پایان نامه مدیریت رواناب های سطحی و سیلاب شهری با استفاده از مدل SWAT

نویسنده:  شادی فروتن
استاد راهنما: دکتر حسن احمدی
استاد مشاور: دکتر شهرام خلیقی سیگارودی- دکتر آرش ملکیان۰
تاریخ شروع: ۶ماه تا ۳ سال
دانشگاه: آزاد- علوم تحقیقات
مقطع: کارشناسی ارشد
رشته تحصیلی: مهندسی منابع طبیعی

چکیده:

بلایای طبیعی همیشه گریبانگیر آدمی بوده است در این بین تنها مدیریت و بینش درست آدمی است که راه را هموار می نماید. در بین بلایای طبیعی، سیل سالانه هزاران نفر را در کام خود گرفتار می نماید و به غیر از خسارت رساندن به مکان سیلزده بقایا و اثرات خود را تا کیلومتر ها می کشاند و موجبات بیماری های عفونی و ویروسی را فراهم می آورد این تحقیق به دلیل اهمیت منطقه یک تهران از نظر سیاسی، زیبایی، تردد، اماکن زیارتی، تاریخی و نیز جزء خوش آب و هوا ترین مناطق تهران بوده و نسبت به مناطق دیگر پایتخت نیز گران تر است و اسکان ۶۰ درصد مسئولان، ۶۳ سفرای خارجی و اکثر پزشکان فوق تخصص شهر در این منطقه انتخاب و به دلیل تاریخچه وجود مشکلات سیلابی در میدان مهم منطقه – میدان تجریش – تمرکز خود را روی این قسمت قرار داده و با بررسی رواناب ها و سیلاب  شهری که هر ساله در فصل بارش مشکلات زیادی را برای افرادی که به هر نحو با این منطقه در ارتباط اند ایجاد می نماید، به ارائه راه کارهای مدیریتی پرداخته است. عملکرد تحقیق به گونه ای بوده که از بین ۹ آبراهه منطقه با توجه به نیاز و تأکید بر در برگیری میدان تجریش، سه آبراهه دربند، گلابدره (با سابقه سیلابی بودن) و مقصودبیک (رود محل تلاقی دو رودخانه ذکر شده) گزینش و با بستن یک حوضه فرضی شامل این سه رودخانه با استفاده از مدل SWAT به برآورد سیلاب منطقه و  نقطه تمرکز رواناب ها پرداخته است.

در پی این بررسی با ارائه نمودارها و نقشه های مربوطه با سود جستن از علم GIS و Intersect های چندباره، میدان تجریش را ریسک پذیرترین قسمت حوضه فرضی و نبود امکانات هشدار و فرار از سیل را بزرگترین ضعف سیستم مدیریتی منطقه یک معرفی می نماید.

CN حوضه ۸۵٫۶۲  بود که شدت نفوذ ناپذیر بودن منطقه را نشان داد و میزان تلفات آب در حوضه مورد بررسی ۴۲٫۶۵ میلیمتر بدست آمده است.

کلمات کلیدی:

سیلاب شهری، مدیریت رواناب های سطحی،  SWAT

دسته ای از حوادث که انسان به آنها انگ بلایای طبیعی زده است به خودی خود یک فاجعه نیست، بلکه آنچه آنها را بلیه گردانیده طرز معیشت و ساختار توسعه شهری ماست.

