24061

CIV2 214

كارشناسي ارشد

مهندسي عمران- مهندسي و مديريت منابع آب

مهندسي عمران و حمل و نقل

1403/06/24

87 ص.

حامد يزديان , محمدعلي عليجانيان

سيل هاي ساحلي , نرم¬افزار HEC-RAS , MvCAT , تحليل تك متغيره , تحليل دو متغيره (هم¬افزا )

آب يكي از نعمت‌هاي الهي است كه حيات كره زمين و زندگي هر موجود زنده‌اي به آن وابسته است. اگرچه از آب به عنوان مايه حيات ياد مي‌شود، ولي در صورت عدم مديريت مناسب، مي‌تواند باعث بروز بلاياي جبران‌ناپذيري شود و زندگي مردم را به خطر بيندازد. فراواني وقوع سيل در دهه‌هاي اخير موجب شده كه مناطق وسيعي از دنيا، از جمله كشور عزيزمان ايران، در معرض تهاجم سيلاب‌هايي با اثرات تخريبي ناگوار و عظيم قرار گيرند و خسارات چشمگيري به جوامع وارد شود. آنچه در وهله اول به تبيين راهكارهايي براي مهار، مديريت سيلاب و كاهش خسارات ناشي از اين بلاي طبيعي كمك مي‌كند، شناخت ويژگي‌هاي سيل، عوامل وقوع و تشديد آن و در نهايت ارزيابي ريسك اين پديده است. بدين منظور، به بررسي و ريشه‌يابي جوانب مختلف سيلاب در مصب رودخانه كارون در استان خوزستان در بازه زماني 1379 تا 1398 و به طور خاص، سيل ويرانگر سال 1398 در اين محدوده پرداخته شده است. در ارزيابي‌هاي متعارف مخاطرات سيلاب، معمولاً تنها يك عامل ايجاد سيل را در نظر مي‌گيرند؛ اين در حالي است كه سيل ساحلي مي‌تواند در نتيجه اندركنش رواناب رودخانه در اثر بارندگي و افزايش تراز آب دريا در اثر جزر و مد به وجود آيد. در همين راستا، در پژوهش پيش‌رو ابتدا با استفاده از دبي سال‌هاي آبي 1379 تا 1398، جريان رودخانه كارون در محدوده ايستگاه آب‌سنجي اهواز تا خرمشهر در نرم‌افزار HEC-RAS مدل‌سازي شد. در اين پژوهش، به منظور واسنجي مدل، تمركز اصلي بر تنظيم و اصلاح ضريب زبري مانينگ قرار گرفته است، كه اين امر مستلزم اجراي مدل در شرايط ماندگار مي‌باشد و در اين زمينه ايستگاه آب‌سنجي ديگري در فاصله ميان محدوده مطالعاتي (ايستگاه آب‌سنجي دارخوين) كه اطلاعات مربوط به تراز آب در آن موجود مي‌باشد، به عنوان ايستگاه شاهد در نظر گرفته شد. پس از مشخص شدن ضريب مانينگ بهينه (0.035 براي كانال اصلي و 0.05 براي سيلاب دشت‌ها) مدل در شرايط ناماندگار اجرا گرديد. در گام بعد، با مقايسه نتايج اين مدل‌سازي با داده‌هاي برداشت شده تراز آب و تفكيك مقادير تراز آب رودخانه ناشي از بارندگي و جزر و مد در محل مصب، مشخص شد كه بارندگي و جزر و مد هر‌كدام چه سهمي در ايجاد سيل‌هاي تاريخي در محدوده ساحلي داشته‌اند كه نتايج حاكي از آن بود كه كليه مقادير مشاهداتي تغييرات آنومالي تراز آب دريا در ايستگاه خرمشهر در مقايسه با تغييرات آنومالي مقادير رونديابي شده سيل رودخانه اي در بازه مذكور مقادير بزرگ¬تري را نشان مي‌دهد و اين موضوع مويد آن است كه همزماني سيل رودخانه اي با تغييرات تراز آب دريا (در زمان‌هاي جزر و مد) مي¬تواند اثرات مخرب سيل در نواحي ساحلي را تشديد نمايد. در بخش دوم اين پژوهش، رويكردي دو‌متغيره براي ارزيابي مخاطرات سيلاب پيشنهاد شده كه اثرات تركيبي جريان رودخانه و سطح آب ساحلي را در نظر مي‌گيرد. اين امر با استفاده از جعبه‌ابزار تحليل چندمتغيره كاپولا (MvCAT) ميسر شد كه به تحليل دقيق‌تر و شناخت بهتر عوامل مؤثر در ايجاد سيلاب‌هاي ساحلي كمك مي‌كند و امكان مدل‌سازي همبستگي‌ها و وابستگي‌هاي متقابل بين عوامل مختلف مؤثر در سيلاب، نظير بارندگي و جزر و مد را فراهم مي‌آورد .نتايج اين مطالعه نشان مي‌دهد كه در صورت وقوع همزمان بارندگي و افزايش سطح آب به دليل جزر و مد، تحت چهار سناريو مختلف (به دليل تفاوت بين اعداد محاسبه شده از نرم‌افزار HEC-RAS و داده‌هاي مشاهداتي)، دوره بازگشت سيلاب به طور قابل توجهي كاهش مي‌يابد. به عنوان مثال، سيل سهمگيني كه در فروردين سال 1398 (آوريل 2019) روي داد و ويراني¬هاي زيادي را به بار آورد، دبي 3340 مترمكعب بر ثانيه را داشت كه اين دبي به تنهايي دوره بازگشت 218 سال را دارا بود ولي با در نظر گرفتن اثر افزايش تراز آب در آن، دوره بازگشت اين سيل به 88 سال كاهش يافت و يا بزرگ¬ترين دبي رخ داده در دوره آماري مذكور مربوط به سال 2005 مي-باشد كه برابر با 3577 مترمكعب بوده و اين دبي دوره بازگشت 254 ساله دارد؛ اما، هنگامي كه اثر افزايش تراز آب را در آن سيل¬ در نظر بگيريم، دوره بازگشت به 93 سال كاهش مي¬يابد. در نهايت مي¬توان بيان كرد كه در مطالعات سيل¬هاي ساحلي ناديده گرفتن وابستگي بين سطح دريا و رودخانه منجر به دست كم گرفتن خطر و پيامد¬هاي ناگواري مي¬شود .

