كاربرد سنجش از دور در مدل سازي هيدروليكي و تعيين حد بستر رودخانه‌ها (مطالعۀ موردي: رودخانه ارداك)

پيشينه و هدف براساس اصل 45 قانون اساسي جمهوري اسلامي ايران و ماده 2 قانون توزيع عادلانه آب، رودخانه ها ثروت ملي بوده و در اختيار حكومت اسلامي است. بنابراين دولت مكلف است مطالعه و تعيين حد بستر و حريم رودخانه ها را انجام و در صورتي كه اعياني هاي موجود در بستر و حريم آن ها را براي امور مربوط به آب يا برق مزاحم تشخيص دهد نسبت به تخليه آن ها اقدام نمايد. امروزه به علت افزايش ارزش اقتصادي زمين و تقاضا جهت احداث اعياني در اراضي حاشيه رودخانه ها و مجاري آبي متأسفانه روندتصرفات حدود بستر و حريم رودخانه ها افزايش يافته كه خود تهديدي براي دسترسي به آب سالم و حفاظت از آن براي نسل هاي آتي محسوب مي شود. تصرف رودخانه ها با كاهش عرض و تغيير كاربري اراضي بستر آن ها همراه است. اين اقدام باعث بهم خوردن رژيم طبيعي رودخانه و در نتيجه وقوع سيل و خسارت هاي اجتماعي، اقتصادي، زيست محيطي را به دنبال دارد. مديريت منابع آب و به خصوص مديريت سيل بدون شناخت و تحليل جريان رودخانه ها، پهنه بندي سيلاب و تعيين حد بستر و حريم آن ها ميسر نمي باشد. در حال حاضر براي تعيين گستره سيلاب و مشخص كردند حد بستر رودخانه ها نقشه برداري زميني انجام مي شود. اين روش بسيار زمان بر بوده و هزينه انجام آن زياد مي باشد. در همين راستا استفاده از تصاوير ماهواره اي و عكس هاي هوايي به جاي نقشه برداري زميني براي سرعت بخشيدن به انجام مطالعات و كاهش هزينه ها مي تواند راهگشا باشد. تحقيقات زيادي دركشور و دنيا درخصوص استفاده از تصاوير ماهواره اي در حوزه هاي مختلف انجام شده است. به ويژه در پژوهش هاي متعددي از تصاوير ماهواره اي براي بررسي روند تغييرات كاربري اراضي حوضه هاي آبخيز و نيز مطالعه تغييرات مورفولوژي رودخانه استفاده شده است. پژوهش هايي پيرامون استفاده از تصاوير ماهواره اي در مطالعات هيدرولوژي و حوضه هاي آبخيز انجام شده است، اما در اين پژوهش براي اولين بار امكان استفاده از تصاوير ماهواره اي براي تهيه نقشه رودخانه و استخراج مقاطع عرضي آن براي پهنه بندي سيلاب و تعيين حد بستر رودخانه مورد بررسي قرارگرفته است. در سال هاي اخير بستر رودخانه ارداك در بالادست سد اراداك، به طور گسترده تصرف و تغيير كاربري داده شده است. اين امر باعث شده است تا تعداد حوادث سيل افزايش و كميت و كيفيت آب سد ارداك كه بخشي از آب شرب شهر مشهد را تامين مي نمايد، كاهش يابد. براي مديريت سيل و حفاظت كمي و كيفي از سد ارداك، پهنه بندي سيلاب و تعيين حد بستر رودخانه ارداك ضروري مي باشد. در حال حاضر براي انجام اين كار ابتدا بايد نقشه برداري زميني انجام مي شود. نقشه برداري زميني براي تهيه نقشه رودخانه و استخراج مقاطع عرضي آن مستلزم صرف زمان طولاني و هزينه زيادي است. بنابراين هدف از اين پژوهش بررسي امكان استفاده از تصاوير ماهواره اي با قدرت تفكيك 28 ×28 متر به جاي نقشه برداري زميني به منظور افزايش سرعت انجام كار و كاهش هزينه هاي مطالعات طرح ها و پروژه هاي آبي و مهندسي رودخانه است.مواد و روش ها براي ترسيم حوضه آبريز و استخراج پارامترهاي فيزيكي آن از تصاوير ماهواره اي ASTER و نرم افزار HEC-GeoHMS استفاده شد. نقشه بستر موجود رودخانه و حاشيه آن تهيه و به عنوان يك لايه جديد به نقشه كاربري اراضي حوضه اضافه شد. براي شبيه سازي بارش و رواناب از مدل هيدرولوژيكي HEC-HMS استفاده شد. ابتدا براي پنج واقعه بارش و رواناب مدل واسنجي و اعتباريابي گرديد. سپس هايتوگراف بارش مربوط به دوره بازگشت هاي مختلف در پايه زمان تمركز حوضه به مدل HEC-HMS معرفي شد. مدل اجرا و سيلاب با دوره بازگشت هاي مختلف شبيه سازي شد. اطلاعات هندسي رودخانه درقالب مقاطع عرضي هم از نقشه برداري زميني و هم از تصاوير ماهواره اي و با استفاده از الحاقيه HEC-GeoRAS استخراج گرديد. اطلاعات حاصل از مدل سازي جريان رودخانه در نرم افزار HEC-RAS از طريق الحاقيه HEC-GeoRAS به محيط GIS منتقل و درمحيط مذكور پهنه بندي سيلاب و تعيين حد بستر رودخانه به دو روش استفاده از اطلاعات نقشه برداري زميني و بهره گيري از تصاوير ماهواره اي تعيين و با هم مقايسه شد.نتايج و بحث نتايج بيانگر آن است كه پهنه بندي سيلاب و تعيين حد بستر رودخانه با استقاده از تصاوير ماهواره اي با قدرت تفكيك 28 ×28 متر قابل انجام است. در اين مورد شاخص هاي آماري ميانگين خطاي نسبي و ضريب همبستگي رگرسيون به ترتيب 13.2 و 92 درصد بدست آمد.