استفاده از GISدر منابع آب

تهیه نقشه های پهنه بندی سیلاب در حوضه ها از جمله کار های مهمی است که باعث تخمین دقیق ریسک وقوع سیلاب ها و خسارات ناشی از آن ها می گردد.

 توانایی تولید نقشه های سیلاب در زمان واقعی نیاز به اتصال اطلاعات نقشه زمین به اطلاعات بارندگی و نهایتا شبیه سازی رواناب در حوضه با مدل های ریاضی بارندگی رواناب و پهنه بندی سیلاب دارد.

هم اکنون سیستم GISبه عنوان یک ابزار اساسی و ضروری برای جمع کردن اطلاعات منابع آب پذیرفته شده و ابزار های جنبی مختلفی برای این مهم توسعه یافته اند.

 
   

 

 

مفهوم Arc Hydro

  Arc Hydro عبارت است از یک مدل جمع آوری اطلاعات زمانی و مکانی برای منابع آب که در فضای ArcGIS عمل می کند.این سیستم که مجموعه ای از ابزار مختلف می باشد توانایی جمع آوری توصیفات و مشخصات را در یک چهارچوب اطلاعاتی داشته و سپس قادر است که بین عارضه ها و لایه های مختلف ارتباط برقرار کرده و تجزیه و تحلیل هیدرولیکی انجام دهد.

سیستم Arc Hydro قادر به پشتیبانی مدل های شبیه سازی هیدرولیکی است ولی خودش یک مدل شبیه ساز نمی باشد.به هر حال باید تذکر داد که Arc Hydro  صرفا برای محیط های هیدرولو‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍‍ژیکی سطحی گسترش یافته است و برای مدلسازی آب های زیر زمینی نیاز به سیستم دیگری است.

هر وقت که داده های سری های زمانی با هر گونه توصیفات جغرافیایی درArc Hydro متصل شوند ،این امکان وجود دارد که در محیط ArcGIS نقشه های توزیع زمانی بارندگی و هر گونه شرایط دیگر جریان در حوضه را به نمایش در آورد.

 

 

 بقیه در ادامه مطلب


 

درک رودخانه

رودخانه ها تحت موضوعات مختلف مهندسی نظیر مورفولوژی رودخانه،فرسایش پذیری،سیلاب،کیفیت آب،سدسازی،پتانسیل کشتی سازی و... مورد مطالعه قرار می گیرد.

اخیرا سیستم GIS به عنوان یکی از ابزار های مهم ذخیره اطلاعات جغرافیایی،مشاهده و آنالیز آن به کار می رود .تهیه و فراهم کردن مقاطع عرضی رودخانه و اطلاعات آن یکی از موارد ضروری برای مطالعه هر رودخانه می باشد.

 

 

مورفولوژی رودخانه 

یکی از بهترین روش ها برای تحقیق در مورد فرسایشدر بالا دست و یا در یک محل خاص از رودخانه ،تهیه پروفیل های مقاطع عرضی به خصوص قبل و بعد از رویداد یک بارندگی شدید در منطقه و وقوع سیلاب ناشی از آن در رودخانه  می باشد.

پهنه بندی سیلاب

به دلیل تغییرات آب و هوایی،سیلاب های شدیدی در طی 30 سال گذشته روی داده که باعث خسارات هنگفت مالی و جانی در اطراف رودخانه گشته است.

سیلابدشت به منطقه ای در کناره رودخانه ها،دریاچه ها،برکه ها و دیگر منابع آب گفته می شود که در هنگام جریان نرمال کاملا خشک بوده ولی در زمان سیلاب ،جریان در آن جاری می گردد.

سیلاب به جریانی گفته می شود که مازاد بر جریان حجم نرمال مجرای جریان بوده،در نتیجه از مقطع نرمال مجرای جریان به اطراف آن سرریز می گردد.به همین دلیل سیلابدشت جریان مازاد بر جریان نرمال رودخانه را انتقال می دهد.مقاطع عرضی جهت ارائه وضعیت ژئومتری مجرای رودخانه در مدل هیدرولیکی به کار می روند.

