مرجع تخصصی آب و فاضلاب

همه ما هر ساله شاهد وقوع پدیده هایی از قبیل بارندگی های شدید سیل آسا ، سیلابهای مخرب و ویرانگر ،طوفانهای مهیب و خشکسالی هایی در گوشه و کنار کشور هستيم. دانستن توزیع زمانی و مکانی و مقدار ، شدت ومدت وقوع چنین پدیده هایی از جمله نیازهای اساسی جهت طرح های عمرانی ، برنامه ریزی و پیش آگاهی و مقابله در برابر چنین وقایعی در زمان حال و یا آینده است. امروزه با گسترش علم ودانش و پیدایش علوم نوین هواشناسی و مهندسی ، بسیاری از پدیده های فوق قابل اندازه گیری و پیش بینی هستند که از طریق برنامه ریزی و تهیه و تولید آمار و اطلاعات مختلف از وقوع پدیده های بارش ، دما ، باد، دبی و... میسر مي شود. بدین صورت که با اندازه گیری پدیده های مختلف هواشناسی به طور پیوسته در طول سالهای مختلف از طریق احداث ایستگاه های هواشناسی و هیدرومتری و با کمک گرفتن از علوم مختلف آمار و مهندسی ، نظم موجود در بین پدیده ها ی مختلف را کشف نموده و از این روند های به دست آمده در جهت پیش بینی های آتی پدیده ها استفاده می شود . در اين نوشتار كه با تلاش مهندس مصطفوي ، مدير دفتر مطالعات پايه منابع آب شركت آب منطقه اي گلستان به رشته تحرير در آمده است اطلاعاتي در اين زمينه ارائه خواهد شد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

1- عوامل ‌موثر در بروز و يا تشديد سيلاب ‌در حوضه‌ آبجيز:

بطور كلي ‌اين ‌عوامل ‌را مي‌توان ‌به ‌دو دسته ‌عوامل ‌اقليمي ‌و عوامل ‌حوضه‌اي ‌تقسيم‌ نمود كه ‌هر يك‌ به ‌سهم ‌خود تاثير بسزايي ‌در تشكيل ‌سيلاب ‌دارند.

1-1- عوامل ‌اقليمي‌-قطعاً اگر بارندگي ‌اتفاق ‌نيافتد سيلي ‌ايجاد نمي‌شود پس‌ ايجاد سيل ‌در درجه ‌اول‌ به ‌بارش‌ وابسته ‌است ‌از طرفي ‌هر بارشي‌ منجر به ‌ايجاد سيل ‌نمي‌شود.بنابراين ‌منشاء بسياري‌ از سيلابهاي ‌عظيم ‌بارانهايي ‌است‌ كه ‌بصورت‌ رگبارهايي‌ با شدت‌ زياد، تداوم ‌نسبتاً طولاني‌، تكرارهاي ‌متوالي ‌و يا در سطح‌ وسيعي ‌از حوضه‌ رخ‌ مي‌دهند.

1-1-1- رگبارهاي ‌كوتاه ‌مدت ‌ولي‌ با شدت‌ زياد كه‌ به ‌صورت‌ موضعي‌ بر سطح‌ حوضه‌هاي ‌كوچك‌ بويژه‌ در نواحي‌ شيبدار و كوهستاني ‌مي‌بارد در بسياري‌ از مواقع‌ سبب‌ طغيانهاي ‌خيلي ‌تند و سريع ‌مي‌شود كه‌ مي‌تواند خسارات‌ فراواني‌ را در پايين ‌دست‌ حوضه‌ بوجود آورد .

