تلفیق روش های هیدرولوژی و منابع آب در مدیریت سیلاب (مطالعه موردی: حوضه آبریز رودخانه الله)
چکیده
طرح های توسعه منابع آب به منظور تأمین کلیه اهداف مورد نظر، برنامه ریزی دقیق و منسجمی لازم دارند. در نظر داشتن کلیه جوانب فنی طرح ها و نیز پیامدهای آن، پیچیدگی خاصی داشته که با آگاهی از مسایل، خصوصیات حاکم بر سامانه، بکارگیری ابزار مناسب و نگرش سیستمی قابل تجزیه و تحلیل هستند. موضوع ارزیابی سیلاب طرح از مدت ها پیش مورد بحث و مجادله علمی قرار گرفته است. این مسئله موضوعی دشوار، مهم و نگران کننده است. طرح ناقص سرریزها اغلب به دلیل تخمین های نادرست سیلاب طرح می باشد. ایمنی هیدرولوژیکی سد نیز توسط کافی بودن ظرفیت سرریز برای خروج جریان سیل کنترل می شود. تحلیل های آماری سدهای تخریب شده جهان نشان می دهد که بسیاری از سدها به دلیل ظرفیت نامناسب سرریزها دچار زوال و تخریب شده اند. بیش از 40 درصد سدهای تخریب شده دنیا به دلیل عدم توانایی سرریز های آن ها در عبور جریان سیل می باشد. محاسبه سیل طرح سدهای بزرگ، یکی از مهم ترین مراحل در مطالعات مهندسی سد محسوب می گردد. برای محاسبه سیل طرح روش های متعددی پیشنهاد شده است که مهم ترین این روش ها تحلیل فراوانی، تحلیل منطقه ای، مدل های بارش- رواناب، فرمول های تجربی، منحنی پوش سیلاب و استفاده از سیلاب های تاریخی می باشند. سیلاب طرح با استفاده از قوانین احتمال و داده های موجود، توسط تحلیل فراوانی قابل برآورد می باشد. طول سری آماری کوتاه و یا داده مفقود موجب بروز عدم قطعیت های برون یابی برآورد مناسب سیلاب طراحی می گردد. پس از انجام مطالعات سد مخزنی جره در حوضه آبریز رودخانه الله رامهرمز؛ سیلاب های بزرگ و در حد دبی طراحی سرریزهای آن به وقوع پیوسته است. اعمال این داده ها در سری سیلاب باعث تغییرات قابل توجهی در سیلاب طرح شده است. از سویی دیگر مدیریت مجزا یا جزیی نگری در منابع آب می تواند باعث زیان های اقتصادی, اجتماعی و زیست محیطی شوند. مدیریت جامع یا به هم پیوسته منابع آب به عنوان رژیم مدیریت منابع آب برای قرن بیست و یکم پذیرفته شده است. فقدان جامع نگری در مسائل حوضه آبریز باعث می شود تا طرح ها اهداف مختلف طراحی را تامین ننماید. از اهدف این تحقیق برآورد و ارزیابی سیلاب طرح سرریزهای سد مخزنی جره بر مبنای تکمیل سری آماری سیل در فاصله زمانی طراحی تا تدوین این تحقیق می باشد. همچنین با توجه به گستردگی موضوع جامع نگری در منابع آب، در این تحقیق سعی شده تا بخش مدیریت به هم پیوسته سیلاب در یک سامانه دارای مخزن و زیرحوضه های غیر تنظیمی و اندازه گیری نشده مورد بررسی قرار دهد. منطقه مورد مطالعه از سه زیر حوضه اعلاء، رودزرد و تلخ و نیز یک سامانه رودخانه ای بنام الله تشکیل شده است. رودخانه های اعلاء و تلخ در حال حاضر فاقد ایستگاه هیدرومتری و غیر تنظیمی می باشند و اطلاعی از چگونگی عملکرد هیدرولوژیکی، ترکیب و انتقال هیدروگراف سیل آن ها به پایین دست در دسترس نمی باشد. رواناب زیر حوضه رودزرد توسط سد مخزنی جره قابل تنظیم است. در این تحقیق ابتدا داده های مفقود و مشکوک سری آماری حداکثر لحظه ای سیلاب، تکمیل و اصلاح گردید. سپس از روش تحلیل فراوانی به منظور برآورد دبی های اوج استفاده شد. به منظور تحلیل سیلاب در زیرحوضه های فاقد آمار از تحلیل منطقه ای سیلاب و فرمول های تجربی استفاده شد. جهت تعیین هیدرو گراف سیلاب و سیل طرح از روش شاخص سیلاب استفاده گردید. با استفاده از تحلیل فراوانی، منطقه ای و روش هیدروگراف شاخص، هیدروگراف های سیل با دوره بازگشت مختلف برای زیرحوضه های مورد مطالعه محاسبه گردید. با مشخص شدن هیدروگراف های ورودی به سد مخزنی، نسبت به روندیابی سیل در مخزن با استفاده از مدل روندیابی hydrorout و متعاقب آن درسامانه رودخانه ای توسط مدل هیدرودینامیک mike11 در چهار سناریو مختلف اقدام گردید. نتایج تحقیق نشان می دهد که افزایش اندازه نمونه آماری سیلاب، علاوه بر تغییر نوع توزیع آماری داده ها، مقادیر برآوردی سیلاب را به شدت تحت تاثیر گذاشته است. در این مطالعه دبی اوج طراحی سرریز ها تا حد 97 درصد افزایش نشان می دهد. عمده اختلاف به افزایش تعداد مشاهدات و بزرگی وقایع سیلاب به وقوع پیوسته بعد از دوره طراحی سد بر می گردد. نتایج علاوه بر استفاده در سد جره، در برآورد سیلاب طرح سایر طرح های توسعه سدسازی درون حوضه ا ی و حوضه های آبریز مجاور کمک می نماید. دیگر نتایج تحقیق، نشان می دهند که سد مخزنی واقع در یکی از زیرحوضه ها، وظیفه کنترل سیلاب خود را به صورت محلی و به خوبی انجام می دهد. اما به دلیل عدم تحلیل سامانه حوضه آبریز به عنوان یک واحد هیدرولوژیکی و جامع نگری در مطالعات حوضه، برآیند کنترل سیلاب در خروجی سامانه در حد صفر می باشد. به عبارتی اگر همین مخزن در شاخه اعلاء اجرا و مورد بهره برداری قرار گیرد کارآیی سیستم به طور قطع مثبت خواهد بود. در هر حال مخزن به طور محلی وظایف خود را در خصوص کاهش دبی اوج و تأخیر در وقوع زمان اوج را به خوبی انجام می دهد؛ لیکن تأخیر ایجاد شده باعث می شود که هیدروگراف خروجی از مخزن سد با شرایط اوج هیدروگراف زیر حوضه مجاور (اعلاء) ترکیب شده و شرایط حاد تری از حالت طبیعی و بدون مخزن ایجاد نماید