مقایسه رویکردهای قطعی و غیرقطعی در بهسازی سامانه کنترل سیلاب حوضه سیل‌برگردان شرق تهران

نوع مقاله: مقاله کامل

نویسندگان

1 دانشجوی دوره دکتری، دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران

3 استاد، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست و پژوهشکده مهندسی آب، دانشگاه تربیت مدرس، تهران

چکیده

روند رو به افزایش شهرنشینی در سرتاسر جهان، اثر تغییرات اقلیمی بر افزایش دفعات و شدت رخداد سیلاب‌های شهری، ضرورت توجه به استفاده از منابع آب تجدید شونده و نیز حفظ کیفیت منابع آب موجود، منجر به توجه بیش‌تر به طراحی/بهسازی سامانه‌های کنترل سیلاب شهری شده است. بیشتر تحقیقات صورت گرفته در زمینه روش‌های کنترل سیلاب شهری بر پایه طراحی‌های مبتنی بر قابلیت اطمینان هیدرولیکی و با فرض یک سیلاب طراحی با دوره بازگشت مشخص بوده‌اند. یک رویکرد جایگزین که امکان رخداد سیلاب‌های شدیدِ بیش از سیلاب طراحی را در نظر گرفته و همچنین مانع از هزینه ­های غیرضروریِ طراحی ­های دست بالا نیز می­ گردد، طراحی مبتنی بر خطرپذیری است. این رویکرد عدم قطعیت­ های موجود در بارگذاری سامانه را نیز مدّ نظر قرار می ­دهد. در تحقیق حاضر با توسعه یک مدل تلفیقی شبیه ­سازی و بهینه­ سازیِ چندهدفه، عملکرد دو رویکرد قطعی و غیرقطعی در بهسازی سامانه کنترل سیلاب حوضه سیل­برگردان شرق تهران، که با کمبود ظرفیت هیدرولیکی مواجه است، با کاربرد توأم تونل­های کمکی و استخرهای تعدیل مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج این تحقیق بیانگر عملکرد مناسب طرح ارائه شده توسط مشاور برای بهبود ظرفیت سامانه مذکور، در عین حال کاهش هزینه ­ها و بهبود عملکرد شبکه مفروض با کاربرد مدل تلفیقی شبیه ­سازی و بهینه­ سازی ارائه شده در تحقیق حاضر می­ باشد. از دیگر نتایج، عدم تأثیر در نظر گرفتن عدم قطعیت­های ورودی سامانه برای کنترل سیلاب حوضه سیل­برگردان شرق تهران در فرایند بهینه سازی شبکه، به ازای طرح­بندی ثابت بدست آمده بر اساس مطالعات امکان­سنجی، بوده است.

کلیدواژه‌ها


سازمان مشاور فنی و مهندسی شهر تهران. (1390 الف). طرح جامعه مدیریت آب‌های سطحی تهران- گزارش هیدرولوژی و رسوب حوضه‌های درون شهری. جلد دوم، قسمت سوم. معاونت فنی و عمرانی شهرداری تهران، تهران.

سازمان مشاور فنی و مهندسی شهر تهران. (1390 ب). طرح جامع مدیریت آب‌های سطحی تهران- گزارش تحلیل هیدرولیکی و ارزیابی ظرفیت شبکه. جلد چهارم، قسمت دوم. معاونت فنی و عمرانی شهرداری تهران، تهران.

سازمان مشاور فنی و مهندسی شهر تهران. (1390 ج). طرح جامع مدیریت آب‌های سطحی تهران- گزارش تقویت شبکه اصلی و سایر گزینه‌ها. جلد ششم، قسمت اول. معاونت فنی و عمرانی شهرداری تهران، تهران.

سازمان مشاور فنی و مهندسی شهر تهران. (1390 د). طرح جامع مدیریت آب‌های سطحی تهران- خلاصه گزارش مطالعات. جلد یازدهم. معاونت فنی و عمرانی شهرداری تهران، تهران.

زحمتکش، ز. (1393). "الگوی ارزیابی سازگاری و برگشت‌پذیری در مدیریت سیلاب شهرهای ساحلی." رساله دکتری، پردیس دانشکده های فنی، دانشگاه تهران.