این تحقیق یک بررسی مدیریتی روی سیلاب منطقه تجریش است که نحوه عملکرد بشری و نیز فعالیت های طبیعی را آنالیز کرده و راهکارهایی برای رفع مشکلات و نواقص آن ارائه می نماید. موضوع آبگرفتگی تجریش که به رغم یکی از پر استفاده ترین مسیر های تهران یکی از پر مسئله ترین مناطق از نظر سیلاب ها و رواناب هایی است که به تکرار برای ساکنین این منطقه مشکل ایجاد می کند و موجب از دست رفتن زمان و خسارت دیدن مستحدثات و به تبع آن زیان های اقتصادی وارد شده بر بودجه دولتی می گردد، امری جدا نشدنی از پیکره شهر است که با انواع کفپوش های محافظتی و زینتی، درست یا غلط پوشیده شده و مانع نفوذ آب به درون خاک می شود، این بدیهی است که بدون وجود منابع آبی فعالیت توسعه امکان پذیر نخواهد بود، اما زمانی که ریزش باران های ممتد یا ذوب برف ها و یا باران های رگباری شدید روی می دهد آب از ظرفیت نگهداری خود در بستر  تجاوز می نماید و مازاد آن به صورت رواناب و یا در موارد شدید تر سیلاب به مناطق پایاب انتقال می  یابد، مناطق پایاب می تواند شهری یا برون شهری باشد، در مناطق شهری این تبعات بیشتر بوده و فعالیت های بشری عامل فزاینده آن به شمار می رود، مانند آنچه در منطقه یک کاملا مشهود است، البته لازم به تذکر است که بشر نمی تواند بر روی فراوانی وقوع باران یا ذوب برف که عامل به وجود آورنده سیلاب های مهیب هستند، اثر مهمی بگذارد، اما می تواند با شهرسازی اصولی از میزان خسارات بکاهد و برای مواقع خطر امکانات امنیتی ویژه در نظر بگیرد.

تحقیق حاضر ابتدا مناطق آبگرفتگی را مورد بررسی قرار داده است، به این ترتیب که ابتدا از نقشه های GIS منطقه یک قسمتی انتخاب می شود که شامل رودخانه های دربند، گلابدره و مقصودبیک باشد چراکه در بررسی های انجام شده و با توجه به تاریخچه منطقه تجریش، دو رودخانه دربند و گلابدره معمولا نقش عمده ای در حمل بار روانابی و رسوبی منطقه و ایجاد آبگرفتگی در آن را به عهده داشته اند و رودخانه مقصودبیک نیز که محل تلاقی این دو رودخانه است محل تجمع کل رواناب موجود منطقه می باشد، پس حوضه بندی می بایست به گونه ای باشد که این سه رودخانه را دربر گیرد (شکل۱و۲). پس از حوضه بندی CN و میزان تلفات آبی قابل محاسبه است. هرچه CN منطقه بزرگتر باشد و به ۱۰۰ نزدیکتر باشد میزان نفوذپذیری خاک کمتر بوده و در نتیجه رواناب بیشتر خواهد بود و هر چه عدد به صفر نزدیکتر باشد منطقه شرایط بهتری داشته و میزان رواناب ناشی از بارش در آن پایین تر است، این عدد برای حوضه انتخابی ۸۵٫۶۲  برآورد شد و میزان تلفات آبی در آن mm۴۲.۶۵ بدست آمد که بیانگر این موضوع بود که منطقه از نظر پوشش در شرایط مطلوب نیست چرا که میزان نفوذ پذیری پایین و به تبع آن رواناب سطحی بالا بود. پس از بستن حوضه از آن نقشه DEM  تهیه شد(شکل۳)، که این نقشه باید وارد نرم افزار اصلی SWAT  شود، این مدل، نرم افزار ارزیابی آب و خاک است که یکی از بهترین و پیچیده ترین نرم افزارهای مدیریتی و آبی دنیاست که با استفاده از نقشه DEM و اطلاعات عددی CN، منطقه حساس و ریسک پذیر حوضه را تعیین می نماید. این ناحیه در حوضه انتخابی تجریش بدست آمد، که از نظر بررسی های ظاهری نیز صحیح است چرا که محل تلاقی دو رودخانه دربند و گلابدره نیز در میدان تجریش است (شکل۴).