 

 

 

 

 

 

مدل سازی رودخانه

مدل سازی رودخانه ها ابزاری است که به کمک آن هیدرولوژیست ها و مهندسین منابع آب می توانند مطالعه و درک هیدرولیکی جریان در رودخانه را برای پروژه های مرتبط و پیش بینی سیلاب ها و تهیه سیستم های هشدار سیل به کار برند .کیفیت اصلی یک مدل هیدرولیکی بستگی به دقت آن در محاسبه وجریان و ظرفیت رودخانه دارد . با این وجود هرچه معادلات به کاررفته دقیق تر باشند ، ولی باز صحت نتایج مدل بستگی به نمایش صحیح عوارض توپوگرافی زمین دارد . پس درستی نتایج مدل های عددی در درجه اول بستگی به شمای صحیح مدل عددی ودر درجه دوم بستگی به صحیح بودن اطلاعات ورودی به مدل دارد .

الف)اطلاعات مورد نیاز:داده های موردنیاز برای مدل های رودخانه ای به دو دسته داده های هیدرولیکی و داده های توپوگرافیک تقسیم می شوند.

داده های هیدرولیک:شامل اندازه گیری های مستمر نظیر: هیدروگراف های دبی ، رقوم سطح آب ، سرعت جریان و رکود های مربوط به تغییرات موج سیلابی .

داده های توپوگرافی:که تشریح کننده ژئومتری سیستم رودخانه شبیه سازی شده هستند،مواردی از قبیل عرض بستر، سطح مقطع عرضی و حجم سیلابی سیلابدشت می باشند.

ب)مدل رقومی زمین(DTM):مدل رقومی زمین DTM یک مدل سطحی برای نمایش توپوگرافی زمین می باشد.مدل TIN دارای دقت بالاتری در ارائه سطح زمین و عارضه های آن می باشد،اما نیازمند جمع آوری اطلاعات وسیع تری است که یا از عکس های هوایی و یا از سنجش از  راه دور ماهواره ای بدست می آیند .چون مدل TIN قادر به نمایش تراکم نقاط در سطح زمین بر اساس درجه بندی درجه تغییر شیب آنها می باشد، از آن برای دریافت و نمایش عوارض زمینی نظیر خط القعر ها و مجاری زهکشی خط الراس ها و بلندی ها استفاده می گردد .

در مدل TINعوارض زمین با مختصات دقیق تری ذخیره شده و در نتیجه اطلاعات پروفیل مورد نظر را با دقت بیشتری ارائه میدهند .

در نتیجه برای نمایش مقطع عرضی رودخانه ،مدل TINترجیح داده میشود.

چگونگی نمایش سطح زمین توسط مدل TIN

مدل TINسطح زمین را توسط یک سری مثلث های پیوسته متصل به هم نمایش میدهد .در سیستم GIS مدلهای TIN از توده ای از نقاط(points) ساخته می شوند که این نقاط دارای مقدار معلوم ارتفاع می باشند .یک مدل TIN مکان و شکل یک عارضه سطحی را مشخص می کند . مدل های TIN انواع مختلف آنالیز سطح نظیر محاسبه ارتفاع ،شیب و منظر شیب را انجام داده و قادربه تهیه پروفیل های طولی می باشند .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تولید و خصوصیات مدلTIN

مدل TINرا میتوان با وارد کردن عارضه های طبیعی سطحی نشان دهنده جزئیات زمین تولید کرد .نقاط رقوم دار ترجیحا بهترین اطلاعات ورودی در یک نقشه TIN میباشند و می توانند از خطوط تراز به دست آیند،ولی بهتر است که این نقاط از نقشه برداری و عکسبرداری هوایی به دست آیند در این صورت کاربر بهتر می تواند برجستگی های زمین را معرفی کند.

