برآورد شدت خسارت سیلاب بر اساس توابع جهانی خسارت-عمق در محدوده رودخانه جاجرود

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 5، دوره 16، شماره 57، مرداد 1402، صفحه 61-74   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.30495/wej.2023.5824

نویسندگان

امیر محمد هوشمند¹؛ سید عباس حسینی^{* 2}؛ باقر قرمزچشمه³

¹کارشناسی ارشد، دانشکده عمران هنر و معماری، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

²دانشیار، دانشکده عمران هنر و معماری، واحد علوم و تحقیقات، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

³دانشیار پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری، تهران، ایران

تاریخ دریافت: 15 شهریور 1400،  تاریخ بازنگری: 10 دی 1400،  تاریخ پذیرش: 29 دی 1400 

چکیده

چکیده
مقدمه: از جمله راهکارها برای مدیریت سیل، پهنه بندی سیلاب در دوره بازگشت‌های مختلف است که می‌تواند ابزاری اساسی در تعیین راهبردهای توسعه و کاهش خسارت سیلاب ‌باشد. محاسبه خسارت سیلاب در کاربری‌های موجود اطلاعات مفیدی برای سازمان‌های مختلف همانند بیمه قرار می‌دهد تا از میزان خسارت در کاربری‌های مختلف در صورت وقوع سیلاب مطلع شوند.
روش­: روش مورد استفاده در این مقاله استفاده از نمودارهای جهانی است که تعیین خسارت بر اساس عمق سیل می‌باشد. منطقه مورد مطالعه واقع در حوضه رودک می‌باشد. در این راستا ابتدا نقشه‌ها، داده‌های هیدرولوژیکی مورد نیاز و DEM منطقه مورد مطالعه تهیه شد. در ادامه با توجه به داده‌های دبی حداکثر لحظه‌ای سالانه در ایستگاه هیدرومتری رودک با توزیع لوگ نرمال (به عنوان بهترین توزیع) برازش داده شده و میزان دبی در چهار دوره بازگشت‌ به دست آمد سپس هیدروگراف واحد به روش SCS  برای دوره بازگشت‌های مختلف حاصل شد. در ادامه با استفاده از مدل HEC-RAS2D پهنه سیل با دوره بازگشت های مذکور به دست آمده و در نهایت بر اساس توابع جهانی خسارت-عمق میزان شدت خسارت وارده در دوره بازگشت‌های مختلف بر اساس کاربری های مختلف اعم از مسکونی، تجاری، کشاورزی، حمل و نقل محاسبه شد.
یافته­ ها: با مقایسه نتایج نقشه‌های پهنه بندی سیلاب و خسارت وارده که با افزایش دوره بازگشت سیلاب میزان خسارت وارده و مساحت پهنه پرخطر افزایش می‌یابد. میزان پهنه سیلاب در دوره بازگشت‌های 5، 25، 50 و 100 ساله به ترتیب تقریبا برابر با 9/17، 9/18، 4/19، 9/19 هکتار می‌باشد. بیشترین خسارت وارده مربوط به اراضی کشاورزی و سپس اراضی با کاربری تجاری می باشد. میزان افزایش خسارت وارده به منطقه بین سیلاب 5 و 25 حدود 47 درصد، بین سیلاب 25 و 50 ساله حدود 6 درصد، و بین سیلاب 50 و 100 ساله حدود 15 درصد می باشد.
نتیجه گیری: بر اساس توجیهات اقتصادی و فنی می توان سیلاب 50 ساله برای تعیین طرحهای حفاظت سیلاب منطقه پیشنهاد نمود و حتما باید طرحهای حفاظت مورد توجه جدی قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها

هیدرولیک؛ دبی؛ خسارت سیل؛ سیلاب؛ پهنه بندی سیلاب

عنوان مقاله [English]

Estimation of flood damage intensity based on global damage-depth functions in Jajroud river area

نویسندگان [English]

Amir Mohammad Hooshmand¹؛ Seyed Abbas Hosseini²؛ Bagher Ghermezcheshmeh³

¹Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

²Department of Civil Engineering, Science and Research Branch, Islamic Azad University, Tehran, Iran

³Soil Conservation and Watershed management institute, Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

چکیده [English]

