی آسیب­پذیری مخاطرات طبیعی و ژئومورفولوژیکی سکونتگاه­های روستایی شهرستان سقز (مطالعه موردی: سیل و زلزله). پژوهش­های ژئومورفولوژی کمی. 7 (2). 195-183.
سالارجزی، م. قربانی، خ. و عبدالحسینی، م. 1395. برآورد هیدروگراف رواناب در حوضه فاقد آمار بدون استفاده از داده­های پوشش خاک و کاربری اراضی. مهندسی آبیاری و آب ایران.  7: 26،  61-46.
صفاری، ا. قنواتی، ع. بهشتی جاوید، ا. و حسینی، ه. 1392. برآورد و پهنه­بندی رواناب ناشی از بارش­های حداکثر 24 ساعته با استفاده از روش SCS-CN (حوزه سد یامچی اردبیل). جغرافیا. 11 (38). 217-201.
عباسی، ا. و قائمی، ه. 1392. برآورد حداکثر بارش محتمل به روش سینوپتیکی در حوزه آبخیز رودخانه کرج. جغرافیا و برنامه­ریزی. 17 (43). 168-145.
عبدالله­زاده، ع. اونق، م. سعدالدین، ا. و مصطفی­زاده، ر. 1395. گزارش فنی: محدودیت توسعه کاربری سکونتگاهی ناشی از سیلاب و ضریب رواناب در ‏چارچوب آمایش سرزمین، مطالعه موردی: حوزه آبخیز زیارت گرگان. مهندسی و مدیریت آبخیز. 8 (2). 235-221.
     علیزاده، ا. 1385. اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات آستان قدس رضوی، مشهد. 942 ص.       
کبیر. آ. 1389. کاربرد و توسعه مدل توزیعی مکانی WetSpa در شبیه­سازی رواناب در حوزه آبخیز گرگانرود، استان گلستان. رساله دکتری آبخیزداری، دانشگاه آزاد علوم و تحقیقات. 220 ص.
لاجوردی، م. خالدی، ش. و ستاری، ش. 1392. پهنه­بندی پتانسیل سیل­خیزی حوزه آبخیز مردق چای (شرق آذربایجان). جغرافیا و برنامه­ریزی. 17 (44). 277-255.
     مهدوی، م. 1388. هیدرولوژی کاربردی، جلد دوم. انتشارات دانشگاه تهران، 441 ص.     
نوحه­گر، ا. کاظمی، م. قصردشتی روشن، م. و رضایی، پ. 1393. بررسی تأثیر  تغییر کاربری اراضی بر پتانسیل سیل­خیزی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز تنگ بستانک شیراز). پژوهش­های فرسایش محیطی، 2 (5). 41-28.

یعقوبی، ف. بهره­مند، ع. ر. و نورا، ن. 1389. تهیه نقشه ضریب پتانسیل روانآب حوضه چهلچای با استفاده از مدل WetSpa. ششمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران، دانشکده منابع طبیعی و علوم دریایی دانشگاه تربیت مدرس. نور.

 
Browne, F. X. 1990. Storm water management, Standard Handbook of Environmental Engineering, R. A. Corbitt (ed.), McGraw-Hill, New York. 424 pp.
Chow, V. T. Maidment, D. R. and Mays, L.W. 1988. Applied Hydrology, McGrawHill, New York.
Fetter, C. W. 1980. Applied Hydrogeology, Charles E. Merrill Publishing Co, Columbus, Ohio. 488 pp.
Kirkby, M. J. 1978. Hill Slope Hydrology, John Wiley and Sons, Ltd. 235 P.
Kumar, R. Chatterjee, C. Panigrihy, N. Patwary, B. C. and Singh, R. D. 2003. Development of Regional Flood Formulae using L-moments for Gauged and Ungauged Catchments of North Brahmaputra RiverSystem. IE (I) Journal, 84 P.
Liu, Y. B. De Smedt, F. 2004. Flood modeling for complex terrain using GIS and remote sensed information, Water Resources Management, 19(5), 605-624.
Liu, Y. B. De Smedt. F. 2007. WetSpa Model Manual, Department of Hydrology and Hydrolic engineering, Vrije Universities Brussels, Belgium 135P.
Zeinivand, H. and De Smedt.,2009. Hydrological modeling of snow accumulation and melting on river basin scale. Water Resource Management, 23:2271-2287.