SUPERVISOR
افشین هنربخش (استاد مشاور) حسین بشری (استاد راهنما) سعید سلطانی کوپائی (استاد راهنما)
STUDENT
Amirali Aali
امیرعلی عالی ده چناری
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1390
TITLE
Developing a quantitative approach to prioritize sub-catchments and identify the best management practices using HEC-HMS model and Multi Criteria Analysis (case study:Dorahan watershed-Borujen town)
Evaluating flooding potential of watershed basins are important to identify appropriate areas for specific management practices. Implementing various biological and bio-mechanical practices in sub basins with high risk of flooding will result to decrease the risk of degradation and improve the soil and vegetation condition of watershed basins. Calculating F% and f indices by HEC-HMS model is a widely used approach to estimate the flooding risks. This study aimed to determine and rank the flooding risk and prioritize Dorahan watershed sub basins located in Brojen for three management practices, with size of 78.87 square kilometers using HEC-HMS model and spatial multi criteria evaluation (SMCE). The HEC-HMS model requires some indicators data such as CN, time delay, and snow water equivalent to calculate the flood risk. A considerable amount of annual precipitation comes from snow in the study area and it has a great contribution to the river discharge in spring season. The calculated coefficient of snow for the watershed basins were 62 and 2.8 percent in January and May respectively using Satith Chandra method. Runoff coefficients for all land use types were calculated and flooding coefficients were then derived for all sub basins based on average weighing method accordingly. Precipitating intensity for various return periods were calculated for all sub basins separately. Flood peak discharge was calculated using reasoning method. Flood hydrograph for the studied area was estimated based on the run off height of 6 hours Probable Maximum Precipitation (PMP). Flow rate and flood volume were then calculated accordingly. According to the F index, sub basins 7 and 6 had the most flood risk with F value of 39.3 and 27.5 respectively. The result showed that the sub basins 2 and 5 had the most flooding risk with the calculated f values of 4.1 and 3.6 respectively. The prioritization of sub basins vary based on the F% and f indices because the size of sub basins do not considered in calculating f values. Flooding map was then produced for the study area. Analytic Hierarchy Process (AHP) was used to set priorities the sub basins for various management practices based on flooding risk, economic and spatial restrictions criteria. The value of AHP criteria’s were standardized and weighted based on some expert opinions. Produced map layers were then composited by SMCE in ILWIS. Outputs were composite index map with continuous values from zero to one. Finally the spatial prioritization map for construction of gabion check dams, small earth dams and stone check dams in the watershed were produced. Using this approach to prioritize the sub basing for implementing the best management practices assists managers in decision making process and can effectively reduce the flooding hazards. Key words : Prioritization, flooding, f and F% indicators, HEC-HMS model, spatial multi criteria evaluation, Hydrology
بررسی پتانسیل سیل خیزی حوزه ها به منظور مکان یابی اجرای عملیات های اصلاحی از اهمیت بالایی برخوردار است و انجام اقدامات آبخیزداری مختلف نظیرعملیات اصلاحی، اقدامات بیولوژیک و بیومکانیکی در مناطق دارای پتانسیل سیل خیزی بالا می تواند منجر به کاهش خطرات ناشی از وقوع سیل و اصلاح و بهبود وضعیت خاک و پوشش گیاهی گردد. جهت بررسی پتانسیل سیل خیزی روش های زیادی وجود دارد که از مهمترین و پرکاربردترین آن ها می توان از شاخص های F% وf نام برد. هدف از انجام این مطالعه تعیین شاخص سیل خیزی حوزه ی دوراهان با مساحت87/78 کیلومتر مربع واقع در شهرستان بروجن و اولویت بندی زیرحوزه ها جهت انجام عملیات اصلاحی به روش ارزیابىچند معیاره مکانى می باشد. در این مطالعه از مدل HEC-HMS بدین منظور استفاده شد. با توجه به وضعیت استان چهارمحال و بختیاری از نظر موقعیت، توپوگرافی و ارتفاع هر ساله حجم زیادی از بارش به صورت برف می باشد که در اوایل فصل بهار تأثیر زیادی در افزایش دبی رودخانه ها دارد. در منطقه مورد نظر ایستگاه برف سنجی جهت محاسبات هیدرولوژیکی برف وجود نداشت و با استفاده از روش تجربی ساتیس چاندار، ضریب برف گیری حوزه محاسبه شد. بر همین اساس بیشترین و کمترین درصد برفگیری حوزه در ماه هایی که احتمال بارش به صورت برف وجود دارد به ترتیب در دی ماه برابر 62 درصد و اردیبهشت ماه برابر 8/2 درصد بود. با توجه به تنوع کاربردی اراضی در حوزه مورد نظر، ضریب هرز آب مربوط به هر قسمت محاسبه و سپس از طریق میانگین وزنی ، ضریب سیلابی زیر حوزه ها مشخص شد. مقادیر شدت بارش برای منطقه در دوره باز گشت های مختلف و به تفکیک زیر حوزه ها محاسبه شد. محاسبه دبی اوج سیلاب از روش استد لالی صورت گرفت. با توجه به وضعیت حوزه ی دو راهان و وجود شرایط مساعد جهت کاهش ریسک پذیری و بر اساس ارتفاع رواناب ناشی از بالاترین بارش شش ساعته محتمل (PMP) هیدروگراف سیلاب طرح برای این حوزه برآورد گردید و در نهایت دبی ویژه و حجم سیلاب تعیین شد. نتایج به دست آمده براساس شاخصF% نشان داد که زیرحوزه ی 7 و 6 به ترتیب با مقادیر 3/39 و 5/27 در اولویت سیل خیزی قرار دارند. ولی در روش آنالیزسیل خیزی شاخص f، فاکتور مساحت حذف می شود و بر اساس آن شاخص سیل خیزی تعیین می گردد. نتایج حاصل از این روش نشان داد که زیر حوزه های 2 و 5 به ترتیب با مقادیر1/4 و 6/3 دارای اولویت سیل خیزی بالاتری نسبت به سایر زیرحوزه ها هستند. بر اساس شاخص f اولویت بندی زیرحوزه ها برای انجام عملیات اصلاحی صورت گرفت. بر اساس این شاخص نقشه ی سیل خیزی حوزه تهیه شد و در نهایت برای تلفیق نقشه ها و لایه های اطلاعاتی از مدل درختی، ترکیب عوامل مکانى طبیعى، اقتصادى و محدودیت هاى مکانى استفاده شد. همه عوامل استاندارد سازی شدند و سپس وزن عوامل نیز با مقایسه زوجی در روش تحلیلسلسله مراتبى(AHP) و با دخالت دادن نظر ساکنین و کارشناسان مربوطه، در حوزه آبخیز مشـخص گردید. در مرحله بعد تلفیق ?یه ها با ارزیابى چند معیارهمکانى(SMCE) انجامشـد. خروجی، نقشـه هاى شـاخص مرکب، با پیکسل هایی با ارزش صفر تا یک بودند که طبقهبندی گردیدند و نتیجه به صورت اولویت بندى مکانى احداث سدهای توری سنگی، خاکی و سنگی ملاتی در حوزه آبخیز مشخص شد. با استفاده از این روش که در این تحقیق بکار برده شد، مدیران آبخیزداری می توانند مناطق مناسب جهت عملیات اصلاحی متفاوت را اولویت بندی کرده و با انجام به موقع این روشها به طور موثری از خسارات سیلاب بکاهند. واژه‌های کلیدی: اولویت بندی، سیل خیزی، شاخص F% و f، مدل HEC-HMS، ارزیابى چند معیاره مکانى، هیدرولوژی