بررسی خطر وقوع سیلاب شهرستان مشکین‌شهر با استفاده از مدل‌های WMS و HEC-RAS

نوع مقاله : طرح پژوهشی

نویسندگان

1 *، استاد گروه جغرافیای طبیعی(گرایش ژئومورفولوژی)، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد، گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

3 دانشجوی دکتری گروه جغرافیای طبیعی، دانشکده علوم اجتماعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.

10.22034/gahr.2023.412718.1929

چکیده

سیلاب یکی از مهم‌ترین و مخرب‌ترین بلایای طبیعی در سراسر جهان است. در دهه گذشته میزان وقوع سیلاب‌های مخرب به دلیل افزایش دما، گسترش شهرسازی و تغییر خصوصیات حوضه آبریز همراه با ایجاد تغییر کاربری اراضی و استفاده نادرست از زمین افزایش یافته است. هدف از این پژوهش بررسی سیلاب مشکین شهر با استفاده از مدل‌های WMS و HEC-RAS می‌باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از مدل WMS، مدل‌سازی حداکثر سیلاب و تعیین هیدروگراف سیلاب برای دوره‌ها‌ی بازگشت 5، 10 و 25 ساله صورت گرفته است. حداکثرسیلاب برای حوضه A با دوره‌های بازگشت ذکر شده به ترتیب برابر با84/0، 33/1 و 08/2 متر مکعب بر ثانیه می‌باشد. برای حوضه B به‌ترتیب برابر با 80/0، 27/1و 2 متر‌مکعب بر ثانیه می‌باشد. همچنین حداکثر سیلاب برای حوضه C با دوره‌های بازگشت ذکر شده به‌ترتیب برابر با 97/0، 55/1 و 24/2 متر مکعب بر ثانیه می‌باشد. نتایج حاصل از هیدروگراف سیلاب نشان می‌دهد با افزایش دوره بازگشت میزان نفوذ در حوضه کاهش پیدا کرده و دبی سیلاب زودتر اتفاق افتاده است. همچنین با افزایش دوره بازگشت زمان اوج هیدروگراف کاهش یافته است از طرفی با افزایش دوره‌ی بازگشت زمان پایه هیدروگراف و زمان فروکش سیل نیز افزایش می‌یابد. برای پهنه‌بندی سیلاب اطلاعات به دست آمده از مدل WMS به مدل HEC-RAS وارد شده است. با توجه به پروفیل طولی و نمای3 بعدی از پهنه‌بندی سیل می‌توان نتیجه گرفت که با افزایش دوره بازگشت، ارتفاع سطح آب در پروفیل طولی افزایش یافته است. همچنین به وضوح در نمای3 بعدی مشاهده می‌شود که سیل مناطق بیشتری را فراگرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigating of the flood risk in MeshginShahr city Using WMS and HEC-RAS Models

نویسندگان [English]

  • Mousa Abedini 1
  • Nasrin shahmohammadi 2
  • Amir Hesam Pasban 3
1 Professor, Department of physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabili, Iran
2 2- M s. in the Geomorphology, Department of Physical Geography. Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
3 PhD Student in the Geomorphology, Department of Physical Geography, Faculty of Social Sciences, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
چکیده [English]

In the last decade, the occurrence of destructive floods has increased due to the increase in temperature, the expansion of urbanization and the change in the characteristics of the catchment area, along with the change of land use and improper use of land. The purpose of this research is to investigate the flood of Meshkin Shahr using WMS and HEC-RAS models. In this research, using the WMS model, modeling of the maximum flood and determination of the flood hydrograph for return period 5, 10 and 25 has been done, the maximum flood for basin A with the mentioned return periods is equal to 0.84, 1.33 and 08.08 respectively. It is 2 cubic meters per second. For basin B, it is equal to 0.80, 1.27 and 2 cubic meters per second, respectively. Also, the maximum flood for basin C with the mentioned return periods is equal to 0.97, 1.55 and 2.24 cubic meters per second, respectively. The results of the flood hydrograph show that with the increase of the return period, the infiltration rate in the basin has decreased and the flood discharge has occurred earlier. Also, with the increase of the return period, the peak time of the hydrograph has decreased. Also, with the increase of the return period, the time of the base of the hydrograph and the subsidence time of the flood also increase. For flood zoning, the information obtained from the WMS model has been entered into the HEC-RAS model. According to the longitudinal profile and the 3-dimensional view of flood zoning, we can conclude that with the increase of the return period, the height of the water level in the longitudinal profile has increased. It is also clearly seen in the 3D view that the flood has covered more areas.

