جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « hec-ras » در نشریات گروه « آب و خاک »
تکرار جستجوی کلیدواژه «hec-ras» در نشریات گروه «کشاورزی»-
امروزه کمبود آب یک مشکل جدی در بیشتر نقاط جهان محسوب می شود. با توجه به اینکه کشور ایران نیز در اقلیم خشک و نیمه خشک واقع شده است مسئله بحران آب یکی ازعمده ترین مسائل کشور می باشد. لذا انجام اقداماتی در راستای ارتقاء بهره وری آب، امری ضروری است. شبکه های آبیاری و زهکشی، وظیفه اصلی تحویل و توزیع آب آبیاری را بر عهده دارند. بررسی های صورت گرفته در ارتباط با عملکرد مدیریت انتقال، توزیع و تحویل آب در شبکه های آبیاری مختلف کشور نشان می دهد که عملکرد اکثر شبکه های آبیاری و زهکشی، مطلوب نیست. در این پژوهش، جهت ارزیابی عملکرد کانال های آبیاری، اثر بهره برداری به هنگام در مقابل بهره برداری دیرهنگام در کانال آبیاری E1R1 از شبکه آبیاری دز در استان خوزستان با تعریف گزینه های مختلف بهره برداری با استفاده از مدل های HEC-RAS و ICSS بررسی گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که عملکرد کانال E1R1 با انجام عملیات بهره برداری به هنگام نسبت به بهره برداری دیرهنگام به میزان قابل توجهی بهبود یافته است. به طوریکه مقدار شاخص عدالت از 40/0، 71/0، 32/0 و 78/0 در گزینه های مختلف به ترتیب به 07/0، 01/0، 09/0 و 01/0 کاهش یافته است و به مقدار مطلوب صفر نزدیکتر شده است. نتایج مشابهی نیز برای سایر شاخص های ارزیابی عملکرد مانند کفایت، راندمان و پایداری تحویل حاصل شده است که بیانگر اهمیت بهره برداری به هنگام در بهبود عملکرد کانال می باشد.کلید واژگان: ارزیابی عملکرد, کانال E1R1, HEC-RAS, ICSSToday, water shortages are a serious problem in most parts of the world. Since Iran is located in a dry and semi-arid climate, the water crisis is one of its most important issue. Therefore, attempts are necessary to improve water efficiency. The main role of irrigation and drainage networks is delivering and distributing irrigation water. Investigations on the performance of water conveyance, distribution, and delivery management in different irrigation networks show that the performance of most irrigation and drainage networks is inadequate. In this research, the effect of on-time and late operation on canal performance was examined using the E1R1 canal of the Dez network. To this end, different scenarios were specified, and the HEC-RAS and ICSS hydrodynamic models were employed to simulate the canal. The results revealed that the performance of the E1R1 canal improves remarkably as the operation is done on time rather than late. In different scenarios, the equity index increased from 0.4, 0.71, 0.32, and 0.78 to 0.07, 0.01, 0.09, and 0.01, respectively, ultimately reaching the desired value of zero. The same results were obtained for other performance indices, including adequacy, efficiency, and dependability. This shows the importance of on-time operation in improving canal performance.Keywords: E1R1 Canal, HEC-RAS, ICSS, Performance Evaluation
-
در میان انواع بلایای طبیعی، سیل یکی از مخرب ترین پدیده ها است که تلفات انسانی و خسارت به اموال و زیرساخت ها را در سراسر جهان به جا گذاشته است. گسترش خسارات سیلاب و پیامدهای ناشی از آن اهمیت و لزوم اعمال مدیریت سیلاب ها را هر چه بیش تر آشکار می سازد. دراین میان، تعیین محدوده پیشروی سیلاب و ارتفاع آن نسبت به مسیل اصلی و تعیین مشخصات سیلاب در دوره های بازگشت مختلف، که تحت عنوان پهنه بندی سیلاب صورت می گیرد، حایز اهمیت فراوان خواهد بود. با توجه به این که پردیس دانشگاه فردوسی مشهد یکی از مراکز علمی بزرگ و مهم در کشور است و در پایاب چند حوضه بزرگ شهری قرار دارد این پژوهش، با هدف ارزیابی خطر سیلاب در پردیس دانشگاه فردوسی مشهد انجام گرفته است. در این راستا ابتدا داده های مورد نیاز مانند دبی های سیلابی، لایه های اطلاعاتی و نقشه ها به همراه اطلاعات میدانی جمع آوری شد و با استفاده از رابطه دوم کریگر و ضرایب تبدیلی ارقام دبی سیلاب ورودی به پردیس دانشگاه فردوسی مشهد بر اساس دوره های بازگشت مختلف محاسبه گردید. سپس با استفاده از مدل HEC-RAS و الحاقیه HEC-GeoRAS سیلاب ها با دوره های بازگشت مختلف پهنه بندی و شبیه سازی گردید و مناطق سیل گیر مشخص شد. نتایج نشان داد کانال های موجود در محدوده مورد مطالعه توانایی انتقال سیلاب با دوره بازگشت های 2 و 10 ساله را دارد ولی دوره های بازگشت 25، 50 و 100ساله به علت ارتفاع کم پل ها در برخی مقاطع ورودی و محدود شدن مقاطع خروجی، دچار آبگرفتگی می شود. بر این اساس در محدوده خروجی انتهایی پردیس و کانال آب و برق، به دلیل وجود موانع مختلف، سیلاب با دوره بازگشت 25 سال به بالا و در قسمت هایی از کانال پژوهش به دلیل انحناء مسیل، سیلاب با دوره بازگشت 50 سال به بالا ایجاد خسارت می کند. بر این اساس جهت افزایش ظرفیت پهنه بندی سیلاب با دوره های بازگشت مختلف در نقاط آسیب پذیر به بررسی ایجاد دیواره حفاظتی در ورودی آب و برق و قسمت هایی از مسیل پژوهش و هم چنین بررسی سناریوهای مختلف در مقطع خروجی پردیس دانشگاه فردوسی مشهد که عمدتا بر افزایش ظرفیت این مقطع متمرکز می باشند پرداخته شد تا بهترین حالت ها انتخاب، و با انجام این موارد ظرفیت آبگذری این مناطق افزایش یابد.
کلید واژگان: سیلاب, خسارات سیل, پهنه بندی سیلاب, دانشگاه فردوسی مشهد, HEC-RASIntroductionFlood has been one of the natural disasters in the world in the past decades, which has had many economic, social and environmental consequences. In recent years, the increase in population and the lack of attention to the capacities of the environment and the improper use of resources have caused the spread of damages, and this problem reveals the necessity of applying efficient management for mitigating flood damages. Therefore, flood zoning, which includes determining the range of flood progress and its height, and also the characteristics of floods in different return periods, is very important. Since Ferdowsi University of Mashhad is one of the largest and most important scientific centers in the country and is located at the bottom of several large urban basins, this research was conducted with the aim of assessing the flood risk in the campus of Ferdowsi University of Mashhad.
Materials and MethodsIn this study, in order to investigate the characteristics of floods entering the campus of the university, the inlets flows to the campus of Ferdowsi University of Mashhad, which include the 4 main inlet branches of Ab_o Bargh, Pazhuhesh, Loizan and Chahar Cheshme were investigated. Due to the urban development, conversion of natural lands into residential surfaces and encroachment of watercourses in the studied area, disturbance of the natural channels and the reduction of their capacity has been occurred which has been effective in the hydrologic and hydraulic behavior of these areas. For this purpose, the map obtained from Mashhad District 9 municipality was reviewed and revised with the help of field observations, slope direction, topography of the area, the use of Google Earth satellite images and geographic information system (Arc Gis software), and the changes and also the real borders for the related catchment was identified . The inflow data generated based on the amount of precipitation in the upstream area of the Ferdowsi University of Mashhad campus, including discharges with return periods of 25 and 50 years, were collected from Razavi Khorasan Regional Water Company. The input flows to each channel were calculated based on the upstream area of that channel based on the values of the total area of the upstream basin, based on Krieger's second equation.Then, using the HEC-RAS model and the HEC-GeoRAS extension, floods with different return periods were zoned and simulated in the channels inside the campus, and problematic areas were identified.In the present research, in order to collect the required data, it was necessary to have field visits on the study area to make the necessary measurements in addition to data obtained from the relevant organizations. In this regard, to measure the parameters of slope, width and height of water transmission channels as well as the roughness of the channels in the campus of Ferdowsi University of Mashhad, several sections of these channels were observed and evaluated in different branches. for these measurements, different tools such as inclinometer, jalon and geological meter were used.