مشکلات موجود در این ناحیه، اول ساخت و ساز بی رویه است که نه تنها تا سرحد کامل ظرفیت حوضه مورد ساخت  قرار گرفته بلکه تمام شهرک سازی ها روی بافت فرسوده انجام شده و نیز در کنار رودخانه ها و در شیب های تند مراکز تفریحی و رستوران ها دایر شده است که ریسک پذیری را بالا برده است. در کنار همه این مسائل عدم وجود امکانات کافی برای فرار از سیل نیز بر مشکلات این منطقه افزوده است چراکه برای مثال نمی توان توقع داشت که هیچگونه فعالیتی در باغشهر زیبای تهران صورت نگیرد و یا درکنار رودهای طبیعی آن مراکز تفریحی ساخته نشود، اما باید سیستم های امنیتی در شهر تعبیه شود تا خسارات به حداقل و راحتی به حداکثر برسد.

مناطقی که در آن ها ریسک پذیری سیل بالاست باید مسائل امنیت شهری، هشدار سیل و فرار سیل در آنها پیش بینی شود:

امنیت شهری: ایمنی وامنیت شهری شامل زونبندی منطقه ای و نقشه های بارش های جوی و رگبارهای فصلی و هواشناسی را در برگیرد.

1. نقشه های زونبندی: نقشه های زونبندی شامل نقشه هایی از کل منطقه است که به بخش های پرخطر، کم خطر و متوسط تقسیم می شود و به هر کدام یکی از حروف لاتین تعلق می گیرد و در سردر منازل اشخاص هم زده می شود تا هر خانوار مطلع باشد که به کدام زون مربوط می شود، به این ترتیب در صورت بروز سیل هیچگونه اضطرابی به جامعه وارد نمی شود و برای فرار از سیل هرج و مرجی به وجود نمی آید و تعداد افرادی که باید جابه جا شوند و وسائل نقلیه مورد نیاز آنها مشخص می شود چون مثلا گفته می شود فقط اشخاصی که در زون A هستند منطقه را تخلیه کنند و افراد بدون فوت وقت و بدون آسیب بیشتر با آرامش از ناحیه خارج می شوند.
2. نقشه های هواشناسی و بارش های فصلی: این نقشه ها بر اساس آب و هوا و بارش ها و رگبار های فصلی و موسمی بر اساس نقشه های مرکز هواشناسی کشور و با درج اطلاعات تاریخی حداقل به مدت ۳۰ سال دوره بازگشت های سیلاب را پیش بینی می کند به این ترتیب معلوم می شود هر چند سال یکبار و در چه فصلی احتمال وقوع سیلاب بیشتر است این سیستم به قسمت زونبندی متصل می شود و در هنگام بروز رگبار های شدید و سیل آسا پیش از بروز سیلاب به اطلاع قسمت های فرار از سیل رسانده می شود و به سرعت به مردم اطلاع رسانی می شود و میزان فرصت فرار از سیل را افزایش می دهد.
3. هشدار سیل: قسمت هشدار سیل به صورت آنلاین باید به شبکه زونبندی و فرار سیل متصل باشد.

در بحث هشدار سیل ۵۰% به اطلاعات هواشناسی می توانیم اعتماد کنیم چون پس از ورود باران به حوضه یک سیستم هیدرولوژیکی شروع می شود یعنی استارت هشدار سیل بعد از باران لحظه ای است که وارد حوضه به خصوص منطقه مسکونی و شهری می شود باید متوسط بارندگی هر بخش را بدانیم و هر کدام را به رواناب لحظه حوضه تبدیل نماییم دبی ها به کامپیوتر داده
می شود و نقطه اوج محاسبه می گردد بعد می شود با آژیرهای مختلف به مردم خبر داد.

