تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

تحقیقات کاربردی علوم جغرافیایی

کاربرد مدل HEC-RAS در ارزیابی الگوی تغییرات رسوب‌گذاری بخش‌هایی از رودخانه تالار

نویسندگان
1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری
2 استاد دانشگاه Aarhus، دانشکده Agroecology، دانمارک
چکیده
حوضه آبریز رودخانه تالار در استان مازندران هرساله شاهد سیلاب‏های بزرگ با حجم رسوب انتقالی بسیار زیاد می‏باشد. برای بررسی انتقال رسوب از حوضه‏ی آبریز مذکور، 11 کیلومتر از رودخانه تالار در پنج بازه مکانی در فواصل 4/22- 7/24، 2/18 -5/20، 5/17- 00/18، 75/16- 5/17 و 5/11 75/16 کیلومتر از محدوده شهری از دریا ملاکلا- نجار کلا تا عرب روشن انتخاب شد تا الگوی تغییرات رسوب‌گذاری و فرسایش در بازه زمانی پنج ساله (1400- 1395) با توجه به قابلیت‏های مدل HEC-RAS، موردبررسی قرار گرفت. برهمین اساس از آمار بلندمدت ایستگاه هیدرومتری کیاکلا، در شرایط سیلاب با دوره‏ی بازگشت‏های 2، 10، 25، 50 و 100 ساله برای حوضه‏ی آبریز ایستگاه مذکور انتقال رسوب و حجم آورد رسوب تجزیه‌وتحلیل و بررسی شد. نتایج نشان داد مجموع رسوب ورودی در طول کل شبیه‏سازی در ابتدای دوره از مجموع رسوب در انتهای دوره شبیه‏سازی به میزان 9/0 میلیون تن کمتر و رودخانه در اکثر مواقع به‌صورت فرسایش‌پذیر است. همچنین متوسط ارتفاع رسوب در بازه مکانی اول (4/22- 7/24) 11 سانتیمتر و میزان رسوب‌گذاری 6 میلیون تن و رسوب‌گذاری قابل‌توجه می‌باشد. در بازه مکانی دوم (2/18 -5/20) میزان رسوب‌گذاری تقریباً 1 میلیون تن می‌باشد. در بازه مکانی سوم نیز نتایج کم‌وبیش مشابه وجود دارد. در بازه مکانی چهارم شرایط از نظر عمق و حجم فرسایش برای برداشت مناسب نیست. بازه مکانی پنجم (5/11 75/16) میزان فرسایش به‌طور تقریبی 3/8 میلیون تن به دست آمده است. دامنه تغییر ارتفاع فرسایش در بازه مکانی پنجم از 10 الی 20 سانتیمتر متغیر است.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

The use of the HEC-RAS model to evaluate the pattern of sedimentation variations in areas of the Talar river

نویسندگان English

fateme hashemi 1
Ali Shahnazari 1
Andersen Mathias Neumann 2
1 sari agricultural and natural university
2 Professor, Department of Agroecology, Aarhus University, Denmark
چکیده English

The catchment area of the Talar River in Mazandaran Province is subject to annual flooding events that facilitate the transport of substantial quantities of silt. To investigate sediment transport dynamics within this watershed, samples were collected at five designated sections along an 11-kilometer segment of the Talar River. The sampling intervals were delineated as follows: 24.7–22.4 km, 18.2–20.5 km, 17.5–18 km, 16.75–17.5 km, and 11.5–16.75 km, measured from the urban area of Malakala-Najjarkala to Arab Roshan, with all distances calculated from the shoreline. This study aimed to analyze sedimentation and erosion patterns over a five-year period (2016–2021) employing the HEC-RAS model. Sediment transport and volume were assessed based on long-term data obtained from the Kiakla hydrometric station, with a specific focus on flood conditions associated with return periods of 2, 10, 25, 50, and 100 years. The findings indicate that the cumulative sediment input at the beginning of the monitored section is 0.9 million tonnes lower than the total sediment at the end. The river exhibits a pronounced tendency towards erosion. In the first section (22.4–24.7 km), the mean sediment height is 11 cm, accompanied by significant sedimentation totaling 6 million tonnes. The second section reflects an approximate deposition of 1 million tonnes. The third section demonstrates a relatively stable sediment pattern. In the fourth section, the conditions for erosion—both in terms of depth and volume—are deemed unsuitable for sediment harvesting. The fifth section (11.5–16.75 km) records erosion amounting to approximately 8.3 million tonnes, with height variations ranging from 10 to 20 cm. Under these circumstances, sediment removal is impractical; However, the implementation of flood management strategies and river engineering interventions is strongly recommended.

