palette
شبیه‌سازی خطر سیلاب با استفاده از مدل اتومات سلولی بر پایه GIS و RS (مطالعه موردی: حوضه آبخیز لاویج‌رود)
حسن شعبانی نیا, صدرالدین متولی, غلامرضا جانباز قبادی, شهریار خالدی

چکیده

پیش­بینی و تعیین میزان کمی فرآیندهای تولید رواناب و انتقال آن به نقطه خروجی حوضه آبخیز از اهمیت خاصی برخوردار است. برآورد پتانسیل تولید رواناب در یک حوضه جهت برنامه­ریزی در حفاظت خاک و فرسایش و نیز مدیریت حوضه­ها از لحاظ تولید رواناب و رسوب بسیار حائز اهمیت است. حوضه آبخیز لاویج­رود عمدتاً به دلیل وضعیت توپوگرافی و فیزیوگرافی، موقعیت اقلیمی، عدم رعایت مشخصات فنی در احداث راه و ابنیه فنی و تجاوز به حریم رودخانه، زمین­شناسی و دیگر عوامل مؤثر در ایجاد رواناب، دارای پتانسیل تولید سیل در برخی از مواقع سال می­باشد. در این پژوهش کارایی مدل اتومات سلولی به منزله روشی نوین و امکان تلفیق آن با برنامه­های GIS برای شبیه­سازی خطر سیلاب و هیدروگراف جریان برای لاویج­رود مطالعه شد. از داده­های کاربری اراضی، گروه­های هیدرولوژیک خاک، DEM، داده­های بارش و ضریب زبری استفاده شد که همه لایه­ها در قالب رسترهای با اندازه سلول 30×30 تهیه شدند. براساس روش SCS، ارتفاع رواناب و خطر سیلاب در حوضه به­ دست آمد. همچنین، براساس مدل موج سینماتیک، عمق جریان و بر طبق معادله مانینگ، سرعت جریان در سلول­ها محاسبه شد و از روی سرعت جریان زمان پیمایش به ­دست آمد. براساس این داده­های ورودی، گراف سری زمانی دبی سیلاب برای 35 رخداد حداکثر بارش 24 ساعته طی سال­های 1362 تا 1396 ترسیم شد. بین مقادیر مشاهده­ای و برآوردی دبی میانگین در یک ساعت و دبی حداکثر بارندگی 24 ساعته به ­ترتیب 95/0 و 98/0 درصد همبستگی در ایستگاه آغوزکتی مشاهده گردید که مبین آن است که رویکرد CA علیرغم سادگی­اش می­تواند نتایج واقع­گرایانه­ای برای یک رویداد طبیعی پیچیده مانند رواناب فراهم نماید. همچنین درصد خطای مقادیر مشاهداتی و برآوردی میانگین دبی در یک ساعت و دبی حداکثر بارندگی 24 ساعته هم به ­ترتیب 14 و 3/8 است که دقت مناسب مدل را نشان می­دهد.

 

واژگان کلیدی
اتومات سلولی، خطر سیلاب، GIS و حوضه آبخیز لاویج‌رود.

منابع و مآخذ مقاله

-اسماعیلی، ر. و حسین‌زاده، م.م.، 1389. بررسی فرآیندهای تشکیل دهنده موانع طولی در رودخانه-های کوهستانی، مطالعه موردی البرز شمالی حوضه آبریز لاویج، پژوهش‌های جغرافیایی، سال 42، شماره 71، ، ص 43-50.

-اعلمی، م.ت.، ملکانی، ل. و قربانی، م.ع.، 1394. مدل‌سازی بارش - رواناب در حوضه لیقوان چای با استفاده از مدل اتومای سلولی، پژوهش‌های ژئومورفولوژی کمی، سال 4، شماره 3، ص 60-73.

-ثانی‌خانی، ه.، خراسانی، ع. و دین‌پژوه، ی.، 1391. شبیه‌سازی رواناب و فرسایش خاک با استفاده از روش اتوماتای سلولی، مجله پژوهش آب ایران، سال 6، شماره 11، ص 123-133.

-حسین‌زاده، م.م.، نصرتی، ک. و ایمنی، س.، 1397. تعیین شماره منحنی و برآورد پتانسیل رواناب حوضه آبخیز حصارک، نشریه تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی، سال 18، شماره 51، ص 133-150.

-خالقی، س. و ملکانی، ل.، 1395. شبیه‌سازی خطر سیلاب با استفاده از مدل اتومات سلولی بر پایه GIS (مطالعه موردی: حوضه آبریز چرچر)، پژوهش-های جغرافیای طبیعی، سال 48، شماره 4، ص 589-605.