مثلاً باران سیل آسا شروع شد بعد آژیر وقوع سیل یا اتمام آن است. به این ترتیب یک مدل هیدرولوژیک وابسته به زمان می سازیم. هیدروگراف ها باید با نقشه های زون بندی سیلاب منطبق شود و مشخص کنیم کجاها سیل می گیرد تا آشفتگی و ترس عمومی رخ ندهد هر کس می داند در چه منطقه ای است و تنها مناطقی که اعلام می شود تخلیه می گردد باید بحث هشدار را از لحظه ای شروع باران به مردم بگوییم تا آخر ما چرا که ترس عمومی سبب کاهش راندمان نشود همه چیز به اطلاع رسانی ما بستگی مستقیم دارد باید اطلاع رسانی چند رسانه ای دنبال شود باید فراموش نکنیم اگر با نور اطلاع می دهیم نابینا داریم اگر با آژیر اعلام می کنیم ناشنوا داریم باید هم آژیر باشد هم نور هم تلویزیون هم بلندگوی مساجد هم زنگ کلیساها …

هرچه رسانه ها بیشتر باشد موفقیت بیشتر است و هزینه کار نهایی ما کمتر و سود ما بیشتر خواهد بود.

باید برای افراد مسن، کودکان و معلولین امدادگر بگذاریم هر چه زمان هشدار بیشتر باشد تعداد نجات یافتگان بیشتر خواهد بود در بخش فرار تولید نقشه پهنه بندی بسیار ضروری است. پهنه بندی یعنی در اطراف یک رود با چه فواصلی چه مستحدثاتی باید قرار بگیرد برای مثال در کنار رود نباید کودکشان یا خانه سالمندان یا بیمارستان بسازیم این افراد توانایی فرار ندارند کنار رود را می توانیم پادگان بسازیم و با توجه به این اصل مستحدثات را نزدیکتر یا دورتر از رودها قرار دهیم و از قبل محل اسکان فراری دهندگان را مشخص کنیم :

1. باید نزدیک به محل حادثه باشد
2. کمک های اولیه و پزشک در آنجا وجود داشته باشد
3.  طبقات آن زیاد نباشد
4.  به اندازه کافی گنجایش داشته باشد

سیل یک سیر صعودی لگاریتمی دارد و پیشگیری از آن بهترین راه درمان است.

در مورد مدیریت منطقه یک تا به امروز کار خاصی انجام نگرفته است فقط از سوی شهرداری منطقه بالا رفته و نیز به نگهداری آنها همت گمارده شده است اما بافت فرسوده تعدیل نگشته است و با وصف اینکه درصد مکان مسکونی در باغ شهر برای افراد به حداقل خود رسیده اما هنوز دستوری برای توقف ساخت و ساز و جلوگیری از ورود افراد بومی تهران یا مهاجرین دیگر شهرها که رویای بالانشین شدن رهایشان نمیکند داده نشده است.

البته لازم به ذکر است که تمام قسمت های منطقه ۱ در بحث بافت فرسوده به یک صورت نیست چراکه در بعضی قسمت های نیاوران، زعفرانیه، ولنجک و .. با توجه به ارزش زمین ها و املاکشان اقدامات حفاظتی وامنیتی خوبی صورت پذیرفته، زیر بنای خانه ها و بافت های فرسوده آن بازسازی گشته و احداث فضای سبز عمودی و پلکانی در دستور کار قرار گرفته است قسمت های بالادست سکو بندی شده است و بیشتر منازل ان قسمت ها دارای باغ های خصوصی هستند که گرچه از مواد مصنوعی زیادی در ساخت آنها استفاده شده است اما در جمع آوری و نفوذ دادن بارش های جوی بی تأثیر نیستند…

این مسائل انجام شده اما تعویض آبرو ها با آبرو هایی که حداقل انتقال آب به داخل خیابان ها را داشته باشند یا عریض تر باشند و یا حداقل دارای سر پوش باشند در دستور کار نیست و هزینه گزافی را می طلب و نیز سطوح روکش  شده با آسفالت (در خیابان ها) و سنگفرش های چشم نواز (در پیاده رو ها) که سبب ایجاد CN برابر ۸۶ شده چرا که هیچ درز و شکافی در کناره های آن باقی نمانده و سبب نفوذ مقدار بسیار کمی از آب گردد و به راستی تعویض این همه مشکل به بودجه فراوانی نیاز دارد.

