پهنه‌بندي خطر سيل با دو مدل مادكلارك و HEC-RAS در آبخيز سد بوستان استان گلستان

Flood Hazard Zonation by Combining Mod-Clark and HEC-RAS Models in Bustan Dam Basin, Golestan Province

یكی از روش‌های كارآمد مدیریت سیل، پهنه‌بندی شدت و نوع آن است. در این تحقیق پهنه‌بندی خطر سیل با تلفیق دو مدل توزیعی-مفهومی مادكلارك و مدل هیدرولیكی HEC-RAS انجام شد. اطلاعات مورد نیاز برای اجرای مدل مادكلارك در محیط HEC-HMS شامل نقشه‌های شبكه‌‌ای حوضه، شماره منحنی و بارش (شبكه‌های بارش راداری) با سیستم مختصات SHG و فرمت DSS بوده، كه تهیه آن ها در كشورهای خارج از قاره آمریكا دشوار می باشد. برای حل این مشكل فایل‌های ورودی با استفاده از سیستم WMS، در ابعاد شبكه سلولی 200×200 متر تهیه گردید. سپس نقشه شماره منحنی شبكه ای و نقشه‌های بارش شبكه‌ ای (با گام‌ زمانی 15 دقیقه) تهیه شده در محیط PCRaster، با استفاده از بسته های نرم‌افزاری HEC-GeoHMS و asc2dss به فرمت DSS تبدیل و جایگزین فایل‌های نرم‌افزار WMS شدند. پس از واسنجی و اعتبارسنجی، مدل برای دوره بازگشت‌های مختلف اجرا گردید. دبی پیك هیدروگراف‌ها به‌همراه مشخصات هندسی رودخانه و مقاطع عرضی (316 نمونه) تهیه شده توسط نرم‌افزار HEC-GeoRAS و ضرایب زبری، وارد نرم‌افزار HEC-RAS شد و پس از اجرای مدل نقشه پهنه ی خطر سیل حوضه آبخیز سد بوستان تهیه گردید. نتایج ارزیابی نشان داد كه با توجه به معیار درصد خطای دبی اوج با كمتر از 2/3 درصد خطا، مدل در شبیه سازی دبی اوج كارآیی خوبی دارد اما در برآورد حجم چندان موفق نبود. نتایج پهنه های سیل نیز نشان داد كه از كل مساحت تحت تأثیر سیل 200 ساله، 94/96 درصد مستعد سیل‌گیری توسط سیل‌های با دوره ‌بازگشت 25 سال است و در واقع بخش عمده ای از خسارت به پهنه های دشت سیلابی زیر 25 سال وارد می گردد.

Flood is one of the devastating phenomena which every year incurs casualties and property damages. Flood zonation is an efficient technique for flood management. The main goal of this research is flood hazard and risk zonation along a 21 km reach of the Gorganrud river in Bustan dam watershed considering two conditions: present landuse condition and scenario planning. To this end a combination of a hydrologic model (the distributed HEC-HMS with the Mod-Clark transform option) and a hydraulic model (HEC-RAS) were used. The required inputs to run the Mod-Clarck module of HEC-HMS are gridded files of river basin, curve number and rainfall with the SHG coordinate system and DSS format. In this research the input files were prepared using the Watershed Modeling System (WMS) at cell size of 200 m. Since the Mod-Clark method requires rainfall data as radar format (NEXRAD), the distributed rainfall mapseries with time intervals of 15 minutes prepared within the PCRaster GIS system were converted to the DSS format using the asc2dss package. also the curve number map was converted to the DSS format using HEC-GeoHMS. Then, these DSS files were substituted with rainfall and curve number maps within the WMS. After calibration and validation, model was run for return periods of 2, 5, 10, 25, 50, 100 and 200 years, in two conditions of current landuse and scenario planning. The simulated peak discharge data, geometric parameters of river and cross section (at 316 locations) data prepared by the HEC-GeoRAS software and roughness coefficients data, were used by the HEC-RAS software to simulate the hydraulic behavior of the river and flood inundation area maps were produced using GIS. The results of the evaluation showed that in addition to the percent error in peak flow, less than 3.2%, the model has a good performance in peak flow simulation, but is not successful in volume estimation. The results of flood zones revealed that from the total area in floodplain with return period of 200 years, 96.94% of the area is exposed to the return period of 25 years floods, and a main part of damages go to the floodplains which are under a return period of 25 years floods.