پتانسیل تولید سیلاب و تعیین مناطق مولد سیل با استفاده از نرم افزار ArcGIS و مدل ModClark در حوضه تالار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه آموزشی علوم و مهندسی آبخیزداری،دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری،ساری، ایران

2 و عضو هیات علمی گروه علوم مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 دانشیارگروه مرتع و آبخیزداری دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری

4 گروه پژوهشی هیدرولوژی و توسعه منابع آب، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیز کشور، تهران، ایران

چکیده

اولویت­بندی مناطق مختلف و زیرحوضه­ها از نظر پتانسیل سیل­خیزی تأثیر مهمی در مدیریت حوزه­آبخیز دارد. هدف از اولویت­بندی سیل­خیزی در زیرحوضه­ها، ارائه الگویی برای کنترل و کاهش خطرات سیل و ارزیابی نقش هریک از زیرحوضه­ها در دبی­اوج هیدروگراف سیلاب خروجی حوضه می­باشد. در این تحقیق حوضه تالار بدلیل وقوع سیل­های متعدد، بعنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب و در ادامه عوامل مؤثر بر سیل­خیزی نظیر بارش باران در دوره بازگشت های مختلف، طول جریان، درصد شیب، کاربری اراضی، گروه هیدرولوژی خاک، مقادیر CN و زمان­تمرکز شناسایی و سپس با استفاده از تلفیق نرم­افزار ArcGIS و مدل ModClark، پتانسیل تولید رواناب در حوضه تالار در پنج طبقه خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد در سه دوره بازگشت 25، 50 و 100 سال تهیه شد. همچنین براساس نتایج بدست آمده سهم زیرحوضه­ها در پتانسیل سیل­خیزی کل­حوضه تنها تحت تأثیر مساحت آنها نیست و عواملی چون موقعیت مکانی زیر حوضه­ها و روندیابی سیل در رودخانه اصلی نیز در رژیم سیلابی حوضه تأثیر قابل توجهی دارند. به همین دلیل براساس نقشه های پتانسیل تولید رواناب در دوره بازگشت های 25، 50 و 100 ساله، پتانسیل تولید رواناب، از پایین­دست به سمت بالادست حوضه؛ افزایش و زیرحوزه چاشم واقع در جنوب شرقی حوضه بدلیل بارش­های سیلابی، شیب تند و بالایودن مقادیر CN به عنوان مؤثرترین واحد در پتانسیل سیل­خیزی کل حوضه تالار- شیرگاه محسوب می شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Flood Generation Potential and Flood Producing Area Determination Using ArcGIS Software and ModClark Model in Talar Watershed

نویسندگان [English]

  • seyed mohsen manavi 1
  • Kaka Shahedi 2
  • Mahmood Habib nejad 3
  • bagher Ghermezcheshmeh 4
1 Watershed Management Department, Faculty of Natural Resources, University of Agricultural Sciences and Natural Resources of Sari, Iran
4 Soil Conservation and Watershed Management Institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran
چکیده [English]

Prioritization of sub-watersheds and different areas has an important effect in watershed management. The purpose of prioritization of sub-watersheds is to provide a pattern for control and decrease flood hazards and evaluating the role of each sub-watershed in peak discharge of outlet flood hydrograph. In this study, Talar watershed was selected as study area, because of several floods was occurred in it and then factors affecting floods like rainfall hyetograph for different return periods, flow length, slope percentage, land use, soil hydrological group, amounts of CN and time of concentration were recognized. By combining ArcGIS software and ModClark hydrological model, the potential of flooding in Talar watershed classified into five classes: Very Low, Low, Medium, High and Very High within three return periods of 25, 50 and 100 years. The results showed that the contribution of sub-watersheds in flooding potential will be not only affected by its area but also the location of each sub-watershed and flood routing in main reach have remarkable effect on flooding regime of the watershed. Runoff production potential maps indicate that runoff production potential from downstream to upstream of the watershed is increasing and Chashm sub-watershed in Southeast of the watershed is considered as the most effective area and unit in flooding of the whole watershed because of heavy rainfall, high slope and large curve number (CN).

