بررسی ویژگی های هیدروژئومورفولوژیک حوضه‌های آبریز کلان شهر تهران با تأکید بر سیل‌خیزی

نویسندگان

1 دانشیار گروه ژئومورفولوژی دانشکده‌ی علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی تهران

2 دانشیار گروه ژئومورفولوژی دانشکده‌ی علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی تهران.

3 دانشجوی دکتری ژئومورفولوژی دانشکده‌ی علوم جغرافیایی، دانشگاه خوارزمی تهران

4 کارشناس ارشد برنامه‌ریزی شهری، دانشگاه خوارزمی تهران

چکیده

بررسی و شناخت عوامل و ویژگی‌های هیدروژئومورفولوژیک و چگونگی تأثیر آنها در مدیریت حوضه‌های آبریز در جهت کاهش خسارت ناشی از رخداد سیل، از اهمیت بسیار زیادی برخوردار است. تحقیق حاضر، با هدف بررسی ویژگی­های هیدروژئومورفولوژیک حوضه‌های آبریز کلان­شهر تهران با تأکید بر سیل‌خیزی از طریق برآورد و بررسی خصوصیات فیزیوگرافیک حوضه­های آبخیز مسلط بر کلان‌شهر تهران انجام گرفته است. در این مقاله، برای بررسی سیل­خیزی حوضه، نقشه‌های‌ ژئومورفولوژی منطقه­ی تهران تحلیل و نقشه­ی واحدهای پاسخ هیدرولوژیک، ترسیم و نمودارهای دبی‌های حدبیشتر لحظه‌ای در ایستگاه‌های هیدومتری هفت‌حوض (درکه)، سولقان (کن)، پل تجریش (دربند) و قلاک (دارآباد) ترسیم شده است. این تحقیق با استفاده از مطالعات کتابخانه­ای، نقشه‌های توپوگرافی1:50000 و زمین­شناسی 1:100000، DEM 30 متری منطقه­ی ­D مورد مطالعه، عکس‌های‌هوایی سال1334 و تصاویر ماهواره‌ایGoogle Earth و با به ­کارگیری نرم‌افزارهایArc GIS ،FreeHand  , WMS و Excel انجام گرفته است. نتایج تحقیق نشان می­دهد، به علت تأثیرات خصوصیات فیزیوگرافیک حوضه‌های آبریز مسلط بر کلان‎شهر تهران، از جمله، شکل حوضه‌ها، مساحت و طول کم آبراهه‌های اصلی، وجود اختلاف ارتفاع و شیب زیاد شمالی- جنوبی، فاصله­ی کم بین حوضه دریافت و بخش خروجی حوضه­ها و کوتاهی زمان تمرکز و مداخلات انسانی، رواناب‌های حاصل از بارندگی در مدت زمان اندک وارد پیکره­ی شهری می‌گردد. نقشه­ی HRUS حوضه‌های مورد مطالعه، نیز نشان‌دهنده­ی تنوع زیاد واحدهای پاسخ هیدرولوژیک بیشتر حوضه‌ها، به‌ویژه حوضه­ی ‌کن است. همچنین، بررسی نمودارهای داده‌های دبی حدبیشتر لحظه­ای، نشان داد که در ایستگاه‌های هفت‌حوض و قلاک نوسان زیاد بوده و با توجه به پیشینه­ی سیل‌خیزی در محدوده­ی مورد مطالعه، به دلیل وضعیت و ویژگی‌های هیدروژئومورفولوژیک حوضه‌های آبریز در بالادست، کلان‌شهر تهران به شدت متأثر از رخداد سیلاب است و این مخاطره پدیده­ی  همیشگی آن خواهد بود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation on Hydrogeomorphologic Characteristics of Tehran Metroplis Watersheds with Emphasis on the Flood Prone Zones

نویسندگان [English]

  • Ezatolla Ghanavati 1
  • Amir Saffari 2
  • Amir Karam 1
  • Esmail Najafi 3
  • Gholamhossein Jahandar 4
چکیده [English]

Ezatolla Ghanavati [1]*
Amir Saffari [2]
Amir Karam [3]
Esmail Najafi [4]
Gholamhossein Jahandar [5]
Abstract
Hydrogeomorphology is one of the branches of physical geography that studies the forms of roughnesses caused by the action of water in the environment.  Investigationand understanding the causes and characteristics of hydrogeomorphology and how to manage watershed areas within order to reduce the damage caused by flood events has more importance. This study aimed to investigate of hydrogeomorphologic characteristics of Tehran metropolis watersheds with emphasis on the flood prone zones through the assessment and review of watershed physiographic characteristics which dominate the metropolis of Tehran. Preparation and geomorphological mapping and map  of the hydrological response units, flow charts drawn up for Hafthowz stations (Darake), Sooleghan (Kan), Poletajrish (Darband) and Qlak (Darabad) were done  next. Extended aim of this study was to investigate the characteristics of the watershed of Tehran metropolis with an emphasis on flood through the assessment of watershed physiographic characteristics that dominate the area. Research approach was analytical- descriptive, using library studies, 1: 50,000 topographic maps and 1: 100000geological maps, 30 meter DEM of  area, air photos of the year 1955 and satellite images of Google Earth and the utilization of ArcGIS, FreeHand, WMS and Excel were done. The results show that, due to the impact of watershed physiographic features including, watershed shape, area and low of drainages length, height and steep north-south difference that dominate the metropolis of Tehran, a small distance exists between the apex of watersheds and the receiving watersheds output and short duration of time of concentration and human interventions, and the urban runoff from rainfall in the study area. HRUS map of studied catchments represents the great diversity of hydrological response units most of the watersheds, especially the Kan watershed. The maximum instantaneous flow rate data charts, showed that Hafthowz and Qlak stations have a high variability due to the flood history in Tehran metropolis, due to their situation and hydrogeomorphologic properties of its upstream watershed which is heavily affected by flood events and that will be ordinary in Tehran region.
Keywords: Hydrogeomorphologic characteristics, Tehran metropolis, Watersheds, Flood prone.





[1]- Associate Professor, Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran Emaiol:ezghanavati@yahoo.com.


[2]- Associate Professor, Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran.


[3]- Associate Professor, Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University, Tehran, Iran.


[4]- Ph.D. Candidate of Geomorphology, Faculty of Geographical Sciences, Kharazmi University, Tehran,Iran.


[5]- Master of Urban Planning.