1-1-2-توزيع ‌زماني ‌و مكاني ‌باران‌ نقش‌ بسيار مهمي‌ در ايجاد سيلاب ‌و شكل‌ هيدروگراف‌ دارد بطور مثال‌ اگر در زمان ‌بارش‌، حوضه ‌از نظر رطوبت ‌خاك ‌اشباع ‌و يا در حد اشباع ‌باشد ميزان ‌بارش‌ مازاد به ‌شدت‌ افزايش ‌مي‌يابد و سيلاب ‌بوجود مي‌آيد. و يا اگر بارش‌ در نزديكي ‌خروجي‌ حوضه‌ اتفاق ‌افتد امكان ‌تشكيل ‌سيلاب ‌خيلي ‌بيشتر از مواقعي ‌است‌ كه ‌در نقطه‌اي ‌دورتر از آن ‌اتفاق ‌افتد.

1-1-3-ذوب‌ سريع ‌برف‌ در اثر افزايش‌ ناگهاني ‌دما بويژه‌ اگر همراه ‌با وقوع‌ بارش‌ باشد منجر به‌ ايجاد سيلاب ‌مي‌شو اينگونه‌ سيلابها در مناطقي ‌كه ‌داراي‌ رژيم ‌بارندگي ‌از نوع‌ برفي- باراني ‌باشند، اتفاق‌ مي‌افتد و معمولاً سيلابهاي ‌بزرگي ‌ايجاد مي‌كنند.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

مفهوم پهنه بندي سيل بر اين اصل استوار است كه جلگه سيلابي و كانال رودخانه يك مجموعه واحد بوده و جلگه سيلابي يك قسمت از رودخانه است كه بندرت مورد استفاده قرار مي گيرد. براين اساس پهنه بندي سيلاب به تعيين ناحيه هايي در داخل سيلابدشت اطلاق مي گردد كه براي كاربري هاي مختلف از قبيل فضاهاي باز تفريحي، كشاورزي، محوطه هاي صنعتي و مسكوني و … مورد استفاده قرار مي گيرند. تمامي نواحي سيلابدشت به قسمتهايي با خطر پذيري متفاوت به
منظور كنترل كاربري و توسعه اراضي تقسيم مي شوند. پهنه بندي ، براي مشخص كردن ميزان خطر پذيري به سيلاب براي استفاده كنندگان متحمل سيل، شناسايي ناحيه ها براي بيمه سيل و ايجاد محدوديت هاي اجباري كاربري در مناطق خطرپذير قابل استفاده مي باشد.
پهنه بندي معمولاً در نواحي مناطق توسعه يافته و بر طبق نقشه هاي خطرپذيري صورت مي گيرد و بايستي قدرت لازم براي اعمال محدوديتهاي ناشي از آن وجود داشته باشد.
مديريت توسعه سيلابدشت از آنجا نشات گرفت كه موسسات دولتي و عمومي علاقمند به كنترل تغييرات مناطق در حال توسعه ( نظير تغييركاربري اراضي ، ساخت وسازها ، تاسيسات زيربنايي و غيره) در سيلابدشت ها شدند.
فنون بكار گرفته شده در اين جهت در مقياس مالي سرمايه گذاري كمتري مي طلبد ولي در مقياس تعهدات فردي ( هزينه هاي اجتماعي ) هزينه بالايي در بردارد.براي موفقيت در جلوگيري از توسعه سيلابدشت، به تعهدات جمعي براي انجام اقدامات لازم، نياز است.
اهداف كلان چنين اقدامات محدود كننده اي به قرار زير است:
1- كاهش خسارات بالقوه مالي و تلفات جاني در آينده،
2- تعيين و تشريح كاربري قابل قبول يا منطبق با شرايط از اراضي كه در محدوده مشخص
شده سيلابدشت قرار دارند و
3- مهمتر از همه اين كه افزايش آگاهي عمومي و موسسات در رابطه با خطرپذيري نواحي
سيل زده در سيلاب دشت

