شناسایی الگوهای جوی مولد سیلاب و شبیه‌سازی تبدیل بارش به رواناب در محدوده مطالعاتی شیراز

نویسندگان

1 گروه برنامه‌ریزی، مدیریت و آموزش محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، کرج، ایران

2 گروه برنامه‌ریزی، مدیریت و آموزش محیط زیست، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، کرج، ایران

3 گروه برنامه ریزی محیط زیست، پردیس کیش، دانشگاه تهران، کیش، ایران

doi
10.48308/envs.2022.1101
چکیده

سابقه و هدف: سیلاب ناشی از افزایش ناگهانی ارتفاع آب رودخانه به­ دلیل وقوع بارندگی شدید است. آب اضافه از دبی پایه و بستر رودخانه خارج شده و وارد محیط مجاور می­ شود که باعث می­ شود خسارت­ های هنگفتی به اکوسیستم ­ها و زیرساخت­ های منطقه در دشت­ های سیلابی  وارد شود. به­ منظور تدوین برنامه ­ی راهبردی در مسیر مدیریت بحران، شناخت سازوکار و تکوین پدیده ­ی سیلاب و میزان رواناب ایجادشده ناشی از آن در اولویت قرار دارد. طی سال­ های اخیر، سیلاب­ های فراوانی در حوضه آبریز رودخانه خشک شیراز اتفاق افتاده است. مهیب ­ترین سیلاب منطقه در روزهای 5 و 6 فروردین­ ماه 1398 در حوضه رخ داد و خسارت­ های اقتصادی- اجتماعی و جانی شدیدی بر منطقه و مردم شهر وارد ساخت. با شناخت سازوکارها و تکوین الگوهای اتمسفری مولد سیلاب، می­ توان اولین گام را در مهار سیلاب برداشت و همچنین با پیش ­بینی میزان رواناب تولید شده، نحوه­ ی مقابله با آن را تشخیص داد. به­ همین دلیل پژوهش حاضر در راستای مدیریت محیط ­زیستی حوضه ­ی آبخیز رودخانه خشک شیراز، سعی در رهیافت مدیریت سیلاب بر مبنای شناخت الگوهای مولد سیلاب و شبیه ­سازی میزان رواناب تولید شده را دارد.مواد و روش­ ها: به­ منظور بررسی ویژگی ­های بارش در محدوده ­ی مطالعاتی رودخانه خشک شیراز، میزان بارش روزانه از 12 ایستگاه باران­ سنجی در محدوده طی بازه ­ی زمانی 2001 تا 2019 به ­دست آمد. سپس بارش ­ها در مقیاس سالانه و ماهانه مرتب­ شد و در محیط پردازشی ArcGIS، پهنه ­بندی بارش با الگوریتم کریجینگ انجام شد. همچنین بارش­ های بیش از 40 میلی­ متر از 12 ایستگاه باران­ سنجی استخراج گردید و به ­عنوان روزهای سیلابی درنظر گرفته شد. برای هر ایستگاه باران­ سنجی، تعداد روزهای سیلابی تعیین شده و در محیط ArcGIS، پهنه ­بندی روزهای سیلابی با الگوریتم کریجینگ انجام شد.  سپس، سه وقوع سیلاب در روزهای 16 فوریه 2017، 26 مارس 2019 و 23 ژانویه 2020 که در هر سه روز، میانگین بارش در محدوده­ ی مطالعاتی شیراز، 100 میلی­ متر بود، انتخاب شده و با رویکرد سینوپتیکی، اندرکنش ­های جوی و الگوهای مولد سیلاب شناسایی گردید. سپس با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS میزان تبدیل بارش به رواناب در هر یک از زیرحوضه­ های موجود در محدوده مطالعاتی شیراز شبیه ­سازی شد.نتایج و بحث: نتایج نشان داد که بیشینه­ ی بارش در فوریه و  کمینه ی آن در جولای رخ می ­دهد. بیشینه ­ی بارش سالانه در مناطق کوهستانی قلات و گلستان با 627 میلی­ متر و کمینه ­ی آن در مهارلو به میزان 245 میلی­متر است. نتایج سینوپتیکی نشان داد که استقرار ناوه­ ی کم ­ارتفاع و سردچال جوی تراز 500 هکتوپاسکال در شرق مدیترانه به همراه استقرار سیستم کم ­فشار دینامیکی ایران موجب ناپایداری هوای سطحی در استان فارس شده و با تزریق رطوبت از خلیج­ فارس به توده­ ی هوا، موجب وقوع  بارش های سیلابی در شیراز شده است. نتایج مدل­ سازی بارش- رواناب نشان داد که بیشترین میزان رواناب در زیرحوضه ­های صدرا و قلات به­ ترتیب 5773 و 5076 هزارمترمکعب بود و بیشینه­ ی دبی پیک نیز در صدرا و قلات به­ ترتیب 666 و 389 مترمکعب در ثانیه بود که طی ساعت 17:00 اتفاق افتاد. بیشترین حجم نفوذ بارش در قلات و چنار راهدار به ­ترتیب 5423 و 2546 هزارمترمکعب بود و کمترین میزان نفوذ در دروازه قران با 247 هزارمترمکعب بود که دلیل اصلی آن تراکم بالای کاربری مسکونی- تجاری در این زیرحوضه است.نتیجه ­گیری: پیشنهاد می­ گردد که به­ منظور مدیریت بحران سیلاب در شیراز، مدیریت رواناب ­های تولیدشده در زیرحوضه ­های شمالی همچون قلات، گلستان و صدرا و استفاده از الگوهای مناسب مدیریت رواناب مانند زیرساخت­ های سبز و آبی می­ تواند در مهار سیلاب کارساز باشد.

کلیدواژه‌ها