کلیدواژه‌ها English

HEC-geoRAS add-on
Sedimentation
Erosion
Exner equation
امامقلی‌زاده، صمد؛ شیردل، سولماز؛ گنجویان، محمد علی؛ محمدیون محمد؛ فتحی مقدم، منوچهر (1389). بررسی وضعیت فرسایش و رسوبگذاری رودخانه شیرین دره با استفاده از مدل ریاضی HEC-RAS. فصلنامه مهندسی آب، 1 (1)، 19- 34.
امامقلی‌زاده، صمد؛ شیردل، سولماز؛ گنجویان، محمد علی؛ محمدیون محمد؛ فتحی مقدم، منوچهر (1389). بررسی وضعیت فرسایش و رسوبگذاری رودخانه شیرین دره با استفاده از مدل ریاضی HEC-RAS. فصلنامه مهندسی آب، 1 (1)، 19- 34.
جباری، آزاده؛ حسینی، سیداحمد؛ حقی آبی، امیرحمزه؛ امام قلی زاده، صمد؛ و بهنیا، عبدالکریم. (1393). برآورد دبی انتقال رسوب رودخانه با استفاده از مدل ریاضی HEC-RAS. مهندسی آبیاری و آب ایران، 4(16)، 12-23.. https://sid.ir/paper/247203/fa
جباری، آزاده؛ حسینی، سیداحمد؛ حقی آبی، امیرحمزه؛ امام قلی زاده، صمد؛ و بهنیا، عبدالکریم. (1393). برآورد دبی انتقال رسوب رودخانه با استفاده از مدل ریاضی HEC-RAS. مهندسی آبیاری و آب ایران، 4(16)، 12-23.. https://sid.ir/paper/247203/fa
ریاحی مدوار، حسین؛ فکوری، بهمن. (1400). تحلیل عدم قطعیت نتایج مدل HEC-RAS در شبیه سازی پارامترهای هیدرولیکی جریان رودخانه کارون با رویکرد مونت کارلو. هیدرولیک، 16(1 )، 1-22.. https://sid.ir/paper/966224/fa
ریاحی مدوار، حسین؛ فکوری، بهمن. (1400). تحلیل عدم قطعیت نتایج مدل HEC-RAS در شبیه سازی پارامترهای هیدرولیکی جریان رودخانه کارون با رویکرد مونت کارلو. هیدرولیک، 16(1 )، 1-22.. https://sid.ir/paper/966224/fa
رضایی، پرویز. (1397). تعیین پهنه سیل گیر با استفاده از GIS و مدل هیدرولیکی HEC-RAS (مطالعه موردی: رودخانه گوهررود در محدوده شهر رشت). جغرافیا و مخاطرات محیطی، 7(27 )، 41-56.. https://sid.ir/paper/226669/fa
رضایی، پرویز. (1397). تعیین پهنه سیل گیر با استفاده از GIS و مدل هیدرولیکی HEC-RAS (مطالعه موردی: رودخانه گوهررود در محدوده شهر رشت). جغرافیا و مخاطرات محیطی، 7(27 )، 41-56.. https://sid.ir/paper/226669/fa
روشان، حسین؛ وهاب زاده، قربان؛ سلیمانی، کریم؛ و فرهادی، رسول. (1392). شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه با استفاده از مدل HEC-RAS در محیط GIS (مطالعه موردی: رودخانه بشار, استان کهگیلویه و بویراحمد). پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، 4(7)، 70-84.. https://sid.ir/paper/230251/fa
