با همکاری مشترک دانشگاه پیام نور و انجمن ارزیابی محیط زیست ایران

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

1 استاد، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه شهید بهشتی، ایران.

2 کارشناسی ارشد، گروه جغرافیای طبیعی، دانشگاه شهید بهشتی، ایران.

3 دانشیار، گروه عمران، دانشگاه علم و صنعت، ایران.

چکیده

هدف این پژوهش شبیه‌سازی جمع‌آوری رواناب ناشی از رژیم‌های نامنظم بارندگی و رخداد کل بارش سالیانه در مناطق خشک می باشد. شبیه‌‏سازی با استفاده از مدل‌های هیدرولوژیکی در شهرستان اسلامشهر با اقلیمی خشک انجام شده است. دادهه‌های مورد استفاده شامل کلیه لایه‏های مربوط به زیرساخت‌های شهری سطحی و زیرسطحی جمع‌آوری ‏رواناب می‌باشد که از منابع داده‌های مکانی در نرم‌افزار ‏ARCGIS‏ تهیه ‏شده است. روش پژوهش در محاسبه رواناب اسلامشهر مدل ‏SCS(CN)‎‏ در بازه سال‌های 2005 و 2011 می‌باشد در این راستا  ابتدا مسیر هدایت ‏و جمع‌آوری رواناب بر‏اساس داده‌های ارتفاعی و مشاهدات میدانی تعیین گردید و سپس میزان رواناب تولید شده در هر حوضه ارزیابی و هندسه ‏کانال‌های آن با مدل شبیه‌سازی رواناب جوی باغچه در نرمافزار ‏SWMM‏ محاسبه شده است. نوآوری پژوهش شامل ترکیب مدل ‏SCS(CN)‎‏  در تولید رواناب و مدل ‏جوی باغچه در محیط ‏SWMM‏ می باشد که شیوه ای نو برای جمع‌آوری رواناب در بهترین نقطه تمرکز را ارائه نموده است به‌طوری که حداکثر ‏رواناب ‏تولید شده در حوضه‌های  3، 4 و 5 اسلامشهر وجود دارد. از طرف دیگر رواناب از حوضه‌های بالادست نیز به آن افزوده می‌شود لذا بهترین خروجی ‏برای جمع‌آوری رواناب می باشد. همچنین مدل جوی باغچه به دلیل کاهش رواناب، پتانسیل آسیب پذیری اسلامشهر را در مواجه با خطرات ‏رواناب شهری کاهش می دهد. ‏

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Simulation of Collecting Urban Runoff in Dry Areas, Case Study Eslamshahr

نویسندگان [English]

  • Manijeh Ghahroudi Tali 1
  • Shima Shariat 2
  • Ali Chavochian 3

1 Professor, Department of Physical Geography, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.

2 Msc. Department of Physical Geography, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.

3 Associate Professor, Department of Civil Engineering, University of Science and Technology, Tehran, Iran

چکیده [English]