Results and DiscussionThe results showed that the canals in the studied area have the ability to transfer floods with a return period of two and ten years, but with the increase of the return period, it becomes flooded due to the low height of the bridges in some sections. Based on these results, in the area of the final outlet of the campus and also the Ab_o Bargh canal, , floods with a return period of 25 years and above will cause some problems due to the presence of various obstacles. Also in parts of the Pazhuhesh channel, floods with a return period of 50 years and above would cause damage.Considering the importance and location of the campus of Ferdowsi University of Mashhad and the possibility of damage caused by discharges of more than 10 years floods in this area, in this research various scenarios were proposed for the exit section of the campus to increase the capacity of the channel for floods with different return periods. These 5 scenarios which have been proposed and tested in this research are as follows:• First scenario: removing the protection bars of the bridge opening. The second scenario: reopening one of the blocked openings of the bridge on the exit section.Third scenario: reopening one of the openings together with removing protective bars. Fourth scenario: repening both blocked openings of the bridge on the exit section. Fifth scenario: reopening both blocked openings together with removing protective bars.According to the results obtained from flood zoning in this research, at the water entrance of Ab_o Bargh, discharges with return periods of 25 years and above, and also in parts of the Pazhuhesh area, discharges with return periods of 50 years and above have the potential to cause damage. Therefore, it is suggested that by constructing a protective wall on the left and right banks of these areas, the transfer capacity of these parts should be increased and adapted for discharges with return period up to 50 years. For this purpose, the considered protective wall in these sections has a height of 1.5 meters and is considered to be 0.5 meters away from the left and right banks. With the construction of these walls, discharge with a return period of 50 years has the ability to pass without causing damage.
ConclusionAssessment of the results showed Examination of sections and modeling results show that all sections have the ability to pass floods with a return period of up to 10 years.also that it is possible to prevent the risk of flooding in the campus of Ferdowsi University of Mashhad by modifying sections in the outlet of the campus and creating a protective wall in the areas of Ab_o Bargh and Pazhuhesh canals to prevent the risk of flooding until the return period of 50 years. According to the obtained results, the largest area of the flooding in different return periods in campus of the Ferdowsi University of Mashhad is related to the final exit section of the campus.
Keywords: Flood, flood damage, flood zoning, Ferdowsi University of Mashhad, HEC-RAS -
کانال های آبگیر مخازن خارج از مسیر، نقش کلیدی در تحقق اهداف مخازن دارند. مخازن چاه نیمه سیستان به منظور ذخیره و استفاده از آب در جهت شرب، توسعه کشاورزی منطقه و ایفای نقش مکمل در کنترل سیل، احداث شده اند. دشت سیستان در جنوب شرقی کشور وابستگی شدیدی به منابع آب های سطحی دارد. در پژوهش حاضر از HEC RAS 6 به منظور انجام شبیه سازی نحوه رسوب گذاری در کانال فیدر 2 در شرایط رقوم حداکثر و حداقل سطح آب مخازن چاه نیمه سیستان استفاده گردید. شبیه سازی جریان در مدل به صورت شبه دایمی، با استفاده از روش گام به گام استاندارد و براساس هیدروگراف سیلاب به حجم یک میلیارد متر مکعب انجام گردید. بر اساس نتایج شبیه سازی در شرایط رقوم حداکثر، حجم رسوب گذاری کانال فیدر 2 برابر با 54200 متر مکعب می باشد که تراز بستر را به مقدار 1/4 متر افزایش می دهد و در شرایط رقوم حداقل حجم رسوب گذاری در کانال فیدر 2 برابر با 52700 متر مکعب می باشد که باعث افزایش تراز بستر به مقدار 84/3 متر شد. مقایسه نتایج در دو سناریو نشان می دهد که در شرایط آبگیری با رقوم حداکثر حجم رسوب گذاری در واحد طول برای رودخانه سیستان برابر با 5/6 متر مکعب در متر طول رودخانه گردید در حالیکه در شرایط رقوم حجم فرسایش برابر با 2/2 متر مکعب در متر رودخانه سیستان گردید. بنابراین هرچند کانال فیدر 2 در رقوم های پایین سطح آب به دلیل کاهش تراز بستر رودخانه سیستان، افزایش آبگیری از رودخانه هیرمند را به دنبال دارد، اما در تمامی شرایط آبگیری بصورت رسوب گذار عمل خواهد نمود.کلید واژگان: مدل ریاضی, رسوب گذاری, HEC RAS, سیستانIntake canals of off-stream reservoirs, play a key role in achieving reservoir goals. Chahnimeh reservoirs have been constructed to store and use water optimally for drinking, agricultural development and play a complementary role to flood control. The Sistan plain in the southeast of Iran is highly dependent on surface water resources. The HEC RAS model is a well-known one-dimensional software for flow and sediment simulation. In this study, HEC RAS 6.0.0 was used to simulate sedimentation in feeder 2 canal under maximum conditions as well as minimum water level conditions of Chahnimeh reservoirs. Flow simulation in the model was performed quasi-unsteady using the standard step-by-step method by a flood hydrograph with a volume of one billion cubic meters. According to the simulation results, in maximum water level Conditions, Feeder 2 canal Sedimentation volume is equal to 54,200 m^3 which increases the bed level by 4.1m. Also, in minimum water level Conditions, sedimentation is equal to 52,700 m^3, which increases the bed level by 3.84 m. Comparison of the results in the two scenarios shows that in the case of maximum water level, volume of sediment per unit of length of Sistan River is equal to 6.5 m^3⁄L_River while in minimum water level volume of erosion is equal to 2.2m^3⁄L_River of Sistan River. Although feeder 2 canal in minimum water level conditions increases the inflow from the Hirmand river due to the decrease in the river bed level of sistan river but will act as a sedimentation canal in all conditions.Keywords: mathematical model, Sedimentation, HEC RAS, Sistan
-
در پژوهش های مختلف در کانال های آبیاری از مدلICSS ، استفاده فراوانی شده است. با توجه به قابلیت های جدید نسخه های اخیر مدل HEC-RAS و استراتژی های پیشرفته ای که در آن وجود دارد، این مدل نیز موردتوجه قرار گرفته است. هدف از این پژوهش، تلفیق سیستم کنترل بالادست و پایین دست کنترلر کلاسیک با مدل های غیرخطی شبیه سازی کانال ها (HEC-RAS و ICSS)، نحوه پیاده سازی و مقایسه نتایج آن هاست. استفاده از راهبرد پیشرفته rules در HEC-RAS و مقایسه آن با دیگر مدل غیرخطی، نوآوری این پژوهش می باشد. برای هر سازه تنظیم کننده یک کنترلر و برای هر آبگیر یک برنامه بهره برداری در شرایط مرزی پیشرفته در کانال دز شرقی توسعه یافت. نتایج نشان داد که مدل HEC-RAS عملکرد مناسبی داشته و در حالت کنترل بالادست مقدار خطای کم تری را نسبت به کنترل پایین دست نشان می دهد، به طوری که حداکثر MAE و IAE به ترتیب برابر با 5/3 درصد و 1/8 درصد به دست آمد و جریان آب در عمده مواقع به حالت پایدار بوده و هیچ گونه نوسانانی در عمق آب مشاهده نمی شود. در مدل ICSS، نتایج تقریبا مشابهی مشاهده شد، به طوری که کنترل بالادست نسبت به کنترل پایین دست عملکرد بهتری دارد، اما تغییرات عمق و ناپایداری بیش تری وجود دارد و حداکثر MAE و IAE به ترتیب برابر با 9/9 درصد و 0/3 درصد به دست آمد. از نظر شاخص های تحویل دبی، HEC-RAS نتایج بهتری نسبت به ICSS ارایه کرده است.کلید واژگان: تلفیق, کانال, کنترلر, مدل غیرخطی, ICSS, HEC-RASICSS model has been used in various researches in irrigation canals. Due to the new capabilities of recent versions of the HEC-RAS model and its advanced strategies, this model has also been considered. The combination of upstream and downstream control systems of classical controller with nonlinear channel simulation models (HEC-RAS and ICSS), the way of implement, and the results comparison are the main objectives of this research. The utilization of the rules strategy in HEC-RAS and comparison of the model is the novelty of this research. For this purpose, a controller has been developed for each regulating structure and an operational program has been developed for each turnout in advanced boundary conditions in the Eastern Dez Canal. The results showed that the HEC-RAS model performed very well and showed a lower error value in the upstream control system than the downstream control, and the maximum MAE and IAE were equal to 5.3% and 1.8%, respectively. Also, the water flow is stable most of the time and there are no fluctuations in the water depth. In the ICSS model, almost similar results were observed, so that the upstream control performs better than the downstream control, but there are more depth changes and instability, and the maximum MAE and IAE were obtained as 9.9% and 0.3%, respectively. In terms of discharge delivery indicators, HEC-RAS outperformed ICSS.Keywords: Canal, Combination, Controller, HEC-RAS, ICSS, Nonlinear model
-
استراتژی های بهره برداری در HEC-RAS باعث می شود که کاربران بتوانند با استفاده از برخی شرایط مرزی استاندارد مانند شرط مرزی کنترل سطح آب، سازه هایی مانند دریچه ها را تنظیم کنند. برای استراتژی های عملیاتی پیچیده، نیاز به استفاده از یک الگوریتم کنترل وجود دارد که می تواند با برنامه نویسی یک الگوریتم کنترل در نرم افزار برنامه نویسی مانند متلب و لینک کردن آن با شبیه ساز کانال انجام شود. در این پژوهش، استراتژی بهره برداری جدید که در HEC-RAS وجود دارد و کم تر شناخته شده است، با استفاده از شرایط مرزی (Rules-based Operation) RBO طراحی شد که در آن کنترلر کلاسیک PID برای تنظیم سازه های آب بند در کانال E1R1 از شبکه دز در شمال خوزستان کدنویسی شد. بدین منظور مدل HEC-RAS کانال تهیه شد و برای هر سازه آب بند، یک کنترل کننده PID برای تنظیم عمق آب بالادست طراحی شد. برای ارزیابی مدل طراحی شده از شاخص های استاندارد عملکرد استفاده شد. مقدار ضریب کنترل گر تناسبی در آب بندهای یک تا سه به ترتیب برابر با پنج، 5/4 و یک به دست آمد. نتایج نشان داد که حداکثر مقدار شاخص MAE در تمامی گزینه های بررسی شده برابر با 13 درصد و حداکثر مقدار شاخص IAE کم تر از یک درصد است که بیانگر نتایج مناسب شرط مرزی RBO است. از این رو، استفاده از شرط مرزی RBO در کنترل سازه ها پیشنهاد می شود.
