بررسی تأثیر روش‌های توسعه‌ی کم‌اثر بشکه‌ی ذخیره آب باران و ترانشه نفوذ بر کاهش مقادیر دبی اوج سیلاب‌های شهری

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران.

2 گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 شرکت مهندسین مشاور آب عمران پردیسان، تهران، ایران.

چکیده

توسعه‌ی شهرنشینی در سراسر جهان، ازجمله در ایران، موجب افزایش مناطق غیرقابل نفوذ و به دنبال آن وقایع شدید سیل شده است. هدف اصلی مطالعه حاضر، شبیه‌سازی شبکه‌ی جمع‌آوری رواناب سطحی موجود در منطقه دو شهرداری تهران (ایوانک) بوده که به کمک مدل کامپیوتری SWMM مورد بررسی قرار گرفت. پس از بررسی وضع موجود شبکه، با استفاده از روش‌های توسعه‌ی کم‌اثر بشکه باران، ترانشه نفوذ و ترکیب این دو روش، آبگرفتگی معابر و نحوه‌ی تاثیر آن بر رواناب و حجم ذخیره آب بررسی شد. نتایج نشان داد که دبی اوج سیلاب نسبت به شرایط موجود و در دوره‌ی بازگشت 10 سال، در روش بشکه باران (سناریوی اول) 22 درصد، در روش بشکه باران (سناریوی دوم) 31 درصد، در روش ترانشه نفوذ 29 درصد و در روش ترکیبی 50 درصد کاهش داشته است لذا به‌کارگیری هم‌زمان دو روش بشکه‌ باران و ترانشه نفوذ در به حداقل رساندن خسارات پس از سیل با کاهش دبی اوج سیلاب، در مقایسه با به‌کارگیری جداگانه هر یک از روش‌ها، مؤثر و قابل‌توجه بوده است. همچنین جهت بررسی اقتصادی، هزینه‌ی هر روش با توجه به حجم ذخیره‌ی آب سنجیده شد. بر اساس نتایج، با در نظر گرفتن دوره‌ی بازگشت طراحی 10 سال، نیاز است به ازای ذخیره‌ی هر یک میلیون لیتر، در روش بشکه باران 20/20 میلیارد ریال، در روش ترانشه نفوذ 68/11 میلیارد ریال و در روش ترکیبی (ترانشه نفوذ و بشکه باران) 69/14 میلیارد ریال هزینه شود. با توجه به نتایج، روش ترانشه نفوذ به عنوان اقتصادی‌ترین روش مورد مطالعه در منطقه شناسایی شد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation the Effect of Low-Impact Development Methods of Rainwater Storage Barrels and Infiltration Trenches on Reducing the Peak Discharges of Urban Floods

نویسندگان [English]

  • Parisa Jazaeri 1
  • Ramin Fazloula 2
  • Mohsen Masoudian 2
  • Nasrollah Javaheri 3
1 Dept. of Water Engineering, Agricultural Eng. College, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
2 Dept. of Water Engineering, Agricultural Eng. College, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran.
3 Pardisan Civil Water Consulting Engineers Company, Tehran, Iran
چکیده [English]