کلیدواژه‌ها [English]

  • flood discharge
  • HEC-RAS hydrological model
  • WMS
  • Meshkinshahr
پورنبی‌درزی، س.، وفاخواه، م.، رجبی، م.ر. 1400. پهنه بندی خطر سیل با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS و Arc GIS (مطالعه موردی: حوزه آبخیز چشمه کیله شهرستان تنکابن)، مخاطرات محیط طبیعی، 10(28): 28-15.
حجازی، ا.، خدائی‌قشلاق، ف.، خدائی‌قشلاق، ل. 1398. پهنه بندی خطر وقوع سیلاب در حوضه آبریز ورکش چای با استفاده از نرم­افزار‌HEC-RAS و الحاقیه‌ی HEC-GEO-RAS، تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، 19(53): 155-137.
زاهدی، ا.، طالبی، ع.، داوری، ک.، موسوی، و. 1401. شبیه سازی بیلان هیدرولوژیک حوزه آبخیز رودخانه سمقان با استفاده از مدل SWAT و الگوریتم 2SUFI، جغرافیا و روابط انسانی، 5(3): 221-205.
عابدینی، م.، بهشتی‌جاوید، ا. 1395. پهنه بندی خطر وقوع سیلاب حوضه آبخیز لیقوان­چای با استفاده از مدل فرآیند تحلیل شبکه و سیستم اطلاعات جغرافیایی، فضای جغرافیایی، 16(55): 312-293.
عابدینی، م.، پیروزی، ا.، آقایاری، ل. 1401. پهنه بندی خطر وقوع سیالب در حوضه آبریز رضی چای با استفاده از مدل ویکور، مدیریت بحران، 11(2): 13-1.
عمادالدین، س.، احمدی، ح.، آرخی، ص. 1402. پهنه‌بندی سیلاب حوضه ابر شهرستان شاهرود به ‌منظور کاهش ریسک با استفاده از مدل HEC-RAC، مهندسی جغرافیایی سرزمین، 7(1): 15-1.
عابدینی، م.، فتحی، م.ح. 1394. پهنه‌بندی خطر وقوع سیلاب با استفاده از فرآیند تحلیل شبکه‌ (مطالعه موردی: حوضه‌ آب‌خیز خیاو چای)، هیدروژئومورفولوژی، 2(3): 120-99.
عابدینی، م.، فعال‌نذیری، م.، پیروزی، ا. 1402. ارزیابی و پهنه بندی خطر سیلاب با استفاده از تکنیک چند معیاره آراس و هیدروگراف واحد (مطالعه ی موردی:حوضه بالادست ایستگاه هیدرومتری پل سلطان مشکین شهر)، مخاطرات محیط طبیعی، 12(35): 138-115.
قنواتی، ع.، کرم، ا.، آقاعلیخانی، م. ارزیابی و پهنه‌بندی خطر رخداد سیلاب در حوضه فرحزاد (تهران) با استفاده از مدل فازی، جغرافیا و برنامه‌ریزی محیطی، 23(4): 138-121.
منبری، ف.، ملکی، م.، نیری، ه. 1401. مدل‌سازی سیلاب در حوضه‌های آبریز با استفاده از تحلیل آماری و ویژگی-های مورفومتری (مطالعه موردی: حوضه‌های آبریز استان کردستان)، هیدروژئومورفولوژی، 9(33): 105-87.
نحوی‌نیا، م.ج.، کریمی، ب.، کاردان مقدم، ح.، اکبرپور، ا. 1387.  آنالیز حساسیت دبی پیک حوضه آبریز با استفاده از مدلWMS (مطالعه موردی حوضه آبریز بنددره بیرجند)، کنفرانس بین المللی بحران آب، تهران، ایران.
Aynalem, S.B. (2020). Flood Plain Mapping and Hazard Assessment of Muga River by Using ArcGIS and HEC-RAS Model Upper Blue Nile Ethiopia, Landscape Architecture and Regional Planning, 5, 74-85.
Iosub, M., Minea, I., Hapciuc, O., & Romanescu, GH. (2015). The use of HEC-RAS modelling in flood risk analysis. Aerul si Apa. Componente ale Mediului, 315.
Khattak, M. S., Anwar, F., Saeed, T. U., Sharif, M., Sheraz, K., & Ahmed, A. (2016). Floodplain mapping using HEC-RAS and ArcGIS: a case study of Kabul River, Arabian Journal for Science and Engineering, 41(4): 1375-1390.
 Knebl, MR., Yang, ZL., Hutchison, K., & Maidment, DR. (2005). Regional Scale Flood Modeling using NEXRAD, Rainfall, GIS, and HEC-HMS\RAS: A Case Study for the San Antonio River Basin Summer 2002 Storm Event, Journal of Environmental Management, 75: 325-336. 17.7
Kveont, R. (2009). Mathematical Model of Medizibodrozie WMS Internatinal symposiumon, Water management and hydraulhc engineering paper A97,Macedonia, 1-5 September.
Ongdas, N., Akiyanova, F., Karakulov, Y., Muratbayeva, A., & Zinabdin, N. (2020). Application of HEC-RAS (2D) for flood hazard maps generation for Yesil (Ishim) river in Kazakhstan, Water, 12, 1-20.
Rangari, V. A., Sridhar, V., Umamahesh, N., & Patel, AK. (2019). Floodplain mapping and management of urban catchment using HEC-RAS: a case study of Hyderabad City, Journal of The Institution of Engineers (India), 100, 49-63.
Splinter, D. K., & Dauwalter, DC. (2016). Frequency of large in-channel wood in eastern Oklahoma ecoregions and its association with channel morphology, Geomorphology, 269, 175- 185.