کلید واژگان: شرط مرزی Rules, مدیریت بهره برداری کانال, HEC-RASWater level control and regulators have a main role in water conveyance and distribution. Despite the simplicity of structure settings in a steady-state condition, applying an appropriate setting in unsteady flow is complicated. Hence, control logic is used to set these structures, usually developed in languages such as MATLAB, Python, and FORTRAN. To use these logics, they must be combined with hydraulic models. In HEC-RAS, there is an elevation controlled water level boundary condition that can be used to control structures. In this research, the evaluation of the performance of this boundary condition was considered to regulate the water level in the E1R1 canal of the Dez network. The results showed that the rate of opening and closing of the gate has a significant impact on the performance, and if they are chosen correctly, the depth changes will be small. The results showed that the IAE indicator is around one percent in all the examined options and except in a few cases where the maximum value of MAE exceeds 10 percent and reaches up to 15 percent, its value is also low. Therefore, it is suggested to use this boundary condition in the control of structures.
Keywords: Canal Operation Management, HEC-RAS, Rules-Based Operation -
سیل تاثیرات مستقیم بر ارگانیسم های رودخانه ها و تاثیرات غیرمستقیم بر اکوسیستم رودخانه ها دارد. در این مطالعه ما یک مدل کیفیت آب بر روی رودخانه زرجوب را با استفاده از نرم افزار HEC-RAS ، با تمرکز بر پارامترهای اکسیژن کربن بیوشیمیایی اکسیژن (CBOD) ، اکسیژن محلول (DO) و نیتریت (No2) بر اساس شبیه سازی هیدرودینامیکی برای شرایط عادی و رخداد سیل تشکیل دادیم که نتایج نشان داد ، روند اکسیژن محلول در شرایط سیل در مقایسه با شرایط خشک معکوس شده و افزایش در امتداد رودخانه ناچیز می باشد. پایین دست رودخانه در شرایط سیل ، هر زمان که BOD کاهش می یابد ، غلظت DO از 5.5 میلی گرم در لیتر به 6.2 میلی گرم در لیتر افزایش می یابد ، که نشان می دهد کیفیت آب آنطور که انتظار می رفت به تغییرات BOD حساس نبود. این مطالعه نشان داد که رویدادهای بارانی عوامل محیطی مهمی هستند که بر هوادهی تاثیر مثبت می گذارند ، که باعث افزایش محتوای اکسیژن محلول در رودخانه زرجوب به جز نیتریت می شود. این مقاله اولین گزارش استفاده خلاقانه از مدل HEC-RAS بدون کمک همراه با مدلهای تجزیه و تحلیل کیفی مانند Qual2K ، WASP ،... برای شبیه سازی کیفیت آب در یک رودخانه شهری است.کلید واژگان: اکسیژن محلول, HEC-RAS, سیل, بار آلودگی, رودخانه شهری, رودخانه زرجوبFloods have direct impacts on the organisms of rivers and indirect impacts on ecosystems of rivers. In this study we perform a water quality model of the zarjoob river by Hydrologic Engineering Center-River Analysis System (HEC-RAS) model, specifically for Carbonaceous Biochemical Oxygen Demand (CBOD) , Dissolved oxygen ( DO ) and nitrite ( No2 ) based on the hydrodynamic simulation for normal and flood condition to determine the extent of pollution loading in the river. Results showed that trend of dissolved oxygen in flood conditions was reversed compared to dry conditions and showed a slight increase along the river. Downstream of zarjoob river on flood condition, whenever the BOD decreased, DO concentrations increased from 5.5 mg/L to 6.2 mg/L, indicating that water quality was not as sensitive to variations of the BOD as expected. This study showed that rainy events were important environmental factors positively affecting aeration, which raised the dissolved oxygen content of the Zarjoob River except for nitrite. This paper is the first report of the innovative use of HEC-RAS model Without the help of accompanying qualitative analysis models such as Qual2K, WASP … to simulate water quality in an urban river.Keywords: Dissolved oxygen, HEC-RAS, flood, pollution load, urban River, Zarjoob River
-
پهنه بندی سیلاب 25 ساله جهت بهره برداری در تعیین حدود بستر و حریم رودخانه (مطالعه موردی رودخانه تیل)زمینه و هدف
از جمله اقدامات مدیریتی که میتواند نقش مهمی در کاهش خسارتهای سیلاب داشته باشد تهیه نقشه پهنه بندی سیل میباشد. تهیه، تدوین و وجود یک طرح جامع و کامل در زمینه کنترل سیلابها و تعیین حریم و بستر رودخانه ها امری واجب و ضروری میباشد که باعث مدیریت سیلاب و ارزیابی خسارت میشود. در این پژوهش با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS و نرم افزار Arc-GIS به همراه افزونه ارتباط دهنده HEC-GeoRAS، برای تعیین حدود بستر و حریم، تهیه نقشه پهنهبندی سیلاب و بدست آوردن حریم کمی رودخانه با استفاده از استاندارد DLSRS برای رودخانه تیل چای و 2 شاخه از مسیلهای فرعی ورودی به این رودخانه استفاده شده است.
روش پژوهش:
ابتدا با استفاده از نقشه توپوگرافی محدوده رودخانه تیل از نرم افزار Arc-GIS و با استفاده از الحاقیه HEC-GeoRAS فایل ورودی نرم افزار HEC-RAS تهیه گردید و پس از وارد کردن داده های هندسی و داده های جریان پردازش و محاسبات مربوطه در محیط این نرم افزار جهت پهنهبندی سیلاب صورت پذیرفت.برای تعیین حدود بستر و حریم این آبراهه ها از سیلاب با دوره بازگشت 25 سال استفاده گردید. در نهایت با استفاده مجدد از الحاقیه HEC-GeoRAS و Arc-GIS نقشه های پهنهبندی سیلاب استخراج گردید. مضافا، با استفاده از استاندارد DSLRS، حریم کمی رودخانه تیل و مسیل های فرعی 1 و 2 در محدوده مورد مطالعه، با توجه به بازدیدهای میدانی صورت پذیرفته و با اعمال دید مهندسی مناسب تعیین گردید و اعداد مربوط به هر شاخص و نهایتا مقدار حریم کمی محاسبه گردید.
یافته هاطبق نقشه های بدست آمده و تصاویر ماهواره ای و با توجه به بررسی ها و بازدید های انجام شده، عرض بستر هیدرولیکی محاسبه شده به دلیل عدم قطعیت های فراوان با عرض بستر تعریف شده در قانون متفاوت است. در نتیجه لازم است در این مرحله از مطالعات، بررسی های کارشناسی تفضیلی از طریق بازدید های قدم به قدم هر دو ساحل رودخانه ها و مسیل ها در طول محدوده مطالعاتی صورت پذیرد و در نهایت عرض بستر قانونی تشخیص و در نقشه ها علامت گذاری شود.
نتایجنتایج نشان می دهد که تلفیق مدل HEC_RAS و سیستم جغرافیایی GIS ابزاری کار آمد و مفید در تعیین سیلاب در رودخانه می باشد. طبق بررسی ها، مقایسه نقشه ها و کاربری های موجود اطراف رودخانه تیل و 2 مسیل فرعی نهایتا مشخص گردید که در صورت وقوع سیلاب با دوره بازگشت 25 ساله، آسیب چندانی به نواحی اطراف رودخانه وارد نمی کند. طبق روش ارایه شده در استاندارد DSLRS، حریم کمی رودخانه تیل و مسیل های فرعی 1 و 2 در محدوده مورد مطالعه، با توجه به بازدیدهای میدانی صورت پذیرفت و نهایتا مقدار حریم کمی محاسبه گردید که در این محاسبات، مقدار حریم کمی رودخانه تیل در محدوده طرح مطالعاتی مقدار 8 متر و همچنین حریم کمی مسیل 1 و 2 به ترتیب 4 و 5 متر محاسبه شد.
کلید واژگان: HEC-RAS, Arc-GIS, رودخانه تیل, تعیین بستر و حریم, پهنه بندی سیلابBackground and AimOne of the management measures that can play an important role in reducing flood damage is preparing a flood zoning map. The preparation, compilation, and having a comprehensive and complete plan in the field of flood controlling and determining the boundaries and bed of rivers is an obligatory and necessary matter that lead to flood management and damage assessment. In this research, for Til River and 2 branches of the tributaries entering this river, in order to determine the bed and the boundary, produce flood zoning map and obtain the quantitative boundary of the river by using the DLSRS standard, the HEC-RAS hydraulic model and Arc-GIS software with the HEC-GeoRAS connector plugin has been used.
