دانلود تحقیق مقایسه روش¬های مختلف برآورد دبی اوج سیلاب

برآورد سیل با دوره بازگشت معین، برای طراحی سازه¬های هیدرولیکی، تثبیت سواحل رودخانه، پروژه¬های آبخیزداری و پهنه¬بندی سیل یکی از عناصر مهم محسوب می¬گردد. حوزه آبخیز کوشک¬آباد یکی از زیرحوزه¬های اصلی حوزه کشف¬رود در شمال شرق ایران، با مساحت 45/87 کیلومتر مربع در 11 کیلومتری مشهد ، به لحاظ داشتن شرایط خاص اقلیمی و توپوگرافی همواره در معرض وقوع سیلاب¬های مخرب و خسارت¬های ناشی از آن می¬باشد. در این تحقیق، برای برآورد دبی اوج سیلاب حوزه از سه روش مدل هیدرولوژیکی بارش-رواناب HEC-HMS، آنالیز فراوانی سیلاب و فرمول¬های تجربی کریگر، دیکن و فانینگ استفاده شده است. روش درصد خطای نسبی دبی پیک سیل نیز، برای مقایسه برآوردی دبی اوج سیل مربوط به روش¬های مزبور بکار گرفته شده است. در روش آنالیز فراوانی سیلاب به دلیل اینکه ایستگاههای هیدرومتری منطقه (حوزه کشف¬رود)، فاصله زیادی از نظر مکانی با حوزه مورد مطالعه داشته و بعضا" دارای شرایط اقلیمی و توپوگرافی متفاوتی با حوزه مورد تحقیق می¬باشند، این روش تفاوت قابل توجهی در برآورد دبی اوج سیل حوزه کوشک¬آباد در مقایسه با دو روش دیگر داشته و بدین جهت قابل استناد نمی¬باشد. در شبیه¬سازی بارش-رواناب با مدل HEC-HMS پس از تهیه اطلاعات مورد نیاز، برای تهیه هیدروگراف سیل، از روش سازمان حفاظت خاک آمریکا (SCS) در تبدیل رابطه بارش-رواناب در سطح حوزه، و نیز روندیابی آبراهه¬های اصلی به روش ماسکینگام به منظور استخراج هیدروگراف سیل خروجی حوزه استفاده شد. واسنجی لازم برای پارامتر تلفات اولیه صورت گرفته و با توجه به نتایج واسنجی مدل مزبور در حوزه مورد مطالعه، برای برآورد دبی اوج سیل قابل استناد می¬باشد. همچنین نتایج برآوردی فرمول-های تجربی بکار گرفته شده نیز به دلیل کالیبره شدن با شرایط منطقه، قابل استناد با مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS برای حوزه مورد مطالعه می¬باشد.
مطالعه، تجزیه و تحلیل و محاسبات هیدرولوژیکی به منظور برنامه¬ریزی و اجرای عملیات مهندسی آب و آبخیزداری در کشوری نظیر ایران با توجه به موقعیت جغرافیایی و عوامل اکولوژیکی، فوق العاده حائز اهمیت می¬باشد. بهطوریکه اجرای هرگونه فعالیت¬های مهندسی در زمینه بهره¬برداری اصولی و علمی از منابع آب و کنترل هرزآب¬های سطحی و سیلاب¬ها بدون مطالعه دقیق و شناخت خوب از خصوصیات هیدرولوژیکی منطقه غیر ممکن می¬باشد (خانی، 1382). از این رو تبیین الگوهایی مبتنی بر آمار و اطلاعات مشاهده¬ای و منطبق با شرایط منطقه، برای برآورد رواناب در آبخیزهای فاقد ایستگاه های اندازه¬گیری آب را می¬توان گامی مثبت در جهت برنامه¬ریزی درست برای مدیریت منابع آبخیزها به شمار آورد.بررسی¬های انجام شده نشان می-دهد موضوعات مرتبط با این تحقیق عمدتا" بر مطالعات هیدرولوژی انجام شده بصورت تجربی، آنالیز منطقه¬ای سیلاب و استفاده از مدل¬های هیدرولوژیکی بارش-رواناب در نواحی مختلف صورت گرفته است. Creager و Jusin (1955) برای تعیین دبی اوج سیل در حوزه¬های آبخیز فاقد آمار، فرمولی با کاربرد فراوان به نام کریگر ارائه دادند. Suwanwerakamtorn(1994) با استفاده از مدلHEC-1؛ اثرات تغییر کاربری اراضی بالادست حوزه آبخیز را بر دبی اوج سیلاب در نواحی پایین دست حوزه مورد ارزیابی قرار داد. Lakhtakia و همکاران (1999) با تست توانایی مدل¬های هیدرولوژیکی مختلف، در حوزه Susquehanna با مقایسه دبی خروجی در ایستگاه هیدرومتری انتهای حوزه به این نتیجه رسیدند که کارایی مدل HEC-HMS در برآورد دبی اوج سیل بالاست. Liong و همکاران (2000) برای پیش¬بینی سیل¬های مخرب بنگلادش، از روش شبکه عصبی مصنوعی استفاده کرده و نتایج