روشان، حسین؛ وهاب زاده، قربان؛ سلیمانی، کریم؛ و فرهادی، رسول. (1392). شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه با استفاده از مدل HEC-RAS در محیط GIS (مطالعه موردی: رودخانه بشار, استان کهگیلویه و بویراحمد). پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، 4(7)، 70-84.. https://sid.ir/paper/230251/fa
زراعتکار، زهرا؛ و حسن پور، فرزاد. (1395). شبیه سازی سیلاب شهری بیرجند با استفاده از مدل HEC-RAS و ARC-GIS. پژوهش های آبخیزداری (پژوهش و سازندگی)، 29(112 )، 41-56. SID. ://sid.ir/paper/200504/fa
زراعتکار، زهرا؛ و حسن پور، فرزاد. (1395). شبیه سازی سیلاب شهری بیرجند با استفاده از مدل HEC-RAS و ARC-GIS. پژوهش های آبخیزداری (پژوهش و سازندگی)، 29(112 )، 41-56. SID. ://sid.ir/paper/200504/fa
گودرزی، احمد؛ یونسی، حجت اله؛ شاهینژاد، بابک؛ ترابی پوده، حسین. (1401) مدلسازی عددی انتقال رسوب و فرسایش کنار رودخانهای در شرایط سیلابی مطالعهی موردی: حوضهی آبریز کشکان. هیدروژئومورفولوژی، 31 (9)، 157- 137.
گودرزی، احمد؛ یونسی، حجت اله؛ شاهینژاد، بابک؛ ترابی پوده، حسین. (1401) مدلسازی عددی انتقال رسوب و فرسایش کنار رودخانهای در شرایط سیلابی مطالعهی موردی: حوضهی آبریز کشکان. هیدروژئومورفولوژی، 31 (9)، 157- 137.
شفیعی مطلق، خسرو؛ و عبادتی، ناصر. (1399). پهنه بندی سیلاب و شبیه سازی رفتار هیدرولیک رودخانه با استفاده از نرم افزار HEC RAS (مطالعه ی موردی: رودخانه ی مارون-جنوب غرب ایران). اکوهیدرولوژی، 7(2 )، 397-409.. https://sid.ir/paper/361673/fa
شفیعی مطلق، خسرو؛ و عبادتی، ناصر. (1399). پهنه بندی سیلاب و شبیه سازی رفتار هیدرولیک رودخانه با استفاده از نرم افزار HEC RAS (مطالعه ی موردی: رودخانه ی مارون-جنوب غرب ایران). اکوهیدرولوژی، 7(2 )، 397-409.. https://sid.ir/paper/361673/fa
شیخ علیشاهی، نجمه؛ جمالی، علی اکبر؛ و حسن زاده نفوتی، محمد. (1395). پهنه بندی سیل با استفاده از مدل هیدرولیکی تحلیل رودخانه (مطالعه موردی: حوضه آبریز منشاد- استان یزد). فضای جغرافیایی، 16(53)، 77-96.. https://sid.ir/paper/356882/fa
شیخ علیشاهی، نجمه؛ جمالی، علی اکبر؛ و حسن زاده نفوتی، محمد. (1395). پهنه بندی سیل با استفاده از مدل هیدرولیکی تحلیل رودخانه (مطالعه موردی: حوضه آبریز منشاد- استان یزد). فضای جغرافیایی، 16(53)، 77-96.. https://sid.ir/paper/356882/fa
ظهیری، جواد؛ آشناور، مهران. (1400). کارایی HEC-RAS و GIS در شبیه‌سازی یک‌بعدی هیدرودینامیک جریان در رودخانه. نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، 15(2)، 63- 72. https://journals.tabrizu.ac.ir/article_9090.html