Coastal floods , HEC-RAS software , MvCAT , Univariate analysis , Bivariate analysis (Compound)

Considering the mutual effect of increasing river flow and sea water level in flood assessment at river estuaries with compound approach (Case study: river estuaries of Khuzestan province)

مهندسي عمران

Water is one of the divine blessings upon which the life of the Earth and every living being depends. Although water is referred to as the essence of life, improper management can lead to irreparable disasters and endanger human lives. The increasing frequency of floods in recent decades has exposed vast areas of the world, including our beloved country Iran, to destructive and severe flood events, causing significant damage to communities. To address this, understanding the characteristics of floods, the factors contributing to and exacerbating them, and ultimately assessing the risk of this phenomenon is crucial for developing strategies to control and manage floods, as well as mitigate the damage caused by this natural disaster. This study investigates and analyzes various aspects of flooding in the Karun River delta in Khuzestan Province from 2000 to 2019, with a specific focus on the devastating flood of 2019 in this area. In conventional flood risk assessments, usually, only one factor is considered for flood creation; however, coastal flooding can result from the interaction of river runoff due to rainfall and the increase in sea level caused by tides. In this context, the present study first models the river flow of the Karun River from the Ahvaz to Khorramshahr gauging station using non-stationary modeling in the HEC-RAS software, based on discharge data from the water years 2000 to 2019. Next, by comparing the results of this modeling with measured water level data and separating the river water level changes caused by rainfall and tides at the delta location, it was found that rainfall and tides each contribute to historical floods in the coastal area. The results showed that all observed values of sea level anomaly changes at the Khorramshahr station were greater compared to the trend-based river flood anomaly values for the specified period. This indicates that the simultaneous occurrence of river floods with sea level changes (during tides) can exacerbate the destructive effects of flooding in coastal areas. In the second part of this study, a bivariate approach for assessing flood risks is proposed, considering the combined effects of river flow and coastal water levels. This is achieved using the Multivariate Copula Analysis Toolbox (MvCAT), which aids in a more precise analysis and better understanding of the factors influencing coastal flooding. It also allows modeling of correlations and interdependencies between various flood-related factors such as rainfall and tides. The results of this study show that when rainfall coincides with an increase in sea level due to tides, the return period of floods significantly decreases. For example, the massive flood that occurred in April 2019, which caused extensive damage, had a discharge of 3340 m3/s. This discharge alone had a return period of 218 years; however, considering the effect of the increased sea level, the return period of this flood reduced to 88 years. Ultimately, it can be stated that neglecting the dependency between sea and river levels in coastal flood studies leads to an underestimation of the risk and its severe consequences.

6

امين خرميان