مدیریت غیر سازه‌ای سیلاب‌دشت‌ها با استفاده از پیش بینی خسارت کشاورزی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین

2 دانشکده کشاورزی دانشگاه صنعتی شاهرود

چکیده

تعیین خسارت کشاورزی گام اول برای مدیریت غیرسازه‌ای سیلاب‌دشت‌ها با زون‌بندی مناطق از نظر ریسک سرمایه‌گذاری است. پیش­بینی خسارت کشاورزی نیازمند تحلیل ریسک زمانی و مکانی بوده و با ترکیبی از تحلیل فراوانی، شبیه­سازی هیدرولیکی سیل و توابع خسارت در مراحل مختلف رشد گیاهان محاسبه می‌شود. در روش ارائه شده که بر مبنای تکنیک مونت‌کارلو شکل گرفته است شانس رخداد سیل در هر یک از مراحل رشد گیاه  از طریق ضرایب وزنی که با نمونه‌گیری تصادفی از توزیع یکنواخت تولید می‌شوند، محاسبه شده و خسارت نهایی از مجموع خسارت‌های حاصل در هر یک از مراحل رشد و ثابت شدن آن به ازای تکرارهای متوالی به دست می­آید. در این تحقیق جهت شبیه‌سازی هیدرولیکی سیل از HECRAS و برای ترکیب نتایج حاصله با توابع خسارت زمانی و فیزیکی گیاه از محیط GIS استفاده شده است. در این مطالعه برای توسعه روش پیش‌بینی خسارت، گیاه برنج که کشت غالب مناطق شمالی ایران می­باشد مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشان می­دهند که میزان خسارت متوسط به ازای رخداد یک سیل معین در مراحل مختلف رشد به ترتیب در مراحل نشا، خوشه‌دهی، ساقه‌زنی و درو افزایش می‌یابد. براین اساس زمان رخداد سیل تأثیر بسزایی در میزان خسارت دارد ولی رابطه خسارت با افزایش رشد گیاه مستقیم و خطی نیست. در روش‌های موجود خسارت سطح سیل‌گیر  100 درصد محسوب می‌گردد ولی در این مطالعه متوسط خسارت ناشی از رخداد سیل­های 100 ساله، 200 ساله و 500 ساله در سطح سیل‌گیر 500 ساله به ترتیب برابر با 21، 27 و 47 درصد بدست آمد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Non-structural management of floodplains using agricultural flood loss estimation

نویسندگان [English]

  • Alireza Shokoohi 1
  • Zahra Ganji 2
1 Associate professor, Water engineering Dept., Faculty of engineering and technology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Assistant Professor, Water engineering Dept., Faculty of Agriculture, Industrial University, Shahroud, Iran
چکیده [English]

Agricultural flood loss estimation is the first step toward non-structural management of rural areas and requires the combination of flood frequency analysis, flood hydraulic simulation and loss function estimation for each growth stage of the crop. Due to the amount of investment and plant resistance, agricultural loss varies according to different growth stages; that is, agricultural flood loss is a time dependent phenomenon. In the proposed algorithm, which is based on the Monte Carlo technique, the chance of the flood occurrence at each growth stage is generated via a repetitive sampling from the Uniform probability density function while an insignificant difference between two consecutive summations of the losses at different stages gives the final total loss. Rice as the main crop of the north of Iran was selected for the study. The results showed that the loss is a non-linear function of the growth stages and increases as follows: transplanting, clustering stemming and harvesting. In contrast to the existing methods that suppose 100% loss for flooded areas, the 100, 200, and 500 return period floods caused losses equal to 21, 27, and 47% respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Agricultural flood loss estimation
  • Spatial and temporal risk
  • Loss functions
  • Rice
  • Non-structural management

1-  امامی، ک. 1385. روش‌های غیر سازه‌ای مدیریت سیلاب. کارگاه فنی همزیستی با سیلاب. تهران، ایران.

2-  امیدوار، ب.، ک. امامی، ه. خدایی و ح. حکمتی‌فر. 1384. سیستمهای پیش بینی هشدار سیلاب و نقش آن در مدیریت بحران. اولین کنفرانس بین المللی مدیریت جامع بحران در حوادث غیرمترقبه. تهران. ایران، ص1-7.

3-  خدایی، ه.، م. کبارفرد و ج. مظفری. 1385. پیش‌بینی و هشدار، ابزاری کارا برای همزیستی با سیلاب. کارگاه فنی همزیستی با سیلاب. تهران، ایران.

4-  شرکت سهامی آب منطقه‌ای استان خراسان رضوی. روابط عمومی. آخرین بازدید: 1391. http://www.khrw.ir.

5-  شرکت سهامی آب منطقه‌ای استان گلستان. روابط عمومی. آخرین بازدید: 1391. http:// www.gsrw.ir

6-  شرکت سهامی آب منطقه‌ای استان گیلان. روابط عمومی. آخرین بازدید: 1391. http://www.glrw.ir.

7-  کمیته ملی آبیاری و زهکشی. 1379. راهنمای روشهای غیر سازه‌ای مدیریت سیلاب. نشریه شماره 40.