Around the world, including in Iran, urban development has led to an increase in impenetrable areas and severe flood events. The purpose of this study was to simulate the surface runoff collection network in District 2 of Tehran Municipality (Ivanak) using the computer model SWMM. Considering the current state of the urban water network, low-impact development methods have been used to reduce peak flood discharge. In this research, rain barrels, infiltration trenches, and a combination of them were used as low-impact development methods. By implementing several low-impact development (LID) techniques, peak flood discharge in the return period of 10 years for the rain barrel method (first scenario), rain barrel method (second scenario), infiltration trench method, and combined method was reduced by 22, 31, 29, and 50 percent, respectively. Accordingly, each method's cost was estimated by its volume of water storage. Considering the 10-year return period, for storage of one million liters, the costs are 20.20 billion Rials in the rain barrel method, 11.68 billion Rials in the infiltration trench method, and 14.696 billion Rials in the combined method (infiltration trench and rain barrel). According to the results, the infiltration trench method was identified as the most economical method studied in the region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rain Barrel
  • Infiltration Trench
  • Urban Runoff
  • Low-Impact Development Methods
  • District 2 of Tehran Municipality
امین جواهری، س.، و نظیف، س. 1393. کالیبراسیون مدل زهکشی رواناب شهری مبتنی بر تحلیل حساسیت. دومین کنفرانس ملی مدیریت و مهندسی سیلاب با رویکرد سیلاب‌های شهری. هتل المپیک. تهران.
ایزانلو، ر.، و بردی شیخ، و. 1397. اولویت بندی سناریوهای مدیریت رواناب سطحی با استفاده از روش TOPSIS در حالت‌های مختلف وزن‌دهی (مطالعه موردی: شهر بجنورد). مجله آب و فاضلاب. دوره29. شماره6، 15-26.
تقیزاده، س. 1396. بررسی عملکرد و بهینه‌سازی جانمایی روش‌های نوین مدیریتی (LID-BMP) در بهبود کیفیت و کمیت رواناب سطحی شهر تهران مطالعه موردی منطقه 22. پاریان نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران سازه‌های هیدرولیکی. دانشکده فنی و مهندسی. دانشگاه قم. ص175.
جهان دیده، ا.، و اسدی نیلوان، ا. 1397. بررسی روش‌های مدرن به منظور به کارگیری در مدیریت رواناب شهری. سیزدهمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران و سومین همایش ملی صیانت از منابع طبیعی و محیط زیست. دانشگاه محقق اردبیلی. 10 و11 مهر.
حسین زاده، م. 1394. مدیریت رواناب شهری به منظور جلوگیری از آلودگی منابع آب شرب و حفظ محیط زیست. چهارمین همایش ملی سامانه‌های سطحی آبگیر باران. انجمن علمی سیستم‌های سطوح آبگیر ایران. مشهد. 28و 29 بهمن.
سازمان برنامه و بودجه. 1400. فهرست بهای واحد پایه‌ی زهکش‌ها و جمع‌کننده‌های زیرزمینی در سال 1400، رسته مهندسی آب.
سعیدی، م.، حسینی، ر. و ملازاده م. 1394. بررسی مزیت‌های روش توسعه‌ی کم‌اثر در جمع‌آوری رواناب‌های سطحی شهر، همایش ملی استفاده از فناوری‌ها و تکنولوژی‌های نوین طراحی، محاسبه و اجرا در مهندسی عمران، معماری و شهرسازی. مراغه، آذربایجان غربی.
شرکت مهندسی مهاب قدس. 1390. طرح جامع مدیریت آب‌های سطحی تهران(جلد دوم: مطالعات پایه). سازمان مشاور فنی و مهندسی شهر تهران.
مظفری، ج.، و کبارفرد، م. 1396. بررسی مدیریت کمی و کیفی سیلاب شهری با مدلEPA-SWMM ؛ مطالعه موردی منطقه 22 تهران. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. دوره 7. شماره27، 47-59.
کبارفرد، م.، فضل اولی، ر.، ضرغامی، م.، و اکبرپور، ا. 1397. ارزیابی کاراترین روش توسعه کم‌اثر و تعیین بهترین راهکار مدیریتی کمی سیلاب شهری با استفاده از رخدادهای به هنگام. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. دوره 12. شماره 1، 40-52.
لطفی، م. 1397. شبیه‌سازی رواناب سطحی در شهر بهارستان با استفاده از مدل کامپیوتری SWMM. پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران. گرایش آب و سازه‌های هیدرولیکی. دانشکده فنی و مهندسی. دانشگاه شهید اشرفی اصفهانی، ص 89.
میرعمادی، س. 1398. مدیریت کمی سیلاب در حوضه‌های شهری با استفاده از مدل SWMM. پایان‌نامه کارشناسی ارشد رشته مهندسی عمران گرایش مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی. دانشکده مهندسی عمران. دانشگاه سمنان. ص 129.