MethodFirst, the HEC-RAS input file was prepared by using the topographical map of the Til river area from Arc-GIS software and by using the HEC-GeoRAS extension, and after entering the geometric data and data of the processing flow and related calculations in the environment of this software for zoning. The flood took place.to determine the boundaries of the river beds and these waterways, floods with a return period of 25 years are used.Eventually, with the application of HEC-GeoRAS extension and Arc-GIS, flood zoning maps are extracted. Moreover, by using the DSLRS standard, the quantitative boundry of the Til River and tributaries 1 and 2 in the studied area are determined according to the field visits and appropriate engineering advice, and the numbers related to each index and finally the amount of quantitative boundry are calculated.
ResultsIn accord with the extrcated maps and satellite images and according to the investigations and visits, the width of the hydraulic bed calculated is different from the bed width defined in the law due to many uncertainties. Therefore, at this stage of the studies, expert surveys should be conducted through step-by-step visits to both banks of rivers and waterways along the study area, and eventually, legal bed width should be recognized and marked on the maps.
ConclusionThe results show that integration of HEC_RAS model and GIS geographic system is an efficient and useful tool in determining river floods. According to the investigations, the comparison of existing maps and land uses around the Til River and 2 sub-channels demonstrate that in the event of a flood with a return period of 25 years, it does not cause sever damage to the areas around the river. In accordance with DSLRS standard, qualitative boundary of Til River and sub-channels 1 and 2 in the study area are carried out with field visits and ultimately, the amount of boundry is calculated,As a result, the amount of the quantitative sanctuary of the Tail river in the scope of the study plan was calculated to be 8 meters and also the quantitative sanctuary of Mesil 1 and 2 was calculated to be 4 and 5 meters, respectively.
Keywords: HEC-RAS, ARC GIS, Til River, Determination of bed, boundary, flood zoning -
افزایش تجاوز به حریم رودخانه ها به همراه تغییرات اقلیمی، موجب افزایش رخداد سیلاب های بزرگ و آسیب پذیری بیشتر سیلابدشت ها شده است. گوره ها، از مهم ترین و پرکاربردترین سازه های حفاظت سواحل رودخانه ها در برابر سیل محسوب می شوند. در این تحقیق، کوشش شد تا با معرفی یک رویکرد نوین در مدل سازی هندسی، رابطه ای ریاضی برای محاسبه احجام گوره ها بر اساس سناریوهای مختلف جانمایی در سیلابدشت توسعه داده شود. سناریوهای مطالعاتی شامل گوره های حفاظت از تعریض سه کیلومتر از راه شریانی چابهار- زاهدان واقع در سیلابدشت رودخانه کارواندر در جنوب شرق ایران است. شبیه سازی هیدرولیکی در HEC-RAS برای وضعیت موجود و 13 سناریوی مختلف جانمایی گوره ها با 13 توپوگرافی منحصربه فرد بر اساس رویکرد نوین مذکور، انجام شده و میزان کاهش پهنه سیلابی و حجم خاکریزی گوره ها برای هر یک از سناریوها در ArcMap محاسبه شده است. بر اساس نتایج، تغییرات حجم خاکریزی گوره ها در سناریوهای مختلف، همبستگی خوبی با پهنه سیلابی استحصال شده نداشت. با توجه به وابستگی مستقیم آبشستگی، هندسه و احجام گوره ها به سرعت جریان، با محاسبه سرعت حداکثر جریان، ضرایب بی بعد سرعت حداکثر در سناریو های مختلف، محاسبه و به احجام گوره ها اعمال شد. به این ترتیب و با به کارگیری معادلات چندجمله ای درجه دو در روابط همبستگی، ضریب تعیین (R2) برای سیلاب های با دوره های بازگشت 50، 100 و 200 سال، به ترتیب از مقادیر 35/0، 48/0 و 50/0 به مقادیر قابل قبول 88/0، 91/0 و 92/0 افزایش یافت که نشان دهنده کارآیی بالای رویکرد پیشنهادی و نیز افزایش R2 با افزایش دوره بازگشت سیلاب است. همچنین، دقت محاسباتی روابط رگرسیونی در سناریوهای جانمایی گوره ها در فواصل میانی از محور راه نسبت به سایر سناریوهای نزدیک تر یا دورتر، بیشتر است که ناشی از هندسه نامنظم تر رودخانه در سناریوهای نزدیک تر و تشدید تغییرات غیرخطی پارامترهای سیلاب در سناریوهای دورتر است.
کلید واژگان: سیلاب, سازه های کنترل سیلاب, گوره, پهنه بندی سیلاب, GIS, HEC-RASIncreasing encroachment on rivers along with climate change has increased major floods. Levees are considered the most important structures to protect river banks and floodplains from flooding due to their simplicity of structure, inexpensive materials, and ease of implementation. In this research, an attempt was made to introduce a new approach in geometric modeling, to develop mathematical relationships to calculate the volumes of levees based on different location of each scenario in the floodplain. Study scenarios supply the protection of three kilometers of the Chabahar-Zahedan arterial road and its widening, which is located in the floodplain of the Karvandar River in southeastern Iran. Hydraulic simulations implemented in HEC-RAS for the existing condition and 13 different scenarios with 13 unique topographies based on the new approach, and the rate of reduction of the flood zone and embankment volume of levees for each scenario calculated in ArcMap. Based on the results, changes in the volume of embankments in different scenarios did not correlate well with the flood zone area reduction. Due to the direct dependence of scouring and thus geometry and volumes of levees on flow velocity, by calculating the flow maximum velocity in the study interval, the dimensionless coefficients of maximum velocity in different scenarios were calculated and applied to the calculated volumes of levees. Thus, by this approach and using quadratic polynomial equations, the coefficient of determination (R2) increased from 0.35, 0.48 and 0.50 to acceptable values of 0.88, 0.91 and 0.92, for floods with return periods of 50, 100 and 200 years, respectively, which indicate the high efficiency of the proposed approach and also increasing in R2 values with an increase in the flood return period. Moreover, results show that the computational accuracy of regression relationships in the scenarios with levee locations in the middle distances from the road axis is higher than other scenarios which are closer or farther. This result is due to more irregular river geometry in the scenarios closer to the road and the intensification of nonlinear changes in flood parameters in the farther scenarios.
Keywords: flood, Flood control structures, Levee, Flood Zoning, GIS, HEC-RAS -
سازه های کنترل و تنظیم سطح آب نقش مهمی در عملکرد کانال های انتقال و توزیع آب دارند. هرچند تنظیم سازه ها در شرایط ماندگار به راحتی قابل انجام است، اما اعمال تنظمیات درست در شرایط جریان غیرماندگار پیچیده می باشد. به این دلیل منطق های کنترلی برای تنظیم این سازه ها استفاده می شود که معمولا در زبان هایی مانند متلب، پایتون و فورترن توسعه می یابند. جهت استفاده از این الگوریتم ها باید تلفیق آن ها با مدل های هیدرولیکی انجام گیرد. در مدل هیدرولیکی HEC-RAS، شرط مرزی کنترل سطح آب وجود دارد که با استفاده از آن می توان اعمال کنترلی را روی سازه ها انجام داد. بدین منظور در این پژوهش، ارزیابی عملکرد این شرط مرزی جهت تنظیم سطح آب موردتوجه قرار گرفت و در کانال E1R1 از شبکه دز ارزیابی شد. نتایج نشان داد که نرخ تغییرات باز و بسته شدن دریچه ها تاثیر زیادی بر روی عملکرد دارد و در صورت انتخاب درست آن ها، تغییرات عمق اندک بوده و حداقل تغییرات به وجود خواهد آمد. نتایج نشان داد که شاخص IAE در تمامی گزینه های بررسی شده در حدود یک درصد می باشد و شاخص MAE، جز در چند مورد که حداکثر مقدار آن بیش تر از 10 درصد شده و تا 15 درصد می رسد، نیز پایین می باشد. از این رو استفاده از این شرط مرزی در کنترل سازه ها پیشنهاد می شود.کلید واژگان: سازه های تنظیم آب, کنترل کانال, مدیریت آب, HEC-RASWater level control and regulators have a main role in water conveyance and distribution. Despite the simplicity of structure settings in a steady-state condition, applying an appropriate setting in unsteady flow is complicated. Hence, control logic is used to set these structures, usually developed in languages such as MATLAB, Python, and FORTRAN. To use these logics, they must be combined with hydraulic models. In HEC-RAS, there is an elevation controlled water level boundary condition that can be used to control structures. In this research, the evaluation of the performance of this boundary condition was considered to regulate the water level in the E1R1 canal of the Dez network. The results showed that the rate of opening and closing of the gate has a significant impact on the performance, and if they are chosen correctly, the depth changes will be small. The results showed that the IAE indicator is around 1 percent in all the examined options and except in a few cases where the maximum value of MAE exceeds 10 percent and reaches up to 15 percent, its value is also low. Therefore, it is suggested to use this boundary condition in the control of structures.Keywords: Canal Control, HEC-RAS, Water management, Water Regulating Structures
-
برای تعیین واکنش رودخانه بر ورود آلاینده ها استفاده از مدلهای ریاضی ضروری است. این مدلها قادرند اثر آلاینده های موجود و آتی را شبیه سازی نموده و تصمیمگیری های مرتبط را تسهیل می نمایند. در این مطالعه به منظور بررسی کیفیت آب رودخانه دز در جنوب غربی ایران و شبیه سازی اثر زهکش های اصلی تغذیه کننده آن بر کیفیت رودخانه از مدل هیدرولیکی HEC-RAS استفاده شد. در این راستا مسیر رودخانه از محل سد انحرافی تا پایین دست زهکش لوره (بحرانیترین بازه رودخانه دز از نظر آبدهی) پیمایش و هفت ایستگاه نمونه برداری در طول رودخانه و شش ایستگاه در محل ورود زهکشها به رودخانه شناسایی و نمونهبرداری کیفی طی یک دوره هفت ماهه از اسفند ماه 1396 تا شهریور ماه 1397 برداشت و آنالیز شد. نمونه های کیفی اندازهگیری شده با مقادیر شبیه سازی شده با استفاده از مدل HEC RAS و شاخص کیفیت استاندارد NSFWQI مقایسه شد. نتایج شبیه سازی به دست آمده بیانگر عدم خودپالایی پارامترهای کیفی در این بازه رودخانه دز طی دوره زمانی هفت ماهه مورد مطالعه، به دلیل ورود زهابها و دبی پایین رودخانه میباشد. همچنین در این بازه زمانی که مصادف با شرایط خشکسالی رودخانه بوده، نتایج آنالیز پارامترهای اندازهگیری شده توسط شاخص NSFWQI حاکی از آن است که در نیمه اول بازه رودخانه شاخص کیفیت کمتر از 68 و بیانگر کیفیت متوسط بوده و در نیمه دوم بازه رودخانه شاخص کیفیت کمتر از 50 و بیانگر کیفیت بد می باشد. این روند کاهشی شاخص کیفیت، با روند متغیرهای کیفی شبیه سازی با مدل HEC-RAS همخوانی داشته و حاکی از عدم خودپالایی نسبی رودخانه در بازه مورد مطالعه می باشد.
