كاربرد GIS در بررسي و مطالعه سيلاب

درحال مشاهده: كاربرد GIS در بررسي و مطالعه سيلاب

ادعونی اهدای خون

كاربرد GIS در بررسي و مطالعه سيلاب

۱۳۸۹/۱۱/۲۶

1:6

امیرحسین ستوده بیدختی

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.
وهابي (1376) به منظور مقايسه روش SCS و موج سينماتيك در برآورد دبي اوج هيدروگراف سيل در حوزه آبخيز طالقان از مدل HEC-1 استفاده كرده است. نتايج بدست آمده از كاربرد روش SCS و موج سينماتيك در مدل نشان داد كه روش SCS با خطاي نسبي كمتر از 11 درصد دبي‌هاي اوج رويدادهاي مورد نظر را بهتر از روش موج سينماتيك برآورد مي‌كند. به عبارت ديگر روش موج سينماتيك از دقت و كارآيي بالاتري برخوردار است. نامبرده با استفاده از سيلابهاي برآوردي و كاربرد مدل MIKE11 نسبت به پهنه‌بندي خطر سيل در رودخانه طالقان اقدام نموده است. هر چند طالقان رود در حوضه كوهستاني جريان داشته و به لحاظ شيب زياد دامنه‌هاي مشرف به رودخانه، مسير انتخابي داراي شرايط مطلوبي جهت نمايش تغييرات پهنه خطر سيل در دوره بازگشتهاي مختلف نبوده است ولي سطوحي از اراضي زراعي و باغي در دوره بازگشتهاي بالا در معرض خطر غرقاب شدن جريانات سيلابي قرار مي‌گيرند.
كياني (1378) در پژوهشي كه انجام داد پس از اشاره به انواع روشهاي ترسيم منحني‌هاي همبارش، نقش پارامترهاي مكاني ـ فضايي را در تحليل اين منحني‌ها با توجه به وضعيت منطقه مورد بررسي و ارزيابي قرار داد. تعداد ايستگاههاي مورد تحليل نهايي در اين پژوهش پس از بازسازي و حذف برخي از ايستگاهها به 20 ايستگاه سينوپتيك و كليماتولوژي براساس دورة آماري 30 ساله رسيد.
وي در اين تحقيق نشان داد كه با بهره‌گيري از مدلهاي رياضي و آماري و تكنيك GIS مي‌توان دقت نتايج را افزايش داد. لازم بذكر است كه پيش از اين نقشه‌هاي منحني همبارش بصورت دو بعدي بر روي كاغذ ترسيم و محاسبه مي‌شدند، اما در اين مطالعه منحني‌هاي همبارش براساس مدل واقعي ارتفاع زميني (DEM)، و محاسبات ارتفاع بارش بصورت رستري (Raster) بر روي مدل سه بعدي منطقه مورد مطالعه محاسبه شد. از مهمترين محاسن اين تكنيك مي‌توان اعمال فرمولها و معادلات مختلف بارش (گراديان، فازي و ...) بر سطح واقعي زمين بر حسب سيستم جهت‌ها را نام برد. و در صورت وجود تجهيزات و امكانات لازم طراحي شبكه‌هاي هوشمند (فازي) در قالب GIS پويا (ديناميك) مي‌تواند عملي شود. علاوه بر آن نقش جهتهاي توپوگرافي نيز در تحليل مدل سه بعدي منطقه بصورت 3 سيستم جداگانه مورد بررسي قرار گرفت.
خسروشاهي (1380) به منظور تعيين نقش زير حوضه‌هاي آبخيز در شدت سيل‌خيزي حوضه دماوند در تحقيقي از مدل هيدرولوژيكي Hec-HMS استفاده نموده است. وي در آن پژوهش به دنبال ارائه روشي بوده است كه با استفاده از مدلهاي رياضي هيدرولوژي مي‌توان ضمن در نظر گرفتن اثرات متقابل عوامل مؤثر بر سيل‌خيزي، مناطق خطرساز و سيل‌خيز را در داخل حوضه تعيين نموده و به عبارتي شدت سيل را در هر يك از زيرحوضه‌ها و يا واحد هيدرولوژيكي اولويت‌بندي نمود.
براي اين منظور ابتدا حوضه مورد مطالعه به تعدادي زير حوضه (7 زيرحوضه) تقسيم شد، سپس خصوصيات فيزيكي حوضه و زير حوضه‌هايش با استفاده از GIS تعيين گرديد. با تعين داده‌هاي مورد نياز، هيدروگراف سيل طراحي براي هر يك از زيرحوضه‌ها و كل حوضه از طريق اجراي مدل Hec-HMS بدست آمد. با مدنظر قرار دادن دبي اوج زيرحوضه‌ها و براساس تعريفي كه براي شاخص سيل خيزي در اين تحقيق پيشنهاد شده، در هر بار اجراي مدل به تفكيك اثر هر يك از زير حوضه‌هاي از رونديابي داخل حوضه حذف و مقداري براي خروجي حوضه بدون مشاركت زيرحوضه مربوطه محاسبه گرديد. بدين طريق ميزان مشاركت هر يك از زيرحوضه ها در هيدروگراف سيل خروجي حوضه بدست آمد و اولويت‌بندي زيرحوضه‌ها با توجه به سهم مشاركت هر يك از آنها در توليد دبي خروجي حوضه انجام شد. محاسبات حاصل از اجراي مدل نشان داد كه با رونديابي سيل در آبراهه ميزان مشاركت زيرحوضه‌ها در سيل خروجي به بزرگي و كوچكي دبي زير حوضه و در بسياري از موارد حتي به مساحت زيرحوضه‌ها بستگي ندارد و زيرحوضه‌هايي كه دبي بيشتر داشته‌اند لزوماً مشاركت بيشتري در سيل خروجي ندارند. و به عبارت ديگر زيرحوضه‌ها نوعي رفتار غيرخطي از خود بروز داده‌اند. لازم به ذكر است كليه مراحل فوق به ازاي دوره بازگشتهاي مختلف و همچنين تداومهاي متفاوت انجام شد و تغييري در اولويت‌بندي زيرحوضه‌ها حاصل نگرديد.
با توجه به توضيحات فوق كاربردهاي مختلف GIS در پدیده سيلاب عبارتند از:
1- سهولت اعمال تغييرات و اصلاحات
2- امكان نمايش و مقايسه سطوخ مختلف غرقابي
3- نمايش اطلاعات عمق آبگرفتگي
4- افزايش دقت در تعيين مناطق سيلگير

5- سهولت نگهداري، چاپ و تكثير اطلاعات

عمق نصب فاضلاب روها - شنبه بیست و پنجم دی