مجموعه نقاط نشان دهنده نقاطی هستند که ارتفاع آنها با رقوم Z اندازه گیری می شوند.خطوط شکسته نشان دهنده عوارض خطی نظیر نهر ها، رودخانه ها و یا عوارض مصنوعی مثل جاده ها و ریل ها هستند . خطوط شکسته ضخیم نشان دهنده شیبهای ناپیوسته می باشد . عارضه های سطحی پهناور پلی گون هایی هستند که نشان دهنده یک سطح آبی نظیر برکه ها یا دریاچه ها می باشند .

 

نمایش نهرها ، رودخانه ها و مقاطع عرضی

جریان آب در مقطع اصلی رودخانه و نیز سواحل کناری چپ و راست آن جاری می باشد . مجرای رودخانه دارای یک ژئومتری سه بعدی پیچیده می باشد ، و دارای خصوصیات فیزیکی می باشد .

برای نمایش ژئومتری مقطع عرضی رودخانه از یکسری نقطه با جفت مختصات Z و M استفاده می گردد . مختصات M نشان دهنده فاصله این نقاط از یک نقطه مبداء و مختصات Z نشان دهنده ارتفاع این نقاط از یک مبداء معین مانند سطح دریا می باشد .

نمایش اطلاعات مجرای جریان در سیستم Arc Hydro

در سیستم Arc Hydro اطلاعات مجرای جریان بصورت 2 کلاس عارضه ای و یک کلاس شی گرا نمایش داده می شود . با مجموع این کلاس ها میتوان بصورت استاندارد مقطع عرضی و پروفیل طولی را بصورت ساده تری با استخراج آنها از اطلاعات زمین که در سیستم Arc GIS موجود میباشد به نمایش درآورد .

در سیستم Arc Hydro توصیفات اساسی یک مقطع عرضی شامل موارد زیر است :

1- Cscod : یک کد معرفی کننده مقطع عرضی که توسط کاربر تعین می شود .

2- Junction ID : شماره شناسائی یک موضع اتصالی هیدرولوژیکی .

3- Corrigan : برای تعین منبع اطلاعات و متد بکاررفته برای تهیه شکل مقطع عرضی .

4- Profilem  : مقدار ایستگاه مربوط به مقطع عرضی .

تابع Cross Section Point  

از این تابع برای ذخیره اطلاعات نقشه برداری به روش دستی استفاده می شود که در آن مقادیر Z وM نقاط شناخته شده و مقادیر X و Y نقاط شناخته شده نیستند .

 

تابع Cross Section Events

باید دانست که تنها اطلاعات ژئومتری یک مقطع عرضی برای کاربردهای مهندسی رودخانه کافی نمی باشد . برای شبیه سازی هیدرولیکی رودخانه نیاز به تعیین مقدار ضریب زبری در هر مقطع عرضی و همچنین موقعیت صحیح سواحل چپ و راست رودخانه داریم . اطلاعاتی نظیر ضریب زبری و نوع کاربری زمین ، در یک مدل GIS تحت عنوان (Point Events ) و ( Line Event ) ذخیره می شوند .

 

 

 

 
   

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

تابع Profile Lines

 

در این تابع عارضه های طولی نظیر خط تالوگ ، سواحل راست و چپ و خط سیلاب راست و چپ را می توان تعریف کرد . خط سیلاب راست و چپ تعیین کننده محدوده انتهائی سیلاب در سواحل چپ و راست می باشد .

به پیوست مقاله ای در این ارتباط تقدیم میگردد .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

به پیوست مقاله ای در این ارتباط تقدیم میگردد .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

منابع

1-کاربرد سیستم های اطلاعات جغرافیایی در مهندسی سیلاب رودخانه ها

تالیف : دکتر همایون مطیعی

2- در سایت

www.scribd.com