کلید واژگان: رودخانه, شبیه سازی هیدرولیکی و کیفی آب, شاخص ملی کیفیت, مدل هکرسIt is necessary to use mathematical models to determine the river's response to pollutants. These models are able to simulate the effect of existing and future pollutants and facilitate related decisions. In this study, the water quality of Dez River and its main feeding drains were extracted and analyzed through sampling and laboratory analysis from Dez diversion dam downstream of Loreh drainage during seven months from March to September 2018. The results of the measured samples were compared with those of the simulated values through the HEC-RAS model. The river path was investigated in the study period and seven sampling stations were determined along the river and six stations at the point of drainage into the river to determine the sampling stations, as well as the sources of pollution of Dez River. The results indicated the lack of self-purification of DO, BOD, NO3, NO2 parameters in Dez River during seven months of 2018 due to the inflow of drains and lower river discharge in this period. Also, the base on NSFWQI index, in drought seasons the first half of the river quality index is less than 68, that indicates average quality, and in the second half of the river, the quality index is less than 50 (poor quality). This decreasing trend of NSFWQI quality index is consistent with the trend of qualitative variables of HEC-RAS simulation and indicates the lack of relative self-purification of the river during the study period.
Keywords: river, Hydraulic, Water Quality Simulation, National Quality Index, HEC-RAS -
شبیه سازی شکست سد و همچنین بررسی سیلاب ناشی از آن می تواند مورد استفاده بهره برداران سد قرار بگیرد. در تحقیق حاضر به بررسی پهنه بندی سیلاب ناشی از شکست سد خاکی قره آقاچ از نوع نشت شریانی در 3 سناریو متفاوت که منجر به شکست سد گردد، در نرم افزار HEC-RAS پرداخته شده است. همه پارامتر های ناشی از شکست سد با استفاده از روابط Froehlich محاسبه شد. در نهایت دبی محاسبه شده از رابطه Froehlich با دبی مشاهده شده از نرم افزار HEC-RAS مورد تحلیل آماری قرار گرفت. نتایج نشان داد بیشترین دبی اوج مشاهده شده ناشی از شکست سد در نرم افزار HEC-RAS مربوط به سناریو سوم بوده و معادل 64/8935 متر مکعب بر ثانیه می باشد. این در حالیست که کمترین دبی اوج مشاهده شده ناشی از شکست سد در نرم افزار HEC-RAS مربوط به سناریو اول بوده و معادل 78/8231 متر مکعب بر ثانیه می باشد. بر اساس تلفیق نتایج شکست سد با مدل هیدرولیکی HEC-RAS در Google Earth، بیشترین مساحت آبگرفتگی در سناریو سوم اتفاق افتاده و حدودا معادل 8/22 کیلومتر مربع و کمترین مساحت آبگرفتگی مربوط به سناریو اول و حدودا معادل 8/21 کیلومتر مربع است. هر چند مدل HEC-RAS دقیق تر است، اما با توجه به مقدار همبستگی دبی اوج محاسبه شده ناشی از شکست سد با استفاده از رابطه Froehlich و دبی اوج مشاهده شده ناشی از شکست سد با استفاده از نرم افزار HEC-RAS به میزان 9968/0 نشان از دقت بالای مدل سازی می باشد. کالیبراسیون و تلفیق نتایج مدل هیدرولیکی شکست سد همانند HEC-RAS با نرم افزارهای GIS منجر به ارایه دیدگاه های مناسب از وضعیت سیل خیزی مناطق پایین دست می گردد که در مدیریت بحران منابع آب بسیار کارگشا است.
کلید واژگان: شکست سد, سیل گیری اراضی, HEC-RAS, RAS MapperSimulation of dam failure as well as flood investigation can be used by dam operators. In the present study, the flood zoning due to the piping of Ghare Aghach earth dam in 3 different scenarios that lead to the failure of the dam has been investigated in HEC-RAS software. All parameters due to dam failure were calculated using Froehlich equations. Finally, the flow rate calculated from Froehlich method with the observed flow rate from HEC-RAS software was statistically analyzed. The results showed that the highest peak flow observed due to dam failure in HEC-RAS software is related to the third scenario and is equal to 8935.64 cubic meters per second. However, the lowest peak flow observed due to dam failure in HEC-RAS software is related to the first scenario and is equal to 8231.78 cubic meters per second. Linked results of HEC-RAS software with the Google Earth model show that the highest flooding area occurred in the third scenario and was approximately equal to 22.8 square kilometers and the lowest flooding area is related to the first scenario and approximately equal to 21.8 square kilometers. Correlation due to dam failure using the Froehlich method and the observed peak flow using HEC-RAS software equal to 0.9968 which indicates high accuracy of modeling. Calibration and applaying the linked results of the hydraulic modeles of failure dam as well as HEC-RAS with GIS sofware can be useful in downstream flood zoning for water crisis management.
Keywords: Dam Failure, Land flooding, HEC-RAS, RAS Mapper -
سیلاب شدید سال 1398 رودخانه کرخه از یک سو و تغییرات مرفولوژی و شرایط بستر رودخانه طی سالیان بعد از آغاز بهره برداری از سوی دیگر این هشدار را به کارشناسان می دهد تا بار دیگر با بررسی دوباره پایداری سد انحرافی کرخه (حمیدیه) از سلامت سد مطمین شوند. استفاده از مدل های ریاضی به خاطر دقت بالا و در عین حال سادگی و دستیابی سریع به نتایج و آنالیز داده ها می تواند جایگزین روش های تجربی گردد. در این تحقیق سعی بر آن شده تا با کمک نرم افزار های HEC-RAS و SAP به مطالعه پایداری سد انحرافی کرخه تحت تاثیر تغییرات مورفولوژی بالادست آن پرداخته شود. نتایج نشان می دهد که سازه سد تنظیمی- انحرافی حمیدیه با توجه به بارگذاری و مدلسازی صورت گرفته در حال حاضر پایدار بوده و از ضرایب پایداری مناسبی برخوردار می باشد. نتایج نشان می دهد که ضرایب اطمینان کنترل پایداری در مقابل لغزش سازه پایه میانی سد حمیدیه تحت بارگذاری های Normalو Special به ترتیب برابر با 51/1 و 93/6 است. با توجه به عمر بالای سد حمیدیه و مشاهده آثار فرسودگی و تخریب در سازه های هیدرولیکی آن، انجام مطالعه جهت علاج بخشی و ترمیم این سد پیشنهاد می گردد. نتایج نشان می دهد که تنش های وارده در پایین دست بدنه سرریز سد حمیدیه، مقداری از محدوده مجاز فراتر رفته است.
