برآورد حجم واریزه‌های سیلاب سیجان با استفاده از نقشه‌برداری زمینی و ابزار Civil-3D

اختری, روح انگیز; زارعی, مجید; غریب رضا, محمدرضا

doi:10.22034/ewe.2022.341249.1788

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

¹ استادیار، گروه تحقیقات مهندسی رودخانه و سواحل، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

² کارشناس نقشه برداری، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

³ دانشیار، گروه تحقیقات مهندسی رودخانه و سواحل، پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری کشور، سازمان تحقیقات، آموزش و ترویج کشاورزی، تهران، ایران

https://doi.org/10.22034/ewe.2022.341249.1788

چکیده

آگاهی از حجم سیل-واریزه برای ارزیابی ریسک و برنامه‌ریزی حفاظتی در حوزه‌های آبخیز یک گام اساسی محسوب میشود. روستای سیجان در البرز جنوبی از جمله مناطق مستعد سیلاب واریزهای میباشد. این پژوهش با هدف برآورد احجام برداشت و انباشت رسوبات بین سالهای 1397 و1400 در طول m700 از مسیل‌ بالادست روستای سیجان انجام شد. روش‌شناسی پژوهش براساس نقشهبرداری زمینی مسیل یاد شده به‌علاوه یک بند سنگی ملاتی و چهار بند گابیونی در دو مقطع زمانی 1397 (زمان ساخت بندها) و 1400 (پس از رخداد سیل 1398) و برآورد احجام با کمک نرم افزارCivil3D تنظیم شد. بر این اساس، مجموع سطح و حجم مخازن پنج بند اصلاحی آبخیزداری در سال 1397به ترتیب m² 823 وm³ 750 بوده است. در مقابل، میزان انباشت و فرسایش پس از رویداد سیل-واریزه با استفاده از فن اختلاف ارتفاعی برای سطح نقشه‌برداری شده (m² 25500)، به ترتیب 250 و m³ 10100 برآورد شد. تحلیل مکانی نشان داد که الگوی انباشت رسوب بیشتر منطبق بر کرانه شمالی مسیل است و در طول کرانه جنوبی مسیل، فرسایش رخ داده است. نتایج پژوهش نشان داد، عملیات مکانیکی آبخیزداری به‌خصوص بند سنگی ملاتی در جایگاه مناسب احداث شده و نقش تعیینکننده‌ای در کاهش مخاطره سیل-واریزه داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

هیدرولیک و مهندسی رودخانه

عنوان مقاله [English]

Estimating the Volume of Debris Flows along the Sijan Stream Using Topographic Surveys and CIVIL 3D

نویسندگان [English]

Rouhangiz Akhtari ¹
Majid Zareei ²
Mohammadreza Gharibreza ³

¹ Assist. Professor, Department of River Engineering-and-Coastal-Protection, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

² Surveying Expert, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

³ Assoc. Professor, Department of River-Engineering-and-Coastal-Protection, Soil Conservation and Watershed Management Research Institute (SCWMRI), Agricultural Research, Education and Extension Organization (AREEO), Tehran, Iran

چکیده [English]

The awareness of floods and estimating the debris flow is a fundamental step for assessing risk and planning in the watershed. The village of Sijan, located in the Southern Alborz, is one of the areas threatened by debris flows. The research aimed to estimate the volume of debris flows along 700 m of a stream of Sijan Village time range from 2018 to 2021. The study method included surveying the stream in two-time intervals, which involved one concrete and four gabion checkdams, and calculation of erosion and sedimentation happened via debris flow using the Civil-3D software. Results showed that five check dams had 823 m² and 750 m³ area and volume, respectively. Debris flows covered 25500 m2 after the flood in 2019, in which the estimated erosion and deposition volumes were 7250 m³ and 10100 m³ according to the elevation difference technique. The Sijan stream channel experienced sedimentation and erosion along the northern and southern banks. Implemented watershed management measures have played a vital role in mitigating the risk of debris flows, especially at the concrete check dam.