مقدمه

بررسی و شناخت ­ویژگی­های هیدروژئومورفولوژیک حوضه­ها در زمینه­ی مسایل مختلفی از جمله؛ تخمین آب­دهی حوضه­ها، پیش‌بینی روند سیلاب، مدیریت حوضه‌های آبریز در جهت کاهش خسارت ناشی از رخداد سیل، مدیریت منابع آب، برنامه­ریزی برای بهره­برداری از سدها، احداث پل­ها و سازه‌های تقاطعی و سایر پروژه‌های منابع آب و آبخیزداری حایز اهمیت می­باشد. در بین مخاطرات طبیعی، سیلاب­ها تهدیدآمیزتر از سایر مخاطرات در جهان هستند (هنونونین و همکاران[1]، 2010: 2). علاوه بر عوامل انسانی، زمین‌شناسی و نوع سازندها، خاک، پوشش‌گیاهی، میزان و نوع بارش، شکل حوضه، شیب حوضه، وضعیت شبکه‌های زهکشی و ویژگی‌های رودخانه‌ای، از مهم­ترین عوامل و پارامترهای هیدروژئومورفولوژیک هستند که در سیل‌خیزی حوضه­ها نـقش دارنـد. حـوضه­ی ‌آبریز، بـه عنوان یـک چارچوب و واحد ژئومورفولوژیک، در بـرگیرنـده­ی مورفوسیستم­­های رودخانه‌ای است که شوم[2] (1985) آن را منطقه­ی وسیعی شامل زهکش­های تقسیم شده در محل تجمع آب و رسوبات، مسیر کانال و دره­های حوضه­ی زهکش و منطقه­ی نهشته­گذاری رسوبات همچون اقیانوس­ها تعریف می‌کند. به دلیل تبادلات انرژی و ماده­ای که این حوضه­ها در قلمرو خود دارند، می­تواند به عنوان یک سیستم باز قلمداد گردند. گذشته از جریان تبادلات انرژی، ماده و اطلاعات در یک حوضه­ی آبریز با محیط پیرامونش، الگو و وضعیت آرایش زهکش‌ها در یک حوضه نیز می­تواند حاکی از حاکـمیت قواعد و اصول سیستمی در آنـها باشـد (رامشت و هـمکاران، 1389: 134). در زمـینه­ی هیدروژئومورفولوژی حوضه‌های آبریز و سیل در سطح جهان و سطح ایران می‌توان به تحقیقات زیر اشاره کرد:

توماس و بنسون[3] (1987)، با استفاده از 70 پارامتر جریان رودخانه‌ای و 31 مشخصه­ی حوضه‌های آبخیز به بررسی مهم‌ترین عوامل فیزیکی و اقلیمی مؤثر در مدل‌های منطقه‌ای سیلاب پرداخته‌اند. آنها نتیجه گرفتند که سطح حوضه، شاخص‌های ذخیره، مقدار نـزولات جوی و شدت و تواتر آنها، تبخیر و تعرق و درجه­ی حرارت مهم‌ترین مشخصه‌های یک حوضه­­ی آبخیز می‌باشند که می‌توانند در تدوین معادلات تناوب سیل حوضه نقش داشته باشند. کنی[4] (1990)، در مقاله‌ای به ارزیابی هیدروژئومورفیک مخاطره­ی سیل در محیط‌های نیمه‌ خشک (آریزونای آمریکا) پرداخته است. وی چهار منطقه­ی خطر سیل بر اساس تحلیل‌های هیدروژئومورفولوژیک را شناسایی کرد. نقشه­ی مناطق خطر می‌توانند مبنای طرح­های مدیریت سیل باشند و برای مهندسان و برنامه‌ریزان شهری بسیار مفید باشند.

فرناندز لاوادو و همکاران[5] (2007)، به بررسی روش ژئومورفولوژیک در ارتقاء نقشه‌های خطر سیلاب‌های ناگهانی در محدوده­ی شهری جاکواران السالوادور پرداختند.  ایشان در نهایت سه طبقه خطر (بسیار زیاد، زیاد و متوسط) با استفاده از انرژی سیل، ارتفاع آب و شدت جریان استنباط شده از بررسی‌های ژئومورفولوژیک‌ و گزارشات میدانی را تشخیص دادند. بورگا[6] (2014)، در تحقیقی به بررسی پاسخ هیدروژئومورفیک به بارش‌های حد بیشتری، سیلاب‌های ناگهانی و جریان‌های ‎گلی با هدف بررسی و مرور تحقیقات بین‌المللی و اروپایی جهت تهیه­ی سیستم هشدار اولیه برای سیلاب‌های ناگهانی و جریان‌های‌گلی پرداختند. یمانی و عنایتی (1384)، در پژوهشی با عنوان ارتباط ویژگی­های ژئومورفولوژیک حوضه­ها و قابلیت سیل‌خیزی ارایه دادند که بر پایه­ی روش تحلیلی و کمیت­پذیری متغیرهای مؤثر در سیل‌خیزی به پهنه­بندی و مقایسه­ی خطر وقوع سیل در این حوضه­ها پرداخته­اند. امیدوار و کیانفر (1389)، با استفاده از 28 پارامتر فیزیوگرافی، هیدرومتری، نفوذپذیری و اقلیم پهنه‌بندی پتانسیل سیل­خیزی را برای حوضه­ی کنجانچم انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که در بین این پارامترها عامل شکل با ضریب ویژه 75/9 بیشترین تأثیر را در بین سایر عوامل، در سیل­خیزی حوضه دارد. عزتیان و دانش‌آموز (1391)، در مقاله‌ای با هدف تحلیل نقش پدیده‌های هیدروژئومورفولوژی در تعیین قابلیت‌های حوضه­ی خیرآباد و بیان راهکارها و کاربری‌های در منطقه­ی مورد مطالعه در چهارچوب محدودیت‌ها و قابلیت‌ها به منظور استفاده منطقی از منابع موجود با استفاده از روش حوضه‌ای، به بررسی عوامل فیزیوگرافی، هیدرولوژی، ژئومورفولوژی، زمین‌شناسی، آب‌ و هواشناسی، خاک و پوشش‎گیاهی و بررسی‌های میدانی در حوضه، نقش بارز آب­های جاری در تکوین و توسعه اشکال ژئومورفولوژی موجود در حوضه­ی مورد نظر پرداختند. شفیعی (1392)، به بررسی عوامل هیدروژئومورفولوژی مؤثر بر سیلاب در حوضه­های آبخیز را انجام داده است. وی بیان داشته که این عوامل به دو دسته تقسیم می‌شوند: یک دسته از این عوامل مربوط به ویژگی‌های هیدروژئومورفولوژی حوضه‌ها از لحاظ خصوصیات طبیعی و فیزیوگرافی حوضه‌ها می‌باشد و دسته­ی دیگر این عوامل مربوط به تغییرات ژئومورفولوژیکی ناشی از عدم اعمال مدیریت صحیح حوضه‎ها می‌باشد.

بنی‌صفار و همکاران (۱۳۹۳)، در مقاله‌ای به ارزیابی ویژگی‌های هیدروژئومورفولوژیکی حوضه­ی آبریز فیره‌رود استان گیلان به ‌منظور پایش مخاطره سیل پرداخته‌اند، ایشان در این مقاله ضمن بررسی، تفکیک و شرح هر کدام از عوامل ژئومورفولوژیکی مؤثر بر وقوع سیلاب، پارامترهای اصلی مانند مشخصات فیزیوگرافی، شیب، ارتفاع، پوشش گیاهی و... را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند. همچنین از مهم­ترین پژوهش‌های صورت گرفته در ارتباط با حوضه‌های آبریز و سیل‌خیزی در کلان‌شهر تهران می‌توان به پژوهش‌های زیر اشاره کرد:

