شبیه‌سازی دو بعدی سیل با استفاده از مدل Nays 2D Flood و مقایسه آن با تصویر ماهواره سنتینل2 (مطالعه موردی: سیل اسفند 1398 در بازه انتهایی رودخانه ارازکوسه، استان گلستان)

Abstract

شبیه‌سازی دو بعدی سیل با استفاده از مدل Nays 2D Flood و مقایسه آن با تصویر ماهواره سنتینل2 (مطالعه موردی: سیل اسفند 1398 در بازه انتهایی رودخانه ارازکوسه، استان گلستان)<br /> چکیده <br /> سابقه و هدف: وقوع سیلاب با دوره بازگشت‌های نادر در بیشتر مناطق کشور و اثرات زیان‌بار جانی و مالی ناشی از آن‌ که اغلب نیز به دلیل اقدامات انسانی تشدید می‌شوند، باعث شده تا به مقوله مدیریت سیلاب بیش‌ازپیش پرداخته شود. در این راستا شبیه‌سازی پهنه سیلاب یکی از اقدامات مؤثر در کاهش میزان این خسارات می‌باشد. به‌منظور شبیه‌سازی این پهنه مدل‌های متعدد هیدرولیکی توسعه‌یافته‌اند. مدل‌های عددی هیدرولیکی می‌توانند یک‌بعدی، دوبعدی و سه‌بعدی باشند. ازآن‌جهت که در اجرای اقدامات مهندسی و مدیریتی مربوط به سیل، لازم است تا پهنه آن با دقت کافی و با هزینه کم شبیه‌سازی شود، در تحقیق حاضر از یک مدل هیدرولیکی دوبعدی با عنوان Nays 2D Flood استفاده ‌شده است.<br /> مواد و روش‌ها: مدل فوق در بازه کوتاهی از شاخه ارازکوسه قبل از الحاق آن به رودخانه گرگان‌رود برای رخداد سیل 26 اسفندماه 1398، به عنوان یک واقعه نادر، مورداستفاده قرار گرفت. بدین منظور یک لایه DEM با قدرت‌تفکیک یک متر و هیدروگراف سیل با گام زمانی یک ساعت به مدل معرفی گردید. پس از انتخاب شبکه سلولی مناسب و تهیه نقشه زبری کانال و دشت سیلابی از روی تصاویر Google Earth، مدل مذکور اجرا گردید.<br /> یافته‌ها: نتایج این شبیه‌سازی شامل نقشه‌های عمق، پهنه سیل و سرعت جریان می‌باشد. ارزیابی نتایج مربوط به پهنه‌بندی در پژوهش حاضر از طریق محاسبه ضریب F و مقایسه پهنه شبیه‌سازی‌شده توسط مدل با تصاویر مشاهده‌شده از آن که توسط ماهواره سنتینل2 در تاریخ 16 فروردین 1398 ثبت گردیده است، صورت پذیرفت. میزان آماره F در تحقیق حاضر 78/0 محاسبه گردید. این رقم گواه این است که تطابق قابل‌قبولی بین پهنه محاسبه‌شده توسط مدل و پهنه مشاهده‌شده توسط ماهواره مذکور وجود دارد. مساحت پهنه سیل در تصویر ماهواره‌ای 95/13 هکتار می‌باشد، در حالیکه پهنه شبیه‌سازی‌شده توسط مدل 30/14 هکتار برآورد گردید. جهت ارزیابی نتایج مربوط به عمق، از داده‎های منحنی سنجه استفاده گردید. میزان عمق محاسبه‌شده، توسط مدل در تاریخ 16 فروردین 1398 برابر 22/6 متر می‌باشد. در همین تاریخ عمق آب طبق منحنی سنجه معادل 63/6 متر، مشاهده شده است. میزان خطا در این ارزیابی 18/6 درصد محاسبه گردید.<br /> نتیجه‌گیری: این نتایج، حاکی از این است که مدل Nays 2D flood عملکرد قابل‌قبولی داشته است و می‌توان از آن در تحقیقات آینده نیز استفاده کرد. با توجه به اینکه حرکت سیل در دشت سیلابی در طول و عرض می‌باشد، مد‌ل‌های دو بعدی که این واقعیت را لحاظ می‌کنند بر مدل‌های یک بعدی ارجحیت پیدا می‌کنند. نتایج این تحقیق و تحقیقات مشابه، نشان از دقت خوب این مدل‌ها در شبیه‌سازی پهنه سیل در خارج از مجرای رودخانه می‌باشند. مدل مذکور با در اختیار داشتن یک لایه DEM با قدرت تفکیک بالا بدون نیاز به داده‌های مقاطع کانال در مواقعی که سیل از بستر رودخانه خارج شده باشد، با دقت مناسب قابل استفاده است.