Abstract
Introduction: One of the solutions for flood management is flood zoning in different return periods, which can be an essential tool in determining development strategies and reducing flood damage. Calculating flood damage in existing uses provides useful information for various organizations such as insurance to be aware of the amount of damage in different uses in the event of a flood.
Methods: The study area is located in Rudak basin. In this regard, first maps, required hydrological data and DEM of the study area were prepared. Then, according to the flow data, the maximum annual moments in Rudak hydrometric station were fitted with normal log distribution (as the best distribution) and the flow rate was obtained in four return periods. Then, a single hydrograph was obtained by SCS method for different return periods. Then, using the HEC-RAS2D model, the flood zone with the mentioned return period is obtained and finally, based on the global damage-depth functions, the amount of damage in the return period is based on different uses, including residential, commercial, agricultural, roads was calculated.
Findings: By comparing the results of flood zoning and damage maps, which with increasing flood return period, the amount of damage and the area of ​​high-risk zone increases. The amount of flood zone in the return periods of 5, 25, 50 and 100 years is equal to 17.9, 18.9, 19.4, 19.9 hectares, respectively. Most of the damage is related to agricultural lands and then lands with commercial use. The rate of increase in damage to the area between floods 5 and 25 return period is about 47%, between floods 25 and 50 return period is about 6%, and between floods 50 and 100 years is about 15%. Therefore, a 50-year flood can be proposed to determine the flood protection plans of the region.

کلیدواژه‌ها [English]

Hydraulics, Run off, Damage, Flood, Inundation map

مراجع

1. 1.       Azouagh, A., El Bardai, R., Hilal, I., & Stitou el Messari, J. 2018. Integration of GIS and HEC-RAS in Floods Modeling of Martil River (Northern Morocco). European Scientific Journal, ESJ, 14(12), 130. https://doi.org/10.19044/esj.2018.v14n12p130
2. 2.       Goorabi, A., Kiarostami, F. 2015. Evaluating the tectonics of watersheds using geomorphological specifications in the form of the TecDEM model (case study: Rodek watershed in northeast Tehran). Natural Geography Researche, 47(3): 465-480 (In Persian)
3. 3.       Hekmatifar, H., Nazariha, M., Givechi, S. 2009. Evaluation of agricultural damages caused by flood using modeling Hec-Ras and Arc View. Environment Science and Technology, 4(11): 95-108 (In Persian)
4. 4.       Huizinga, J., de Moel, H., & Szewczyk, W. 2017. Global flood depth-damage functions. Methodology and the database with guidelines. In Joint Research Centre (JRC). https://doi.org/10.2760/16510
5. 5.       Mihu-pintilie, A., Cîmpianu, C. I., Stoleriu, C. C., Pérez, M. N., & Paveluc, L. E. 2019. Using High-Density LiDAR Data and 2D Streamflow Hydraulic Modeling to Improve Urban Flood Hazard. Water.
6. 6.       Moharamkhani, P., Omidvar, B., and Nohagar, A. 2020. Estimation of damage to electric substations due to flooding in an urban area. 12th National Congress of Civil Engineering, 1-11 (In Persian)
7. 7.       Ongdas, N., Akiyanova, F., Karakulov, Y., Muratbayeva, A., & Zinabdin, N. 2020. Application of hec-ras (2d) for flood hazard maps generation for yesil (ishim) river in kazakhstan. Water (Switzerland), 12(10), 1–20. https://doi.org/10.3390/w12102672
8. 8.       Pathan, A. I., & Agnihotri, P. G. 2021. Application of new HEC-RAS version 5 for 1D hydrodynamic flood modeling with special reference through geospatial techniques: a case of River Purna at Navsari, Gujarat, India. Modeling Earth Systems and Environment, 7(2): 1133–1144. https://doi.org/10.1007/s40808-020-00961-0
9. 9.       Poorali, M., Salajegheh, A. 2016. Flood risk and damage assessment (case study: Glucan watershed). 4th Conference in Flood Management and Engineering, 1-19 (In Persian)
10. 10.   Rahman, M. S., Di, L., Yu, E., Lin, L., & Yu, Z. 2021. Remote Sensing Based Rapid Assessment of Flood Crop Damage Using Novel Disaster Vegetation Damage Index (DVDI). International Journal of Disaster Risk Science, 12(1): 90–110. https://doi.org/10.1007/s13753-020-00305-7
11. 11.   Romali, N. S., & Yusop, Z. 2021. Flood damage and risk assessment for urban area in Malaysia. Hydrology Research, 52(1): 142–159. https://doi.org/10.2166/NH.2020.121
12. 12.   Shafiei Motlagh, K., Ebadati, N., 2020. Flood zoning and simulating the hydraulic behavior of the river using HEC-RAS software (Case study: Maroon River - Southwest Iran). Ecohydrology, 72(2): 397-409
13. 13.   Wu, Z., Lv, H., Meng, Y., Guan, X., & Zang, Y. 2021. The determination of flood damage curve in areas lacking disaster data based on the optimization principle of variation coefficient and beta distribution. Science of the Total Environment, 750, 142277. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2020.142277