مهندسی آبخیزداری

اين روش مطالعه بويژه براي كساني كه از مدلهاي نرم افزاري بارش-رواناب، مانند مدل هيدرولوژيكي HEC.HMS استفاده مي كنند بسيار مفيد و راهگشاست. گرچه براي تحليل دبيهاي پيك سيلاب و برآورد آنها در زيرحوضه ها ي فاقد آمار از روشهاي سنتي - تجربي  نيز استفاده مي شود ولي كاربرد مدل HEC.HMS براي اولويت بندي مناطق سيلخيز با اين روش انجام كار را بسيار ساده و تسريع خواهد كرد. براي رسيدن به اهداف مورد نظر به تربيب زير عمل مي شود.

1-     پس از جمع آوري آمار و ارقام مربوط به دبي هاي پيك لحظه اي و سالانه^ء منطقه^ء مورد مطالعه و انتخاب دوره پايه و  بررسي نظري داده ها و تعيين  حد مجاز تطويل سالهاي آماري بر اساس روش WMO يا روش منسوب به SCS  بازسازي و تكميل آمارآنها بر اساس روشهاي متعارف در هيدرولوژي اقدام مي شود.

2-     تجزيه و تحليل آمارهاي دبي حداكثر لحظه اي در تواترهاي محتلف نيز بر اساس توزيعهاي رايج در هيدرولوژي (نرمال، لوگ نرمال دو متغيره و سه متغيره، پيرسون، لوگ پيرسون، گاما و گمبل) با استفاده از نرم افزارهاي HYFA و SMADA  انجام مي شود. بر اساس بهترين توزيع، ميزان دبي حداكثر لحظه اي براي دوره هاي بازگشت مختلف تعيين مي شود.

3-      براي برآورد سيلاب در حوضه يا زيرحوضه هاي فاقد آمار نيز از روش تحليل منطقه اي سيلابIndex Flood Method  و يا روشهاي تجربي ديگر مانند روش كريگر و ديكنز و امثال آن استفاده مي شود. بديهي است روشهاي نامبرده تقريبا در كليه كتابهاي هيدرولوژي معرفي شده و بكرات نيز در مطالعات آبخيزداري و منابع طبيعي توسط مشاورين استفاده شده و لذا براي جلوگيري از اطاله كلام در اينجا از ذكر جزئيات آن خودداري مي شود.

4-      براي برآورد سيلاب در حوضه و زيرحوضه ها و طبقه بندي زيرحوضه ها از نظر شدت سيل خيزي و همچنين ارايه روشهاي مناسب براي كنترل و تخفيف سيلاب و نيز ميزان اثرگذاري عمليات پيشنهادي در تخفيف سيلاب (با استفاده از مدل معرفي شده ) به ترتيب زير عمل مي شود.

5-         براي اجراي مدل به دو دسته از داده هاي فيزيكي حوضه و زيرحوضه ها و داده هاي هيدرو اقليمي نياز است.

5-1           داده هاي مربوط به مساحت حوضه و زيرحوضه ها و آبراهه ها از طريق مطالعات فيزيوگرافي بدست مي آيد، اما چون براي رونديابي حوضه و زيرحوضه ها  روش SCS مناسب تر است( انتخاب اين روش به دليل استفاده بيشتر از داده هاي فيزيكي حوضه و اعتبار جهاني آن صورت مي گيرد) لذا نياز به نقشه CN  نيز مي باشد. تهيه اين نقشه از تلفيق نقشه گروههاي هيدرولوژيكي خاك (كه بر اساس  ميزان نفوذ پذيري انواع بافت خاك در روش SCS تعيين مي شود) و نقشه كاربري حوضه حاصل مي شود.

5-2            پس از تعيين زيرحوضه ها و تعيين خصوصيات فيزيكي آنها، بازه هاي رونديابي سيل از محل زيرحوضه ها تا خروجي كل حوضه شناسايي شده و مشخصات مورد نياز براي رونديابي بازه ها  براساس يكي از روشهاي موجود (با توجه به داده هاي در دسترس) تعيين مي شود.

5-3            در صورتيكه تعداد سيلابها براي واسنجي و صحت يابي مدل در حوضه كفايت كند اين مورد نيز انجام مي شود. در مرحله ‌واسنجي‌ به ‌لحاظ اهميت ‌دبي ‌اوج ‌در وقايع ‌سيل‌، بهتر است مقادير حداكثر دبي ‌به ‌عنوان ‌شاخص‌ كاليبراسيون ‌مد نظر قرار گيرد‌.

6-      توزيع مكاني(Temporal distribution) رگبارهاي طراحي و رگبارهاي واسنجي به تفكيك، در هريك از زيرحوضه ها حتي الامكان بصورت رقومي با استفاده از روش تيسن يا منحني هاي همرگبار صورت مي گيرد . در صورت امكان توزيع زماني ( Spatial distribution) رگبارها براي ايستگاههاي بارانسنجي نيز بدست می آید که با استفاده از ايستگاههاي سينوپتيك موجود در حوضه قابل محاسبه است.