-فهیمی‌فر، ا.، بحری، م.ع. و بخشایش اقبالی، ن.، 1385. تحلیل فرآیند حرکت و لغزش زمین‌لغزه‌ها بر پایه مدل اتومات سلولی، بیست و پنجمین گردهمایی علوم زمین‌شناسی، سازمان زمین‌شناسی کشور، تهران.

-لشکری، ح.، رشیدی، ع. و رضایی، ع.، 1392. پهنه‌بندی سیلاب رودخانه زرینه‌رود با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS در محیط GIS، پژوهش‌های دانش زمین، سال 3، شماره 13، ص 51-68.

-متولی، ص.، حسین‌زاده، م.م. و اسماعیلی، ر.، 1392. ارتباط دبی لبالبی با واحدهای ژئومورفیک در رودخانه‌های کوهستانی: مطالعه موردی، رودخانه لاویج در دامنه شمالی البرز مرکزی، پژوهش‌های دانش زمین، سال 4، شماره 14، ص 17-33.

-Abou El-Magd, I., Hermas, E. and El Bastawesy, M., 2010. GIS-modeling of the spatial variability of flash flood hazard in Abu Dabbab catchment, Red Sea Region, Egypt, The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, v. 13, p. 81-88.

-Aboudagga, N., 2005. Simulations by cellular automata of the floods in littoral lagoon areas, The EARSeL Symposium Global Developments in Environmental Earth Observation from Space Porto, Portugal, 6-11 June 2005.

-Cirbus, J. and Podhoranyi, M., 2013. Cellular Automata for the Flow Simulations on the Earth Surface, Optimization Computation Process, Applied Mathematics & Information Sciences, v. 7(6), p. 2149-2158.

-Dewan, A.M., Islam, M.M., Kumamoto, T. and Nishigaki, M., 2007. Evaluating flood hazard for land-use planning in Greater Dhaka of Bangladesh using remote sensing and GIS techniques, Water Resources Manage, v. 21, p. 1601-1612.

-Elkhrachy, I., 2015. Flash flood hazard mapping using satellite images and GIS tools: a case study of Najran City, Kingdom of Saudi Arabia (KSA), The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, v. 18, p. 261-278.

-Haq, M., Akhtar, M., Muhammad, S., Paras, S. and Rahmatullah, J., 2012. Techniques of Remote Sensing and GIS for flood monitoring and damage assessment: A case study of Sindh province, Pakistan. The Egyptian Journal of Remote Sensing and Space Sciences, v. 15, p. 135-141.

-Hawkins, R.H., Ward, T.J., Woodward, D.E. and Van Mullem, J.A., 2009. Curve number hydrology, ASCE publication.

-Hjelmfelt, A.T. and Mockus, V., 2004. Estimation of Direct Runoff from Storm Rainfall, Part 630 Hydrology National Engineering Handbook, Chapter 10, United States Department of Agriculture, Natural Resources Conservation Service.

-Huang, M., Gallichand, J., Wang, Z. and Goulet, M., 2006. A modification to the Soil Conservation Service curve number method for steep slopes in the Loess Plateau of China, Hydrological Processes, v. 20(3), p. 579-589.

-Kopp, S. and Noman, N., 2008. ArcGIS Spatial Analyst - Hydrologic Modeling, ESRI User Conference Technical Workshop,

-Kumar RAI, P. and Mohan, K., 2014. Remote Sensing data & GIS for flood risk zonation mapping in Varanasi District, India, Forum geografic, Studii și cercetări de geografie și protecția mediului, v. 13, p. 25-33.

-Ponce, V.M. and Hawkins, R.H., 1996. Runoff curve number: Has it reached maturity? Journal of Hydrologic Engineering, v. 1(1), p. 11-19.

-Rinaldi, P.R., Dalponte, D.D., Vénere, M.J. and Clausse, A., 2012. Graph-based cellular automata for simulation of surface flows in large plains, Asian Journal of Applied Science, v. 5, p. 224-231.

-Schroeder, S.A. and Larsen, J.K., 1990. Antecedent moisture conditions for North Dakota runoff predictions North Dakota, Farm Research, v. 48(0097, 5338), p. 8-11.

-Van, T.P.D., Carling Paul, A., Coulthard Tom, J. and Atkinson Peter, M., 2007. Cellular automata approach for flood forecasting in a bifurcation river system, PUBLS, INST. GEOPHYS. POL. ACAD. SC., v. E-7 (401), 256 p.

-Zhan, X. and Huang, M.L., 2004. ArcCN-Runoff: an ArcGIS tool for generating curve number and runoff maps, Environmental Modeling & Software, v. 19, p. 875-879.


ارجاعات
  • در حال حاضر ارجاعی نیست.