کاربرد سنجش از دور در مدل سازی هیدرولیکی و تعیین حد بستر رودخانه‌ها (مطالعۀ موردی: رودخانه ارداک)

پیشینه و هدف براساس اصل 45 قانون اساسی جمهوری اسلامی ایران و ماده 2 قانون توزیع عادلانه آب، رودخانه ها ثروت ملی بوده و در اختیار حکومت اسلامی است. بنابراین دولت مکلف است مطالعه و تعیین حد بستر و حریم رودخانه ها را انجام و در صورتی که اعیانی های موجود در بستر و حریم آن ها را برای امور مربوط به آب یا برق مزاحم تشخیص دهد نسبت به تخلیه آن ها اقدام نماید. امروزه به علت افزایش ارزش اقتصادی زمین و تقاضا جهت احداث اعیانی در اراضی حاشیه رودخانه ها و مجاری آبی متاسفانه روندتصرفات حدود بستر و حریم رودخانه ها افزایش یافته که خود تهدیدی برای دسترسی به آب سالم و حفاظت از آن برای نسل های آتی محسوب می شود. تصرف رودخانه ها با کاهش عرض و تغییر کاربری اراضی بستر آن ها همراه است. این اقدام باعث بهم خوردن رژیم طبیعی رودخانه و در نتیجه وقوع سیل و خسارت های اجتماعی، اقتصادی، زیست محیطی را به دنبال دارد. مدیریت منابع آب و به خصوص مدیریت سیل بدون شناخت و تحلیل جریان رودخانه ها، پهنه بندی سیلاب و تعیین حد بستر و حریم آن ها میسر نمی باشد. در حال حاضر برای تعیین گستره سیلاب و مشخص کردند حد بستر رودخانه ها نقشه برداری زمینی انجام می شود. این روش بسیار زمان بر بوده و هزینه انجام آن زیاد می باشد. در همین راستا استفاده از تصاویر ماهواره ای و عکس های هوایی به جای نقشه برداری زمینی برای سرعت بخشیدن به انجام مطالعات و کاهش هزینه ها می تواند راهگشا باشد. تحقیقات زیادی درکشور و دنیا درخصوص استفاده از تصاویر ماهواره ای در حوزه های مختلف انجام شده است. به ویژه در پژوهش های متعددی از تصاویر ماهواره ای برای بررسی روند تغییرات کاربری اراضی حوضه های آبخیز و نیز مطالعه تغییرات مورفولوژی رودخانه استفاده شده است. پژوهش هایی پیرامون استفاده از تصاویر ماهواره ای در مطالعات هیدرولوژی و حوضه های آبخیز انجام شده است، اما در این پژوهش برای اولین بار امکان استفاده از تصاویر ماهواره ای برای تهیه نقشه رودخانه و استخراج مقاطع عرضی آن برای پهنه بندی سیلاب و تعیین حد بستر رودخانه مورد بررسی قرارگرفته است. در سال های اخیر بستر رودخانه ارداک در بالادست سد اراداک، به طور گسترده تصرف و تغییر کاربری داده شده است. این امر باعث شده است تا تعداد حوادث سیل افزایش و کمیت و کیفیت آب سد ارداک که بخشی از آب شرب شهر مشهد را تامین می نماید، کاهش یابد. برای مدیریت سیل و حفاظت کمی و کیفی از سد ارداک، پهنه بندی سیلاب و تعیین حد بستر رودخانه ارداک ضروری می باشد. در حال حاضر برای انجام این کار ابتدا باید نقشه برداری زمینی انجام می شود. نقشه برداری زمینی برای تهیه نقشه رودخانه و استخراج مقاطع عرضی آن مستلزم صرف زمان طولانی و هزینه زیادی است. بنابراین هدف از این پژوهش بررسی امکان استفاده از تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک 28 ×28 متر به جای نقشه برداری زمینی به منظور افزایش سرعت انجام کار و کاهش هزینه های مطالعات طرح ها و پروژه های آبی و مهندسی رودخانه است.مواد و روش ها برای ترسیم حوضه آبریز و استخراج پارامترهای فیزیکی آن از تصاویر ماهواره ای aster و نرم افزار hec-geohms استفاده شد. نقشه بستر موجود رودخانه و حاشیه آن تهیه و به عنوان یک لایه جدید به نقشه کاربری اراضی حوضه اضافه شد. برای شبیه سازی بارش و رواناب از مدل هیدرولوژیکی hec-hms استفاده شد. ابتدا برای پنج واقعه بارش و رواناب مدل واسنجی و اعتباریابی گردید. سپس هایتوگراف بارش مربوط به دوره بازگشت های مختلف در پایه زمان تمرکز حوضه به مدل hec-hms معرفی شد. مدل اجرا و سیلاب با دوره بازگشت های مختلف شبیه سازی شد. اطلاعات هندسی رودخانه درقالب مقاطع عرضی هم از نقشه برداری زمینی و هم از تصاویر ماهواره ای و با استفاده از الحاقیه hec-georas استخراج گردید. اطلاعات حاصل از مدل سازی جریان رودخانه در نرم افزار hec-ras از طریق الحاقیه hec-georas به محیط gis منتقل و درمحیط مذکور پهنه بندی سیلاب و تعیین حد بستر رودخانه به دو روش استفاده از اطلاعات نقشه برداری زمینی و بهره گیری از تصاویر ماهواره ای تعیین و با هم مقایسه شد.نتایج و بحث نتایج بیانگر آن است که پهنه بندی سیلاب و تعیین حد بستر رودخانه با استقاده از تصاویر ماهواره ای با قدرت تفکیک 28 ×28 متر قابل انجام است. در این مورد شاخص های آماری میانگین خطای نسبی و ضریب همبستگی رگرسیون به ترتیب 13.2 و 92 درصد بدست آمد.