7-        براي‌ اولويت ‌بندي‌ سيل‌خيزي[1] زيرحوضه‌ها پيشنهاد مي شود از روش ارايه شده توسط خسروشاهي(1380)[2] و خسروشاهي – ثقفيان ( 1381)[3]  بنام   “Single Successive Subwatershed Elimination (SSSE)” تكرار حذف انفرادي زيرحوضه  استفاده شود. در اين روش  ابتدا هيدروگراف ‌سيل‌ خروجي‌ با مشاركت‌ كليه ‌زير حوضه‌ها با كاربرد مدل‌ مربوطه محاسبه ‌مي‌شود. سپس‌ با حذف ‌متوالي و يك به يك ‌زيرحوضه‌ها از فرايند رونديابي‌ داخل‌ حوضه‌، ميزان ‌مشاركت‌ هر يك‌ از آنها در دبي‌ اوج‌ خروجي‌ حوضه‌ بدست‌ مي‌آيد.زيرحوضه‌اي ‌كه ‌بيشترين ‌كاهش ‌را در دبي‌ خروجي ‌كل ‌حوضه ‌از خود نشان ‌دهد بيشترين ‌سهم ‌را در ايجاد سيل ‌خروجي ‌بعهده ‌داشته ‌و بعنوان ‌اولويت ‌اول ‌شناخته‌ مي‌شود.بدين ‌ترتيب ‌كليه ‌زير حوضه‌ها با توجه‌ به ‌ميزان ‌مشاركت ‌آنها در دبي‌ خروجي‌ حوضه‌ اولويت‌ بندي‌ مي‌شوند. روش فوق بر اين اصل استوار است كه ميزان مشاركت  زيرحوضه ها در سيل خروجي حوضه به بزرگي وكوچكي دبي زير حوضه (و در بسياري موارد حتي به مساحت زيرحوضه ها) بستگي ندارد و زيرحوضه هايي كه دبي بيشتري داشته اند لزوما مشاركت بيشتري در سيل خروجي كل حوضه ندارند. بعبارت ديگر زيرحوضه ها نوعي رفتار غير خطي از خود بروز مي دهند و پس از انجام رونديابي سيل در باره ها مي توان ميزان مشاركت آنها را در سيل خروجي حوضه تعيين كرد.

8-        بــراي‌ بـررسي ‌و شنـاخت ‌روابــط بين‌ عوامل‌ موثر[4]  بر سيل‌خيزي ‌زيرحوضه‌ها و ميزان تاثير گذاري آنها در سيل خروجي حوضه، از روش‌ آناليز حساسيت ‌(Sensitivity Analysis) استفاده ‌مي ‌شود. بدين ‌منظور پس‌ از تعيين ‌هيدروگراف ‌سيل ‌خروجي ‌حوضه‌ با مشاركت ‌كليه ‌زير حوضه‌ها، عوامل ‌مورد نظر(عواملي كه امكان اعمال مديريت روي آنها براي كنترل وجود دارد)، به‌ ترتيب‌ در هر يك ‌از زير حوضه‌ها با شرايط متفاوت به مدل وارد ‌ مي‌شود تا ميزان حساسيت هر عامل در دبي ‌اوج ‌خروجي ‌مشخص‌ شود.  به ‌اين‌ ترتيب‌ پس‌ از هر بار اجراي ‌مدل ‌، تأثير اين‌ تعييرات ‌در دبي ‌اوج ‌زيرحوضه ها و خروجي ‌كل‌ حوضه‌ منعكس‌ مي‌گردد. با اين ‌روش‌ ضمن‌ شناسايي ‌عوامل ‌مؤثر، زير حوضه‌هايي ‌كه‌ به ‌اين ‌تغييرات ‌حساسيت ‌بيشتري ‌نشان ‌دهد نيز شناسايي ‌مي‌شود.

9-        در پايان كار تحليل اقتصادي گزينه هاي پيشنهادي براي ارايه راهكارهاي اجرايي كاهش خطر سيلاب ارايه خواهد شد. 

نكته:  بسياري از دست اندركاران و متخصصين آبخيزداري خواهان يافتن پاسخي بر اين پرسش هستند كه: اصولا اجراي عمليات اصلاحي و يا هرگونه اقدامات ديگر در داخل حوضه چه تاثيري مي تواند بر  روي واكنش حوضه در مواجهه با بارش هاي سيل زا  داشته باشد. در اكثر پروژه هاي اجرا شده مشاهده مي شود، عمليات اصلاحي كه به منظور كاهش خطر سيل صورت مي گيرد، بدون بررسي و مطالعه دقيق ميزان تاثير آنها بر واكنش حوضه در پاسخ به بارش انجام گرفته است. در چنين حالتي ، اقدامات اصلاحي تنها موجب افزايش هزينه ها در بخش اجرا بوده و در برخي موارد به لحاظ هم زمان شدن زمان پيمايش جريان زيرحوضه ها ، سبب دبي اوج سيلاب نيز خواهد شد. بررسي هاي انجام شده بر اساس تجربيات خاصل از مطالعه گزارشهاي منتشر شده و مشاهدات صحرايي شاهد اين مدعاست.