پديد آورندگان :
زالي، مهراب دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي ساري - دانشكده منابع طبيعي، ايران , سليماني، كريم دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي ساري - دانشكده منابع طبيعي - گروه مهندسي آبخيزداري، ايران , حبيب نژاد روشن، محمود دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي ساري - دانشكده منابع طبيعي - گروه مهندسي آبخيزداري، ايران , ميريعقوب زاده، ميرحسن دانشگاه اروميه - دانشكده منابع طبيعي - گروه مهندسي آبخيزداري، آذربايجان غربي، ايران
كليدواژه :
تجزيه وتحليل مورفولوژي , اولويت بندي , آبخيز نكارود , سيل
چكيده فارسي :
سيلاب از فاجعه بارترين و خطرناك‌ترين خطرات طبيعي است، زيرا ناگهاني و غيرقابل پيش‌بيني است و منجر به تخريب زيرساخت‌ها، تهديدي براي جان و مال انسان مي شود. شناسايي مناطق داراي پتانسيل سيل‌خيز بالا ازجمله كارهاي بسيار مهم در كنترل سيلاب و كاهش خسارات ناشي از آن مي‌باشد. سيل يكي از جدي‌ترين خطرات طبيعي است كه تهديدهاي جدي براي مناطق مسكوني به وجود مي آورد و همچنين باعث خطرات مالي و/جاني مي شود. سيلاب ازنظر خسارت در مقايسه با خسارات ناشي از زمين‌لرزه، آتشفشان و رانش زمين، در رتبه اول قرار دارد پيامدهاي اين بلايا را مي توان در قالب اقتصادي و زيست محيطي شديدي ازجمله از بين بردن زمين‌هاي كشاورزي، كاهش عملكرد محصول و ايجاد كمبود آب شيرين در منطقه سيل‌خيز اشاره كرد. سيلاب نه تنها در مناطق جلگه اي بلكه در محيط هاي كوهستاني نيز مي تواند رخ دهد. تجزيه و تحليل سيل و روابط آن با متغيرهاي توضيحي مي تواند به مديران آب كمك كند تا مؤثرترين متغير را در سيلاب شناسايي كنند. جوامع، كشورها و قاره ها، به دليل افزايش شدت و فراواني اين بلاياي طبيعي، با تلفات شديد انساني و هزينه هاي اقتصادي روبرو شده است). در جهان به دليل افزايش هاي اين بلاياي طبيعي، مرگ انسان در دوره پيش رو احتمالاً دو برابر تخمين زده مي شود. سيل يكي از جدي ترين خطرات طبيعي است كه تهديدهاي جدي براي مناطق مسكوني به وجود. تغييرات آب و هوا و افزايش مداوم شهرنشيني كه با افزايش جمعيت رخ مي دهد، به دنبال آن ساخت و سازها توسط بشر افزايش مي يابد و در نهايت باعث كاهش سطح نفوذپذير و احتمالاً خطر سيل و پتانسيل خسارت اقتصادي-اجتماعي را بيشتر افزايش مي دهد. با تأييد خطرات در حال رشد و افزايش دفعات وقايع سيل، يك تغيير الگوي در مديريت ريسك سيل در بسياري از كشورها مانند اروپا مشاهده مي شود. مديريت سيل و كاهش خطرات ناشي از آن مستلزم اتخاذ ديدگاه‌هاي جامع است كه مجموعه متنوعي از اقدامات مديريت ريسك سيل شامل مشاركت فعال ذينفعان، ارتباطات و افزايش آگاهي را در نظر مي‌گيرند. مطالعه حاضر در آبخيز نكارودرودرود در استان مازندران انجام گرفته است. استفاده از سامانه هاي جغرافيايي مي تواند در حداقل زمان با استفاده از لايه‌هاي اطلاعاتي، مناطق حساس به سيل را با دقت بالايي شناسايي كند اين آبخيز يكي از مهمترين آبخيزهاي اين استان مي باشد و مطالعه آن از لحاظ خطرات سيلابي با توجه به بارندگي بالايي كه دارد، از اهميت بالايي برخوردار است. هدف كلي اين مطالعه اولويت بندي زير حوضه‌ها با توجه به جاري شدن سيل بر اساس تجزيه و تحليل مورفولوژي و نيز استفاده از نرم افزار GIS به عنوان ابزاري كارآمد و مقرون به صرفه است. در اين مطالعه به بررسي مورفومتريك آبخيز پرداخته شد و زير حوضه هاي سيلابي مورد شناسايي قرار گرفت. هدف از انجام اين تحقيق، شناسايي مناطقي با پتانسيل سيل بالا در آبخيز نكارودرودرود استان مازندران جهت جلوگيري از خطرات ناشي از اين بلاي طبيعي و مانع از ايجاد خسارت به صورت مالي و جاني است.
