معرفی رویکردی نوین به منظور مدل‌سازی هندسی و محاسبه احجام گوره‌های حفاظت سواحل رودخانه‌ها در برابر سیلاب (مطالعه موردی)

افزایش تجاوز به حریم رودخانه ها به همراه تغییرات اقلیمی، موجب افزایش رخداد سیلاب های بزرگ و آسیب پذیری بیشتر سیلابدشت ها شده است. گوره ها، از مهم ترین و پرکاربردترین سازه های حفاظت سواحل رودخانه ها در برابر سیل محسوب می شوند. در این تحقیق، کوشش شد تا با معرفی یک رویکرد نوین در مدل سازی هندسی، رابطه ای ریاضی برای محاسبه احجام گوره ها بر اساس سناریوهای مختلف جانمایی در سیلابدشت توسعه داده شود. سناریوهای مطالعاتی شامل گوره های حفاظت از تعریض سه کیلومتر از راه شریانی چابهار- زاهدان واقع در سیلابدشت رودخانه کارواندر در جنوب شرق ایران است. شبیه سازی هیدرولیکی در hec-ras برای وضعیت موجود و 13 سناریوی مختلف جانمایی گوره ها با 13 توپوگرافی منحصربه فرد بر اساس رویکرد نوین مذکور، انجام شده و میزان کاهش پهنه سیلابی و حجم خاکریزی گوره ها برای هر یک از سناریوها در arcmap محاسبه شده است. بر اساس نتایج، تغییرات حجم خاکریزی گوره ها در سناریوهای مختلف، همبستگی خوبی با پهنه سیلابی استحصال شده نداشت. با توجه به وابستگی مستقیم آبشستگی، هندسه و احجام گوره ها به سرعت جریان، با محاسبه سرعت حداکثر جریان، ضرایب بی بعد سرعت حداکثر در سناریو های مختلف، محاسبه و به احجام گوره ها اعمال شد. به این ترتیب و با به کارگیری معادلات چندجمله ای درجه دو در روابط همبستگی، ضریب تعیین (r2) برای سیلاب های با دوره های بازگشت 50، 100 و 200 سال، به ترتیب از مقادیر 0.35، 0.48 و 0.50 به مقادیر قابل قبول 0.88، 0.91 و 0.92 افزایش یافت که نشان دهنده کارآیی بالای رویکرد پیشنهادی و نیز افزایش r2 با افزایش دوره بازگشت سیلاب است. همچنین، دقت محاسباتی روابط رگرسیونی در سناریوهای جانمایی گوره ها در فواصل میانی از محور راه نسبت به سایر سناریوهای نزدیک تر یا دورتر، بیشتر است که ناشی از هندسه نامنظم تر رودخانه در سناریوهای نزدیک تر و تشدید تغییرات غیرخطی پارامترهای سیلاب در سناریوهای دورتر است.

a new approach for geometric modeling and calculation of volumes of flood protection levees (case study)

increasing encroachment on rivers along with climate change has increased major floods. levees are considered the most important structures to protect river banks and floodplains from flooding due to their simplicity of structure, inexpensive materials, and ease of implementation. in this research, an attempt was made to introduce a new approach in geometric modeling, to develop mathematical relationships to calculate the volumes of levees based on different location of each scenario in the floodplain. study scenarios supply the protection of three kilometers of the chabahar-zahedan arterial road and its widening, which is located in the floodplain of the karvandar river in southeastern iran. hydraulic simulations implemented in hec-ras for the existing condition and 13 different scenarios with 13 unique topographies based on the new approach, and the rate of reduction of the flood zone and embankment volume of levees for each scenario calculated in arcmap. based on the results, changes in the volume of embankments in different scenarios did not correlate well with the flood zone area reduction. due to the direct dependence of scouring and thus geometry and volumes of levees on flow velocity, by calculating the flow maximum velocity in the study interval, the dimensionless coefficients of maximum velocity in different scenarios were calculated and applied to the calculated volumes of levees. thus, by this approach and using quadratic polynomial equations, the coefficient of determination (r2) increased from 0.35, 0.48 and 0.50 to acceptable values ​​of 0.88, 0.91 and 0.92, for floods with return periods of 50, 100 and 200 years, respectively, which indicate the high efficiency of the proposed approach and also increasing in r2 values with an increase in the flood return period. moreover, results show that the computational accuracy of regression relationships in the scenarios with levee locations in the middle distances from the road axis is higher than other scenarios which are closer or farther. this result is due to more irregular river geometry in the scenarios closer to the road and the intensification of nonlinear changes in flood parameters in the farther scenarios.