بررسی تاثیر بندهای اصلاحی بر هیدروگراف سیلاب در یک حوزه آبخیز فاقد آمار (مطالعه موردی: کندر عبدالرضا، استان فارس)

مقدمه سیل یکی از مخاطرات محیطی است که عامل بسیاری از آسیب های تکرارشونده به منابع آب و خاک در مناطق مختلف ایران و سراسر جهان است. در این راستا، بندهای اصلاحی به عنوان عملیات مکانیکی در بسیاری از حوزه های آبخیز کشور برای کنترل دبی اوج و جلوگیری از فرسایش خاک احداث شده اند. بنابراین ارزیابی نقش عملیات مکانیکی آبخیزداری در کنترل سیلاب در سطح حوزه های آبخیز امری ضروری است. بر این اساس، هدف پژوهش حاضر بررسی تاثیر احداث سه سازه، با ارتفاع سرریز ۹، ۶ و ۸ متر، بر ویژگی های سیلاب در حوزه آبخیز کندر عبدالرضا واقع در استان فارس است. به عبارت دیگر، این مطالعه بررسی می کند که آیا ساخت این سه سازه متوالی، هدف عملیات یعنی کنترل سیلاب از طریق کاهش قابل توجه دبی اوج و حجم سیل در منطقه را برآورده می کند یا خیر. بنابراین مهمترین متغیرها در این پژوهش، حجم سیلاب و حجم مخازن پیشنهادی برای کنترل سیلاب است. مقدار حجم سیل از هیدروگراف سیل استخراج می شود و حجم مخازن با استفاده از نقشه توپوگرافی (منحنی میزان) و منحنی های حجم-ارتفاع به دست می آید. بدیهی است که اگر حجم مخزن بیشتر از حجم سیلاب باشد، تمامی سیلاب توسط مخزن سازه مستهلک می شود و رواناب از سرریز سازه عبور نمی کند. مواد و روش ها در این مطالعه به منظور شبیه سازی فرآیند بارش رواناب و اثر مخزن هر یک از سه سازه متوالی پیشنهادی بر مشخصات سیلاب از مدل  HEC-HMS استفاده شد. حوزه آبخیز کندر عبدالرضا در حدود ۲۷ کیلومتری جنوب شرقی شهر لامرد استان فارس قرار دارد و بر اساس تقسیم بندی حوزه های آبخیز کشوری، جزء حوضه کل- مهران (بخشی از حوضه درجه یک خلیج فارس و دریای عمان) محسوب می شود. در این راستا، پس از تهیه اطلاعات پایه مورد نیاز (از جمله مشخصات مربوط به توپوگرافی، بارندگی، گروه هیدرولوژیک خاک، کاربری اراضی و سازه های طراحی شده)، دبی اوج و حجم سیلاب در دوره بازگشت های مختلف با استفاده از مدل HEC-HMS برآورد شد. جهت محاسبه شدت رگبارها نیز از روش قهرمان آبخضر استفاده شد. ویژگی های سیل در پایین دست در غیاب سه سازه پیشنهادی (دو بند اصلاحی سنگ وملاتی و یک بند خاکی) بررسی شد و در گام بعدی، تاثیر مخازن این سازه ها روی هیدروگراف سیلاب مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. از آنجایی که سازه های پیشنهادی در بالادست منطقه مسکونی و بزرگراه واقع شده اند، مبنای طراحی سازه ها براساس دبی سیل با دوره بازگشت ۱۰۰ ساله بوده است. در نهایت با استفاده از نتایج به دست آمده، میزان درصد کاهش دبی اوج سیل تحت تاثیر احداث هر کدام از بندها (مخازن) تعیین و مقایسه شد. نتایج و بحث براساس نتایج روش هیدروگراف واحد