مواد و روش ها هفده پارامتر مورفومتريك به منظور توصيف آبخيز و اولويت بندي زير حوزه هاي آبخيز نكارودرودرود با توجه به حساسيت به سيل ناگهاني تعيين شد. پارامترهاي اساسي با استفاده از تكنيك هاي GIS مستقيماً از نقشه رقومي ارتفاع (DEM) اندازه گيري شدند و شامل مساحت حوضه، طول حوضه، محيط، تعداد جريان ها و طول جريان ها براي هر رتبه جريان است. در اين تحقيق پارامترهاي بسيار مهم مورفومتريك كمي انتخاب و براي اين تجزيه و تحليل استفاده شدند. اين پارامترها با خطرات رواناب، اوج تخليه و فرسايش خاك رابطه مستقيم يا معكوس دارند. اين پارامترها را به سه بخش خطي، ناهمواري و سطحي تقسيم شدند. درنهايت با استفاده از اين روش زير حوضه ها اولويت بندي شدند. جهت ارزيابي مورفولوژي آبخيز يك DEM با وضوح 12.5 متر بارگيري شد. پارامترهاي مورفولوژي به‌طور مستقيم يا معكوس با طغيان در ارتباط هستند. پس از رتبه بندي مورفولوژي، مقادير مربوط به هر يك از زير حوضه ها براي طبقه بندي و تعيين حساسيت آن ها به وقوع سيل ناگهاني جمع شد. مقادير درجه پارامترهاي مورفومتريك خلاصه‌شده از 0 براي كمترين مقدار رتبه و 1 براي بالاترين مقدار رتبه براي به دست آوردن شاخص حساسيت سيلاب در برابر هر زير حوضه نرمال شد و مورد ارزيابي نهايي قرار كرفت. تغييرات واضحي در پارامترهاي اساسي زير حوضه‌هاي آبخيز مانند مساحت، محيط و طول حوضه مشاهده مي‌شود. اين پارامترهاي حوضه، يك ويژگي هيدرولوژيكي بسيار قابل‌توجه هستند. مساحت آبخيز از 484.37 كيلومترمربع در زير حوضه N1 تا 48.18 كيلومترمربع در زير حوضه N8متغيير است. همچنين از محيط مي‌توان به‌عنوان يك شاخص از شكل و اندازه زير آبخيز استفاده كرد. با توجه به نتايج به‌دست‌آمده يك همبستگي بالا بين مساحت و محيط آبخيز وجود دارد.
نتايج و بحث حوضه نكارودرودرود با استفاده از جعبه‌ابزار Hydrology از ArcGIS به 12 زير حوضه تقسيم شد. با توجه به نتايج به‌دست‌آمده مشخص شد كه زير حوضه‌هاي N8 و N9 از اولويت بالايي براي سيل‌خيزي برخوردار هستند. نتايج نشان مي‌دهد كه اين 2 زير حوضه بسيار مستعد ازلحاظ سيل‌خيزي هستند. همچنين زير حوضه‌هاي N11 و N12 از ميزان خطر خيلي كمتري نسبت به سيل‌خيزي برخوردار هستند. تعداد كل جريان‌هاي 12 زير حوضه براي آبخيز 366681 مورد است و اولين مرتبه %52 كل جريان‌هاي آبخيز را تشكيل مي‌دهد. مقادير هندسي براي 12 زير حوضه آبخيز به‌صورت نمودار و يك خط مستقيم نشان داده مي‌شود كه مقادير ورود به سيستم شماره جريان بر روي يك نمودار رسم شده است.
نتيجه گيري ازآنجاكه سوابق آب و هوايي و هيدرولوژيكي تاريخي كافي براي مدل‌سازي هيدرولوژيكي وجود ندارد، از تحليل مورفومتريك براي ارزيابي حساسيت زير آبخيز به سيل استفاده‌شده است. نتايج و تجزيه‌وتحليل‌هاي به‌دست‌آمده در مطالعه حاضر داراي زمينه‌هاي متعددي براي كاربرد عملي و توسعه آينده است. تجزيه‌وتحليل مورفومتري حوضه نكارودرودرود نشان داده است كه آبخيز يك سيستم زهكشي كه داراي 6مرتبه است كه داراي حساسيت بسيار بالا به سيلاب است. با توجه به نتايج، زير حوضه N8 و N9 از ميزان خطر بالاي سيل‌خيزي برخوردار هستند. در مقابل زير حوضۀ N12 از ميزان طغيان سيلاب خيلي كمتري برخوردار هستند. بررسي حوضه نشان داد كه علت پايين بودن طغيان در زير حوضۀ N12، شكل حوضه و ميزان شيب مي‌باشد كه داراي شكل كشيده و منطقه ازلحاظ ناهمواري تقريباً مسطح است، كه ميزان خطر سيلاب را كاهش مي‌دهد. اين مطالعه نشان داد شد كه حفاظت از منطقه در برابر سيل ناگهاني بايد در اولويت اصلي مقامات ذيصلاح براي محافظت از جان انسان‌ها و مزارع كشاورزي و درنهايت جلوگيري از فاجعه‌اي سيل باشد. در اين مطالعه ثابت شد كه ادغام و تجزيه‌وتحليل مورفولوژي با GIS مي‌تواند ابزاري قابل‌توجه براي درك ويژگي‌هاي زير حوضه‌هاي آبخيز مربوط به مديريت سيل فراهم كند.
