شبیهسازی خطر سیلاب با استفاده از مدل اتومات سلولی بر پایه GIS و RS (مطالعه موردی: حوضه آبخیز لاویجرود) | ||
| پژوهشهای دانش زمین | ||
| مقاله 4، دوره 10، شماره 2 - شماره پیاپی 38، 1398، صفحه 47-71 اصل مقاله (2.22 M) | ||
| نوع مقاله: علمی -پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.52547/esrj.10.2.47 | ||
| نویسندگان | ||
| حسن شعبانی نیا1؛ صدرالدین متولی* 2؛ غلامرضا جانباز قبادی3؛ شهریار خالدی4 | ||
| 1دانشجوی دکتری اقلیمشناسی، گروه جغرافیا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور | ||
| 2دانشیار، گروه جغرافیا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور | ||
| 3استادیار، گروه جغرافیا، دانشگاه آزاد اسلامی واحد نور | ||
| 4استاد، دانشکده علوم زمین، دانشگاه شهید بهشتی | ||
| 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. | ||
| کلیدواژهها | ||
| اتومات سلولی؛ خطر سیلاب؛ GIS و حوضه آبخیز لاویجرود | ||
| عنوان مقاله [English] | ||
| Flood risk simulation using automata circular model based on GIS and RS (case study: Lavijrood watershed) | ||
| نویسندگان [English] | ||
| Hasan Shabaninia1؛ Sadraldin Motevalli2؛ GholamReza JanbazGhobadi3؛ Shahryar Khaledi4 | ||
| 1Ph.D Student in Climatology, Department of Geography, Islamic Azad University, Nour Branch | ||
| 2Associate Professor, Department of Geography, Islamic Azad University, Nour Branch | ||
| 3Assistant Professor, Department of Geography, Islamic Azad University, Nour Branch | ||
| 4Professor, Faculty of Earth Sciences, Shahid Beheshti University | ||
| چکیده [English] | ||
| Quantitative forecasting and determining the processes involved in the production of surface runoffs and their transportation to the basin outlet is very crucial. The estimation of runoff production potential of a basin is highly important in soil and erosion conservation, as well as in managing the basins that produce runoffs and sediments. The Lavijrood watershed can produce seasonal floods; this is due to its topographical and physiological situation, climate system, non-compliance with technical construction standards, riverside violation, geology, and the other factors that affect the runoff production. In this research, we investigated the performance of the circular automata (CA) model as a suitable estimation method, and examined the possibility of integrating the method with the ArcGIS application to simulate the flood hazards and the hydrograph flow for the Lavijrood. The runoff level and the flood hazard were obtained through the SCS method. The flood simulation using the SCS method requires the data of land use, hydrologic groups of soils, Digital Elevation Map (DEM), rainfall, and the roughness coefficient of the basin. The raster format of all these layers was prepared with cell sizes of 30×30 m. Also, the flow depth and flow velocity were calculated based on the kinematic wave model and Manning equation; then travel time was obtained from the flow velocity. Based on these input data, the flood discharge time series graph was plotted for 35 maximum 24-hour rainfall events during the years 1994 to 2018. The correlation coefficients between the observational and simulated average discharge values in an hour and the maximum discharge of a 24-hour-rainfall in the Aghooz-Katty station were o.95 and 0.98, respectively. This means that, despite its simplicity, the CA approach provides realistic results for complicated natural events like runoffs. Furthermore, the error values of observational and average simulated discharges over an hour and the maximum discharge of a 24-hour-rainfall were 14 and 8.3 %, respectively, which shows a proper precision for the model. | ||
| کلیدواژهها [English] | ||
| Circular automata, Flood risk, GIS, Lavijrood watershed | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 8,794 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 4,963 |
||