کلیدواژه‌ها [English]

Deposition
Erosion
Mountainous Streams
Surveying
Watershed Management

مراجع

Akhtari, R., Gharibreza, M., & Hossaini, M. S. M. (2019). Evaluation of the performance of small structures to control flood and sediment operations Sijan Stream in Arange watershed Alborz province. Proc, 2019, 14^th National Conference on Watershed Management Sciences and Engineering of Iran Watershed Management and Integrated Management of Water and Soil Resources, Iran [In Persian].

Anonymous (2015). Watershed studies, Talfigh and Santos report, Arange watershed. Pars Peyab Consulting Engineers, pp:178. the Natural Resources and Watershed Management brunch in Alborz province.

Arattano, M., Bertoldi, G., Cavalli, M., Comiti, F., D'Agostino, V., & Theule, J. (2014). Comparison of Methods and Procedures for Debris-Flow Volume Estimation. Conference paper, Engineering Geology for Society and Territory, Torino, Italy. DOI: 10.1007/978-3-319-09054-2_22

Aronica, G., Brigandi, G., & Morey, N. (2012). Flash floods and debris flow in the city area of Messina, North-East part of Sicily, Italy in October 2009: the case of the Giampilieri catchment. Nat. Hazard. Earth Syst. Sci., 12, 98. DOI: 10.5194/nhess-12-1295-2012.

Baggio, T., Mergili, M., & D'Agostino, V. (2021). Advances in the simulation of debris flow erosion: The case study of the Rio Gere (Italy) event of the 4^th August 2017. Geomorph., 381, 107664. DOI: 10.1016/j.geomorph.2021.107664.

Bani Habib, M. E., & Tanhapour, M. (2019). Proposing an empirical equation for estimation of the sediment concentration of debris flow (Case study: Jiangjia Gully in China). J. Watershed Manage. Res., 9(18), 70-79. DOI: 10.29252/jwmr.9.18.70 [In Persian].

Coviello, V., Theule, J. I., Marchi, L., Comiti, F., Cavalli, M., Arattano, M., Lucía, A. and Macconi, P. (2019). Deciphering sediment dynamics in a debris-flow catchment: Insights from instrumental monitoring and high-resolution topography. 7^th International Conference on Debris-Flow Hazards Mitigation, June 10 - 13, 2019, Golden, Colorado, USA. DOI: http://dx.doi.org/10.25676/11124/173231.

Cucchiaro, S., Cavalli, M., Vericat, D., Crema, S., Llena, M., Beinat, A., Cazorzi, F. (2019). Geomorphic effectiveness of check dams in a debris-flow catchment using multi-temporal topographic surveys. CATENA, 174, 73-83. DOI: 10.1016/j.catena.2018.11.004.

Haas, T.D. and Densmore, A. L. (2019). Debris-flow volume quantile prediction from catchment morphometry. Geol., 47(8), 791-794. DOI: https://doi.org/10.1130/G45950.1.

Hu, W., Xu, Q., Wang, G. H., van Asch, T. W. J., & P.-Y. Hicher (2015). Sensitivity of the initiation of debris flow to initial soil moisture. Landslides, 12(6), 1139–1145. DOI: 10.1007/s10346-014-0529-2.

Kim, M.-I., & Kim, N. (2021). Analysis of debris flow reduction effect of check dam types considering the Mountain Stream Shape: A case study of 2016 debris flow hazard in Ulleung-do Island, South Korea. Adv. Civil Eng., Article ID 8899368. DOI: 10.1155/2021/8899368.

Nguyen, P.; Shearer, E. J., Tran, H., Ombadi, M., Hayatbini, N., Palacios, T., Huynh, P., Braithwaite, D., Updegraff, G., Hsu, K., Bob Kuligowski, B., Will S. Logan, W. S., & Sorooshian, S. (2019). The CHRS data portal, an easily accessible public repository for Persian global satellite precipitation data. Sci. Data, 6, 180296. DOI: 10.1038/sdata.2018.296.