نتایج بررسی مقیمی و صفاری (1389)، نشان داد که تلفیق حوضه‎ها، تغییر مسیر آب­های سطحی و تبدیل آنها به کانال­های مصنوعی باعث افزایش آب­دهی، به‌ خصوص در دوره‌های بازگشت بالاتر شده و در نتیجه افزایش میزان مخاطره سیلاب‌های شهری را به دنبال دارد. قطع مسیر آبراهه‌های اولیه و ایجاد الگوی جدید آبراهه‌ای در قلمروی کلان‌شهر تهران بدون توجه به اصول و معیارهای ژئومورفولوژیکی انجام شده است. درفشی (1390)، در پایان‌نامه­ی کارشناسی‌ارشد خود به ارزیابی پتانسیل خطر، آسیب‌پذیری و ریسک سیلاب در این کلان‌شهر پرداخته که این ارزیابی با هدف ارتقای دیدگاه فهم جامع ریسک سیلاب تهران و تغییرات مکانی آن انجام گرفته است. قنواتی و همکاران (1391)، به ارزیابی و پهنه­بندی خطر رخداد سیلاب در حوضه­ی فرحزاد (تـهران) با استفاده از مدل فازی پرداخته­اند. نتیجه­ی پـژوهش و نـقشه­ی نهایی پهنه­بندی خطر سـیل‌گیری نشان­دهنده­ی انطباق نواحی با خطر بسیار بالا در پایین ‌دست حوضه بر دره­ی اصلی فرحزاد است. تحقیق حاضر، با هدف شناسایی و بررسی ابعاد و ویژگی‌های هیدروژئومورفولوژیک حوضه‌های آبریز کلان­شهر تهران با تأکید بر سیل‌خیزی، انجام گرفته است.

معرفی محدوده­ی مورد مطالعه

بارش سالانه در محدوده­ی تهران عمدتاً متأثر از تغییرات ارتفاعی محدوده­ی شهر بوده و بین حد بیشتر 422 میلی­متر در شمال تهران تا 145 میلی­متر در جنوب شرق تهران متغیر است. در محدوده­ی کلان‌شهر تهران، دمای سالانه بین 15 تا 18 درجه متغیر بوده و با توجه به ناهموار بودن محدوده­­ی شهر، میانگین سالانه در مناطق مختلف آن حدود 3 درجه سانتی‌گراد اختلاف دما دارند (اطلس ‌کلان­شهر تهران، 1389). کلان­شهر تهران بر روی رسوبات اخیر و کواترنر توسعه یافته است و نقشه­های زمین­شناسی مؤید این نکته‌اند که آبرفت‌های پلیوسن و کواترنری در دشت تهران گسترش یافته­اند. سنگ بستر تهران از سازندهای دوران سوم تشکیل شده که در مناطق کوهستانی شمالی تهران رخنمون یافته­اند و عمدتاً گدازه­های آتشفشانی ائوسن محسوب می‌شوند رسوبات جوان­تر روی این سنگ بستر قرار گرفته­اند. مشخصه­ی اصلی زمین‌شناسی تهران، قرار گرفتن آن بین توده­ی عظیم رشته‌کوه البرز (متعلق به دوران سوم زمین‌شناسی) و فلات ایران (متعلق به دوران چهارم زمین‌شناسی) است. مهم‌ترین نمود این مسأله وجود گسل‌های فعالی چون گسل مشاء، گسل شمال تهران و گسل ری است که موجب شده همواره زمین‌لرزه‌های خفیف و نامحسوسی در محل این گسل‌ها به وقوع بپیوندد. این گستره به سادگی می‌‌تواند به 5 واحد توپوگرافیکی تقسیم شود: (1) کوه‌ها؛ (2) تپه‌ها؛ (3) مخروط ‌افکنه‌های آبرفتی قدیمی؛ (4) مخروط­افکنه آبرفتی جوان و (5) دشت‌‌های آبرفتی. وضعیت توپوگرافی و به تبع آن شبکه هیدروگرافی تهران به نحوی است که کلیه­ی نزولات جوی حوضه‌های آبخیز در یک سیستم آبراهه‌ای از شمال به جنوب در مناطق کوهستانی جریان داشته و پس از ورود به نواحی کم ارتفاع داخل شهر در دو جهت کلی جنوب شرقی (سیل برگردان شرق) و جنوب غربی (سیل برگردان غرب) ادامه مسیر داده و از شهر خارج می‌شود (صفاری، 1387). در کلان­شهر تهران و دامنه­های مسلط بر آن 7 حوضه­ی اصلی به ترتیب از غرب به شرق عبارتند از: کن، حصارک، فرحزاد، درکه، ولنجک، دربند و دارآباد وجود دارد که موقعیت آنها در شکل ‌(1)، نشان داده شده است.

 

شکل (1) نقشه­ی حوضه­های زهکشی مسلط بر کلان­شهر تهران

مواد و روش­ها

روش انجام تحقیق توصیفی-تحلیلی و با استفاده از مطالعات کتابخانه­ای، نقشه‌های توپوگرافی 1:50000 و زمین­شناسی1:100000، عکس‌های ‌هوایی سال1334 و تصاویر ماهواره‌ای Google Earth و با بکارگیری نرم‌افزارهای FreeHand ،WMS وArc­GIS  انجام گرفته است. در این تحقیق، بررسی ویژگی‌های فیزیوگرافیک (مساحت، محیط، طول‌حوضه، طول آبراهه اصلی، تراکم‌ شبکه زهکشی، ارتفاع، حوضه، شیب ‌حوضه، زمان تمرکز، نسبت طولی، مستطیل معادل و ضرایب شکل حوضه) حوضه­های آبخیز مشرف بر کلان‌شهر تهران (به ‌ترتیب از غرب به شرق: کن، حصارک، فرحزاد، درکه، ولنجک، دربند و دارآباد) از طریق نـقشه‌های توپوگرافی و DEM30 مـتری منطقه و با بکارگیری نرم‌افزارهای[7]WMS  و  ArsGISپرداخته شده است. در ادامه به توضیح این ویژگی‌ها و روابط مورد استفاده در آنها پرداخته شده است.

- مساحت و محیط حوضه­ها: در تعیین حد بیشتر آبدهی حوضه‌ها در تحلیل داده‌های هیدروژئومورفولوژیکی یکی از پارامترهای مورد نیاز، مساحت حوضه­های آبخیز می­باشد. همچنین از محیط حوضه­ها برای به دست آوردن برخی از پارامـترهای فیزیوگرافیک حوضه­ها، از قبیل ضریب فشردگی (ضریب گراویلیوس) استفاده می­شود.

- تراکم شبکه­ی زهکشی: این میزان تراکم نشان­دهنده­ی وضعیت شـدت و ضعف رواناب و فـرسایش در قسمت­های مختلف حوضه می­باشد و از طریق رابطه­ی (1) به­دست می­آید:

رابطه­ی (1)         µ=

در رابطه­ی Li: طول هر یک از آبراهه­های حوضه بر حسب کیلومتر، A : مساحت حوضه بر حسب کیلومتر مربع وµ: تراکم شبکه­ی رودخانه­های حوضه بر حسب کیلومتر بر کیلومتر مربع. شایان ذکر است که هر چه تراکم شبکه زهکشی بزرگ­تر باشد، بده اوج و حجم سیلاب افزایش می­یابد.

- شاخص­های شکل حوضه: این شاخص در بررسی­های هیدرولوژیکی مورد استفاده قرار گیرد و درک عمیق‌تری از روابط بین عوامل مورفولوژیک، هیدرولوژیک، ژئومورفولوژی و همچنین نحوه­ی کارکرد فرآیندها را فراهم سازد (زاهدی و بیاتی­خطیبی، 1389: 53).

