تعيين مقياس نقشه بهينه براي استفاده در مدلسازي هيدروليكي سيلاب (با رويكرد اقتصادي-هيدروليكي)

Determining the Optimum Map Scale for use in Hydraulic Modeling of Flood (Economic-Hydraulic Approach)

يكي از مهم‌ترين روش‌هاي معرفي هندسه رودخانه استفاده از مدل‌هاي رقومي ارتفاعي (DEMs) با ساختار رستري مي‌باشد. از جمله مهم‌ترين مواردي كه بر كيفيت و كميت يك DEM تأثيرگذار هستند مي‌توان به توان تفكيك DEM و همچنين مقياس نقشه توپوگرافي مورد استفاده براي ساخت آن اشاره نمود. در پژوهش حاضر و با استفاده از نقشه‌هاي توپوگرافي با مقياس‌هاي مختلف، ميزان حساسيت مدل هندسي سطح زمين و متعاقب آن پارامترهاي هيدروليكي شبيه‌سازي شده توسط مدل يك‌بعدي HEC-RAS در دو رودخانه با ويژگي‌هاي متفاوت، مورد بررسي قرار گرفته است. همچنين بررسي اثر توان تفكيك DEM بر كيفيت مقاطع عرضي و همچنين پارامترهاي هيدروليكي سيلاب از ديگر اهداف اين تحقيق مي‌باشد. نتايج بدست آمده در دو رودخانه سجاس‌رود و سرباز حاكي از آن است كه استفاده از نقشه‌هاي كوچك مقياس به جاي نقشه‌هاي بزرگ مقياس علاوه ‌بر كاهش قابل توجه در هزينه‌هاي نقشه‌برداري تأثير چندان زيادي بر پارامترهاي هيدروليكي شبيه‌سازي شده ايجاد نمي‌نمايند. به عنوان مثال استفاده از نقشه‌هاي 2000/1 و 5000/1 به جاي نقشه‌هاي 1000/1 و 2000/1 در دو رودخانه سجاس‌رود و سرباز موجب ايجاد كمتر از 8 درصد خطا در پهنه سيلاب مي‌شود و اين در حالي است كه هزينه برداشت نقشه در هر دو رودخانه به طور متوسط بيش از 77% كاهش يافته است. ارزيابي اثر توان تفكيك DEM بر پارامترهاي هيدروليكي سيلاب در رودخانه‌هاي مورد مطالعه نيز حاكي از آن است كه كاهش توان تفكيك DEM موجب افزايش تراز سطح آب و نيز پهنه سيلاب گرديده است. البته لازم به ذكر است كه ميزان تأثير توان تفكيك DEM بر رقوم سطح آب بسيار كمتر از تأثير آن بر پهنه سيلاب مي‌باشد. به عبارت بهتر چنانچه هدف مدل‌سازي هيدروليكي تنها برآورد تراز سطح آب باشد، توان تفكيك از اهميت بالائي برخوردار نيست و لذا مي‌توان از مدل‌هاي رقومي با ابعاد سلولي بزرگ‌تر نيز استفاده ن

One the most important methods of presenting the river geometry is the using of Digital elevation models (DEMs). Among the several factors that affect the quality of a terrain model, DEM resolution and the scale of topographic maps are the most important ones. This research addressed the sensitivity of terrain model and 1D hydraulic parameters of HEC-RAS model to different map scales in two different rivers. Besides, investigating the role of DEM resolution on the quality of cross-sections and hydraulic outputs are another aspects of this study. Results show that using 1:2000 and 1:5000 maps instead of 1:1000 and 1:2000 maps in SojasRood and Sarbaz rivers, respectively lead to relative error lower than 8 % in simulating inundated extents, while the reduction of land surveying cost in both rivers is more than 77%. Also, evaluating the effect of DEM resolution on flood’s hydraulic properties indicates that when DEM resolution getting coarser the water surface elevation (WSE) and inundated extents will be increased in both rivers. However, it should be noted that the effect of DEM resolution on inundated extents is more considerable than WSE. In other words, if the only objective of hydraulic simulation is limited to estimation of WSE, DEM resolution plays a minor role and therefore low resolution DEMs can be used.