ظهیری، جواد؛ آشناور، مهران. (1400). کارایی HEC-RAS و GIS در شبیه‌سازی یک‌بعدی هیدرودینامیک جریان در رودخانه. نشریه مهندسی عمران و محیط زیست، 15(2)، 63- 72. https://journals.tabrizu.ac.ir/article_9090.html
عرفانی پور قاسمی، وجیهه؛ دستورانی، محمد تقی؛ حاجی بیگلو، محبوبه (1398). بررسی تأثیر خصوصیات جریان در فرسایش کنارهای رودخانه )مطالعه موردی: بخشهایی از رودخانه کشف رود(. چهاردهمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. آبخیزداری و مدیریت جامع منابع آب و خاک. chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://profdoc.um.ac.ir/articles/a/1075389.pdf
عرفانی پور قاسمی، وجیهه؛ دستورانی، محمد تقی؛ حاجی بیگلو، محبوبه (1398). بررسی تأثیر خصوصیات جریان در فرسایش کنارهای رودخانه )مطالعه موردی: بخشهایی از رودخانه کشف رود(. چهاردهمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. آبخیزداری و مدیریت جامع منابع آب و خاک. chrome-extension://efaidnbmnnnibpcajpcglclefindmkaj/https://profdoc.um.ac.ir/articles/a/1075389.pdf
مولودی، مریم؛ و محمدی، میرعلی. (1400). تعیین ضریب مقاومت جریان در رودخانه ها با بستر شنی (مطالعه موردی: رودخانه شهرچای-ارومیه). دانش آب و خاک (دانش کشاورزی)، 31(4 )، 25-38. https://sid.ir/paper/961464/fa
مولودی، مریم؛ و محمدی، میرعلی. (1400). تعیین ضریب مقاومت جریان در رودخانه ها با بستر شنی (مطالعه موردی: رودخانه شهرچای-ارومیه). دانش آب و خاک (دانش کشاورزی)، 31(4 )، 25-38. https://sid.ir/paper/961464/fa
محمدی، میرعلی؛ مهتدی، مهسا. (1401). شبیه‌سازی هیدرولیکی سیمینه رود با بهره‌گیری از نرم‌افزار Hec-RAS و ArcGis. هیدروژئومورفولوژی، 03 (9)، 87-103. https://hyd.tabrizu.ac.ir/article_14323.html
محمدی، میرعلی؛ مهتدی، مهسا. (1401). شبیه‌سازی هیدرولیکی سیمینه رود با بهره‌گیری از نرم‌افزار Hec-RAS و ArcGis. هیدروژئومورفولوژی، 03 (9)، 87-103. https://hyd.tabrizu.ac.ir/article_14323.html
مطلبیان، محمد. 1392. ساماندهی تراز بستر با استفاده از مدل HEC-RAS در رودخانه سیستان. پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد در رشته سازه‌های آبی. دانشگاه زابل.
مطلبیان، محمد. 1392. ساماندهی تراز بستر با استفاده از مدل HEC-RAS در رودخانه سیستان. پایان نامه جهت اخذ درجه کارشناسی ارشد در رشته سازه‌های آبی. دانشگاه زابل.