- ضریب شکل حوضه یا ضریب هورتون[8]: شاخص ضریب شکل بر اساس روش هورتون برای همه­ی حوضه‌های محدوده­ی مورد مطالعه از طریق رابطه­ی (2)، محاسبه شده است. ضریب شکل حوضه عبارت است از؛ نسبت عرض متوسط حوضه به طول آن است. به عبارت دیگر از نسبت مساحت حوضه به مجذور طول حوضه به دست می­آید.

رابطه­ی (2)    

در رابطه­ی (2)،A  مساحت حوضه بر حسب کیلومترمربع و  Lطول حوضه بر حسب کیلومتر می­باشد.

هر چه حاصل کسر به عدد یک نزدیک­تر باشد، شکل حوضه به شکل مربع یا قیفی شکل شبیه­­تر و خطر سیلاب بیشتر خواهد بود و هر چه عدد یک کوچک­تر شود، نشان­دهنده­ی کشیدگی حوضه و پایین بودن خطر سیلاب آن است.

- ضریب فشردگی[9] (ضریب گراویلیوس[10]): این ضریب توسط استرالر در سال 1946 ارایه شده و عبارت است از؛ نسبت بین محیط حوضه و محیط دایره‌ای فرضی که مساحت آن با مساحت حوضه برابر است و از طریق رابطه­ی (3)،بدست می‌آید:

رابطه­ی (3)        

در این رابطه A و P به­ترتیب مساحت و محیط حوضه برحسب کیلومترمربع و کیلومتر می­باشند.

این ضریب برای حوضه‌های گرد نزدیک به عدد یک و برای حوضه‌های کشیده بین عدد 5/1 تا 5/2 می‌باشد (علیزاده، 1387: 468). هر چه حوضه‌ای دایره‌ای شکل باشد، زمان تمرکز حوضه کمتر و لذا پیک سیلاب بالاتر خواهد بود.

- ضریب دایره­ای (ضریب میلر[11]): این ضریب نشان­ دهنده­ی نسبت بین مساحت حوضه و مساحت دایره­ای فرضی است که محیط آن مساوی محیط حوضه می­باشد. این ضریب در سال 1953 توسط میلر به صورت رابطه­ی زیر ارایه شده است :

رابطه­ی (4)     Rc=12.56A/P2

در رابطه­ی (4): A= مساحت حوضه و P= مساحت دایره­ای فرضی که محیط آن مساوی محیط حوضه باشد

این ضریب همواره کمتر از یک بوده و در حوضه­های دایره‌ای به یک نزدیک می­شود. هر چه این شاخص به صفر نزدیک­تر شود کشیدگی حوضه نیز بیشتر می­شود.

- مستطیل معادل: مستطیل معادل نمایش ­دهنده­ی حوضه­ی آبریزی است که محیط آن به شکل مستطیل تغییر یابد ولی مساحت آن به شکل مستطیل تغییر یابد ولی مساحت آن برابر مساحت حوضه باشد. به عبارت ­دیگر، مستطیل معادل دارای سطح، محیط و ضریب گراویلیوس مساوی حوضه­ی اصلی است (علیزاده، 1385: 484). برای برآورد طول و عرض مستطیل معادل از رابطه­های زیر استفاده می­شود:

رابطه­ی (6 و 5)             

 

در رابطه­ی (5 و 7)L و B: به ترتیب طول و عرض مستطیل معادل بر حسب کیلومتر مربع،  A:مساحتحوضه بر حسب کیلومترمربع وC: ضریب گراویلیوس می‌باشد.

- نسبت طول(روش شوم[12]): در این روش از نسبت قطر دایره­ی هم سطح با حوضه­ی آبریز (D) به بلندترین طول آن (L) استفاده می‌شود، (R=D/L). در این روش هرچه R به عدد یک نزدیک‌تر باشد شکل حوضه به حالت دایره‌ای نزدیک‌ترمی‌شود.

رابطه­ی (7)    R=D/L

- زمان تمرکز[13]

زمان تمرکز در واقع زمانی است که قطره­ی آب لازم دارد تا مسیر خود را از نقطه­ی آغازین شروع و در نهایت طی کند و به نقطه­ی تمرکز برسد. معمولاً در حوضه­های دایره‌ای شکل زمان تمرکز کوتاه‌تر بوده و زمان عکس‌العمل را برای مقابله با سیل را کمتر می­کند، ولی در حوضه‌های کشیده با توجه به زمان تمرکز بیشتر، فرصت بیشتری برای اقدامات پیشگرانه وجود دارد. روش مورد استفاده برای محاسبه­ی زمان تمرکز در این تحقیق، روش کرپیچ است.

رابطه­ی (8)     

که در رابطه­ی (8) TC؛ زمان تمرکز برحسب ساعت، L؛ طول مسیر حرکت آب در داخل حوضه (متر) H؛اختلاف ارتفاع بین نقطه­ی ورودی و خروجی می­باشد.

-توزیع ارتفاعی حوضه­ها: جهت بررسی توزیع ارتفاعی حوضه­های مسلط بر کلان‌شهر تهران، از نقشه­ی مدل رقومی ارتفاعی حوضه­ها و از طریق نقشه­ی رقومی ارتفاع منطقه (DEM) و نرم‌افزار GIS  Arcاستفاده شده است.

برای ترسیم نقشه­ی ژئومورفولوژی کلان‌شهر تهران از عکس‌های هوایی سال1334 (قبل از توسعه و گسترش شهر)، نقشه­های زمین­شناسی 1:100000 و توپوگرافی1:50000 منطقه­ی مورد مطالعه و نرم‌افزار‌های Arc GIS و FreeHand استفاده شده است. سپس در این تحقیق برای نشان دادن پیچیدگی‌ها و تنوع واحدهای ژئوموفولوژیک، اقدام به تهیه و تحلیل نقشه­ی واحدهای پاسخ هیدولوژیک (HRUS) محدوده­ی مورد مطالعه گردید.HRUS با استفاده از متغیرهای توپوگرافیکی، مانند ارتفاع، شیب و جهت شیب و متغیرهای جغرافیایی مانند، نوع خاک، پوشش گیاهی و توزیع بارش مشخص می‌شوند (پراساد[14]، 2004). به ‌طور کلی مناطق با زمین‌شناسی یا  نوع خاک، شیب و کاربری اراضی مشابه در داخل یک زیرحوضه، تشکیل یک واحد پاسخ هیدرولوژیک (HRU) می­دهند، که این واحد پایه­ی محاسباتی، پاسخ هیدرولوژیک همگنی به تغییر پوشش اراضی می­دهد و می­توان آن را به عنوان یک زیر حوضه در نظر گرفت (نجفی، 1394). در این پژوهش با استفاده از لایه‌های رستر زمین‌شناسی، شیب و کاربری اراضی در محیط نرم‌افزار  Arc GISاقدام به تهیه­ی نقشه­ی HRUS حوضه‌های مورد مطالعه گردید.