The aim of this research is to simulate the collection of runoff due to irregular rainfall regimes and ‎the ‎total occurrence of annual rainfall in dry areas. Simulation has been done using hydrological models ‎in ‎Islamshahr city with a dry climate. The data includes all the layers related to surface and ‎subsurface ‎urban infrastructures for collecting runoff, which is prepared from spatial data sources in ‎ArcGIS ‎Software. The research method for calculating runoff in Islamshahr is the SCS (CN) model during ‎‎2005 and ‎‎2011. In this regard, first, the direction and collection of runoff were determined based on ‎elevation data ‎and field observations. Then the amount of runoff produced in each evaluation basin and ‎the ‎geometry of its channels were calculated with the atmospheric runoff simulation Swale model ‎in ‎SWMM software. The combination of the SCS (CN) model in the production of runoff and the ‎Swale ‎model in the SWMM environment has provided a new way to collect runoff at the best point ‎of ‎concentration of runoff so that the maximum runoff produced in basins 3 and 4 And there are 5 ‎Islamshahr ‎because the runoff from the upstream basins is also added to it, so it is a suitable outlet for ‎collecting ‎runoff. Also, in terms of reducing runoff, the Swale model reduces the vulnerability potential of ‎Islamshahr in ‎the face of the risks 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Runoff collection
  • Dry areas
  • (CN) SCS model. SWMM model
  • Islamshahr
Alizadeh, A. (2014). Principles of Applied Hydrology, Imam Reza University Press, 41. (In Persian)
Chow, M. F., Yusop, Z., & Toriman, M. E. (2012). Modelling runoff quantity and quality in tropical urban catchments using Storm Water Management Model. International Journal of Environmental Science and Technology, 9(4), 737-748.
Costabile, P., & Macchione, F. (2012). Analysis of one-dimensional modelling for flood routing in compound channels. Water resources management, 26(5), 1065-1087.
Dasturani, M.T., (2012). Investigating the possibility of collecting water from the surface of roads and highways to create green space in arid and semi-arid areas, Iranian Journal of Rainwater Catchment Systems Journal, 1(30), 39- 44. (In Persian)
Dewangan, C. L. , I. Ahmad, (2018). Rainfall-Runoff Modeling of Kodar Watershed Using SCS-CN Method. International Journal of Advanced in Management, Technology and Engineering Sciences, 8(3), 2249-7455.
Dong, X., Du, P. F., Li, Z. Y., & Wang, H. C. (2008). Parameter identification and validation of SWMM in simulation of impervious urban land surface runoff. Huan jing ke xue= Huanjing kexue, 29(6), 1495-1501.
Fallah Zavareh, F., Bahram T., & Behzadian Moghadam, T. (2012). Flood hydrograph estimation using SWMM model considering the uncertainty of spatial distribution of precipitation", 9th International Congress of Civil Engineering, Isfahan, Isfahan University of Technology. 1-13. (In Persian)
Fallah-Mehdipour, E., Haddad, O. B., Orouji, H., & Mariño, M. A. (2013). Application of genetic programming in stage hydrograph routing of open channels. Water resources management, 27(9), 3261-3272.
Ghahroudi Tali, M., (2016). Evaluation of SCS-CN model in estimating runoff of a case study: Amirkabir Dam Basin (Karaj). Journal of Geography and Development, 7, 185-198. (In Persian)
Gironás, J., Roesner, L. A., Rossman, L. A., & Davis, J. (2010). A new applications manual for the Storm Water Management Model (SWMM). Environmental Modelling & Software, 25(6), 813-814.
Gül, G. O., Harmancıoğlu, N., & Gül, A. (2010). A combined hydrologic and hydraulic modeling approach for testing efficiency of structural flood control measures. Natural hazards, 54(2), 245-260.
Harries, J. R., & Ritchie, A. I. M. (1983). Runoff fraction and pollution levels in runoff from a waste rock dump undergoing pyritic oxidation. Water, Air, and Soil Pollution, 19(2), 155-170.
Jafari, A., (2013). Urban runoff management for use in green space irrigation, Second National Conference on Water Crisis (Climate Change, Water and Environment), 18 September 2013. 1-8. (In Persian)
Jing, L., Luan, Q., Wang, H., & Gao, X. (2019). Construction and Application Analysis of SWMM Model in Beijing Future Science Park. In Sustainable Development of Water Resources and Hydraulic Engineering in China (pp. 139-150). Springer, Cham.
Kamali, B., (2011). Evaluation of the best management methods in improving the quantity of urban floods". 4th Iran Water Resources Management Conference, Amirkabir University of Technology, May 2011. 1-10. (In Persian)
Kumar, P. S., Babu, M. R. K., & Kumar, T. P. V. (2010). Vagolu; Analysis of the Runoff for Watershed Using SCS-CN Method and Geographic Information Systems. International Journal of Engineering Science and Technology, 2(8), 3947-3654.
Lloyd, S.D., Wong, T., & Chesterfield, C.J. (2002). Water Sensitive Urban Design - A Stormwater Management Perspective (Industry Report).
Macro, K., Matott, L. S., Rabideau, A., Ghodsi, S. H., & Zhu, Z. (2019). Ostrich-swmm: A new multi-objective optimization tool for green infrastructure planning with SWMM. Environmental modelling & software, 113, 42-47.
Mah, D. Y. S., bin Mohamad Salehe, A. H., & Putuhena, F. J. (2014). Water Sensitive Urban Design in existing urban settings: case study of dry detention pond in Kuching City. In InCIEC 2013 (pp. 315-322). Springer, Singapore.