application of remote sensing in hydraulic modeling and determination of riverbed boundaries (case study: ardak river)

background and objective according to article 45 of the constitution of the islamic republic of iran and article 2 of the law on fair water distribution, rivers are a national asset. they are in possession of the islamic state. therefore, the government is obliged to study and determine the bed and river boundaries, and if it recognizes the aristocracy in the bed and their area for disturbing water or electricity issues, to evacuate or tin and suppress them. today, due to the increase in the economic value of land and the demand for land construction in lands along rivers and waterways, unfortunately, the process of using the riverbed has increased, which is a threat to access to safe water and its protection for future generations. occupying rivers is associated with reduced land use and land use change. this disrupts the natural flow of the river, resulting in flooding and social, economic, and environmental damage. it is not possible to manage water resources, especially flood management, without knowing and analyzing the flow of rivers, flood zoning, and determining their bed boundaries and boundaries. at present, a land survey is being conducted to determine the extent of the floods and to determine the extent of the riverbed. this method is very time-consuming and expensive to perform. in this regard, using satellite imagery and aerial photographs instead of terrestrial mapping can be helpful in speeding up studies and reducing costs. much research has been done in our beloved country of iran and the world on the use of satellite images in various fields. in particular, several studies have used satellite imagery to study the changes in land use in watersheds and to study the morphological changes of the river. as noted, research has been conducted on the use of satellite imagery in hydrological studies and watersheds, but for the first time in this study, it is possible to use satellite imagery to map the river and extract its cross-sectional areas for flooding and riverbed delimitation. has been studied. in recent years, the bed of the ardak river above the eradak dam has been extensively occupied and altered. this has led to an increase in the number of floods and a decrease in the quantity and quality of water in the ardak dam, which supplies part of mashhad's drinking water. for flood management and quantitative and qualitative protection of the ardak dam, flood zoning and determination of the ardak riverbed is necessary. at present, the ground mapping must be done first. land surveying to map the river and extract its cross sections requires a lot of time and money. therefore, the aim of this study was to investigate the possibility of using satellite images with a resolution of 28.28 m instead of terrestrial mapping to increase the speed of work and reduce the cost of studies of water projects and projects and river engineering.materials and methods aster satellite imagery and hec-geohms software were used to draw the catchment area and extract its physical parameters. the existing riverbed map and its margin were prepared and added to the land use map of the basin as a new layer.