در این تحقیق، نمودار داده‌های دبی حد بیشتر لحظه­ای، مربوط به ایستگاه‌های هیدرومتری هفت‌حوض (درکه)، سولقان (کن)، پل ‌تجریش (دربند) و قلاک (دارآباد) با استفاده از نرم­افزار Excel تهیه و تحلیل شده است.

بحث و نتایج

تهیه و تحلیل نقشه­ی ژئومورفولوژی محدوده­ی مورد مطالعه

در محدوده­ی مورد مطالعه عوارض ساختمانی و سنگ‌شناسی، قله‌ها دیواره­ها و تیغه­های سنگی، تیغه­های بریده کم­­ارتفاع، پرتگاه­های سنگی، دامنه­های منظم و نامنظم، تپه­ها و بیرون­زدگی­های سنگی و توده­ی سنگی، دره­ها و پرتگاه‌های گسلی، اشکال یخچالی (سیرک یخچالی قدیمی و یخرفت­ها) در مناطق کوهستانی و کوهپایه­ای وجود دارند. همچنین مخروط­ افکنه­های قدیم و جدید (باهادای تهران)، پادگانه‌های آبرفتی و دشت‌آبرفتی، دره­های U یا V شکل، تپه ماهور، دشت‌سر، سیستم شکل­زایی فرآیندهای ناشی از ذوب برف و یخ، تخریب فیزیکی به صورت متلاشی شدن بر اثر تغییرات دما، هوازدگی شیمیایی، انحلال، ریزش، زمین لغزش، وقوع جریان­های گلی و سولیفولوکسیون و مخروط‌ واریز­ه­ای نیز در محدوده­ی مورد مطالعه دیده می‌شود. همانطوری که در نقشه ژئومورفولوژی منطقه تهران مشاهده می­گردد (شکل2)، بخش گسترده‌ای از کلان‌شهر تهران بر روی مخرو­ط ­افکنه­ها و نهشته‌های آبرفتی بهم­ پیوسته ­موسوم به باهادای تهران توسعه یافته ­است. با توجه به روند توسعه­ی کالبدی این شهر در دهه­های اخیر، پیشروی به سمت ارتفاعات (خط کنیک)، تجاوز و ساخت‌وساز در حریم مسیل­ها، تغییر ماهیت و کاربری باهادای تهران و ایجاد سطوح نفوذناپذیر و آسفالته، اقدام به شهرسازی و احداث راه­های ارتباطی، اتوبان، بزرگراه و پل‌های متعدد گردیده است. چنین اقداماتی می­تواند منجر به ریسک سیلاب و بروز مخاطراتی همچون حرکات دامنه‌ای، فرونشست زمین و ایجاد خسارات جانی و مالی فراوان گردد که نیازمند توجه جدی می­باشد.

 

شکل(2) نقشه­ی ژئومورفولوژی منطقه­ی  مورد مطالعه

بررسی ویژگی­های فیزیوگرافیک حوضه­های کلان­شهر تهران

با توجه به نتایج بررسی ویژگی­های فیزیوگرافیک حوضه­های کلان­شهر تهران که در (جدول1)، آورده شده است، بیشترین مساحت و محیط مربوط به حوضه­ی آبریز کن و­ کمترین میزان محیط و مساحت مربوط به حوضه­ی آبریز ولنجک است که نشان ­دهنده­ی سیل­خیز بودن حوضه­ی ولنجک است. همچنین با توجه به اینکه هرچه تراکم شبکه­ی زهکشی بزرگ­تر باشد، بده اوج و حجم سیلاب افزایش می­یابد، با توجه به محاسبات انجام شده حوضه­ی دارآباد دارای بیشترین و حوضه­ی وسک دارای کمترین تراکم زهکشی است. از نظر شکل حوضه، هرچه مقدار به‌ دست آمده به عدد یک نزدیک­تر باشد، شکل حوضه به شکل مربع یا قیفی شکل شبیه­­تر و خطر سیلاب بیشتر خواهد بود و هر چه عدد کوچک­تر از یک شود، نشان‌ دهنده­ی کشیدگی حوضه و پایین بودن خطر سیلاب آن است. مقدار ضریب شکل همه­ی حوضه­های مسلط بر کلان‌‌شهر تهران در جدول (1)، آورده شده است که طبق آن بیشترین ضریب شکل هورتون مربوط به حوضه­ی کن (48/0) و کمترین ضریب مربوط به حوضه­ی فرحزاد (23/0) می­باشد که نشان ‌دهنده­ی سیل‌خیز بودن حوضه­ی کن نسبت به سایر حوضه‌ها در محدوده­ی مورد مطالعه است. هر چه حوضه‌ای گردتر باشد، زمان تمرکز حوضه کمتر و لذا پیک سیلاب بالاتر خواهد بود، لذا بیشترین ضریب فشردگی مربوط به حوضه­ی وسک (43/1) و کمترین ضریب مربوط به حوضه­ی فرحزاد (27/1) می­باشد. از نظر ضریب دایره­ای، هر چه این شاخص به صفر نزدیک­تر شود کشیدگی حوضه نیز بیشتر می­شود. طبق جدول (1)، بیشترین ضریب دایره­ای مربوط به حوضه­ی درکه (73/0) و کمترین ضریب مربوط به حوضه­ی وسک (49/0) می‌باشد، که نشان ‌دهنده­­­ی احتمال سیل‌خیزی بیشتر در حوضه­ی درکه است. طبق نتایج به ‌دست آمده، بیشترین زمان تمرکز مربوط به حوضه­ی کن (94 دقیقه) و کمترین ضریب مربوط به حوضه­ی ولنجک (18دقیقه) می­باشد. با توجه به کوتاهی زمان تمرکز در بیشتر حوضه، پس از هر بارش رگباری باید شاهد رخداد سیلاب و آبگرفتگی خیابان­ها و معابر در کلان­شهر تهران بود.

ارتفاع حوضه از سطح دریا نشان ­دهنده­ی موقعیت اقلیمی آن حوضه است. نتایج بررسی توزیع ارتفاعی حوضه‌های مسلط بر کلان­شهر تهران، در شکل (3)، آورده شده است، طبق آن، هر چه به سمت شمال حوضه­ها پیش رویم بر میزان ارتفاع افزوده می‌گردد. حداقل ارتفاع حوضه­ها 1356متر و حد بیشتر آنها 3939 متر می‌باشد که نشان ‌دهنده­ی اختلاف ارتفاع زیاد بین سرشاخه حوضه‌ها و نقاط خروجی آنها می­باشد که می‌تواند علاوه بر تأثیر بر  بارش بیشتر به صورت برف، به دلیل اثرگذاری شیب و اختلاف ارتفاع زیاد، به کوتاهی زمان تمرکز و سیل‌خیزی در منطقه­ی مورد مطالعه کمک کند. همان­طوری که در شکل‌های (4و5) آمده است، هر چه به سمت شمال حوضه­ها پیش رویم بر میزان شیب افزوده می‌گردد. شیب در حوضه‌ها بین صفر تا 71 درصد می­باشد. به ­طوری که خط­القعرها کم شیب­تر و دامنه­های دارای شیب بیشتری می­باشند و بیشترین مساحت حوضه‌ها را شیب‌های 30 تا 71 درصد در بر گرفته است. از نظر جهات شیب را جهات جنوبی و جنوب غرب و جنوب شرق تشکیل می­دهد. از نظر، طول حوضه و طول آبراهه اصلی، حوضه‎های آبریز مسلط بر کلان‌شهر تهران دارای طول‌کوتاهی هستند و با توجه به شیب زیاد و اختلاف ارتفاع زیاد، می‌توانند خطر سیلاب را تشدید کنند. بیشترین و کمترین طول حوضه و طول آبراهه اصلی، مربوط به حوضه‌های کن و ولنجک است. 