8-  گنجی، ز.، ع.ر. شکوهی و ج.م.و. سامانی. 1390. تعیین عمق و سرعت جریان سیلابی در آستانه شکست گیاهان زراعی و محاسبه موقعیت برش در آنها با استفاده از آنالیز تحلیلی وآزمایشگاهی، مطالعه موردی؛ برنج. مجله هیدرولیک، سال 6، شماره 1، ص 53-68.

9-  گنجی، ز.، ع.ر. شکوهی و ج.م.و. سامانی. 1391. بررسی تحلیلی رفتار متقابل گیاه و جریان جهت تبیین مبانی مدل ریاضی خسارت کشاورزی. یازدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران. ارومیه. ایران. ص1-9.

10-  ملک محمدی، ب. و م. تجریشی.1384. تعیین نرخ بیمه سیل در مناطق شهری. صنعت بیمه سال 14، شماره 55. ص70-87.

11-  ملک محمدی، ب، ب. زهرایی، ر. کراچیان و ا. ضیایی. 1386. تلفیق مدل بهینه سازی کنترل سیلاب در مخازن سدها با مدل پهنه‌بندی تعیین خسارت در رودخانه پایین دست، ششمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه شهر کرد، ایران، ص 1-11.

12-  مصباحی، م؛ ج. عطاری؛ ر. سبزیوند. 1386. تحلیل خطرپذیری و مدیریت سیلاب با استفاده از نرم­افزارهای HEC-RAS و GIS و تحلیل اقتصادی خسارت، ششمین کنفرانس هیدرولیک ایران، دانشگاه شهر کرد.

13-  نوری، م. و ب. شریفی. 1390. بررسی اهمیت روش‌های غیرسازه‌ای در مدیریت سیلاب. ششمین کنگره ملی مهندسی عمران. سمنان، ایران ص 1-9.

14-  وزارت نیرو. 1385. راهنمای ارزیابی خسارت سیلاب، پیش­نویس نشریه شماره 296-الف، دفتر استانداردها و معیارهای فنی، معاونت پژوهشی و مطالعات پایه، شرکت مدیریت و منابع آب ایران.

15-  Ahmad, S.S., S.P. Simonovic. 2011. A three-dimensional fuzzy methodology for flood risk analysis. Journal of Flood Risk Management, 4(1): 53-74.

16-  Berning, C., L.D. Plessis & M.F. Viljoen. 2001. Loss functions for structural flood mitigation measures, Water SA, 27(1): 35-38.

17-  Berning, C., M.F. Viljoenand & L.D. Plessis. 2000. Loss functions for sugar-cane: Depth and duration of inundation as determinants of extent of flood damage, Water SA, 26(4): 527-530.

18-  Department of Homeland Security Federal Emergency Management Agency Mitigation Division Washington, D.C. 2008. HAZUS: Multi-Hazard Loss Estimation Model Methodology-Flood Model Technical Manual. National Institute of Building Sciences Washington, D.C.

19-  Dutta, D., S. Herath & K. Musiake. 2003. A mathematical model for flood loss estimation, Journal of Hydrology 277:24–49.

20-  Ganji, Z., A. Shokoohi & J.M. Vali Samani. 2012. Developing an agricultural flood loss estimation function (case study: rice), Natural Hazards, 64:405-419.

21-  HEC-FDA. 2008. Flood Damage Reduction Analysis, User Manual Version 1.2.4, Us Army Corps of for Water Resources Hydrologic Engineering Center.

22-   Huang, X., H.Tan, J. Zhou, T. Yang, A. Benjaminand, S.W.  Wenand, S. Li, A. Liu, X. Li & S. Fen. 2008. Flood hazard in Hunan province of China: an economic loss analysis, Nat Hazards, 47:65–73.

23-  Kalyanapu, A.J., D.R. Judi & T.N. McPherson. 2012. Monte Carlo-based flood modelling framework for estimating probability weighted flood risk. Journal of Flood Risk Management, 5(1): 37-48.

24-   Kang, J.L., M.D. Su & L.F. Chang. 2005. Loss Functions and Framework for Regional Flood Damage Estimation in Residential Area, Journal of Marine Science and Technology, 13(3): 193-199.

25-  Middelmann-Fernandes, M.H. 2010. Flood damage estimation beyond stage–damage functions: an Australian example. Journal of Flood Risk Management, 3(1): 88-96.

26-  Patel, D. & M. Dholakia. 2010. Feasible Structural and Non- Structural Measures to Minimize Effect of Flood in Lower Tapi Basin. WSEAS TRANSACTIONS on FLUID MECHANICS, 3(5): 104-121. 

27-  Smith, D.I. & M. Greenaway. 1988. The Computer Assessment of Urban Flood Damage: ANUFLOOD, Technical Report, Desktop Planning, Melbourne, Hargreen, Australia.

28-  Solin, L. 2012. Spatial variability in the flood vulnerability of urban areas in the headwater basins of Slovakia. Journal of Flood Risk Management, 5(4): 303-320.

29-  US Army Corps of Engineers, Hydrologic Engineering Center. 1985. Agricultural Flood Damage Analysis User's Manual.

30-  WMO. 2006. Sustainable development through integrated flood management. WMO Bulletin 55(3).