بررسی عملکرد سیستم جمع آوری آب های سطحی و تحلیل حساسیت پارامتر های موثر بر آن ( مطالعه مناطق 10 و 11 مشهد)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو دکتری سازه های آبی، دانشگاه فردوسی مشهد، گروه مهندسی آب

2 استاد گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

شهرنشینی باعث افزایش رواناب ورودی به سیستم های جمع آوری آب های سطحی می شود. در این پژوهش با استفاده از مدل SWMM به بررسی سیستم جمع آوری آب های سطحی مناطق 10 و 11 شهر مشهد پرداخته شده است. همچنین به منظور تعیین روابط بین متغییر های مدل با یکدیگر و همچنین تعیین الویت تاثیر پارامتر ها بر خروجی مدل آنالیز حساسیت مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج مطالعات نشان می دهد که سیستم جمع آوری موجود توان عبور حدود 80 درصد رواناب سطحی دارد و به ترتیب 38.2 و 29.1 درصد از کانال در مدلسازی با دوره بازگشت 50 و 5 ساله دچار پس زدگی و آبگرفتگی می شوند. به منظور بررسی اثرگذاری پارامتر ها بر عملکرد مدل، 8 پارامتر انتخاب و تاثیر آن ها بر دبی خروجی ارزیابی شد. نتایج نشان داد که به ترتیب درصد مناطق نفوذ ناپذیر، عرض معادل و ضریب زبری در اراضی نفوذ پذیر و نفوذ ناپذیر بیشترین تاثیر را بر دبی خروجی دارد. همچنین پارامتر درصد اراضی نفوذ ناپذیر بدون ذخیره سطحی کمتر اثر را دارد. با افزایش 30 درصدی مناطق تفوذ ناپذیر به تریب دبی اوج و رواناب سطحی 1/20 و 1/19 درصد افزایش می یابد. بررسی ها نشان داد که تغییر کاربری، افزایش اراضی نفوذ ناپذیر، کاهش ضریب زبری و طراحی نامناسب و قدیمی کانال های موجود از دلایل اصلی کاهش عملکرد سیستم جمع آوری آب های سطحی محدوده مورد مطالعه می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Performance Evaluation of stormwater collection system and sensitivity analysis of parameters affecting it (study of districts 10 and 11 of Mashhad)

نویسندگان [English]

  • Hamed Zahedi Khameneh 1
  • Saeed Reza Khodashenas 2
1 Ph.D. Student of Water Engineering, Department of Water Engineering, Ferdowsi University of Mashhad. Mashhad, Iran
2 Professor, Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad,
چکیده [English]