در نهایت، می‌توان گفت ویژگی­های فیزیوگرافیک، به ‌ویژه مساحت و محیط کم حوضه‌های آبریز مسلط بر کلان‌شهر تهران، کوتاهی آبراهه اصلی و وجود اختلاف ارتفاع و شیب زیاد، به شدت بر شکل هیدروگراف و  کوتاهی زمان تمرکز در رودخانه‌های واقع در حوضه‌های مورد بررسی، تأثیرگذار است و به تشدید رخداد سیلاب در کنار سایر ویژگی‌های محیطی و دخالت‌های انسانی در حوضه‌ها کمک می‌کند.

 

شکل(3) نقشه­ی توزیع ارتفاعی حوضه‌های مورد مطالعه

 

شکل (4) نقشه­ی شیب حوضه‌های مورد مطالعه

 

شکل(5) نقشه­ی جهات شیب حوضه‌های مورد مطالعه

جدول (1) مشخصات فیزیوگرافیک حوضه­های کلان­شهر تهران

مشخصات حوضه‌ها

مساحت

(KM)

محیط

(KM)

طول حوضه

(KM)

طولآبراهه

اصلی (KM)

تراکم شبکه زهکشی

حداقل ارتفاع

(متر)

حدبیشتر

ارتفاع (متر)

ارتفاع

متوسط (متر)

کن

3/210

83/66

21

7/12

2.87

1300

3750

2283

وسک

9/14

52/17

7

3/7

2.61

1550

2750

2181

فرحزاد

23

41/24

7/9

1/11

2.75

1550

2750

2408

درکه

25.4

12/24

5/9

1/10

2.93

1130

2700

2685

ولنجک

5/4

32/10

4

3/4

2.79

1750

2940

2240

دربند

1/23

67/23

8/8

2/7

2.99

1600

3900

2870

دارآباد

3/19

56/21

7/8

4/7

3.1

1585

3530

2571

ادامه­ی جدول (1) مشخصات فیزیوگرافیک حوضه­های کلان­شهر تهران

مشخصات حوضه‌ها

ارتفاع غالب

(متر)

شیب

حوضه

(درصد)

زمان تمرکز

(دقیقه)

نسبت طولی

(روش شیوم)

مستطیل معادل

ضریب هورتون

ضریب فشردگی

(گراویلیوس)

ضریب دایره­ای

(میلر)

طول

(KM)

عرض

(KM)

کن

2150

18/58

94

83/66

24/37

57/5

48/0

29/1

62/0

وسک

2250

65

35

52/17

53/8

72/1

30/0

27/1

49/0

فرحزاد

2450

61

45

41/24

25/11

71/1

23/0

43/1

56/0

درکه

2650

60/64

39

21/69

67/12

93/1

29/0

34/1

73/0

ولنجک

2350

10/58

18

32/10

61/4

71/0

29/0

36/1

54/0

دربند

2950

60/59

35

67/23

53/10

95/1

30/0

38/1

53/0

دارآباد

2450

70/66

37

56/21

79/9

70/1

26/0

37/1

53/0

کلان­شهر تهران به عنوان پهنه­ای با تمرکز جمعیت فراوان و توسعه طرح­های عمرانی در آن، زهکش­های فراوانی را از ارتفاعات شمالی خود دریافت می­دارد. تعداد 7 رودخانه، رواناب­های حاصل از بارندگی­های دوره­ی سرد سال را از دامنه‌های جنوبی البرز زهکشی نموده و به­ طور مستقیم وارد شهر تهران می­کنند. غالب این حوضه‌ها و رودخانه­ها سیل‌خیز هستند، چرا که به علت اختلاف ارتفاع و شیب شمالی- جنوبی، فاصله­ی بین حوضه­ی دریافت و بخش خروجی آنها اندک بوده و رواناب‌های حاصل از بارندگی در مدت زمان کمی وارد پیکره شهری می­گردند. از نظر وسعت، این حوضه­ها نیز جزو حوضه­های کوچک محسوب می­گردند. بنابراین، عکس‌العمل آنها نسبت به بارش­های کوتاه­ مدت و تبدیل آنها به سیلاب زیاد می­باشد. نتایج نشان می­دهد که هرچه از جنوب تهران به سمت شمال و حوضه‌های آبریز پیش رویم بر میزان  ارتفاع و شیب افزوده می‌گردد و در حوضه­های آبریز هم وضع بدین صورت است که می­تواند بر سرعت رواناب بیفزاید و در کنار سایر ویژگی‌های فیزیوگرافیک (به ویژه مساحت و شیب و شکل حوضه­ها) زمان رسیدن به دبی پیک را کاهش داده و بر احتمال سیل­خیزی بیفزاید. با توجه به اینکه در همه­ی 7 حوضه­ی مورد مطالعه، شاخص­های مربوط به شکل حوضه­ها (گراویلیوس، هورتون و میلر) نشان‌دهنده­ی شکل دایره‌ای و کوتاهی زمان تمرکز است، می­توان استنباط کرد با توجه به سابقه­ی سیل­خیزی در منطقه­ی تهران (از جمله سیلاب  4 مرداد 1366 که در مناطق شمیران و مناطق شمالی تهران) به دلیل، دخل و تصرف در حریم و بستر مسیل‌ها، ایجاد حوضه‌های تلفیقی و احداث و مکان­یابی نامناسب سازه­های تقاطعی از جمله پل­های متعدد، انتظار سیل‌خیزی و تخریب چنین سازه­هایی دور از انتظار نیست و در سال­های اخیر حوادثی از جمله آب ­گرفتگی متروی تهران، تخریب پل بزرگراه آزادگان بر رودخانه کن شاهدی بر این مدعی است. همانطوری که نقشه­ی ژئومورفولوژی نشان می‌دهد بخش گسترده‌ای از کلان‌شهر تهران بر روی مخروط­افکنه­ها و نهشته‌های آبرفتی به هم پیوسته  موسوم به باهادای تهران توسعه ­یافته­ است. با توجه به روند توسعه کالبدی این شهر در دهه­های اخیر، پیشروی به سمت ارتفاعات (خط کنیک)، تجاوز و ساخت و ساز در حریم مسیل­ها، تغییر ماهیت و کاربری باهادای تهران و ایجاد سطوح نفوذناپذیر و آسفالته، اقدام به شهرسازی و احداث اتوبان، بزرگراه و پل­های متعدد گردیده است. چنین اقداماتی می­تواند منجر به بروز مخاطراتی همچون سیلاب و ایجاد خسارات جانی و مالی فراوان گردد که نیازمند توجه جدی می­باشد. همزمان با گسترش و توسعه­ی فیزیکی کلان‌شهر تهران در چند دهه­ی اخیر، با احداث بزرگراه‌ها و پل‌های متعدد، تغییر کاربری اراضی و تغییر ماهیت لندفرم‌های‌ ژئومورفولوژیک (مخروط‌افکنه­های متعدد قدیم و جدید (باهادای تهران)، دامنه­های پایکوهی، دشت‌های سیلابی و آبرفتی، پادگانه­های رودخانه‌ای، تپه ماهورها، مسیل­ها و رود-دره­های)، ساخت و ساز و تجاوز به حریم مسیل‌ها، کاهش عرض و تبدیل آنها به کانال‌های بتنی و در نهایت حوضه‌های تلفیقی ایجاد شده است. در شکل­های (6 و 7) که در آنها مسیل­ها و کانال­های کنونی و قبلی کلان‌شهر تهران نمایش داده شده است، در بیشتر این مسیل­ها در سرشاخه و بالادست نیمرخ طولی دست نخورده باقی مانده است، ولی هر چه به سمت پایین  دست (منطقه­ی شهری) پیش رویم، بر میزان تغییر هم از نظر طولی و هم از نظر عرضی افزوده شده و به کانال­های زیرزمینی و بتونی تبدیل شده و در نهایت وارد کانال­های سیل برگردان‌های غرب و شرق می‌شوند. در نقشه کانال‎ها و مسیل‌های مربوط به قبل از توسعه فیزیکی کلان‌شهر تهران، مسیل‌ها و رودخانه‌ها شمالی-جنوبی، طبیعی و دست ‌نخورده و دارای بستر عرض بوده­اند ولی در دهه‌های اخیر، بیشتر مسیل‌های شهری مورد دخل و تصرف و تغییرات عمده هم به‌ صورت کانالیزه ‌شدن و کاهش عرض و هم اینکه به ‌صورت بتنی درآمده‌اند که امکان نفوذ آب در آنها وجود ندارد که این خود می‌تواند منجر به افزایش سرعت و قدرت و در نتیجه آب‌ گرفتگی شود. به ‌طور کلی بیشترین تغییرات در محدوده­ی مرکزی شهر رخ داده است و در مناطق شمالی شهر اقدام به ایجاد حوضه‌های تلفیقی و از بین بردن و قطع روند شمالی - جنوبی مسیل‌ها و رود - دره‌ها شده است. وقوع بارش‌های رگباری، وجود شیب شمالی - جنوبی و اختلاف ارتفاع زیاد، به همراه کم توجهی به بررسی ویژگی‌های هیدروژئومورفولوژیک حوضه‌های آبریز کلان‌شهر تهران منجر به بروز سیلاب و ایجاد خسارات مالی و جانی و سلب آسایش شهروندان گردیده است که مواردی از آنها ذکر گردید. در سال‌های اخیر پل کن در جاده قدیم کرج در اثر بـارش‌های اواخر آبان ماه سال 1391 ریـزش کرد و متروی تهران نیز دچار آب‌گـرفتگی شد. همچنین بر اثر بارندگی و سیل عصر یکشنبه 28 تیرماه 1394تهران در سولقان کن، منجر به خسارات جانی و مالی فراوانی گردید. هر چند این سیلاب خارج از محدوده­ی کلان‌شهر تهران رخ داد، ولی می‌توان وقوع چنین سیلابی را به عنوان زنگ خطر برای کلان‌شهر تهران قلمداد کرد که می‌تواند منجر به مخاطره و خسارت گردد (شکل‌های 8 تا10).

