برآورد ارتفاع رواناب جهت تحلیل پتانسیل سیل خیزی حوزه آبخیز مشرف به شهر ملایر

چکیده مبسوط مقدمه و هدف: همه ساله با نفوذ سامانه های بارشی و همچنین شرایط محلی که بیشتر تحت تاثیر فعالیت های غیراصولی بشر است، سیل خسارات زیادی به منابع طبیعی، سکونت گاه ها و پروژه ­ها وارد می کند. گاهی در اثر سیلاب ایستگاه ­های هیدرومتری تخریب شده و یا اینکه حوزه آبخیز کوچک فاقد ایستگاه هیدرومتری می باشند، درنتیجه برآورد رواناب و دبی های حداکثر سیلاب نیازمند روش مناسبی است تا در این حوضه ها، مقادیر رواناب و سیلاب محاسبه شده و از خسارات آن ها پیشگیری شود. پیشگیری از این خسارات زمانی اهمیت دوچندانی دارد که حوضه موردمطالعه مشرف به مکان هایی با تراکم بالای سکونتگاه و تاسیسات شهری باشد که می تواند جان بسیاری از ساکنین را تهدید نماید. در این تحقیق حوزه آبخیز مشرف به شهر ملایر به منظور برآورد میزان رواناب در هریک از زیر حوضه های آن موردبررسی قرار گرفت. مواد و روش ها: حوزه ­آبخیز مشرف به شهر ملایر با وسعت ۱۴۷۰۰ هکتار از شمال تا شمال شرقی شهر کشیده شده است. پردازش مدل رقومی ارتفاعی و بازدید­های میدانی منجر به شناسایی ۵ زیر حوضه در منطقه مشرف به شهر شد. برای برآورد ارتفاع رواناب و حجم سیلاب در هر زیر حوضه از روش شماره منحنی استفاده شد. شدیدترین واقعه بارش به مقدار ۸۸ میلی­متر در روز با در دوره بازگشت ۳۰ سال به عنوان بارش طراحی و مقدار بارش پیشین در ۵ روز قبل از این واقعه با مقدار تجمعی ۴۵/۲ میلی­ متر لحاظ شد. برای محاسبه پارامترهای فیزیکی حوضه در این مطالعه با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی نقشه های توپوگرافی، زمین شناسی، پوشش گیاهی، خاک و همچنین نقشه کاربری اراضی رقومی یا تولید شد. با به کارگیری تصاویر سنتینل-۲ که دارای ۱۳ باند طیفی و توان تفکیک مکانی ۱۰ متری است هم زمانی نقشه های وضعیت کاربری اراضی و بارش طراحی تامین شد. سپس با استفاده از تلفیق لایه های گروه های هیدرولوژیکی خاک، کاربری اراضی و پوشش گیاهی و با به کارگیری روش سرویس حفاظت خاک ایالات متحده، نقشه شماره منحنی تولید شد. با توجه به مقدار بارندگی ۵ روز قبل و قرار گیری حوضه در شرایط رطوبت پیشین مرطوب، مقدار شماره منحنی برای حالت مرطوب تصحیح شد. مقادیر شماره منحنی با سه رویکرد شماره منحنی وزنی برای هر زیر حوضه، میانگین حسابی شماره منحنی هر زیر حوضه و رویکرد ارتفاع رواناب وزنی برای هر شماره منحنی در واحدهای کاری، مورد مقایسه قرار گرفت. از روش کرپیچ برای محاسبه زمان تمرکز هریک از زیر حوضه ها استفاده شد. در مرحله بعد با استفاده از داده های بارش حداکثر روزانه ایستگاه ملایر در دوره آماری ۱۹۹۱ تا ۲۰۲۱ با استفاده از رابطه سرویس حفاظت خاک ایالات متحده مقادیر ارتفاع بارش به ارتفاع رواناب تبدیل شد سپس میزان دبی اوج سیل برای هر زیر حوضه محاسبه گردید. یافته ها: فقر پوشش گیاهی دائمی و وجود علفی های یک ساله از دلایل پتانسیل بالای زیر حوضه ها در تولید رواناب است. درنتیجه متوسط شماره منحنی در روش­ های میانگین حسابی و وزنی به ترتیب ۷۹/۰۹ و ۸۱/۴۶ است که نشان از توانایی بالای حوضه در تولید رواناب است. تبدیل مقادیر شماره منحنی به ارتفاع و دبی اوج سیل با استفاده از روش شماره منحنی وزنی و میانگین حسابی و در نهایت مقایسه نتایج آن با رویکرد محاسبه ارتفاع رواناب وزنی برای هر شماره منحنی در واحدهای کاری منطقه موردمطالعه اختلاف معنی داری را نشان نداد و درنهایت نقشه های ارتفاع رواناب و دبی اوج سیل مربوط به هر زیر حوضه ترسیم شد. زیر حوضه شمالی حوضه با میانگین ارتفاع رواناب ۴۴/۳۲ میلی متر و دبی اوج ۱۶۸ مترمکعب در ثانیه بیشترین مشارکت را در گسیل سیل به سمت شهر ملایر داراست و زیر حوضه شماره ۴ در بخش جنوب شرقی حوضه کمترین مشارکت را در تولید سیل دارد. همچنین در ارتباط بین مساحت و ارتفاع رواناب، نتایج نشان داد در هر سه روش محاسبه شماره منحنی و ارتفاع رواناب لزوما حوضه هایی که مساحت بیشتری دارد بیشترین مشارکت در وقوع سیل را نداشته و عوامل دیگری نیز در این نتایج نقش دارد که می توان گستردگی بیرون زدگی های سنگی و کاهش زمان تمرکز به دلیل شیب زیاد را از دلایل این مساله دانست. شکل گیری طولانی ترین آبراهه حوضه با ۱۶۳۱۴ متر طول در زیر حوضه شماره سه که پس از زیر حوضه شماره دو بیشترین دبی اوج سیل را داراست از نکات فنی موردبحثی است که می تواند تخلیه سریع دبی اوجی حدود ۱۰۰ مترمکعب در ثانیه را به عهده داشته باشد؛ اما بررسی شیب طولی حدود دو درصدی آن حاکی از خطر بالای سیل گرفتگی ناشی از عدم تخلیه در بارش های با دوره بازگشت بالا است که به نوبه خود خطری جدی برای تهدیدات ناشی از سیل در بخش جنوب شرقی شهر است. تلاقی بخش انتهایی آبراهه اصلی با خروجی سایر زیر حوضه ها و تجمیع رواناب زیر حوضه های بالادست از مشکلات دیگری است که خطر آب گرفتگی مناطق پایین دست را افزایش می دهد. نتیجه گیری: استفاده از روش شماره منحنی برای برآورد میزان رواناب تولیدشده در حوضه های مشرف به سکونتگاه ­ها که عمدتا فاقد ایستگاه هیدرومتری روش مناسبی است. حوزه آبخیز مشرف به شهر ملایر به دلیل وجود مراتع کم تراکم و کشاورزی دیم پتانسیل بالایی در تولید رواناب دارد به همین دلیل باید اقدامات اساسی آبخیزداری برای جلوگیری از ایجاد رواناب و سیل در مواقع بارندگی صورت گیرد.

Keywords:

Curve number method , Malayer City , Rainfall , Runoff , Urban floods , بارش , رواناب , روش شماره منحنی , سیلاب شهری , شهر ملایر