SCS در حوزه کندرعبدالرضا، میزان دبی اوج سیل در دوره بازگشت های ۲، ۵، ۱۰، ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ سال به ترتیب برابر با ۷، ۳۲، ۴۶، ۷۲، ۹۱ و ۱۱۶ مترمکعب بر ثانیه بوده است. به طوری که زمان پایه هیدروگراف از ۵/۶ ساعت در دوره بازگشت ۲ ساله تا نزدیک ۹ ساعت در دوره بازگشت ۱۰۰ ساله متغیر است. همچنین حجم رواناب از ۷۳ مترمکعب در دوره بازگشت ۲ ساله تا ۱۰۵۳ مترمکعب در دوره بازگشت ۱۰۰ ساله متغیر بوده است. نتایج نشان داد درصورت احداث سه سازه پیشنهادی با مجموع حجم مخزن معادل ۶۱۴۳۶۷ مترمکعب، دبی اوج سیل با دوره بازگشت ۱۰۰ سال از ۱۱۶ مترمکعب بر ثانیه به ۳۲ مترمکعب بر ثانیه کاهش می یابد. به علاوه، نتایج شبیه سازی فرآیند بارش-رواناب در حوضه مورد مطالعه نشان داد که دبی اوج و حجم سیلاب پس از انجام عملیات سازه ای پیشنهادی در دوره بازگشت ۵۰ ساله به ترتیب ۸۴ و ۷۳ درصد و برای دوره بازگشت ۱۰۰ ساله به ترتیب ۷۲ و ۵۷ درصد کاهش خواهد داشت. بنابراین با توجه به نتایج شبیه سازی اثر سه سازه طراحی شده، می توان ادعا نمود که سازه های پیشنهادی برای حوضه مورد مطالعه، قابلیت تعدیل و مهار سیلاب ها را خواهند داشت. نتیجه گیری اجرای عملیات سازه ای پیشنهادی برای حوزه آبخیز کندر عبدالرضا شامل دو بند اصلاحی سنگ وملاتی و یک بند خاکی علاوه بر کاهش دبی اوج  و حجم جریان های سیلابی می تواند به تثبیت پروفیل طولی آبراهه ها -که در واقع مهمترین اثر اجرای بندهای اصلاحی است- و در نتیجه آن منجر به کاهش فرسایش خاک و تولید رسوب شود. در دوره بازگشت های مختلف (۲، ۵، ۱۰، ۲۵، ۵۰ و ۱۰۰ سال)، سه بند اصلاحی پیشنهادی از ظرفیت لازم برای ذخیره سازی رواناب و کاهش دبی اوج سیل در حوزه آبخیز مورد مطالعه برخوردارند، اما با افزایش دوره بازگشت، اثر این بندها (مخازن) در مهار سیلاب و کاهش دبی اوج کاهش می یابد. ضمن اینکه تاثیر سامانه سازه های متوالی پیشنهادی بر کاهش دبی اوج بیشتر از تاثیر این سازه ها بر کاهش حجم سیلاب است. به طور کلی، به منظور بالا بردن اثربخشی طرح های مطالعات آبخیزداری پیشنهاد می شود بررسی تاثیر احداث سازه ها بر مشخصات جریان های سیلابی در شرح خدمات این طرح ها گنجانده شود تا تصمیم برای انجام یا عدم انجام عملیات سازه ای در هر حوضه یا زیرحوضه براساس نتایج شبیه سازی و با اطلاعات دقیق تری گرفته شود. در ضمن پیشنهاد می شود به منظور ارزیابی بهتر اقدامات سازه ای پیشنهادی برای کنترل سیل، نصب ایستگاه های هیدرومتری ثبات در حوزه های آبخیز فاقد آمار که مستعد تولید سیل هستند، در اولویت قرار بگیرد.

کلیدواژه ها:

Hydrologic model ، Flood control ، Flood mitigation ، Peak discharge ، Structural measures ، اقدامات سازه ای ، تعدیل سیلاب ، دبی اوج ، مدل هیدرولوژیکی ، مهار سیلاب