 

شکل(6) نقشه­ی مسیل­ها و کانال­های قبل از توسعه­ی فیزیکی کلان‌شهر تهران

 

شکل(7) نقشه­ی مسیل­ها و کانال­های کنونی

 

شکل(8) سیل تجریش در چهارم مرداد 1366 و خسارات فراوان آن(وبلاگ شمران،1393)

 

شکل(9) ریزش پل در جاده­ی ­قدیم کرج بر اثر سیلاب در آبان‌ماه سال ‌1391(خبر گزاری مهر، 1391)

 

شکل(10) خسارات سیل در 28 تیرماه 1394 در سولقان کن(مشرق نیوز، 1394)

تهیه­ی نقشه­ی واحدهای پاسخ هیدولوژیک (HRUS) محدوده­ی مورد مطالعه

در این پژوهش با استفاده از لایه‌های رستر زمین‌شناسی، شیب و کاربری اراضی در محیط نرم‌افزار GIS اقدام به تهیه­ی نقشه­ی HRUS حوضه‌های مورد مطالعه گردید (شکل11). طبق آن بیشتر حوضه‌ها، به‌ ویژه حوضه‌­ی کن دارای تنوع واحدهای پاسخ هیدرولوژیک (HRUS) بیشتری هستند و در انجام پروژه‌های مرتبط با وضعیت سیل‌خیزی و فرسایش و رسوب حوضه‌های مورد مطالعه، باید مطالعات دقیق‌تری صورت گیرد تا از بروز مخاطرات در کلان‌شهر تهران و خسارات منتج از آنها جلوگیری گردد. بنابراین، می‌توان استنباط کرد که هر چه حوضه­ها دارای واحدهای پاسخ هیدرولوژیک (HRUS) متنوعی باشند، به آسانی برآورد دبی و رواناب در آنها به ‌دلیل تنوع در جنس سازندها و خاک، شیب و کاربری اراضی امکان­پذیر نباشد، زیرا که دارای واحدهای پاسخ هیدرولوژیک متنوع می‌باشند که هر کدام می­توانند دارای آستانه­ی فرسایش، رسوب و دبی و سیل‌خیزی متفاوتی باشند. با توجه به نقشه­ی به دست آمده در محدوده­ی مورد مطالعه، بیشتر حوضه­ها و به ویژه حوضه­ی کن دارای چنین خصیصه­ای می­باشند. بنابراین، پیشنهاد می­گردد برای انجام پروژه‎های مهندسی و هیدرولوژیک از جمله مکان­یابی کاربری مختلف و احداث پل‌ها در هر منطقه، ابتدا نقشه­ی HRUS منطقه تهیه شده و بسته به تنوع واحدهای آن، برآوردهای مختلفی صورت گردد تا ضمن درک پویایی محیط و ژئومورفولوژی منطقه، بتوان تحلیل جامع از ویژگی‌های محیطی آن به ‌عمل آورد، تا ضمن کاهش هزینه­ها، از بروز مخاطرات و خسارات بعدی و احتمالی کاست.