Urbanization causes the increase of runoff to stormwater collection systems. In this research, using the SWMM model, the stormwater collection system of districts 10 and 11 of Mashhad has been evaluated. Furthermore, sensitivity analysis model has been used to determine the relationship between model variables as well as to determine priorities of the effect of parameters on output. The results of studies show that the existing collection system has about 80% of discharge capacity of surface runoff and in the modeling 38.2 and 29.1% of the canals with a 50 and 5 years of return period, respectively, face with waterlogging and back flow. In order to assess the effect of parameters on model performance, 8 parameters were selected and their effect on output discharge was evaluated. The results showed that the percentage of impervious surfaces, the equivalent width and the roughness coefficient in pervious and impervious surfaces, respectively, have the most effect on the output discharge. Also, the parameter of the percentage of impervious surfaces without the surface reserve has the least effect. With a 30% increase in impervious surfaces, the peak discharge and the surface runoff increase by 20.1% and 19.1%, respectively. The assessment indicated that the land use change, the increase of impervious surfaces, the decrease of roughness coefficient and unsuitable and old design of existing canals are the main reasons for decrease of performance of stormwater collection system in the study area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • urban floods
  • Sensitivity analysis
  • impervious surfaces
  • Sub-basins
  • Storm water management model
اردشیر، ع. و بهزادیان،ک. 1395. مدیریت سیستم جمع‌آوری آب‌های سطحی و کنترل سیلاب شهری. انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
حیدر زاده، م.، نوحه‌گر، ا.، ملکیان، آ. و خورانی، ا. 1396. ارزیابی و آنالیز حساسیت کمیت رواناب و سیستم زهکشی در حوضه شهری ساحلی ( مطالعه موردی: شهر ساحلی بندرعباس). نشریه پژوهش‌های حفاظت آب و خاک. 24 (3): 203-218.
قبادی، ف. 1397. مدل‌سازی سیلاب شهری –مطالعه موردی: حوضه چهل بازه گلستان. پایان‌نامه کارشناسی ارشد. دانشگاه فردوسی مشهد.
خلیقی سیگارودی،ش.، رستمی خلج، م.، مهدوی، م. و سلاجقه، ع. 1394. واسنجی و ارزیابی مدل SWMM به‌منظور شبیه‌سازی رواناب شهری ( مطالعه موردی: شهرک امام علی (ع) شهر مشهد). مجله منابع طبیعی ایران. 68 (3): 487 -498.
دفتر استاندارها و طرح‌های آب و آبفا. 1395. مبانی و ضوابط طراحی شبکه‌های فاضلاب و آب‌های سطحی (بازنگری نشریه‌های 3-118 و 163).
شهبازی، ع.، خلیقی سیگارودی، ش.، ملکیان، آ. و سلاجقه، ع. 1396. تجزیه‌وتحلیل حساسیت پارامترهای ورودی مدل مدیریت رواناب شهری SWMM (مطالعه موردی: شهر ماهدشت). نشریه پژوهش‌های آبخیزداری. 30 (114): 68 - 75.
عزیزی، ج. و خداشناس، س. 1398. بررسی تأثیر گسترش شهر مشهد بر سیلاب شهری بین سال‌های 1320 تا 1395. علوم و مهندسی آبخیزداری ایران .45 (13): 123-133.
فلاح تفتی، ا. 1384. شبیه­سازی شبکه زهکشی رواناب­های سطحی منطقه آب و برق مشهد با مدلMIKE SWMM  . پایان­نامه کارشناسی ارشد . دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد.
قاسمی، ث. و فغفورمغربی، م. 1394. حوضچه‌های تأخیری راهکاری جهت توسعه و مدیریت پایدار شهری، نشریه مجله سامانه‌های سطوح آبگیر باران. 1(3): 1 - 14.
Ahiablame, L., Shakya, R. 2016. Modeling flood reduction effects of low impact development at a watershed scale. The Journal of Environmental Management. 171: 81-91.
Ahiablame, L.M., Engel, B. A. and Chaubey, I. 2012. Effectiveness of Low Impact Development Practices: Literature Review and Suggestions for Future Research. Water, Air, & Soil Pollution. 223: 4253–4273.
Beven,K., Pappenberger, F., and Ratto, M. 2008. Multi-Method global sensitivity analysis of food in undation models. Advances in Water Resources.1-14
Chow, M. F., Yusop, Z. and Toriman, M. E. 2012. Modelling runoff quantity and quality in tropical urban catchments using Storm Water Management Model. International Journal of Environmental Science and Technology. 9: 737–748.
Huber, WC.,and. Dickinson, RE. 1992. Storm water management model user’s manual, version 4. Environmental Protection Agency, Georgia.
Jang, S., Cho,M., Yoon, J., Yoon, Y., Kim, S., Kim, G., Kim, L. and Aksoy, H. 2007. Using SWMM as a tool for hydrologic impact assessment, Desalination. 212(1):  344-356.
Moradi, M. and Darbandi, S. 2017. Approach for appraising spate risks in urban drainage systems using stormwater management model. Watershed Engineering and Management. 9(3):  276-291.
Radmehr, A. 2010. Optimal management of urban surface runoff using spatial multi-criteria decision. MSc. Thesis. University of Tehran.
Rossman, L.A. 2005 Storm Water Management Model user manual. National Risk Management Research Laboratory, Office of Research & Development United States Enviromental Protection Agency.
Rostami Khalaj, M. Khalighi Sigarodi, Sh. Mahdavi, M. and Salajeghe, A. 2012. Sensitivity Analysis of Variables Affecting on Urban Flooding Using SWMM Model. Watershed Management Research 3(5): 91-81.
Sharifan, R.A., Roshan, A., Aflatoni, M., Jahedi, A. and Zolghadr, M. 2010. Uncertainty and sensitivity analysis of SWMM model in computation of manhole water depth and subcatchment peak flood. Procedia Social and Behavioral Sciences. 2(6): 7739-7740.
Shahbazi, A. 2013. Urban runoff management to reduce risks using SWMM model: Case study: Mahdasht town, MSc thesis, University of Tehran.
Tikkanen H. 2013 Hydrological modeling of a large urban catchments using a stormwater management model (SWMM).M.Sc.Thesis aalto University.
Temprano, J., Arango, O., Cagiao, J., Suarez, J and Tejero, I. 2006. Storm water quality calibration by SWMM: a case study in Northern Spain. Water SA. 32(1): 55-63.
Tsihrintzis, V and Hamid, R. 1998. Runoff quality prediction from small urban catchments using SWMM. Hydrological Processes. 12(2): 311-329