مدل‌سازی سیلاب در بندسار با استفاده از روش مدل سلولی

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 گروه عمران دانشکده مهندسی دانشگاه فردوسی مشهد

2 گروه عمران ، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

چکیده - کشاورزان مناطق خشک جهت بهره‌برداری از سیلاب وگسترش کشاورزی از سازه‌های ‌خاکی در محدوده جریان سیلابی به‌نام بندسار استفاده می‌کنند. استفاده از بندسار موجب تامین رطوبت خاک از طریق استحصال سیلاب و آب باران می‌شود. در این پژوهش دبی سیلاب ورودی، خروجی و همچنین هیدروگراف جریان عبوری در خشک‌رود با استفاده از الگوریتم MODCEL که یک مدل هیدرولیکی است، برای منطقه مطالعاتی اکبریه در قاینات مدل‌سازی می‌شود. مدل پیشنهادی برپایه مفهوم سلول‌های جریان می‌باشد به این صورت که منطقه مطالعاتی به مجموعه‌ای از سلول‌ها تقسیم می‌شود که ارتباط جریان بین آن‌ها از طریق قوانین هیدرولیکی مختلف نظیر معادله سنت- ونانت و فرمول کلاسیک جریان برای سرریزهای لبه پهن بیان می‌شود. بندسارهای منطقه مطالعاتی از حاشیه رودخانه آبگیری می‌کنند. در صورت کنترل سیلاب ورودی به این سازه‌های ‌خاکی همه بندهای محدوده مطالعاتی تغذیه آبی می‌شوند و تراز آب در آن‌ها نیز خطری را از لحاظ شکست ناشی از روگذری از بندخاکی به‌وجود نمی‌آورد. محاسبات نشان می‌دهد که 92 درصد سیلاب ورودی پنج ساله توسط بندهای خاکی استحصال می‌یابد و در‌نتیجه از هدر‌رفت جریان‌های فصلی جلوگیری می‌شود. درنتیجه‌ی عملکرد بندسارها دبی اوج هیدروگراف سیل عبوری از خشک‌رود بین 80 تا 90 درصد کاهش یافت. در‌صورتی‌که سیلاب ورودی به بندسار کنترل نشود بندهای خاکی پایین‌دست ناحیه مطالعاتی نمی‌توانند از جریان سیلابی استفاده کنند چراکه این جریان توسط بندهای بالادست به‌طور کامل استفاده می‌گردد. بعلاوه به‌سبب جریان اضافی ورودی به بندهای بالادست و بیش‌تر شدن تراز آب از تراز تاج بند به‌دلیل روگذری این سازه خاکی تخریب می‌شود.

کلیدواژه‌ها


Akbari, M., Dastorani, M.T. and Abbasi, A.A. (2016). Evaluation of the effects of traditional rainwater harvesting structures on soil conditions improvement (Case study: Bandsars in south Sabzevar). Iranian J. Rainwater Catchment Systems. 4,  33-42. (In Persian)
Akbari, M., Dastorani, M.T. and Abbassi, A.A. (2016). Investigating the structure of  Bandsars as traditional structures for rainwater harvesting in arid and semi-arid regions(Case study: south Sabzevar region). 4nd National Congress on Rainwater Catchment Systems. Mashhad, Iran. (In Persian)
Alizadeh, A. (2015). Principles of Applied Hydrology. Emam Reza University. Mashhad, 942p. (In Persian) 
Arabkhedri, M. and Kamali, k. (2017). Bandsar: Traditional soil and water conservation methods for flood farming. Publication of Agricultural Education. Tehran, 70p. (In Persian)
Brito, P.L.C., Miguez, M.G. and Azevedo, J.P.S. (2018). Baseflow representation module on MOD-CEL. J. Water Res. 23, 1-12.
Chow,  V.T.,  Maidment,  D.R.  and  Mays,  L.W. (1988). Applied Hydrologhy, McGraw-Hill Book Company . New York, 588p.
Cunge, J.A. (1975). Two-Dimensional modeling of flood plains, In: Mahmood, K. and Yevjevich,V. (editor) , Unsteady Flow In Open Channels. Water Resources Publications. U.S.A.
Cunge, J.A., Holly, F.M. and Verwey, A. (1980). Practical aspects  of  computational  river hydraulics.
Pitman Publishing. London, 420p.
Meteorological Organization of South Khorasan (2021). Internal report of Research Group, Iran, oral communication, Iran.
Jafari, M., Ashorinejad, A.M.S.,  Arabkhedri, M. and Azarnivand, H. (2003). Effects of flood collection in Bandsars on soil physical and chemical properties.  Iranian J. Natural Res. 55(4). 465-477. (In Persian)
Mascarenhas, F.C.B. and Miguez, M.G. (2002). Urban flood control through a mathematical cell model. International water resources. 27(2), 208-218.
Miguez, M.G., Mascarenhas, F.C.B. and Magalhães, L.P.C. (2005). Multifunctional landscapes for urban flood control in developing countries. J. Sustainable Development and Planning. 2, 1579-1588.
Miguez, M.G., Battemarco, B.P., Sousa, M.M.D., Rezende, O.M., Verol, A.P. and Gusmaroli, G. (2017). Urban flood  simulation using MODCEL-An alternative quasi-2D conceptual model. Journal of Water. 9(445), 1-28.
Miguez, M.G., Mascarenhas, F.C.B. and Verol, A.P. (2011). MODCEL: A mathematical model for urban flood simulation and integrated flood control design. Convegno Nazionale Di Idraulica Urbana, Venezia, Italy.
Miguez, M.G., Verol, A.P., Mascarenhas, F.C.B., Santos, R.B. and Martingil.M.C. (2012). Compensa-tory techniques on urban drainage for flood control with the aid of mathematical modelling: a case study in Rio de Janeiro city. J. Urban Water. 122, 227-238.
Nazari Samani, A.A., Khalighi, S., Arabkhedri, M. and Farzadmehr, J. (2014). Indigenous knowledge and  techniques of runoff harvesting (Bandsar and Khooshab) in arid and semi arid regions of iran, Journal of Water Resource and Protection, 6, 784-792.
Sharifikia, M. and Mazaffari, Z. (2014). Extraction of physical properties and explanation of the efficiency of Bandsars in the management of water and soil resources of arid areas based on telemetry techniques. Geographical Studies of Arid Regions, 4(16), 1-14. (In Persian)
Zanobetti, D., Lorgeré, H., Preissman, A. and Cunge, J.A. (1970). Mekong Delta Mathematical Program construction. Journal of  the Waterways and Harbors and  Coastal  Engineering Division, 96(2), 181-199