کلید واژگان: پایداری سد, سد انحرافی, مدل ریاضی SAP, مدل ریاضی HEC-RAS, سیلابThe devastating flood of Karkheh River in 2019 besides changes of morphology and conditions of the river bed after operation of the dam warn the experts to double check stability of Karkheh (Hamidieh) Diversion Dam to assure that the dam is in good conditions. Great accuracy and simplicity of mathematical models, besides the easy access they provide to the results and data analyses, makes them a suitable alternative for the empirical methods. The present study is an attempt to use HES-RAS and SAP software to analyze the effect of upstream morphological changes on stability of Karkheh Diversion Dam. The results suggest that structure of Hamidieh Regulatory-Diversion Dam is conveniently stable and the models are indicative of proper stability factors. According to the results, safety factors of the stability of Hamidieh Dam against sliding of the middle pier under normal and special loads are 1.51 and 6.93 respectively. Considering the age of Hamidieh Dam and wears and damages observed on its hydraulic structures, further studies on curing and repair of this dam are recommended. The results suggest that stresses applied to the lower parts of the weir are slightly larger than the allowable rang.
Keywords: Stability of the Diversion Dam, SAP, HEC-RAS, Flood -
مطالعه و تحقیق در زمینه مقاومت جریان در کانال های روباز و رودخانه ها پیشینه ای طولانی دارد. بکارگیری نتایج حاصل از تحقیقات انجام گرفته در همین راستا، جهت اعمال مدیریت مهندسی در رودخانه ها یا کانال های روباز با مشخصات هیدرولیکی متفاوت امری ضروری است. هم چنین تعیین مقدار بهینه و مناسب ضریب زبری مانینگ تاثیر مستقیم روی تخمین دبی جریان در رودخانه دارد که مهم ترین عامل در تصمیم گیری برای توسعه پروژه های آبی است. در تحقیق حاضر، با اعمال تغییرات در شرایط هیدرولیکی رودخانه، عوامل موثر بر مقاومت جریان بررسی شده است. مقدار بهینه ضریب زبری مانینگ رودخانه "شهرچای" با استفاده از مشخصات هیدرولیکی و دانه بندی بستر رودخانه برآورد شده است. ضریب زبری بدست آمده با استفاده از روش های مختلف و همچنین مقایسه تصاویر رودخانه شهرچای با رودخانه هایی با مشخصات مشابه و زبری معین، واسنجی گردید. با تهیه نقشه های سه بعدی منطقه با استفاده از نرم افزار ArcGIS و ایجاد مقاطع عرضی توسطHEC-GEORAS ، مشخصات ژیومتری رودخانه شهرچای محاسبه گردید و به عنوان اطلاعات ورودی به منظور شبیه سازی هیدرولیکی در مدل HECRAS بکار گرفته شد. به ازای ضرایب زبری مانینگ حاصل از روش های مختلف شبیه سازی انجام گرفت و مشخصات هیدرولیکی خروجی از مدل سازی با مشخصات هیدرولیکی برداشت شده از منطقه، مورد مقایسه قرار گرفت و مقدار بهینه ضریب زبری برای بازه کشتیبان برابر با 032/0 تعیین گردید. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که تعیین ضریب زبری مانینگ به سه روش چاو، کاون و مقایسه با تصاویر به لحاظ عوامل متعدد در تخمین ضریب زبری، از دقت زیادی برخوردار هستند.
کلید واژگان: رودخانه شهرچای, ضریب زبری مانینگ, مدل ریاضی, مقاومت جریان, HEC-RASApplying the studies of resistance to flow in open channels and rivers with specific properties in order to manage them is necessary. An optimum and proper foresight of resistance to flow has a direct impact on the estimation of flow rate, which is important factors in decision about hydro-project developments. This research work tries to identify items which are influencing on the flow resistance by handling properties of the river in specific intervals. In this study, the best Manning’s coefficient of “Shahar-Chay” river by means of hydraulic characteristics and aggregation of river bed has been estimated. Manning’s coefficient by using several methods and using pictures and properties of a river reach with a specific Manning’s coefficient, by comparing to the river conditions with relative pictures and estimating approximate range of the Manning roughness coefficient has been verified. By preparing 3D drawings from region using Arc-GIS and creating lateral sections using Hec-GeoRas, geometric specifications of “Shahar-Chay” river used as input in order to complete hydraulic simulation of HEC-RAS model. By running the software for different values of Manning’s coefficient and hydraulic specifications output from modeling compared to the hydraulic specifications collected from the river reach area. It is found that the most proper value for the Manning coefficient at “Keshtiban” reach is about 0.032. The results of the present research work reveals that three methods, namely “Chaw”, “Coawn” and “comparison of pictures” are more accurate for estimating Manning’s roughness coefficient in rivers, because of introducing several factors taking into account.
Keywords: Flow Resistance, HEC-RAS, Manning Roughness coefficient, Mathematical model, Shahr-chay river -
سابقه و هدف:
شهر آق قلا به صورت مداوم در گذشته در معرض سیلاب های رودخانه گرگانرود بوده است، این امر با بررسی مشخصات عمومی سازه های آبی مخصوصا پل تاریخی مرکز شهر مشخص می گردد. سیلاب اواخر اسفند 1397 که غرقاب و آبگرفتگی ناشی از آن تا اردیبهشت 1398 تداوم یافت یکی از مخربترین سیلاب های این منطقه بوده که خاطرات بسیار تلخی برای هموطنان به جا گذاشته است. درمدیریت این سیل مجموعه ای از مطالعات قبلی با استفاده از مدل های مختلف شبیه سازی جریان، تجربیات گذشته جهت مقابله با سیلاب و استفاده از تجربیات سیلاب های پیشین می توانست موجب افزایش دقت و سرعت مهار سیلاب و نیز کاهش خسارات مالی شود. در زمان وقوع و ورود سیلاب به داخل شهر آق قلا، دست اندرکاران جاده کمربندی و خط ریل راه آهن را که در مسیر عبور سیلاب قرار گرفته بود و دلیل عمده آبگرفتگی وسیع قسمت شمالی شهر آق قلا و ماندگاری جریان سیلاب در داخل شهر پنداشته شده بود در چند نقطه تخریب کردند لذا در این پژوهش، تاثیر جاده کمربندی و خط ریل راه آهن بر میزان و وسعت آبگرفتگی شهر آق قلا مورد بررسی قرار گرفت.
مواد و روش هااین پژوهش با استفاده از نرم افزارهای HEC-RAS، GIS و نیز الحاقیه HEC-GeoRAS انجام شد. جهت بررسی تاثیر جاده کمربندی و خط ریلراه آهن بر میزان آبگرفتگی شهر آق قلا، این تاثیر گذاری در سه سناریو (عدم وجود جاده کمربندی و خط ریل راه آهن، وجود جاده کمربندی و خط ریل راه آهن به همراه کالورت های تعبیه شده در مسیر و وجود جاده کمربندی و خط ریل راه آهن به همراه کالورت های تعبیه شده و شکاف های ایجاد شده در مسیر در زمان وقوع سیلاب) مورد بحث و بررسی قرار گرفت.
یافته هابا بررسی سه سناریوی مورد بحث در این پژوهش مشخص شد که در سناریوی اول نیز شاهد آبگرفتگی سطح وسیعی از شهر آق قلا هستیم، به گونه ای که 1/38 کیلومترمربع از سطح این شهر دچار آبگرفتگی گردیده است. سناریوی دوم نشان دهنده افزایش آبگرفتگی و تشدید سیلاب در سطح شهر در مقایسه با سناریوی اول بوده که موجب زیر آب رفتن 2/53 کیلومترمربع از اراضی مسکونی شده و سناریوی سوم حاکی از تاثیر مثبت شکاف های ایجاد شده در زمان وقوع سیلاب بر کاهش میزان آبگرفتگی سطح شهر است که میزان آبگرفتگی را به 1/98 کیلومترمربع تقلیل داده است.
نتیجه گیریاگرچه پایین بودن تراز سطح زمین در برخی محلات شهر آق قلا همچون عیدگاه، معلم آباد و حکیم آباد، آبگرفتگی این نواحی را بدیهی ساخته است، مقایسه دو سناریوی اول و دوم نشان داد که قرارگیری جاده کمربندی و خط ریل راه آهن در مسیر حرکت سیلاب بر افزایش وسعت آبگرفتگی و زیر آب رفتن برخی دیگر از نواحی و محلات و ماندگاری جریان سیلاب در سطح شهر آق قلا تاثیرگذار بوده است. از سوی دیگر، با مقایسه سناریوی دوم و سوم می توان اینگونه نتیجه گیری نمود که عدم تعلل و تصمیم گیری سریع در خصوص ایجاد شکاف برروی جاده کمربندی و خط ریل راه آهن، می توانسته باعث کاهش نسبی آبگرفتگی سطح شهر و ماندگاری جریان سیلاب شده و از زیر آب رفتن برخی از نواحی جلوگیری کند.
کلید واژگان: آق قلا, جاده کمربندی, سیلاب, GIS, HEC-RASBackground and ObjectivesThe city of AqQala has been constantly exposed to floods in the Gorganrood River in the past, which is determined by examining the general characteristics of water structures, especially the historic bridge in the city center. The flood of March 2019 was one of the most destructive floods in this region, which left very bitter memories for our compatriots. In the management of this flood, a series of previous studies using different flow simulation models, past experiences to deal with floods and using the experiences of previous floods should increase accuracy, speed and reduce costs. At the time of the flood and the entry into the city of AqQala, in order to drain the water, those involved in the ring road and the railway line that was located in the flood route were considered to be the main reason for the large flood in the northern part of AqQala and the persistence of floods in the city. Destroyed in several places. Therefore, in this study, the effect of the ring road and railway line on the flooding rate of AqQala city has been investigated.
