شبیه سازی گزینه های کنترل سیل با استفاده از مدل ارتقا یافته بارش-رواناب

سیل در کشور به دلایل متعددی خسارات و تلفات زیادی وارد نموده و روند افزایشی نیز در دهه های اخیر به خود گرفته است. از جمله روش های کنترل سیل از منشا می توان به اجرای عملیات آبخیزداری مانند احداث سدهای گابیونی، تراس بندی و مدیریت پوشش گیاهی اشاره نمود. لیکن اینگونه عملیات باید از نظر تعداد، وسعت و مکان بدقت طراحی شوند تا از یک طرف حداکثر تاثیر را بر کاهش سیل در نقاط خسارت اعمال نمایند و از طرف دیگر به دلایل اقتصادی بیشترین بازده با کمترین عملیات حاصل آید. این نوعی بهینه سازی عملیات می باشد که باید از طریق تلفیق مدل های شبیه سازی و بهینه سازی بدان دست یافت. در این پروژه کاربری اراضی به عنوان یک گزینه نفوذی، سکوبندی با افزایش زمان پیمایش و بند اصلاحی به عنوان یک گزینه نفوذی – ذخیره ای در مهار سیلاب در منشا تولید رواناب یعنی در حوضه های بالادست و سرشاخه ها مورد ارزیابی قرار می گیرد. از آنجاییکه مدل های شبیه سازی به منظور درک و شناخت رفتار سیستمها به کار می روند لذا برای ارزیابی عملکرد هر یک از این گزینه ها استفاده از یک مدل شبیه سازی ضروری می باشد. مدل شبیه سازی این پروژه در قالب یک مدل بارش-رواناب براساس مدل نیمه توزیعی مادکلارک رواناب تک واقعه طراحی شده است. این مدل یک مدل ریاضی - عددی هیدرولوژیکی با پایه هیدرولیکی است که با استفاده از پارامترهای فیزیوگرافی و هیدرولوژیکی حوزه در قالب یک محیط توزیعی به برآورد هیدروگراف رواناب ناشی از یک بارش معین می پردازد. سپس مدل فوق به منظور شبیه سازی اقدامات کنترل سیل مورد بررسی (از منشا) توسعه یافته تا بتوان تاثیر وجود هر یک از گزینه ها را در زمان پیمایش هر سلول و در هیدروگراف سیل خروجی مشخص نمود. گزینه های مورد بررسی در این تحقیق شامل عملیات بیولوژیک، سکوبندی و بندهای اصلاحی (چکدم) بوده است. چکدم ها سازه ای شناخته شده ای هستند که برای کنترل سیل به روشهای سازه ای بکار گرفته می شوند. از مزیت های آنها می توان به کاهش دبی پیک سیلاب، افزایش زمان پیک و افزایش زمان تمرکز حوضه که یکی از خصوصیات هیدرولوژیکی حوضه می باشد، اشاره کرد. در این پروژه سازه بند اصلاحی یا همان چکدم به عنوان یک گزینه نفوذی – ذخیره ای در کنار دیگر گزینه ها برای مهار سیلاب در منشا تولید رواناب یعنی در حوضه های بالادست و سرشاخه ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. سپس مدل فوق به منظور شبیه سازی اقدامات کنترل سیل مورد بررسی (از منشا) توسعه یافته تا بتوان تاثیر وجود گزینه غیر سازه ای و سازه ای مهار سیلاب را در زمان پیمایش هر سلول و در هیدروگراف سیل خروجی مشخص نمود. با توجه به پیچیدگیهای مدلسازی با حضور سازه های تقاطعی کنترل سیلاب، بنابراین در این تحقیق و بطور جداگانه تاثیر سازه چکدم در هیدروگراف خروجی حوضه با استفاده از مدل MIKE 11 بررسی گردید. با شبیه سازی هیدرولیکی یک رودخانه در سناریو های مختلف توسط MIKE11، اقدام به بررسی تاثیر چکدمها بر هیدروگراف جریان سیلاب پرداخته شد. نتایج نشان داد که این سازه ها تاثیر بسیار چشمگیری بر کاهش دبی پیک و افزایش زمان رسیدن به پیک و همچنین افزایش زمان تمرکز حوضه در سیلاب های با دوره بازگشت های پایین را دارا می باشند و با بالارفتن دوره بازگشت سیلاب، تاثیر این سازه ها کمتر شده است. اثرات بدست آمده از سازه چکدم به مدل اصلی توسعه یافته در این تحقیق معرفی گردید. در این طرح با انتخاب یک حوضه آبخیز، مدل تهیه شده مورد ارزیابی قرار گرفت. ابتدا شبیه سازی بارش-رواناب و و تهیه هیدورگراف سیل برای حوضه بدون منظور نمودن اقدامات کنترل سیل انجام شد. سپس در حوضه منتخب عملیات بیولوژیکی برای هریک از زیرحوضه ها با توجه به سه پارامتر شیب، کاربری اراضی و خاک مشخص و واحدهای همگن عملیات بیولوژیک مشخص گردید. در بحث عملیات مکانیکی نیز چکدم بعنوان یکی از سازه ها در سه شیب 5-0، 10-5 و 15-10 درصد وارد مدل شده و نهایتا مدل با اعمال حالتهای مختلف بیولوژیک و چکدم اجرا و مناطق مناسب در حوضه منتخب برای اقدامات فوق شبیه سازی گردید