مهرورزیلی، ارسلان؛ مددی، عقیل؛ اسفندیاری، فریبا؛ رحیمی مسعود. (1399). شبیه‌سازی سیلاب‌های رودخانه دره ائورت با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS در محیط GIS)محدوده موردمطالعه: از روستای شورستان تا تلاقی رودخانه ارس(. پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی، 8 (4 )، 146 - 13. https://www.geomorphologyjournal.ir/article_106426.html
مهرورزیلی، ارسلان؛ مددی، عقیل؛ اسفندیاری، فریبا؛ رحیمی مسعود. (1399). شبیه‌سازی سیلاب‌های رودخانه دره ائورت با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS در محیط GIS)محدوده موردمطالعه: از روستای شورستان تا تلاقی رودخانه ارس(. پژوهشهای ژئومورفولوژی کمّی، 8 (4 )، 146 - 13. https://www.geomorphologyjournal.ir/article_106426.html
مرادی، ابوذر، سیدیان، سیدمرتضی، کاهه، مهدی، و حشمت پور، علی. (1397). مکان یابی برداشت مصالح رودخانه ای با استفاده از مدل HEC-RAS (مطالعه موردی: رودخانه قورچای استان گلستان). مهندسی آبیاری و آب ایران، 9(33 )، 76-88.. https://sid.ir/paper/247233/fa
مرادی، ابوذر، سیدیان، سیدمرتضی، کاهه، مهدی، و حشمت پور، علی. (1397). مکان یابی برداشت مصالح رودخانه ای با استفاده از مدل HEC-RAS (مطالعه موردی: رودخانه قورچای استان گلستان). مهندسی آبیاری و آب ایران، 9(33 )، 76-88.. https://sid.ir/paper/247233/fa
مرادی نژاد، امیر؛ حق یآبی، امیرحمزه؛ ترابی، حسن. (1393). انتخاب مناس بترین معادلات انتقال رسوب با مدل عددی HEC-RAS )مطالعه موردی: رودخانه قره چای استان مرکزی. پژوهش‌های آبخیزداری، 104، 123- 131.
مرادی نژاد، امیر؛ حق یآبی، امیرحمزه؛ ترابی، حسن. (1393). انتخاب مناس بترین معادلات انتقال رسوب با مدل عددی HEC-RAS )مطالعه موردی: رودخانه قره چای استان مرکزی. پژوهش‌های آبخیزداری، 104، 123- 131.
یمانی، مجتبی؛ تورانی، مریم؛ و چزغه، سمیرا. (1391). تعیین پهنه های سیل گیر با استفاده از مدل HEC-RAS (مطالعه موردی: بالادست سد طالقان از پل گلینک تا پل وشته). جغرافیا و مخاطرات محیطی، 1(1)، 1-16. https://sid.ir/paper/482843/fa
یمانی، مجتبی؛ تورانی، مریم؛ و چزغه، سمیرا. (1391). تعیین پهنه های سیل گیر با استفاده از مدل HEC-RAS (مطالعه موردی: بالادست سد طالقان از پل گلینک تا پل وشته). جغرافیا و مخاطرات محیطی، 1(1)، 1-16. https://sid.ir/paper/482843/fa
Chang, H. (1998), Generalized Computer Program FLUVIAL-12 Mathematical Model for Erodible Channels. Users Manual. 10.4025/actascitechnol.v41i1.39539
Chang, H. (1998), Generalized Computer Program FLUVIAL-12 Mathematical Model for Erodible Channels. Users Manual. 10.4025/actascitechnol.v41i1.39539
Danish Hydraulic Institute (2003). "Mike11 version 3.01 user manual", https://manuals.mikepoweredbydhi.help /2021/Water_Resources/Mike_11_ref.pdf
Danish Hydraulic Institute (2003). "Mike11 version 3.01 user manual", https://manuals.mikepoweredbydhi.help /2021/Water_Resources/Mike_11_ref.pdf
Gibson S., Comport B., Corum Z. (2017). Calibrating a Sediment Transport Model through a Gravel-Sand Transition: Avoiding Equifinality Errors in HEC-RAS Models of the Puyallup and White Rivers. U.S. Army Corps of Engineers. 10.1061/9780784480625.017 [DOI:10.1061/9780784480625.017]
Gibson S., Comport B., Corum Z. (2017). Calibrating a Sediment Transport Model through a Gravel-Sand Transition: Avoiding Equifinality Errors in HEC-RAS Models of the Puyallup and White Rivers. U.S. Army Corps of Engineers. 10.1061/9780784480625.017 [DOI:10.1061/9780784480625.017]
Krishnappan, B.G. (1981). "programming for MOBED, an unsteady, nonuniform, mobile boundary flow model, ", Canada center for Inland waters, 107p.
