شناسایی الگوهای جوی مولد سیلاب و شبیه سازی تبدیل بارش به رواناب در محدوده مطالعاتی شیراز

سیلاب ناشی از افزایش ناگهانی ارتفاع آب رودخانه به دلیل وقوع بارندگی شدید است. آب اضافه از دبی پایه و بستر رودخانه خارج شده و وارد محیط مجاور می شود که باعث می شود خسارت های هنگفتی به اکوسیستم ها و زیرساخت های منطقه در دشت های سیلابی  وارد شود. به منظور تدوین برنامه ی راهبردی در مسیر مدیریت بحران، شناخت سازوکار و تکوین پدیده ی سیلاب و میزان رواناب ایجادشده ناشی از آن در اولویت قرار دارد. طی سال های اخیر، سیلاب های فراوانی در حوضه آبریز رودخانه خشک شیراز اتفاق افتاده است. مهیب ترین سیلاب منطقه در روزهای 5 و 6 فروردین ماه 1398 در حوضه رخ داد و خسارت های اقتصادی- اجتماعی و جانی شدیدی بر منطقه و مردم شهر وارد ساخت. با شناخت سازوکارها و تکوین الگوهای اتمسفری مولد سیلاب، می توان اولین گام را در مهار سیلاب برداشت و همچنین با پیش بینی میزان رواناب تولید شده، نحوه ی مقابله با آن را تشخیص داد. به همین دلیل پژوهش حاضر در راستای مدیریت محیط زیستی حوضه ی آبخیز رودخانه خشک شیراز، سعی در رهیافت مدیریت سیلاب بر مبنای شناخت الگوهای مولد سیلاب و شبیه سازی میزان رواناب تولید شده را دارد.

به منظور بررسی ویژگی های بارش در محدوده ی مطالعاتی رودخانه خشک شیراز، میزان بارش روزانه از 12 ایستگاه باران سنجی در محدوده طی بازه ی زمانی 2001 تا 2019 به دست آمد. سپس بارش ها در مقیاس سالانه و ماهانه مرتب شد و در محیط پردازشی ArcGIS، پهنه بندی بارش با الگوریتم کریجینگ انجام شد. همچنین بارش های بیش از 40 میلی متر از 12 ایستگاه باران سنجی استخراج گردید و به عنوان روزهای سیلابی درنظر گرفته شد. برای هر ایستگاه باران سنجی، تعداد روزهای سیلابی تعیین شده و در محیط ArcGIS، پهنه بندی روزهای سیلابی با الگوریتم کریجینگ انجام شد.  سپس، سه وقوع سیلاب در روزهای 16 فوریه 2017، 26 مارس 2019 و 23 ژانویه 2020 که در هر سه روز، میانگین بارش در محدوده ی مطالعاتی شیراز، 100 میلی متر بود، انتخاب شده و با رویکرد سینوپتیکی، اندرکنش های جوی و الگوهای مولد سیلاب شناسایی گردید. سپس با استفاده از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS میزان تبدیل بارش به رواناب در هر یک از زیرحوضه های موجود در محدوده مطالعاتی شیراز شبیه سازی شد.

نتایج و بحث: 

نتایج نشان داد که بیشینه ی بارش در فوریه و  کمینه ی آن در جولای رخ می دهد. بیشینه ی بارش سالانه در مناطق کوهستانی قلات و گلستان با 627 میلی متر و کمینه ی آن در مهارلو به میزان 245 میلی متر است. نتایج سینوپتیکی نشان داد که استقرار ناوه ی کم ارتفاع و سردچال جوی تراز 500 هکتوپاسکال در شرق مدیترانه به همراه استقرار سیستم کم فشار دینامیکی ایران موجب ناپایداری هوای سطحی در استان فارس شده و با تزریق رطوبت از خلیج فارس به توده ی هوا، موجب وقوع  بارش های سیلابی در شیراز شده است. نتایج مدل سازی بارش- رواناب نشان داد که بیشترین میزان رواناب در زیرحوضه های صدرا و قلات به ترتیب 5773 و 5076 هزارمترمکعب بود و بیشینه ی دبی پیک نیز در صدرا و قلات به ترتیب 666 و 389 مترمکعب در ثانیه بود که طی ساعت 17:00 اتفاق افتاد. بیشترین حجم نفوذ بارش در قلات و چنار راهدار به ترتیب 5423 و 2546 هزارمترمکعب بود و کمترین میزان نفوذ در دروازه قران با 247 هزارمترمکعب بود که دلیل اصلی آن تراکم بالای کاربری مسکونی- تجاری در این زیرحوضه است.

پیشنهاد می گردد که به منظور مدیریت بحران سیلاب در شیراز، مدیریت رواناب های تولیدشده در زیرحوضه های شمالی همچون قلات، گلستان و صدرا و استفاده از الگوهای مناسب مدیریت رواناب مانند زیرساخت های سبز و آبی می تواند در مهار سیلاب کارساز باشد.