Nikolopoulos, E. I., Crema, S., Marchi, L., Marra, F., Guzzetti, F., & Borga M. (2014). Impact of uncertainty in rainfall estimation on the identification of rainfall thresholds for debris flow occurrence. Geomorphol., 221, 286-97. DOI: 10.1016/j.geomorph.2014.06.015.

Nikolopoulos, E. I., Destro, E., Maggioni, V., Marra, F., & Borga, M. (2017). Satellite rainfall estimates for debris flow prediction: an evaluation based on rainfall accumulation–duration thresholds. J. Hydrometeorol., 18(8), 2207–2214. DOI: https://www.jstor.org/stable/26392080.

Radice, A., Giorgetti, E., Brambilla, D., Longoni, L., & Papini, M. (2011). On integrated sediment transport modelling for flash events in mountain environments. Acta Geophys., 60(1), 191-213. DOI: 10.2478/s11600-011-0063-8.

Schimmel, A., Coviello, V., & Comiti, F. (2021). Debris-flow velocity and volume estimations based on seismic data. Nat. Hazard. Earth Syst. Sci. Discus., 1-21. DOI: 10.5194/nhess-22-1955-2022.

Shokouhi, S. E., & Rigi Ladz, B. (2018). Debris flood and its effective factors. The 6^th Scientific Congress on the Development and Promotion of Agricultural Sciences and Natural Resources in Iran, Tehran. Iran. [In Persian].

Shu, A. P., Tian, L., Wang, S., Rubinato, M., Zhu, F., Wang, M., & Sun, J. (2018). Hydrodynamic Characteristics of the Formation Processes for Non-Homogeneous Debris-Flow. Water, 10(4), 452. DOI: https://doi.org/10.3390/w10040452.

Shu, A. P., Wang, L., Zhang, X., Ou, G. Q., & Wang, S. (2017). Study on the formation and initial transport for non-homogeneous debris flow. Water, 9(4), 253. DOI: https://doi.org/10.3390/w9040253.

Takahashi, T. (2007). Debris Flow: Mechanics, Prediction and Countermeasures (1st ed.). Taylor & Francis. DOI: https://doi.org/10.1201/9780203946282.

Tian, M., Li, L., & Xiong, Z. (2022). A data-driven method for predicting debris-flow runout zones by integrating multivariate adaptive regression splines and Akaike information criterion. Bull. Eng. Geol. Environ., 81(6), 222. DOI: 10.1007/s10064-022-02701-3.

Yu, B., Ma, Y., & Wu, Y. (2013). Case study of a giant debris flow in the Wenjia Gully, Sichuan Province, China. Nat Hazard, 65, 835–849. DOI: 10.1007/s11069-012-0395-y.

Zhu, X., Liu, B., & Liu, Y. (2020). New method for estimating roughness coefficient for debris flows. Water, 12(9), 2341. DOI: https://doi.org/10.3390/w12092341.

Zhuang, J., Cui, P., Wang, G., Chen, X., Iqbal, J., & Guo, X. (2015). Rainfall thresholds for the occurrence of debris flows in the Jiangjia Gully, Yunnan Province, China. Eng. Geol., 195, 335-346. DOI: 10.1016/j.geomorph.2014.06.015 .

محیط زیست و مهندسی آب

برآورد حجم واریزه‌های سیلاب سیجان با استفاده از نقشه‌برداری زمینی و ابزار Civil-3D

مراجع

مراجع

دوره 9، شماره 3
مهر 1402
صفحه 399-412

برآورد حجم واریزه‌های سیلاب سیجان با استفاده از نقشه‌برداری زمینی و ابزار Civil-3D

مراجع

مراجع

دوره 9، شماره 3مهر 1402صفحه 399-412

دوره 9، شماره 3
مهر 1402
صفحه 399-412