بررسي عملكرد و تعيين ابعاد بهينه شبكه جمع‌آوري رواناب سطحي با استفاده از مدل SWMM

Investigation of Performance and Determination of Optimal Dimensions of Surface Runoff Collection Network Using SWMM Model

آب‌گرفتگي معابر در اثر عدم كفايت شبكه‌ جمع‌آوري رواناب سطحي، همواره در شهر‌ها مشكلات زيادي را به همراه داشته است. لذا، شناخت نقاط مستعد آب‌گرفتگي و كانال‌هايي كه دچار بالازدگي شده‌اند، مهم است. در اين پژوهش با استفاده از مدل SWMM، كفايت شبكه جمع‌آوري رواناب سطحي شهر شهركرد در دوره بازگشت‌هاي بارندگي 2، 5 و 10 ساله بررسي شده است. لازم به ذكر است كه تاكنون هيچ مطالعه‌اي پيرامون موضوع رواناب شهري در اين منطقه صورت نگرفته است. در اين شبيه‌سازي، واسنجي مدل براي شاخص دبي در 3 و براي واسنجي شاخص عمق در 2 رويداد بارشي انجام شد. براي مقايسه‌ ميزان خطاي مدل‌ شبيه‌سازي شده با مقادير مشاهداتي از ضرايب خطاي NSE، RMSE و ‌BIAS% استفاده شده است. با انجام آناليز حساسيت، شاخص عرض معادل به عنوان حساس‌ترين شاخص مدل انتخاب شد. صحت سنجي بر روي دو پارامتر دبي و عمق رواناب، هر كدام در 2 رويداد بارشي مجزا، در چند كانال و گره تصادفي انجام شد. مقادير قابل قبول به دست آمده براي ضرايب خطا، نشان از دقت بالاي‌ شبيه‌سازي داشت. پس از مرحله صحت سنجي، مدل براي دوره بازگشت‌هاي بارندگي 2، 5 و 10 ساله اجرا و مشخص شد كه به ترتيب در 19/4، 20/68 و 21/52 درصد كانال‌هاي شهر، بالازدگي رخ مي‌دهد. موقعيت‌ كانال‌هاي سيلابي نشان مي‌دهد قسمت‌هاي جنوب غربي شهر دچار آب‌گرفتگي خواهند شد. در ادامه نيز ابعاد بهينه‌ كانال‌ها براي جلوگيري از وقوع آب‌گرفتگي، در دوره بازگشت بارندگي 10 ساله تعيين شد و حجم بتن‌ مورد نياز براي اصلاح ابعاد تك تك كانال‌ها نيز برآورد شد.

Road flooding has always caused many problems in cities due to inadequate networks of the runoff collection. Therefore, it is essential to identify flood-prone areas and canals that have been flooded. In this study, the sufficiency of the Surface Runoff Collection Network in Shahrekord was investigated during 2, 5, and 10-year rainfall returns using the SWMM model. It should be noted that no studies have been conducted on the issue of urban runoff in this area until now. In this simulation, model calibration has been performed based on the discharge index at three and the depth index at two rainfall events. The error coefficients of NSE, RMSE, and BIAS% have been applied to compare the simulated model error with the observed values. The equivalent width index has been found as the most sensitive index of the model by sensitivity analyses. The validation has been performed on two discharge parameters and runoff depth, each in 2 separate rainfall events, in several random canals and nodes. The acceptable values for the error coefficients showed a high accuracy of the simulation. After the validation phase, the model has been run for 2, 5, and 10-year rainfall return periods, and it was found that flooding occurs in 19.4%, 20.68%, and 21.52% of canals, respectively. The locations of the flooded canals indicate that the southwestern part of the city will be flooded. The optimal dimensions of the canals to prevent flooding have been determined during the 10-year rainfall return period, and the volume of concrete needed to modify the dimensions of each canal has also been estimated.