چالش آب شهری و بررسی سناریوهای مدیریت رواناب‌های شهری (مطالعه موردی: بخشی از شهر بندرعباس)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، پردیس قشم، دانشگاه هرمزگان، قشم، ایران

2 گروه علوم جغرافیایی، دانشکده علوم انسانی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

3 دانشیار گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران، تهران، ایران

4 استادیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

5 دانشیار گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه هرمزگان، بندرعباس، ایران

چکیده

توسعه شهرنشینی با افزایش سطوح نفوذناپذیر و به‌طور هم‌زمان با تغییرات چرخه هیدرولوژیکی همراه است. این امر باعث می‌شود تا حجم رواناب حاصل از بارندگی زیاد شده و درنتیجه رژیم رواناب تندتر بازمان تأخیر کوتاه‌تر و دبی‌های اوج بالاتر، حاصل شود. بنابراین، خطر ایجاد سیل که یکی از پرمخاطره‌ترین بلایای طبیعی است افزایش می‌یابد. منطقه مورد مطالعه بخشی از شهر بندرعباس انتخاب شده است که به شدت در معرض رشد و توسعه‌یافتگی قرار دارد. سیستم زهکشی نامناسب و توسعه ناهمگون شهر بدون توجه به معیارهای جامع شهرسازی در دهه‌های گذشته باعث شده که حتی در اثر بارندگی با دوره بازگشت‌های کوچک نیز شاهد آب‌گرفتگی در محدوده شهری باشیم. بنابراین در این پژوهش سعی شده است تا با شبیه‌سازی نحوه عملکرد سیستم زهکشی رواناب سطحی، نقاط حساس به آب‌گرفتگی بررسی گردد و بهترین گزینه‌های عملیاتی جهت کنترل سیلاب و تأثیر آن‌ها بر کاهش حجم سیل مورد ارزیابی قرار گیرد. بدین منظور با استفاده از نرم‌افزار EPA-SWMM سه راهکار مدیریتی سیستم ماند بیولوژیکی، پشت‌بام سبز و جوی-باغچه در کنترل دبی جریان بررسی شد. نتایج نشان داد که راهکار مدیریتی پشت‌بام سبز، نسبت به بقیه راهکارها، با متوسط کاهش 8/18درصدی دبی پیک و کاهش 5/12 درصدی حداکثر سرعت از عملکرد بهتری برخوردار است. از دیگر نتایج این تحقیق این است که شبکه در حالت بدون گزینه عملیاتی برای دوره بازگشت 10 ساله دارای 18 درصد پس‌زدگی بود که این مقدار با اجرای سناریو پشت‌بام سبز پس‌زدگی جریان به 1 درصد شبکه کاهش یافت. بنابراین راهکار مدیریتی پشت‌بام سبز به‌عنوان بهترین راهکار در کاهش پیک و سرعت جریان در محدوده مورد مطالعه انتخاب گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Urban Water Challenge and Urban Runoff Management Scenarios (Case study: Parts of Bandar Abbas City)

نویسندگان [English]

  • Nasim Ghashghaeezadeh 1
  • Abbas Moradi 2
  • Arash Malekian 3
  • Arashk Holisaz 4
  • Rasool Mahdavi 5
1 PhD Student, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Hormozgan University, Bandar Abbas, Iran
2 Assistant Professor, Department of Geography, Faculty of Humanities, Hormozgan University, Bandar Abbas, Iran
3 Associate Professor, Department of Rehabilitation of Arid and Mountainous Regions, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran
4 Assistant Professor, Department of Range and Watershed Magement, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Hormozgan University, Bandar Abbas, Iran
5 Associate Professor, Department of Range and Watershed Magement, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Hormozgan University, Bandar Abbas, Ira
چکیده [English]

Urban development is associated with an increase in impervious areas and simultaneously with changes in the hydrological cycle. This increases the amount of runoff from rain, resulting in a faster runoff regime with shorter delay times and higher peaks. Therefore, the risk of flooding, which is one of the most dangerous natural disasters, increases. The studied area is part of the city of Bandar Abbas, which is highly subject to growth and development. Inappropriate drainage system and heterogeneous development of the city, regardless of comprehensive urban planning criteria in the past decades, have led to flooding in the urban area even due to rainfall with a small return period. Therefore, in this study, an attempt was made to investigate the areas sensitive to flooding through simulating the operation of the surface runoff drainage system and evaluate the best management practices for flood control and their impact on flood volume reduction. To this end, by means of EPA-SWMM software and in order to control the runoff, we evaluated three management practices including bioretention cells, green roof and swale in parts of Bandar Abbas city. The results indicated that the green roof management solution had the best performance compared to other solutions with an average reduction of 18.8 percent of the runoff peak, and 12.5 percent reduction in runoff velocity. The results of this study also revealed that the network in the non-BMP mode for the 10-year return period had a flow rejection of 18%, which was reduced by implementing the green roof scenario to 1% of the network. Therefore, the green roof management practice was selected as the best solution to reduce peak and flow velocity in the studied area.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Best management practices
  • Bioretention cell
  • Green roof
  • Swale
  • Urban flood

استاندارد صنعت آب و آبفا. (1395). مبانی و ضوابط طراحی شبکه‌های آبهای سطحی و فاضلاب شهری، ضابطه شماره 118،  162صفحه.