Krishnappan, B.G. (1981). "programming for MOBED, an unsteady, nonuniform, mobile boundary flow model, ", Canada center for Inland waters, 107p.
Joshi Neekita, Lamichhane Gaurav Raj, Mafuzur Rahaman Md., Kalra Ajay, Ahmad Sajjad. (2019). Application of HEC-RAS to Study the Sediment Transport Characteristics of Maumee - River in Ohio Southern Illinois Univ. 10.1061/9780784482353.024 [DOI:10.1061/9780784482353.024] [PMID]
Joshi Neekita, Lamichhane Gaurav Raj, Mafuzur Rahaman Md., Kalra Ajay, Ahmad Sajjad. (2019). Application of HEC-RAS to Study the Sediment Transport Characteristics of Maumee - River in Ohio Southern Illinois Univ. 10.1061/9780784482353.024 [DOI:10.1061/9780784482353.024] [PMID]
Mohammad M. E., Al-Ansari N., Issa, I. E., and Knutsson S. (2016). Sediment in Mosul Dam reservoir using the HEC-RAS model. Lakes and Reservoirs: Research and Management: 21: 235-244. 10.1111/lre.12142 [DOI:10.1111/lre.12142]
Mohammad M. E., Al-Ansari N., Issa, I. E., and Knutsson S. (2016). Sediment in Mosul Dam reservoir using the HEC-RAS model. Lakes and Reservoirs: Research and Management: 21: 235-244. 10.1111/lre.12142 [DOI:10.1111/lre.12142]
Olsen N.R.B. (1993). SSIIM - a three-dimensional numerical model for simulation of water and sediment flow. Transactions on Ecology and the Environment vol 8, © 1994 WIT Press, www.witpress.com, ISSN 1743-3541. https://www.witpress.com/Secure/elibrary/papers/HY94/HY94027FU2.pdf
Olsen N.R.B. (1993). SSIIM - a three-dimensional numerical model for simulation of water and sediment flow. Transactions on Ecology and the Environment vol 8, © 1994 WIT Press, www.witpress.com, ISSN 1743-3541. https://www.witpress.com/Secure/elibrary/papers/HY94/HY94027FU2.pdf
U.S. Armay corps of Engineera , (1982). "Hec6 Users Manual". https://www.scribd.com/document/318091722/HEC-RAS-5-0-Reference-Manual
U.S. Armay corps of Engineera , (1982). "Hec6 Users Manual". https://www.scribd.com/document/318091722/HEC-RAS-5-0-Reference-Manual
U.S. Department of Interior, (1998), "User manual for GSTARS2.0 ",Colorado. https://pubs.usgs.gov/misc/FISC_1947-2006/pdf/1st-7thFISCs-CD/7thFISC/7Fisc-V1/7FISC1-1.pdf
U.S. Department of Interior, (1998), "User manual for GSTARS2.0 ",Colorado. https://pubs.usgs.gov/misc/FISC_1947-2006/pdf/1st-7thFISCs-CD/7thFISC/7Fisc-V1/7FISC1-1.pdf
U.S. Armay corps of Engineers, (1989), "sedimentation Investigation of Rivers. And Reservoirs, code: EM 1110-2-4000, PP 6.1-6.13. https://dots.el.erdc.dren.mil/guidance/sedimentation-investigations-of-rivers-and-reservoirs.pdf
U.S. Armay corps of Engineers, (1989), "sedimentation Investigation of Rivers. And Reservoirs, code: EM 1110-2-4000, PP 6.1-6.13. https://dots.el.erdc.dren.mil/guidance/sedimentation-investigations-of-rivers-and-reservoirs.pdf