کنترل بهینه سیلاب با ترکیب سدهای تأخیری پاره‌سنگی و خاکریزساحلی

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه‌های آبی، دانشگاه تربیت مدرس

2 استاد گروه سازه‌های آبی، دانشگاه تربیت مدرس

3 استاد گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه شهید چمران اهواز

چکیده

چنانچه میزان جریان آب رودخانه بیش از ظرفیت آبگذری مقطع اصلی رودخانه باشد، مناطق همجوار رودخانه در معرض سیلاب قرار می‌گیرند. روش‌های سازه‌ای کنترل سیلاب، معمولاً به‌منظور کاهش دبی اوج و یا جلوگیری از سیل‌بردگی به‌کار برده می‌شوند. سد پاره‌سنگی یک روش سازه‌ای کنترل سیل است که بخشی از جریان سیلابی در مخزن آن ذخیره شده و با گذشت زمان به تدریج و با دبی کمتری از میان بدنه سد تخلیه می‌شود. خاکریزساحلی نیز به عنوان یک روش سازه‌ای کنترل سیل، بدون تغییر مؤثر در دبی اوج سیلاب، باعث جلوگیری از سیل‌بردگی می‌شود. در صورتی که طرح کنترل سیلاب با مشارکت این دو روش انجام شود، علاوه بر کاهش قدرت و شدت سیلاب و جلوگیری از آب‌گرفتگی زمین‌های اطراف رودخانه، گزینه نهایی کنترل سیلاب با انعطاف‌پذیری بیشتری انتخاب خواهد شد. نکته مهم در رابطه با اقدام‌های تأخیری کنترل سیل، انتخاب درست موقعیت آنها در سطح حوضه می‌باشد. بسته به عوامل توپوگرافی و دیگر عوامل محیطی، مکان احداث سدهای پاره‌سنگی و همچنین طراحی این سدها و خاکریزساحلی متفاوت بوده و بر این اساس هر چینش و طراحی دلخواه از این دو روش سازه‌ای می‌تواند در تسکین سیلاب مؤثر واقع شود. بدیهی است ترکیب مذکور نه تنها از نظر هیدرولیکی بلکه از نظر اقتصادی نیز نمی‌تواند بهترین ترکیب ممکن باشد. هدف از این تحقیق، معرفی روشی است که در آن مناسب‌ترین طراحی ترکیبی از چینش سدهای پاره‌سنگی درون حوضه همراه با خاکریزساحلی در محدوده مسکونی پایین‌دست حوضه را ارائه نماید؛ به‌طوری که با در نظر گرفتن محدودیت‌های حاکم بر حرکت سیلاب، مجموع هزینه ساخت سدها و احداث خاکریزساحلی حداقل مقدار ممکن شود. رسیدن به هدف فوق نیازمند ترکیب مدل شبیه‌ساز حوضه با یک مدل بهینه‌ساز غیرخطی مانند الگوریتم ژنتیک می‌باشد که در این مقاله به آن پرداخته شده است.  

کلیدواژه‌ها


شکوهی، ع. و دانشور، ش.، (1386). "بررسی تأثیر احداث مخازن تاخیری در حوضه­های آبریز در مقایسه با عملیات موضعی مهندسی رودخانه برای کنترل سیل در محدوده شهر"، مجله تحقیقات منابع آب ایران، سال سوم، شماره 1، ص‌ص. 80-83.

فتوحی، م. و مغربی، م. ف.، (1389). "بررسی پارامترهای موثر بر روش ماسکینگام-کونژ در مقایسه با روش روندیابی دینامیکی"، مجله تحقیقات منابع آب ایران، سال هفتم، شماره 1، ص‌ص. 26-37.

نامقی، ه. و رجایی، ن.، (1385). "کنترل سیلاب رودخانة گرگانرود بوسیلة سدهای تأخیری"، هفتمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه، اهواز.

American Society for Testing and Materials, (2000). "Design and Construction of Levees", Department of the Army, U.S. Army Corps of Engineers Washington, DC 20314-1000.‌

Ben, C. Y., (1995). "Hydraulics and effectiveness of levees for flood control", U. S.-Italy Research Workshop on the Hydrometeorology, Impacts and Management of Extreme Floods, Perugia (Italy).