به علاوه همانطور که اشاره شد هیچ پایگاه امداد رسانی و هشدار سیل در منطقه تعبیه نگردیده و به سکنه نیز هیچ آموزشی داده نشده است و از همه بدتر بازار بزرگ تجریش، امام زاده صالح، مراکز تجاری معتبر و ایستگاه های تاکسی رانی منطقه در کنار تلاقی دو رود دره ساخته شده اند به علت حضور جمعیت زیاد هرروزه در این منطقه که با وجود انبوه درختان یکی از آلوده ترین و پرترددترین مناطق تهران است امکان پناه دادن و یا فراری دادنشان وجود ندارد بنابراین بهتر است به جای صرف هزینه گزاف برای تعویض و بازسازی طبق مواردی که در فوق ذکر شد با یک طرح مدیریتی به دنبال نجات افراد در صورت بروز سیل بود.

در دنیای امروز تنها علومی پایدار می مانند که پیش از هرچیز به فکر بقا و آسایش هرچه بسیشتر مردم باشند و می توان در بالادست حوضه که حوضه گلابدره را در بر می گیرد به فکر ذخیره آب از طریق ایجاد سد و یا مخازنی هرچند کوچک بود تا سرچشمه های البرز از دسترس خارج نگردد و نیز در پایین دست رود دره مقصود بیک نیز باید به فکر یک مخزن جمع آوری آب بود تا آب حجیم و با فشار که به پایین دست در حرکت است شهر ری دیگری نسازد.

در پایان این بخش نقشه بافر بندی شده ای به عرض ۵۰ متر ارائه می گردد که طبق مطالعات شهرداری منطقه ۱ تهران این ۵۰ متر میزان پیشروی آب در صورت بروز سیلاب در منطقه خواهد بود مطابق نقشه مشخص میشود که در صورت بروز سیلاب میدان تجریش و متعلقات آن در محاصره آب در خواهند آمد(نقشه۵).

بررسی اهداف تحقیق:

منشأ بروز سیلاب در این تحقیق مشخص گشت و نقاط ضعف سیستم زهکشی و مشکلات فعلی مدیریتی تعیین شد راه حل های مدیریتی ارائه و مناطق با بیشترین آبگرفتگی معرفی شد.

بررسی سوالات تحقیق:

سوالات تحقیق در متن پاسخ داده شد البته باید ذکر نمود که سیستم زهکشی فعلی با سیستم طبیعی سازگاری ندارد که اگر داشت بر میزان نفوذ آب می افزود نه خود معضلی شود در انتقال آب به داخل خیابان ها، همانطور که گفته شد مدیریت فعلی منطقه اقداماتی صورت داده اما این اقدامات به صورت یکدست نبوده و جای تغییر و ارتقا دارد و مشخص گشت که حوضه آبخیز بالادست سهم بیشتری در تولید سیلاب منطقه دارد چرا که سیلخیزی همیشه از شیب های شدی منشأ میگیرد.

بررسی فرضیه های تحقیق:

همانطور که حدس زده می شد حوزه آبخیز بالادست منشأ اصلی بروز سیلاب بود به دلیل وجود شیب که ذکر گردید.

فرض دوم و سوم مبنی بر این بود که مدیریت اعمال شده با توجه به امکانات به بهترین نحو عمل کرده در صورت وارد کردن بودجه دولتی مورد نیاز برای مدیرت پیشگیری این فرض شاید درست به نظر برسد اما از نظر مبحث فرار از سیل عملا اقدامی صورت نگرفته است والبته سیل دیگری نیز رخ نداده تا مناسب بودن این اقدامات تأیید گردد.

سازه های موجود هم نه برای مهار سیلاب و نه برای ذخیره آب کافی نیست.

دریافت فایل مدیریتی شادی فروتن