Materials and MethodsThis research was conducted using HEC-RAS, GIS software and HEC-GeoRAS add-on. In order to investigate the effect of the ring road and railway line on the flood rate of AqQala city, this effect in three scenarios (absence of ring road and railway line, existence of ring road and railway line with coils installed in the route and existence of ring road and railway line It was discussed along with the embedded culverts and the cracks created in the path during the flood) was discussed.
ResultsExamining the three scenarios discussed in this study, it was found that in the first scenario, we see flooding of a large area of the city of AqQala, so that 1.38 square kilometers of the city has been flooded. The second scenario shows an increase in flooding and intensification of floods in the city compared to the first scenario, which causes flooding of 2.53 square kilometers of residential land, and the third scenario shows the positive effect of cracks created during floods to reduce flooding in the city Which has reduced the amount of flooding to 1.98 square kilometers.
ConclusionAlthough the low level of ground level in some areas of AqQala city such as Eidgah, Moallemabad and Hakimabad, the flooding of these areas is obvious, a comparison of the first and second scenarios showed that the location of the ring road and rail line Railway in the direction of flood movement has increased the extent of flooding and submergence of some other areas and neighborhoods and the persistence of flood flow in the city of AqQala. On the other hand, by comparing the second and third scenarios, it can be concluded that the lack of procrastination and rapid decision-making regarding the gap on the ring road and railway line, could have reduced the relative flooding of the city and the persistence of floods and submerged some Avoid areas.
Keywords: AqQala, Ring Road, flood, HEC-RAS, GIS -
Water productivity may carry different meanings to different people, and may differ between but also within groups of water users. The term water productivity is used exclusively to denote the amount of the product over the volume of water diverted. This research paper presents one-dimensional hydrodynamic modeling of a steady flow analysis on the Purna river of the Navsari region, India. ArcGIS and HEC-RAS software were used to find out water level at different cross-section in 62 km stretch of river reach. Carto DEM of 1-arc second resolution was pre-processed in ArcGIS v10.5 to extract the cross-sections for hydraulic modeling. Hydrologic Engineering Centre’s- River Analysis System (HEC-RAS v5.0.7) software was used to carry out the analysis of hydraulic parameters for past flood data. Total 246 cross-sections were analyzed to check the carrying capacity of the 62 km stretch of the river for the peak flood discharge of the years 2004 and 2005. The results show that around 40% of the total cross-sections were not having the capacity to safely pass the flood discharge. So, construction of retaining walls, embankments, stone-pitching, and detention ponds were suggested to prevent the flood inundation of the surrounding region. The study presented in this paper would be helpful in the infrastructure planning for decision-makers to prevent the loss due to floods in low-lying areas.Keywords: ArcGIS, flood, Flood delineation, HEC-RAS, One-dimensional model, Water Productivity Enhancement
-
مدل دوبعدی HEC-RAS از مفهوم جدیدی به نام تغییرات درون سلولی برای لحاظ نمودن تغییرات ارتفاعی داخل یک سلول محاسباتی استفاده می نماید و از اینرو از وابستگی بسیار کمی به ابعاد سلول محاسباتی برخوردار می باشد. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی اثر کاربرد این مفهوم بر پهنه سیلاب رودخانه سرباز به انجام رسیده است. همچنین بررسی تاثیر مقیاس نقشه بر عملکرد مدل یک بعدی و دوبعدی HEC-RAS از دیگر اهداف این پژوهش می باشد. نتایج نشان داد که با افزایش ابعاد سلول محاسباتی، میزان خطای مدل درشبیه-سازی پهنه های سیلگیر نسبت به ابعاد سلولی کوچک نسبتا پایین می باشد. به عنوان مثال، در صورت استفاده از یک شبکه محاسباتی با ابعاد 500 متر به جای یک شبکه با ابعاد 20 متر، میزان خطای مدل در برآورد پهنه سیلاب به کمتر از 15 درصد محدود می گردد. مدت زمان اجرای مدل دوبعدی نیز در ابعاد سلولی 500 متر تقریبا 45 برابر کمتر از مدت زمان اجرای مدل در صورت استفاده از ابعاد سلولی 20 متر است. یافته های مذکور به خوبی گویای این مطلب است که استفاده ازمفهوم تغییرات درون سلولی در مدلسازی تا چه حد می تواند در زمان اجرای مدل های عددی به ویژه در رودخانه های بزرگ و با پیچیدگی زیاد موثر باشد. همچنین محاسبات صورت گرفته حاکی از آن است که اختلاف بین دو مدل یک بعدی و دوبعدی در شبیه سازی پارامترهای هیدرولیکی در مقیاس های کوچک نسبتا ناچیز می باشد و با افزایش مقیاس نقشه اختلاف دو مدل مذکور نیز افزایش می یابد که علت اصلی لحاظ نمودن تمامی تغییرات توپوگرافی بستر و سیلابدشت رودخانه در مقیاس های بالا می باشد.
کلید واژگان: تغییرات درون سلولی, مهندسی رودخانه, HEC-RAS, ابعاد شبکه محاسباتی, رودخانه سربازThe 2D HEC-RAS model uses a new concept called subgrid-variability to include elevation changes within a computational cell and thus has very little dependence on computational cell dimensions. The purpose of this study was to evaluate the effect of the concept of subgrid-variability on the simulated flood area in the Sarbaz River. The other purposes of this study is to investigate the effect of map scale on the performance of 1D and 2D HEC-RAS model. The results showed that with increasing computational cell dimensions, the model error in simulating flood zones was relatively low compared to small cell dimensions. For example, if using a computing grid with dimensions of 500 meters instead of a 20 meters grid, the simulated flood area in different parts of the Sarbaz River would be less than 15 percent. The run time of the 2D model in the cell dimension of 500 meters is approximately 45 times less than the run time of the model in case of using cell dimensions of 20 meters. The findings clearly indicate to what extent the use of the concept of subgrid variability in modeling can be effective when implementing numerical models, especially in large and complex rivers. The calculations also show that the difference between 1D and 2D models in the simulation of hydraulic parameters in small scales is relatively small and by increasing the map scale, the difference between the two models increases.
Keywords: Computational Mesh Dimensions, HEC-RAS, River Eng, Sarbaz River, Subgrid-Variability -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و سوم شماره 4 (پیاپی 90، زمستان 1398)، صص 141 -152
براورد خسارت مورد انتظار سالیانه (Expected annual damage) ناشی از سیلاب در حوضه های شهری و غیرشهری یکی از مهم ترین پارامترهای مهندسی و مدیریت سیلاب است. EAD یک شاخص مهم برای نشان دادن میزان آسیب پذیری یک حوضه در برابر سیلاب است. براورد EAD احتیاج به تلفیق مدل های هیدرولوژیکی ، هیدرولیکی و اقتصادی دارد. براورد EAD بدون توجه به عدم قطعیت موجود نمی تواند بیان کننده واقعیت ریسک سیلاب حوضه باشد. در این پژوهش EAD در منطقه کوهپایه - سگزی در حوضه آبریز زاینده رود با لحاظ کردن عدم قطعیت به روش مونت کارلو براورد شده است. در مدل هیدرولوژیکی احتمال رخداد سیلاب با استفاده از داده های درازمدت دبی حداکثر محاسبه و مدل هیدرولیکی بازه مورد مطالعه با استفاده از نرم افزار HEC RAS و سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و نیز بهره گیری از نرم افزار گوگل ارث بررسی شد. مقدار خسارت با توجه به کاربری اراضی محدوده مشخص و با توسعه یک کد کامپیوتری در محیط متلب و فراخوانی خروجی مدل های هیدرولوژیکی ، هیدرولیکی و اقتصادی مقدار EAD با لحاظ کردن عدم قطعیت به روش مونت کارلو محاسبه و بررسی شد. توزیع لگاریتم پیرسون تیپ III در تحلیل فراوانی سیلاب به عنوان بهترین توزیع شناخته و در نهایت منحنی خسارت - اشل براورد شد. بر اساس نتایج آنالیز عدم قطعیت ، دبی جریان بیشترین تاثیر در بروز عدم قطعیت در براورد EAD را نشان داد.
کلید واژگان: تحلیل ریسک, خسارت سیل, HEC-RAS, GIS, عدم قطعیت, منطقه کوهپایه - سگزی, زاینده رودOne of the most important problems in flood manegment is the damages induced by this phenomenon. Expected annual damage (EAD) is an important index for basin vulnerability against flood. Prediction of flood damages requires the analysis of spatial and temporal risk and must be calculated by the combination of hydrologic, hydraulic and economic models. In this research, the uncertainty was considered in the flood risk analysis. The probability of flood occurrence was calculated by the parabolistic model. By using the river analysis systems software (HEC-RAS) and the geographic information system (GIS) and utilizing the Google-Earth software, the floodplains of Zayande Roud river in Esfahan province were investigated with the return period of 25, 50, 100, 200 and 500 years. The Monte Carlo method was also sed to perform the uncertainty analysis in the proposed method. The logarithmic persion type III was selected as the best distribution of flood. The damage-stage relationship was calculated as well. Based on the uncertinity analysis, the river discharge could be regarded as the major parameter in the uncertainty of EAD.