آن را با آنالیز حساسیت، قابل قبول می¬دانند. Foody و همکاران (2004) در منطقه¬ای در غرب مصر از مدل HEC-HMS به منظور برآورد دبی اوج سیل زیرحوزه¬ها استفاده نمودند؛ نتایج اجرای مدل نشان دهنده این بود که 2 زیرحوزه در معرض دبی پیک بیش از 115 متر مکعب در ثانیه بوده و به عنوان مناطق حساس محسوب می¬شوند. Hassanzadeh و Aalami (2005) نیز با استفاده از مدل HEC-HMS درحوزه آبخیز سد گلستان مبادرت به محاسبه دبی حداکثر سیل زیرحوزه¬ها و تعیین سیل¬خیزی آنها نمودند. Ouardaو همکاران (2006) در حوزه¬های آبخیز استان Quebec کانادا تحت پروژه Jack-Knife اقدام به منطقه¬بندی مناطق همگن بر اساس دو روش سنتی ترسیم فیزیوگرافی مناطق همگن و دیدگاه هیدرولوژیکی آستانه دبی پیک با تجزیه و تحلیل فصلی فراوانی منطقه¬ ای سیلاب نمودند و روش مبتنی بر پایه تجزیه و تحلیل فصلی فراوانی منطقه¬ ای سیلاب را در منطقه¬بندی مناطق همگن مناسب دانستند. نجیب (1372) برای بررسی ضریب منطقه¬ای سیل¬خیزی ایران از تجزیه و تحلیل سیلاب¬ها به عنوان روشی مطمئن جهت تعمیم اطلاعات استفاده کرده و در این مناطق رابطه بین ضریب سیل-خیزی و پارامترهای اقلیمی را در نقشه¬هایی ترسیم کرد. قاسم-پور (1374) با تجزیه و تحلیل منطقه¬ای سیلاب غرب مازندران و با استفاده از مقادیر اصلی و لگاریتمی حداکثرهای دبی لحظه-ای با دوره بازگشت¬های مختلف به عنوان متغیر وابسته و مقادیر اصلی و لگاریتمی خصوصیات حوزه¬های بالا دست ایستگاههای هیدرومتری به عنوان متغیرهای مستقل، روابط رگرسیون چندگانه با روش¬های پیشرو و پسرو، مناسب¬ترین مدل¬ها جهت تخمین دبی حداکثر لحظه¬ای سیلاب با دوره بازگشت¬های مختلف را ارائه کرد. جعفرزاده (1378) روش¬های مختلف برآورد دبی حداکثر سیلاب بر مبنای سطح حوزه آبخیز را برای استان گیلان مقایسه کرده و در نهایت روابط تجربی مناسب با ضریب همبستگی قابل قبول ارائه کرد. غنی¬پور توپراق قلعه (1379) برای مناطق مختلف استان آذربایجان غربی برای محاسبه متوسط دبی پیک، فرمولی متناسب با شرایط منطقه ارائه داد. جمالی (1380) اقدام به واسنجی 10 مدل تجربی برآورد دبی حداکثر سیلابی، برای حوزه¬های آبخیز بزرگ و اصلی ایران کرده و بیان می¬دارد که برای استفاده بیشتر روابط تجربی در کل کشور بهتر است سطح حوزه بیشتر از 1400 و کمتر از 2400 کیلومتر مربع باشد تا تخمین درست¬تری از دبی اوج به دست آید. شقایی فلاح (1380) با برآورد دبی حداکثر سیلاب با استفاده از مدل HEC-HMS در حوزه آبخیز محمدآباد استان گلستان و مقایسه آن با روش شیب-سطح به این نتیجه رسید که مدل HEC-HMS نتایج بسیار نزدیکی به واقعیت می¬دهد. خانی (1382) اقدام به ارزیابی سه روش تجربی فولر، کریگر و دیکن، روش سیل نمایه، روش همبستگی غیر خطی چندگانه و روش همبستگی با استفاده از پارامترهای مختلف برای برآورد دبی حداکثر سیل در حوز¬های آبخیز استان آذربایجان غربی کرد؛ و در انتها روابطی را برای حوزه¬های فاقد ایستگاه هیدرومتری پیشنهاد داد. موسوی (1383) پهنه-بندی قابلیت سیل¬خیزی حوزه آبخیز چهل¬گزی استان کردستان را با استفاده ازGIS و مدل HEC-HMS مورد بررسی قرار داده و آن را با پهنه¬بندی قابلیت سیل¬خیزی با بهره¬گیری از تحلیل منطقه-ای ایستگاههای هیدرومتری، روش کریگر و فولر مورد مقایسه قرار داد و بیان داشت که مدل HEC-HMS روشی بسیار دقیق و کاربردی می¬باشد.
هدف از اجرای این مطالعه، مقایسه روش¬های مختلف برآورد دبی حداکثر لحظه¬ای مبتنی بر آمار دبی ایستگاهها و روش¬هایی چون مدل¬های هیدرولوژیکی می¬باشد؛ تا با ارائه روشی مناسب با توجه به اطلاعات موجود از ویژگی¬های حوزه آبخیز کوشک¬آباد خراسان رضوی و حوزه¬های مشابه، تخمین دبی سیلابی با دید همه جانبه¬ای صورت گیرد.