Miller, R. A. (1979). Characteristics of four urbanized basins in South Florida (No. 79-694). US Geological Survey,.
Miller, R. A., Mattraw, H. C., & Hardee, J. (1979). Stormwater-runoff data for a commercial area, Broward County, Florida(No. 79-982). US Geological Survey,.
Mishra, S. K., Tyagi, J. V., Singh, V. P., & Singh, R. (2006). SCS-CN-based modeling of sediment yield. Journal of Hydrology, 324(1-4), 301-322.
Randall, M., Sun, F., Zhang, Y., & Jensen, M. B. (2019). Evaluating Sponge City volume capture ratio at the catchment scale using SWMM. Journal of environmental management, 246, 745-757.
Rossman, L. A. (2010). Storm water management model user's manual, version 5.0 (p. 276). Cincinnati: National Risk Management Research Laboratory, Office of Research and Development, US Environmental Protection Agency.
Sanyal, J., Carbonneau, P., & Densmore, A. L. (2013). Hydraulic routing of extreme floods in a large ungauged river and the estimation of associated uncertainties: a case study of the Damodar River, India. Natural hazards, 66(2), 1153-1177.
Satheeshkumar, S., Venkateswaran, S., & Kannan, R. (2017). Rainfall–runoff estimation using SCS–CN and GIS approach in the Pappiredipatti watershed of the Vaniyar sub basin, South India. Modeling Earth Systems and Environment, 3(1), 24.
Sazab Pardezhan Company, (2013). Studies of the first and second stage of Islamshahr surface water collection", 58-1. (In Persian)
Sharifan, R. A., Roshan, A., Aflatoni, M., Jahedi, A., & Zolghadr, M. (2010). Uncertainty and sensitivity analysis of SWMM model in computation of manhole water depth and subcatchment peak flood. Procedia-Social and Behavioral Sciences2(6), 7739-7740.
Sharifian, R.A., Roshan, A.,  & Oji, M.M., (2017). Application of SWMM model in the design and evaluation of urban surface water collection and disposal networks, 7th Hydraulic Conference Iran, November 21-23, 8. (In Persian)
Shon, T. S., Kang, D. H., Jang, J. K., & Shin, H. S. (2010). A study of assessment for internal inundation vulnerability in urban area using SWMM. Journal of Korean Society of Hazard Mitigation, 10(4), 105-117.
Soleimani, K., (2014). Hydrology and Quantitative Modeling of Urban Floods in GIS and SWMM Environment, First Edition, Haraz University and Iranian Remote Sensing and GIS Association, 332 . (In Persian)
Tao, T., Wang, J., Xin, K., & Li, S. (2014). Multi-objective optimal layout of distributed storm-water detention. International Journal of Environmental Science and Technology11(5), 1473-1480.
Vatanparast, M., D. (2009). Qualitative modeling of urban water runoff and runoff receiving lakes. Sharif University of Technology, Faculty of Civil Engineering, master's thesis. (In Persian)
Wang, S., Yan, Y., Yan, M., & Zhao, X. (2012). Quantitative estimation of the impact of precipitation and human activities on runoff change of the Huangfuchuan River Basin. Journal of Geographical Sciences, 22(5), 906-918
Zamani Abianeh, H., (2008). Spreadsheet model for designing surface water collection networks, Master's thesis, Iran University of Science and Technology. (In Persian)
جعفری، علی (۱۳۹۳). مدیریت رواناب‌های شهری به‌منظور استفاده در آبیاری فضای سبز، دومین همایش ملی بحران آب (تغییر اقلیم، آب و محیط زیست)، ۱۸ شهریور ۱۳۹۳. 1-8.
دستورانی، محمدتقی (1392). بررسی امکان جمع‌آوری آب از سطح جاده‌ها و بزرگراه‌ها جهت ایجاد فضای سبز در مناطق خشک و نیمه خشک. سامانه‌های سطوح آبگیر باران (3)1،  39-44.
زمانی ابیانه، حسین (1380). مدل صفحه گسترده برای طراحی شبکه‌های جمع‌آوری آب‌های سطحی، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، استاد راهنما، عباس افشار، دانشگاه علم و صنعت ایران.
سلیمانی، کریم (1394). هیدرولوژی و مدل سازی کمی سیلاب شهری در محیط GIS و SWMM، چاپ اول، دانشگاه هراز و انجمن سنجش از دور و GIS ایران.
شرکت‌ساز آب پردازان (1391) . مطالعات مرحله اول و دوم جمع‌آوری آب‌های سطحی اسلامشهر، 1-58.
شریعت، شیما، (1393) پراکنش رواناب و امکان‌سنجی جمع آوری رواناب در اسلامشهربا ‏استفاده از مدل ‏‎SWMM‏ ، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، استاد راهنما، منیژه قهرودی تالی، دانشگاه شهید بهشتی، ‏دانشکده علوم زمین، گروه آموزشی جغرافیای طبیعی.
شریفیان، رضا افشین، روشن، امیر، اوجی، محمد مهدی، (1387). کاربرد مدل SWMM در طراحی و ارزیابی شبکه‌های جمع‌آوری و دفع آب‌های سطحی شهری"، هفتمین کنفرانس هیدرولیک ایران، 21 الی 23 آبان.
علیزاده، امین،(1394). اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارت دانشگاه امام رضا.
فلاح زواره، فاطمه، بهرام ثقفیان و کوروش بهزادیان مقدم (1391). برآورد هیدروگراف سیل با استفاده از مدل SWMM با در نظر گرفتن عدم قطعیت توزیع مکانی بارش، نهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، اصفهان، دانشگاه صنعتی اصفهان. 1-13.
قهرودی تالی، منیژه (1385). ارزیابی مدل SCS-CN در تخمین رواناب مطالعه موردی: حوضه آبخیز سد امیرکبیر (کرج). جغرافیا و توسعه، 7، 185-198.
کمالی، بهاره (1390).  ارزیابی بهترین راهکردهای مدیریتی در بهبود کمیت سیلاب‌های شهری، چهارمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، اردیبهشت 1390. 1-10.
‏مهدوی، محمد، هیدولوژی کاربردی، (1390)، انتشارات دانشگاه تهران، جلد 1 و 2، چاپ هفتم.
وطن‌پرست، محسن، دی (1389). مدل‌سازی کیفی روان آب شهری و دریاچه‌های پذیرندة رواناب، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، استاد راهنما، مسعود تجریشی، دانشکده‌ مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شریف.