کلیدواژه‌ها [English]

  • flood
  • ArcGIS
  • ModClark Model
  • Prioritization
  • Talar watershed
ابراهیمیان قاجاری، ی.، براری سیاوشکلایی، م.، 1398. پهنه­بندی پتانسیل تولید رواناب با استفاده از مدل­های GIS-MCDA فازی (مطالعه موردی: حوزه­آبریز رودخانه تجن). نشریه علمی پژوهشی علوم و فنون نقشه­برداری، سال نهم، شماره 1، ص 14-1.
تلوری، ا. 1375. مدل­های هیدرولوژیکی در زبان ساده (طرح تحقیقاتی). مؤسسه تحقیقات و جنگل­ها و مراتع، 118 صفحه.
ثقفیان، ب.، نیکبخت شهبازی، ع.، 1389. بررسی توزیع مکانی بارش بر شاخص پتانسیل تولید سیل. مجله مهندسی عمران دانشگاه آزاد اسلامی، سال سوم، شماره 4. ص 25-18.
ثقفیان، ب.، خسروشاهی، م.، 1384. پاسخ سیل واحد برای تعیین محدوده تولید سیل. مجله مهندسی هیدرولوژی، سال دهم، شماه 4. ص 277-270.
حسین زاده، م.م.، نصرتی، ک.، ایمنی، س.، 1397. تعیین شماره منحنی و برآورد پتانسیل تولید رواناب حوزه­ آبخیز حصارک. نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال هجدهم، شماره 51، ص 150-133.
 ذبیحی، ع.، زالی، س.ح.، بی پروا، پ.، مقدم نیا، ع.، 1394. بررسی اثر عوامل اقلیمی و خاکی بر مقدار کمّی کوئرسیتین، گیاه دارویی کور Capparis Spinosa (مطالعه موردی: مراتع ییلاقی سوادکوه). پایان­نامه کارشناسی­ارشد، رشته مهندسی منابع طبیعی، گرایش مرتعداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری.
رضایی، م.، وفاخواه، م.، قرمزچشمه، ب.، 1395. تغییرپذیری مکانی سیل­خیزی با استفاده از روش عکس­العمل سیل واحد در حوز­ه­ آبخیز خانمیرزا. نشریه مهندسی و مدیریت آبخیز، سال هشتم. شماره 2، ص 139-128.
رضوی­زاده، س.، شاهدی، ک.، 1396. اولویت­بندی سیل­خیزی زیرحوزه­های آبخیز طالقان با استفاده از تلفیقAHP و TOPSIS. فصلنامه اکوسیستم­های طبیعی ایران، سال­هفتم، شماره 4، ص 46-33.
زهتابیان، غ.، قدوسی، ج.، احمدی، ح.، خلیلی­زاده، م.، 1388. بررسی اولویت پتانسیل سیل­خیزی زیرحوزه­های ­آبخیز و تعیین مناطق مولد سیل در آن (مطالعه موردی: حوزه­آبخیز مارمه استان فارس). فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال دوم، شماره 6، ص 13-1.
عباسی، ع.، پرهمت، ج.، خوشبزم، ا.، 1393. بررسی پتانسیل تولید رواناب در حوزه­های­آبخیز کوچک (مطالعه موردی: حوزه آبخیز سنگانه کلات). مجله علمی-ترویجی سامانه­های سطوح آبگیر باران، سال دوم، شماره 3، ص 22-13.
عباسی­زاده، م.، مهدوی، م.، سلاجقه، ع.، 1389. ارزیابی کارایی روش­های روندیابی هیدرولوژیکی سیل در رودخانه دز. فصلنامه جغرافیای طبیعی، سال سوم، شماره 9، ص 76-63.
غریب، م.، معتمد وزیری، ب.،  احمدی، ح.، 1397. روشی برای تعیین مناطق مولد سیل براساس رابطه بین شاخص سیلخیزی و پارامترهای مورفومتری. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، سال هفتم، شماره 4، ص 102-87.
مهدوی، م. 1384. هیدرولوژی کاربردی. انتشارات دانشگاه تهران. چاپ پنجم. 440 ص.
نوحه­گر، ا.، قشقایی­زاده، ن.، حلی­ساز، ا.، 1392. تعیین مناطق مولد سیل و اولویت­بندی سیل­خیزی حوضه­ها (مطالعه موردی: حوزه­آبخیز جاماش استان هرمزگان). مجله پژوهش­های دانش زمین. سال سوم، شماره 9، ص 25 -14.