Cheng-Kang Taur, A. M., Greg Toth, George E. Oswald and Larry W. Mays, (1987). "Austin detention basin optimization model", Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 113, No. 7, pp.
860-878.

Chow, V.T., (1964). "Handbook of Applied Hydrology", McGraw-Hill, New York, NY.

Daniil , E. I., Bouklis, G. D., Lazaridis, P. L. and Lazaridis L. S., (2000). "Integrated approach for environmental Greece", ASCE joint conference on water resources engineering flood protection for northern suburbs of Athens and water resources planning and management, Minneapolis, MN, USA.

Ghosh, S. N., 1997, "Flood control and drainage engineering", Second Edition, Taylor & Francis, Inc.

Goldberg, D. E., (1989). "Genetic algorithms in search, optimization and machine learning", Addison-Wesley, Reading, Mass.

Green, C. H., Parker, D. J. and Tunstall, S. M., (2000). "Assessment of flood control and management option", Flood Hazard Research Centre, Middlesex University (A Report prepared for the World Commissions on Dams (WCD)).

Harrell, L. J., and Ranjithan, S. R. (2003). "Detention pond design and land use planning for watershed management", Journal of Water Resources Planning and Management, Vol. 129, No. 2, pp. 98-106.

Hartigan, J. P. 1988. "Basis for design of wet detention basin BMPs", Engineering Foundation Conference on Design of Urban Runoff Quality Controls, ASCE, Potosi, MO, pp. 122-143.

Hydrologic Engineering Center, (2008). "HEC-RAS river analysis system hydraulic reference manual", Version 4.0, Computer Program Document CPD-69, US Army Corps of Engineers, Davis, CA.

Jin Soo Kim and Kyung Soo Jun, (2009). "Estimation of Muskingum-Cunge parameters for natural streams", 33rd IAHR Congress: Water Engineering for a Sustainable Environment

Kinori, B.Z. Mevorach, J., (1984). "Stream flow engineering and flood protection", Elsevier, Amsterdam, Oxford, New York, Tokyo, ISBN 0-444-42280-3, Vol. II.

Lawrence, D., (1991). "Handbook of genetic algorithms". Van Nostrand Reinhold.

Li, B., Garga, V. K. and Davies, M .H., (1998). "Relationship for non-Darcy flow in rockfill", Journal of Hydraulic Engineering Div. ASCE , Vol. 2, No. 124, pp. 206-212.

Nourani, V. and Mano, A., (2007). "Semi-distributed flood runoff model at the sub- continental scale for South Western Iran", Hydrological Processes, Vol. 21, pp. 3173-3180.

Petersen, M. S., (1986). "River Engineering". Englewood Cliffs, New Jersey: Prentice-Hall , Inc.

Ponce, V. M., (1989). "Engineering hydrology, principles and practices", Prentice Hall. Englewood Cliffs, New Jersey, USA.

Ponce, V. M. and Yevjevich, V., (1978). "Muskingum-Cunge methods with variable parameters", J. Hydr. Div., ASCE, Vol. 104, No. 12, pp. 1663–1667.

Roshani, R., (2003). "Evaluating the effect of check dams on flood peaks to optimize the flood control measure. (Kan case study in Iran)", M.Sc. Thesis, International Institute for Geo-Information Science and Earth Observation, Enschede, Netherlands.

Samani, J.M.V., Samani, H.M.V. and Shayannejad, M., (2003). "Reservoir routing using steady and unsteady flow through rockfill dam", Journal of Hydraulic Engineering Div. ASCE, Vol. 6, No.129, pp. 448-454.

Simonovic, S. P., (2002). "Two new non-structural measures for sustainable management of floods", Water International Journal, Vol. 27, No. 1, pp.
38-46.

Stephenson, D., (1979). "Rockfill in Hydraulic Engineering", Elsevier Science Publishers, New York, USA.

USBR, (1987). "Design of Small Dams", U. S. Bureau of Reclamation, Department of Interior, Col., USA.

Yokota, T., Gen, M., Ida, K. and Taguchi, T., (1996). "Optimal design of system reliability by an improved genetic algorithm", Electron. Commun. Jpn. 3, Fundam. Electron. Sci.79, 41-51, 1996.