مختارپور، ا.، خداشناس، س.ر.، داوری، ک. 1397. بررسی تغییرات دبی سیلاب شهری با دو روش روسازی متخلخل و ترانشه نفوذ، مطالعه موردی: منطقه 4 تهران. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، دوره 8. شماره 4، 18-29.
معاونت نظارت راهبردی. (1388). راهنمای برآورد رواناب در طراحی شبکه‌های آبیاری و زهکشی (نشریه‌ی شماره 519). معاونت برنامه‌ریزی و نظارت راهبردی رئیس‌جمهور.
موحدی‌نیا، م.، محمد ولی‌سامانی، ج.، براخاصی، ف. 1396. بررسی تأثیر روش توسعة کم‌اثر بشکة ذخیرة آب باران در کاهش آب‌گرفتگی ناشی از وقوع سیلاب شهری. مدیریت آب و آبیاری، دوره 7. شماره 1، 16-1.
هاشمی منفرد، س.، عزیزیان، غ.، درخشان، پ.، و رئیس پور، ج. 1397. بررسی کفایت سیستم زهکشی موجود در مناطق شهری جهت عبور سیلاب و امکان اصلاح آن به کمک مدل (SWMM5 مطالعه موردی: شهرستان داراب). مجله مخاطرات محیط زیست. دوره 7. شماره 15، 219-236.
همتی، ز.، سلیمانی، ک.، و میریعقوب زاده، م. 1398. کاربرد مدل SRM و داده‌های ماهواره‌ای MODIS در برآورد رواناب ناشی از ذوب برف (مطالعه‌ی موردی: حوضه‌ی آبخیز تکاب). مجله سنجش از دور و GIS ایران. دوره 11. شماره 2، 92-79.
Abi Aad, M. P., Suidan, M. T., & Shuster, W. D. 2010. Modeling techniques of best management practices: Rain barrels and rain gardens using EPA SWMM-5. Journal of Hydrologic Engineering, 15(6), 434-443.
Basnet, K., Khadka, S., & Shrestha, K. K. 2020. Sustainable Urban Storm Water Drainage Design using SWMM: a Case Study of Lamachaur, Pokhara, Nepal. International Journal of Engineering and Science, 10(8), 01-12.
Hossain, S., Hewa, G. A., & Wella-Hewage, S. 2019. A Comparison of continuous and event-based rainfall–runoff (RR) modelling using EPA-SWMM. Water, 11(3), 611.
Kim, J., & Ryu, J. 2020. Decision-Making of LID-BMPs for Adaptive Water Management at the Boise River Watershed in a Changing Global Environment. Journal Water. Volume 12. Issue 9. 1-17.
Jung-min L., Kyoung-hak H., Jong-soo C., Yeojin Y., Franz K. and Geronimo F. 2012 Flood reduction analysis on watershed of LID design demonstration district using SWMM5. Desalination and Water Treatment. 38(1-3):255-261.
Masseroni, D.; Cislaghi, A.; Camici, S.; Massari, C.; Brocca, L. A. 2016 reliable rainfall–runoff model for flood forecasting: Review and application to a semi-urbanized watershed at high flood risk in Italy. Hydrol. Res. 48, 726–740.
Movahedinia, M., Samani, J. M. V., Barakhasi, F., Taghvaeian, S., & Stepanian, R. 2019. Simulating the effects of low impact development approaches on urban flooding: a case study from Tehran, Iran. Water Science and Technology, 80(8), 1591-1600.
Prince George's County. 1999. Low-impact development: An integrated design approach. Department of Environmental Resources. Programs, & Planning Division.
Rossman L.A. 2010 Storm water management model user's manual, version 5.0, Cincinnati, OH: National Risk Management Research Laboratory. Office of Research and Development, US Environmental Protection Agency, p. 276
Rossman L. 2016 Storm water management model reference manual volume 1-hydrology-revised, EPA No. 600/R-15/162A, 235 pp
Satheeshkumar, S., Venkateswaran, S., & Kannan, R. 2017. Rainfall–runoff estimation using SCS–CN and GIS approach in the Pappiredipatti watershed of the Vaniyar sub basin, South India. Journal Modeling Earth Systems and Environment. Vol. 3. P 24.
Sin J., Jun C., Zhu J.H. and Yoo C. 2014 Evaluation of flood runoff reduction effect of LID (low impact development) based on the decrease in CN: Case studies from Gimcheon Pyeonghwa district, Korea. 12th International Conference on Computing and Control for the Water Industry. CCWI2013, Procedia Engineering, 70: 1531-1538
Singh, J.; Knapp, H.V.; Arnold, J.G.; Demissie, M. Hydrologic modelling of the Iroquois River watershed using HSPF and SWAT. J. Am. Water Resour. Assoc. 2007, 41, 343–360.
US Environmental Protection Agency (USEPA) 2000 Low Impact Development (LID): A literature review. Washington, DC.
Young, K. D., Younos, T. M., Dymond, R. L., & Kibler, D. F. 2009. Virginia's Stormwater Impact Evaluation: Developing an Optimization Tool for Improved Site Development, Selection and Placement of Stormwater Runoff BMPs.