کمیته ملی کاهش اثرات بلایای طبیعی. (1387). مدیریت سیلاب، الزامات و راهکارها. کارگروه تخصصی سیل و طغیان رودخانه.

یزدی، ج. (1389). "مدل شبیه‌سازی-بهینه‌سازی مدیریت سیل در رودخانه‌های کوهستانی." پیشنهاد رساله دکتری، دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه تربیت مدرس، تهران.

Chaudhry, M. H. (2008). Open-Channel Flow, Springer, USA.

Delelegn, S.W., Pathirana, A., Gersonius, B., Adeogun, A. G., and Vairavamoorthy, K. (2011). "Multi-objective optimisation of cost-benefit of urban flood management using a 1D-2D coupled model." Water Science and Technology, 63(5), 1053-1059.

Duan, H.F., Li, F., and Tao, T. (2016). "Multi-objective optimal design of detention tanks in the urban stormwater drainage system: Uncertainty and sensitivity analysis." Water Resources Management, 30(7), 2213-2226.

Fu, G., and Butler, D. (2014). "Copula-based frequency analysis of overflow and flooding in urban drainage systems." Journal of Hydrology, 510, 49-58.

Karamouz, M., and Nazif, S. (2013). "Reliability-based flood management in urban watersheds considering climate change impacts." Journal of Water Resources Planning and Management, 139(5), 520-533.

Karamouz, M., Nazif, S., and Zahmatkesh, Z. (2013). "Self-organizing Gaussian-based downscaling of climate data for simulation of urban drainage systems." Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 139(2), 98-112.

McCuen RH. (1997). Hydrologic Analysis and Design, Prentice hall, USA.

Nazif, S., Karamouz, M., and Zahmatkesh, Z. (2012). "Climate change impacts on runoff evaluation: A case study." Proc. of World Environmental and Water Resources Congress, Albuquerque, New Mexico, USA, ASCE, 3350-3360.

Perez-Pedini, C., Limbrunner, J. F., and Vogel, R. M. (2005). "Optimal location of infiltration-based best management practices for storm water management." Journal of Water Resources Planning and Management, 131(6), 441-448.

Sun, S.A., Djordjević, S., and Khu, S.T. (2011). "A general framework for flood risk-based storm sewer network design." Urban Water Journal, 8(1), 13-27.

Tahmasebi Birgani, Y., and Yazdandoost, F. (2013). "Role of resilience in sustainable urban stormwater management." Hydraulic Structures, 1(1), 42-50.

Tahmasebi Birgani, Y., and Yazdandoost, F.
(2015). "A framework for evaluating the persistence of urban drainage risk management systems." Journal of Hydro-environment Research, 8(4), 330-342.

Vojinovic, Z., Sahlu, S., Torres, A.S., Seyoum, S.D., Anvarifar, F., Matungulu, H., Barreto, W., Savic, D., and Kapelan, Z. (2014). "Multi-objective rehabilitation of urban drainage systems under uncertainties." Journal of Hydroinformatics, 16(5), 1044.

Yazdandoost, F., Tahmasebi Birgani, Y., and Moghadam, M. (2013). "Resilient risk management strategies in urban drainage systems." Proc. of
35th IAHR World Congress, Tsinghua University Press, Beijing, China.

Yazdi, J., and Kim, J.H. (2015a). "Intelligent pump operation and river diversion systems for urban storm management." Journal of Hydrologic Engineering, 20(11), 04015031.

Yazdi, J., Lee, E. H., and Kim, J. H. (2015b). "Stochastic multiobjective optimization model for urban drainage network rehabilitation." Journal of Water Resources Planning and Management, 141(8), 04014091.

Yazdi, J., Sadollah, A., Lee, E.H., Yoo, D.G., and Kim, J.H. (2015). "Application of multi-objective evolutionary algorithms for the rehabilitation of storm sewer pipe networks." Journal of Flood Risk Management, 10(3), 326-338.

Zhang, L., and Singh, V. P. (2007). "Bivariate rainfall frequency distributions using Archimedean copulas." Journal of Hydrology, 332(1-2), 93-109.