چكيده لاتين :
Floods are one of the most catastrophic and dangerous natural hazards because they are sudden and unpredictable and lead to the destruction of infrastructure, and a threat to human life and property. Identifying areas with high flood potential is one of the most important tasks in flood control and reducing the damage caused by it. Floods are one of the most serious natural hazards that pose serious threats to residential areas and also pose financial and human risks. Floods rank first in terms of damage caused by earthquakes, volcanoes, and landslides. Cited. Floods can occur not only in the plains but also in mountainous environments. Flood analysis and its relationship to explanatory variables can help water managers identify the most effective variable in floods. Communities, countries, and pcontinents have suffered severe human losses and economic costs due to the increasing severity and frequency of these natural disasters). In the world due to the increase of these natural disasters, human death in the coming period is probably doubled. Floods are one of the most serious natural hazards that pose a serious threat to residential areas. Climate change and the steady increase in urbanization that occurs with increasing population, followed by an increase in man-made structures, ultimately reduce permeability and possibly further increase the risk of floods and the potential for socio-economic damage. Confirming the growing risks and increasing frequency of flood events, a paradigm shift in flood risk management is observed in many countries, such as Europe. Flood management and mitigation require comprehensive perspectives that take into account a diverse set of flood risk management measures, including active stakeholder engagement, communication, and awareness raising. The present study was conducted in the Neka Rud watershed in Mazandaran province. The use of geographical systems can identify flood-sensitive areas with high accuracy in the shortest time using information layers. This watershed is one of the most important watersheds in the province and its study is of great importance in terms of flood risks due to its high rainfall. Enjoys. The overall purpose of this study is to prioritize sub-basins concerning flooding based on morphological analysis and also to use GIS software as an efficient and cost-effective tool. In this study, the morphometric study of the watershed was investigated and flood sub-basins were identified. The purpose of this study is to identify areas with high flood potential in the Neka River watershed of Mazandaran province to prevent the risks of this natural disaster and prevent financial and human damage.
Materials and Methods Seventeen Morphometric parameters were determined to describe the watershed and prioritize the sub-basins of the Neka watershed according to the sensitivity to sudden floods. The basic parameters were measured directly from the DEM using GIS techniques and include basin area, basin length, environment, number of streams, and flow lengths for each flow rating. In this study, very important morphometric parameters were quantitatively selected and used for this analysis. These parameters are directly or inversely related to runoff hazards, peak discharge, and soil erosion. These parameters were divided into three parts: linear, uneven, and surface. Finally, sub-basins were prioritized using this method. To assess the morphology of the watershed, a digital elevation map (DEM) with a resolution of 12.5 m was loaded. Morphological parameters are directly or inversely related to the outbreak. After morphological ranking, the values of each sub-basin were collected to classify and determine their susceptibility to flash floods. The values of the sum of morphometric parameters summarized from 0 for the lowest rank value and 1 for the highest rank value to obtain the flood sensitivity index for each sub-basin were normalized and finally evaluated. Clear changes are observed in the basic parameters of watersheds such as area, environment, and length of the basin. These basin parameters are a very remarkable hydrological feature. The watershed area varies from 484.37 square kilometers under the N1 basin to 48.18 km2 under the N8 basin. The environment can also be used as an indicator of the shape and size of the watershed. According to the obtained results, there is a high correlation between the area and the watershed environment.
Results and Discussion The Neka Basin was divided into 12 sub-basins using the Hydrology Toolbox from ArcGIS. According to the obtained results, it was found that sub-basins N8 and N9 have a high priority for flooding. The results show that these two sub-basins are very prone to flooding. Also, sub-basins N11 and N12 have a much lower risk of flooding. The total number of 12 sub-basin flows for the watershed is 366681 and for the first time, it constitutes 52% of the total watershed flows. Geometric values for 12 watersheds are shown in the form of a graph and a straight line, where the log values of the flow number are plotted on a graph.
Conclusion Because there are insufficient historical climatic and hydrological records for hydrological modeling, morphometric analysis has been used to assess sub-watershed susceptibility to flooding. The results and analysis obtained in the present study have several fields for practical application and future development. Morphometric analysis of the Neka basin has shown that the watershed is a six-stage drainage system that is very sensitive to flooding. According to the results, sub-basins N8 and N9 have a high risk of flooding. In contrast, the N12 sub-basin has a much lower rate of flooding. The study of the basin showed that the reason for the low flooding below the N12 basin is the shape of the basin and the amount of slope, which has an elongated shape and the area is almost flat in terms of unevenness, which reduces the risk of floods. This study showed that the protection of the region against sudden floods should be the main priority of the competent authorities to protect human lives and agricultural farms and ultimately prevent flood disasters. In this study, it was proved that integration and morphological analysis with GIS can provide a significant tool for understanding the characteristics of watershed sub-basins related to flood management.