Keywords: Risk, Flood damages, HEC-RAS, GIS, Uncertainty, Kohpaye-Seqzie, Zayande Roud -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و سوم شماره 4 (پیاپی 90، زمستان 1398)، صص 361 -376
شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه ها و تعیین حریم بستر برای اجرای طرح های مهندسی رودخانه، پیش بینی خسارات ناشی از سیل در شرایط مختلف و مطالعات توجیهی اقتصادی - اجتماعی برنامه های کنترل و مهار سیل و دیگر مطالعات وابسته به سامانه رودخانه ها ضرورت دارد. در این پژوهش حریم بستر و نقشه پهنه بندی سیلاب رودخانه زاینده رود در بازه ای به طول 155 کیلومتر از سد تنظیمی زاینده رود تا سد انحرافی نکوآباد با استفاده از نرم افزارهای ArcGIS، HEC-RAS و برنامه جانبی HEC-GeoRAS تعیین شده است. به این منظور نقشه های رقومی 1:250000 پلان رودخانه تهیه و منطقه به 1085 مقطع عرضی تقسیم شد. ضریب مانینگ نیز به روش کووان تعیین شد. درنهایت داده ها به نرم افزار HEC-RAS وارد و تجزیه و تحلیل شدند. پس از تعیین محدوده سیل گیر در دوره های بازگشت 2، 5، 10، 25، 50، 100 و 200 ساله در تمامی مقاطع عرضی، نتایج به محیط ArcGIS وارد شد و نقشه های پهنه بندی سیلاب به دست آمد. نتایج این پژوهش نشان داد که از کل اراضی سیل گیر 200 ساله، 96 درصد اراضی سیل گیر مربوط به دوره بازگشت 25 سال است. دشت های سیلابی به دلیل نزدیکی به رودخانه و حاصلخیزی، محل زراعت و سکونت بسیار خوبی به شمار می رود اما برای حفط امنیت و کاهش خطرات سیل باید حریم رودخانه به طور کامل رعایت شود. در تمامی بازه های مورد مطالعه نقاطی مانند روستاهای مارکده، برنجگان و بیستجان یافت می شود که حریم تعیین شده رعایت نشده است و درصورت وقوع سیل خسارات جبران ناپذیری به بار خواهد آورد.
کلید واژگان: حریم بستر, HEC-RAS, دوره بازگشت, پهنه بندی سیلابSimulation of the hydraulic behaviour of the river basin boundaries is important for river engineering projects, prediction of flood damages in different conditions and economic feasibility studies, flood control, and other social programs related to the system of the river. In this study, river bed and flood zoning map in the range of over 155 km from the Zayandehrud dam to Nekouabad Diversion Dam were addressed by using the software's ArcGIS, HEC-RAS and HEC-GeoRAS extension. For this purpose, a digital elevation map in 1: 250,000 scale was provided and cross-sectional area was divided in 1085. Manning roughness coefficient was determined by Cowan. Finally, data entered into the software HEC-RAS and was analysed. After determining the area of flood in the return periods of 2, 5, 10, 25, 50, 100 and 200 years in all cross sections, the results were entered into the ArcGIS environment and flood zoning maps were obtained. The results showed that of the 200-year flood lands, 96% of the land flood was related to the return period of 25 years.
Keywords: Bed Privacy, HEC-RAS, Return Period, Flood Zoning -
مطالعه حاضر با هدف بررسی اعمال سناریوهای بهره برداری بر روی سد گلستان جهت کاهش پهنه سیل و خسارت سیل در پایین دست سد، انجام شد. بدین منظور هیدروگراف ورودی به سد گلستان، برای دوره بازگشت های 25، 50، 100 و 200 ساله با در نظر گرفتن فاصله اطمینان بدست آمد. برای روندیابی هیدروگراف های سیل در مخزن و محاسبه هیدروگراف خروجی از سد از روش پالس ذخیره ای استفاده گردید. هم چنین از تلفیق سامانه اطلاعات جغرافیایی(GIS) و مدل هیدرولیکی HEC-RAS جهت پهنه بندی سیلاب های مختلف استفاده شد. در نهایت خسارت وارد به اراضی اطراف رودخانه در هر سناریو بدست آمد. نتایج نشان داد که اختصاص حجمی از مخزن سد گلستان جهت کنترل سیل، برای سیلاب هایی با دبی اوج هیدروگراف تا 2000 مترمکعب بر ثانیه اثرگذار است و با افزایش دبی اوج هیدروگراف ورودی، عملا خالی نگه داشتن سد تاثیری چندانی در کاهش دبی اوج هیدروگراف خروجی از سد نخواهد داشت. به طوری که در سیل های با دبی اوج 500 مترمکعب بر ثانیه می توان با اعمال سناریوهای بهره برداری پهنه سیل را نسبت به حالت مخزن پر تا 100 درصد کاهش داد.
کلید واژگان: رودخانه گرگان رود, سد گلستان, کنترل سیل, HEC- RAS, GISThe aim of this study is investigation the application of operation scenarios on Golestan dam to reduce the inundated area and the flood damages at downstream of dam. So considering confidence interval, the inflow hydrographs for Golestan dam were calculated for 4 return periods (25, 50, 100, 200 year). Then these hydrographs were routed through Puls method in order to obtain the outflow hydrographs passing through dam spillway. Also, the integrated of Geographical Information System (GIS) and the HEC-RAS hydraulic model were used to produce a flood map for different floods. Finally, the damage to land around the river was estimated in each scenario. The results showed that assigning a flood control volumes in Golestan dam is effective only for floods whit peak discharge up to 2000 m3/s. And as the flood peak discharge increases, the effect of dam on flood controlling decreases, even if you keep the dam empty. So that, by the application of operation scenarios, flood inundated area can be reduced to 100% in the floods whit peak discharge up to 500 m3/s.
Keywords: Discharge, Flood controlling, GIS, Golestan dam, HEC- RAS -
همه ساله رودخانه ها در اثر جریان های سیلابی فرسایش یافته و موجب تخریب پل ها و زمین های کشاورزی و در برخی موارد منازل مسکونی می شوند. برای کنترل و مدیریت رودخانه ها لازم است رفتار هیدرولیکی آن ها مورد بررسی قرار گیرد تا در مواقع بحرانی تصمیم مناسب اتخاذ شود. یکی از مهم ترین عوامل به هم خوردن تعادل هیدرولیکی رودخانه برداشت بی رویه رسوبات از بستر رودخانه می باشد. این تحقیق به منظور بررسی میزان برداشت رسوبات در رودخانه ی قورچای در بازه 6 کیلومتری رودخانه در محل کارگاه های برداشت شن و ماسه صورت پذیرفت. بدین منظور بازدیدهای میدانی در محدوده مورد نظر انجام شد و اطلاعاتی مانند دبی، رسوب و نقشه1:1000 تهیه شد. پس از ورود اطلاعات به نرم افزار HEC-RAS هیدرولیک و رسوب مدل در بازه زمانی 2015-2005 اجرا گردید. در این رودخانه بهترین پیش بینی برای انتقال رسوب توسط رابطه یانگ انجام شد. بررسی تغییرات شیب بستر در مقاطع مختلف نشان داد نوسانات شیب در طول 6 کیلومتر مورد مطالعه در سال 2015 نسبت به 2005 کاهش یافته است. همچنین متوسط سرعت نیز در سال 2015 نیز کاهش نشان می دهد. نتایج حاصل از شبیه سازی نشان داد میزان فرسایش و رسوبگذاری در 5 کیلومتر اول تقریبا در حالت تعادل می باشد و مصالح در این منطقه قابل برداشت نیست. بهترین منطقه برای برداشت مصالح 720 متر انتهایی رودخانه است که به دلیل شیب و شکل مقطع سرعت جریان کاهش پیدا می کند و رسوبگذاری با عمق متوسط 90 سانتیمتر صورت می گیرد. محاسبات نشان داد میزان رسوب قابل برداشت در این رودخانه تقریبا 4/0 میلیون تن در سال است.کلید واژگان: شبیه سازی, مصالح رودخانه, HEC-RAS, رودخانه قور چایRivers and streams was eroded by flood flows and destroy bridges, farmland, and in some cases homes every year. Study of rivers hydraulic pattern is necessary to control and manage rivers to make better decisions in critical situations. Irregular gravel mining is one of the most important factors to unbalance river hydraulic. The aim of this study is to evaluate the sand and gravel minig in river Qurchay that gravel mining operation was conducted in the range of 6 km. Therefore, collected of data contain sediment, discharge and map 1:1000. After entering data into the HEC-RAS model, hydraulic and sediment was simulate in period of 2005-2015. Yang relationship was predicted sediment transport very well. Bed slope changes in 6 km river in sections show that fluctuations of bed slope decreases in 2015 compared to 2005. It also shows the average speed is also reduced in 2015. The results of the simulation show that the rate of erosion and sedimentation at first 5 km is almost in equilibrium and does not cover gravel mining. The best area for gravel mining is final 720 meters of the river because flow velocity decreased due to slope and shape of cross section and sediment deposited with an average depth of 90 cm. Calculations show that the amount of gravel was mined almost 0.4 million tons per year.Keywords: River mine, Qurchay river, simulation, HEC-RAS
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.