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

نخستين فعاليتها در مورد كاربرد GIS درمطالعه پديدة سيلاب به اوايل دهة 1980 ميلادي بر مي‌گردد. كه اولين كارها در اين زمينه با آناليز DEMها (شبكه‌هاي منظم مربعي از داده‌هاي ارتفاعي) براي كاربردهاي هيدرولوژيكي شروع شد. آقايان Ocallaghin و Mark در سال 1984 و Jenson و Domingue در سال 1988 روشهايي را براي پر كردن فرو رفتگيها و پستي‌هاي DEMها به منظور تعيين جهت جريان و تجمع آن ارائه دادند كه اين امر منجر به تعيين اتوماتيك يك حوزه آبخيز و شبكة زهكشي آن شد. متأسفانه استفاده از مدل ارتفاع رقومي يا DEM براي آناليز هيدروليكي رودخانه‌ها چندان مناسب نمي‌باشد، چرا كه اين مدل در توصيف عوارض پيچيده بصورت ضعيفي عمل مي‌كند. از اين رو براي مدل كردن هيدروليكي مجاري رودخانه‌ها مدل شبكه نامنظم مثلثي يا TIN پيشنهاد شد. مدل TIN داراي يك ساختار شبكه‌اي مثلثي است كه مختصات تك‌تك رئوس مثلثهاي آن (x,y,z) مشخص بوده و به اين نحو توپوگرافي زمين را نمايش مي‌دهد. اين مدل به خاطر ساختار منحصر به فردش قادر است كه تمامي جزئيات عوارض را چه در مكانهاي با عوارض پيچيده و متراكم مانند رودخانه‌ها و چه در مكانهايي با عوارض اندك و كم تراكم مانند شيب ملايم دشتها، به خوبي نمايش دهد.

در سال 1991 آقايان Djokic و Maidement از مدل TIN براي مدل كردن زهكشي سيلاب در يك محيطي شهري استفاده نمودند. ايشان در پي تحقيقات ديگري در اين زمينه، بيان داشتند كه استفاده از مدل TIN براي تعيين پارامترهاي تخمين جريان و دبي طراحي بسيار مفيد و مؤثر مي‌باشد. با توسعه روزافزون نرم‌افزارهاي GIS و تنكيكهاي دورسنجي امكان مدل شدن پديدة سيلاب چه در محل شكيل‌گيري آن يعني حوزه آبخيز و چه در محل جريان و پخش آن يعني رودخانه و سيلابدشت آن، بصورت دقيق‌تر فراهم شده است.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب

قسمت اول : پيش بيني سيلاب

سابقه اولین پیش بینی سیل در دنیا به سال 1897 ‏ در فرانسه بر می گردد. در آن سال هیدرولوژیست ها احتمال وقوع سیل در یکی از رودخانه های بزرگ فرانسه را از سه روز قبل پیش بینی کردند که این پیش بینی منجر به کاهش تلفات جانی و مالی گرد ید. سایر بررسی ها نیز نشان می دهد که از دیر باز به کارگيري روش های مختلف برای پیش بینی رواج داشته است.

‏سیستم های پیشرفته پیش بینی سیل به عنوان یکی از روش هاي غیر سازه ای مدیریت سیلاب، بیش از نیم قرن است که در اکثر کشورها مورد توجه قرار گرفته است. در زمینه ایجاد سیستم های پیشرفته پیش بینی سیل چه از لحاظ سخت افزاری و چه از لحاظ نرم افزاری تجربه مفیدی در سطح بین المللی وجود دارد.

مؤلقه های سیستم های هشدار سیل موجود شامل سه بخش اصلی:

1) اندازه گيري، پایش و ارسال داده ها،

2 ‏). بخش نرم افزاری و مدل های ریاضی و

3 ‏) بخش مدیریت و اطلاع رسانی مي باشد.

 مهمترین اجزاء بخش نرم افزاری سیستم، شامل شبیه سازی بارش _ رواناب و فرموله کردن روابط حاکم در فرآیند تبدیل بارش به رواناب، روندیابی سیلاب در رودخانه ها و مخازن و واسنجی و اصلا‏ح سیستم در زمان واقعی و برنامه رابط کاربرمی باشد.

مرجع تخصصی آب و فاضلاب