Bertola, M., Viglione, A., Bloschl, G., 2019. Informed attribution of flood changes to decadal variation of atmospheric, catchment and river drivers in Upper Austria. Journal of Hydrology, 577(8): 138-147.
Gharib, M., Motamedvaziri, B., Ghermezcheshmeh, B., Ahmadi, H., 2017. Calculation of the Spatial Flooding Intensity with Unit Flood Response Method in the Tangrah Watershed, Iran. Civil Engineering Journal, 3(12): 1327-1338.
Juracek, K.E. 2000. Estimation and Comparison of Potential runoff Contributing areas in Kansas using topographic, soil and Landuse information. u. s. Geological Survey, Water Resources Investigations Report, 55 pp.
Knebl, M.R., Z.L. Yang, Hutchison, K., Maidment, D.R., 2005. Regional Scale Flood modeling using NEXRAD, Rainfall, GIS, and HEC-HMS: a Case Study for the San Antonio River basin Summer 2002 storm event. Journal of Environmental Management, 75(6): 325-336.
Kull, D.W., Feldman, A.D., 1998. Evaluation of Clark’s unit graph method to spatially distributed runoff. Journal of Hydrology Engineering, 3(1):9-19.
Meraj, G., Romshoo, S.A., Yousef, A., Altaf, F., 2015. Assessing the influence of Watershed Characteristics on the Flood Vulnerability of Jhelum basin in Kashmir Himalaya, Nat Hazards, 77(4): 153-177.
Ogato, G.S., Bantider, A., Abebe, K., Genelleti, D., 2020. Geographic information system (GIS)-Based multicriteria analysis of flooding hazard and risk in Ambo Town and its watershed, West shoa zone, Oromia regional State, Ethiopia. Journal of Hydrology, 27(9): 1-18.
Pilgrim, D.H., Cordery, L., 1975. Rainfall Temporal Patterns for design floods. Journal of Hydraulics Division, 101(1): 81-95.
Saghafian, B., Ghermezcheshmeh, B., Kheirkhah, M.M., 2010. Iso-Flood severity mapping: A New Tools for Distributed Flood Source Identification. Natural Hazards, 55(2): 557-570.
Saghafian, B., Noroozpour, S., Kiani, M., Rafiee Nasab, A., 2016. Coupled Modclark-Curve number rainfall-runon-runoff model. Arabian Journal of Geosciences, 9(4): 227-213.
Saghafian, B., Farazjoo, H., Sepehri, A., Najafinejad, A., 2006. Effects of land use change on floods in Golestan dam drainage basin. Journal of Water Research, 2(1): 18-28.
Shabanlou, S., Rajabi, A., 2012. Comparison of estimated flood hydrographs using lumped and distributed models. Journal of Environmental Research and Development, 7(1): 79-87.
Stephenson, D. 1979. Direct Optimization of Muskingum Routing Coefficients. Journal of Hydrology. 41(4): 161-165.
Viessman, W., Knapp, J., Lewis, G., Harbaugh, T., 1977. Introduction to Hydrology. Dun-Donnelly Publishers, New York, 2nd Edition.
Youssef, A.M., Pradhan, B., Hassan, A.M., 2011. Flash Flood risk estimation along the St.Katherine road, Southern Sinai, Egypt using GIS based morphometry and satellite imagery. Environmental Earth Sciences, 62(3): 611-623.