اردشیر، عبدالله. (1396). مدیریت سیستم جمع آوری آب های سطحی و کنترل سیلاب شهری. تهران: انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران).

برومند نسب، سعید، جلالوند. علی. (1390). هیدرولوژی هیدرولیک و کیفیت رواناب در حوضه‌های شهری. انتشارات اهواز: دانشگاه شهید چمران.

زندی دره غریبی، فاطمه، خورسندی کوهانستانی. زهره، مزین. ملیحه، آرمان. نسیم. (1396). بررسی کارایی مدل های بارش رواناب GR4J و GR2M در شبیه سازی جریان حوزه آبخیز دره تخت. مهندسی و مدیریت آبخیز. 9 (3)، 370-360.

کمالی، کورش، اسلامی. علیرضا، جلالی. نادر، مصطفایی. اباذر، جلال الدینی. محمد صادق، غیاثی. نجفعلی، سیدی. ابراهیم. (1392). مبانی پخش سیلاب در آبخوان. تهران: انتشارات آبخیز پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری.

مهندسین مشاور پدیدآب سپاهان. (1394). مطالعات  مرحله اول تامین و بازچرخانی آب در خور گور سوزان، ویژگی های زمین شناسی و زمین ریخت شناسی.

هاشمی منفرد، آرمان، عزیزیان، غلامرضا، درخشان، پژمان، رئیس پور، جلیل. (1397). بررسی کفایت سیستم زهکشی موجود در مناطق شهری جهت عبور سیلاب و امکان اصلاح آن به کمک مدل SWMM5 (مطالعه موردی: شهرستان داراب). مخاطرات محیط طبیعی، 15، 221-238.

Barbosa, A. E., Fernandes, J. N., & David, L. M. (2012). Key issues for sustainable urban stormwater management. Water research46(20), 6787-6798.

Braud, I., Fletcher, T. D., & Andrieu, H. (2013). Hydrology of peri-urban catchments: Processes and modelling. Journal of Hydrology485, p-1.

Chang, N. B., Lu, J. W., Chui, T. F. M., & Hartshorn, N. (2018). Global policy analysis of low impact development for stormwater management in urban regions. Land Use Policy70, 368-383.

Fryirs, K. A., & Brierley, G. J. (2012). Geomorphic analysis of river systems: an approach to reading the landscape. John Wiley & Sons.

Geberemariam, T.K. (2015). Urban Drainage Infrastructure Design Model Calibration and Output Uncertainty Minimization, Are Model Users Pursuing Accuracy and Model Calibration? Inter. J. Sci. Engin. Res. (IJSER). 3(11). 2347-3878.

Geosyntec Consultants. (2010). Stormwater BMP Guidance Tool- A Stormwater Best Management Practices Guide for Orleans and Jefferson Parishes, Prepared for Bayou Land and Louisiana, 142 pp.

Jia, H., Lu, Y., Shaw, L. Y., & Chen, Y. (2012). Planning of LID–BMPs for urban runoff control: The case of Beijing Olympic Village. Separation and Purification Technology84, 112-119.

Jurczak, T., Wagner, I., Kaczkowski, Z., Szklarek, S., & Zalewski, M. (2018). Hybrid system for the purification of street stormwater runoff supplying urban recreation reservoirs. Ecological Engineering110, 67-77.

Meena, Y. R., & Gupta, A. K. (2018). Spatial BMP approach for mitigating the urban flooding in Bengaluru city, Karnataka, India. Spatial Information Research, 1-10.

Birgani, Y. T., & Yazdandoost, F. (2018). An Integrated Framework to Evaluate Resilient-Sustainable Urban Drainage Management Plans Using a Combined-adaptive MCDM Technique. Water Resources Management32(8), 2817-2835.

Recanatesi, F., Petroselli, A., Ripa, M. N., & Leone, A. (2017). Assessment of stormwater runoff management practices and BMPs under soil sealing: a study case in a peri-urban watershed of the metropolitan area of Rome (Italy). Journal of environmental management201, 6-18.

Rossman, L.A. (2005). Storm Water Management Model user manual. National Risk Management Research Laboratory, Office of Research & Development United States Environmental Protection Agency.

Winz, I., Brierley, G., & Trowsdale, S. (2011). Dominant perspectives and the shape of urban stormwater futures. Urban Water Journal8(6), 337-349.