 

شکل (11)  نقشه­ی HRUS محدوده­ی مورد مطالعه

بررسی دبی‌های حد بیشتر لحظه­ای در محدوده­ی مورد مطالعه

شکل (12)، موقعیت ایستگاه­های هیدرومتری­ مورد مطالعه را نشان می­دهد. در شکل­های (14تا 17)، نمودار داده‌های دبی حد بیشتر لحظه­ای، مربوط به ایستگاه‌های هیدرومتری هفت‌حوض (درکه)، دوره­ی آماری 1350-1390، سولقان (کن) دوره­ی آماری 1352-1390، پل‌تجریش (دربند) دوره‌­ی آماری 1358-1390و قلاک (دارآباد) در دوره­ی آماری 1353-1390 با استفاده از Excel نمایش داده شده است. با توجه به شکل‌های (13-16)، در ایستگاه هفت‌حوض کمترین میزان دبی در ایستگاه هفت‌حوض مربوط به سال 1360 و بیشترین دبی متعلق به سال 1365 که در آن نوسان زیاد بوده است. می­توان گفت که در ایستگاه‌های هفت‌حوض و قلاک نوسان زیاد بوده است، ولی در سولقان و پل‌ تجریش نوسان کم بوده است. همچنین در ایستگاه هفت‌حوض سال­های 1361و 1365، ایستگاه سولقان در سال 1373، ایستگاه مقصودبیک 1364و 1365 و ایستگاه قلاک 1382دارای بیشترین دبی پیک لحظه‌ای می‌باشد. با توجه به نوسان زیاد دبی حدبیشتر لحظه­ای در­ ایستگاه‌های هفت‌حوض (درکه) و قلاک (دارآباد) می­توان استنباط کرد که این رودخانه و مسیل­ها، به‌ شدت متأثر از وضعیت و ویژگی‌های هیدروژئومورفولوژیک حوضه‌های بالادست (مساحت و محیط، شاخص­های شکل حوضه (ضریب‌گراویلیوس، هورتون و میلر)، فرم شبکه­های زهکشی، شاخص مستطیل معادل، توزیع ارتفاعی حوضه‌ها، طول آبراهه­های اصلی، شیب و جهات شیب و زمان تمرکز) بوده و دارای ریسک سیلاب هستند و باید در احداث سازه‌های تقاطعی از جمله پل‌سازی بر این مسیل‌ها تمهیدات لازم اندیشده شود و دوره­های بازگشت سیلاب را مورد توجه قرار داد.

 

شکل(12) موقعیت ایستگاه‌های هیدرومتری مورد مطالعه

 

شکل (13)  نمودار دبی حدبیشتر لحظه­ای (مترمکعب بر ثانیه)  ایستگاه هفت حوض-رودخانه­ی درکه

 

شکل (14) نمودار دبی حدبیشتر لحظه­ای (متر مکعب بر ثانیه) ایستگاه سولقان-رودخانه­ی کن

 

شکل(15) نمودار دبی حدبیشتر لحظه­ای (مترمکعب بر ثانیه) ایستگاه پل تجریش-رودخانه­ی دربند

 

شکل (16) نمودار دبی حدبیشتر لحظه­ای (متر مکعب بر ثانیه) ایستگاه قلاک-رودخانه­ی دارآباد

نتیجه­گیری

نتایج تحقیق نشان می‌دهد، در کنار ویژگی­های فیزیوگرافیک حوضه‌های آبریز (به‌ویژه مساحت کم حوضه‎ها، شیب و ارتفاع زیاد، شکل حوضه­ها و زمان تمرکز کوتاه)، عوامل انسانی-ژئومورفولوژیکی (شهرسازی و توسعه­ی کالبدی بر روی باهادای تهران در دهه­های اخیر، ایجاد حوضه‌های تلفیقی، تجاوز و ساخت و ساز در حریم مسیل­ها، تغییر ماهیت و کاربری لندفرم‌های باهادای تهران و ایجاد سطوح نفوذناپذیر و آسفالته، احداث اتوبان، بزرگراه و پل­های متعدد و غیر اصولی) می‌توانند بر احتمال سیل­خیزی و سیل­گیری در منطقه­ی تهران بیفزاید. با توجه وقوع سیلاب در سال­های گذشته و اخیر (سیلاب 1366 تجریش و آب­گرفتگی متروی تهران و سیلاب سولقان کن در سال‌های اخیر) رخداد سیلاب در تهران همیشگی می­باشد. برای جلوگیری از بروز خسارت­های جانی و مالی ناشی از وقوع سیلاب و افزایش رفاه و امنیت شهروندان، نیازمند مدیریتی جامع و بین رشته­ای با رویکرد سیستمی (حوضه­ای) است.

نقشه­ی HRUS تهیه شده از حوضه‌های مورد مطالعه نشان­دهنده­ی تنوع زیاد واحدهای پاسخ هیدرولوژیک (HRUS) بیشتر حوضه‌ها، به‌ ویژه حوضه­ی‌ کن است. همچنین، نمودار داده‌های دبی حدبیشتر لحظه­ای، مربوط به ایستگاه‌های هیدرومتری هفت‌حوض (درکه)، سولقان (کن)، پل‌تجریش (دربند) و قلاک (دارآباد) نشان داد که در ایستگاه‌های هفت‌حوض و قلاک نوسان زیاد بوده است ولی در سولقان و پل‌تجریش نوسان کمی داشته و حول میانـگین بوده است. در نهایت مـی‌توان گفت، بـه دلیل وضعیت و ویژگی‌های هـیدروژئومورفولوژیک حوضه‌های آبریز در بالادست و با توجه به پیشینه­ی سیل‌خیزی در منطقه، کلان‌شهر تهران به شدت متأثر از رخداد سیلاب است و این مخاطره پدیده­ی همیشگی آن خواهد بود. لذا پیشنهاد می‌گردد، ضمن داشتن نگرش سیستمی و حوضه­ای به مخاطره سیلاب، به ویژگی‌های هیدروژئومورفولوژیک حوضه‌های آبریز در مکان­یابی، ساخت و نگهداری سازه‌های مرتبط با رودخانه به ‌ویژه پل‌سازی توجه گردد و تحقیقاتی در مورد نقش عوامل انسانی (ایجاد حوضه‌های تلفیقی، تجاوز به حریم مسیل‌ها و افزایش سطوح آسفالته و ...) مؤثر در بروز خطر سیل در کلان‌شهر تهران صورت گیرد.

تقدیر و تشکر

این مقاله برگرفته از رساله­ی دکتری با عنوان «مدل‌سازی ژئومورفولوژیکی احداث پل‌ها در مسیل‌های شهری (مطالعه­ی موردی: کلان‌شهر تهران)» می‌باشد که  با حمایت شهرداری تهران (مرکز مطالعات و برنامه‌ریزی شهر تهران) انجام پذیرفته است.



1- Henononin et al.,

[2]- Schumm

[3]- Thomas and Benson

[4]- Kenny

[5]- Fernandez-Lavado et al., 

[6]- Borga et al.,

[8]- Horton

[9]- Compactness Coefficient

[10]- Gravelius

[11]- Miller

1- Schumm 

2- Time of Concentration

[14]- Prasad

منابع
-اطلس کلان­شهر تهران (1385)، تهران: انتشارات شهرداری تهران .(www.atlas.tehran.ir)
- امیدوار، کمال و آمنه کیانفر (1389)، «پهنه‌بندی پتانسیل سیل‌خیزی حوضه­ی آبریز کنجانچم»، پژوهش‌های جغرافیای طبیعی، شماره­ی 72 (تابستان)، صص73-90.
- پناهی، حامد (1393)، «بررسی هیدروژئومورفولوژی حوضه‌ی آبریز قره­سو در ایجاد جریان‌های سیلابی»، پایان‌نامه­ی کارشناسی ارشد جغرافیای طبیعی (هیدروژئومورفولوژی)، دانشگاه تبریز.
- خبرگزاری مهر (1391)، «پل کن در جاده­ی قدیم کرج در اثر بارش‌های چند روز گذشته تهران ریزش کرد»، کد خبر 285278، تاریخ انتشار 24 آبان.
- داورزنی، زهرا (1383)، «پهنه‌بندی خطر سیل‌خیزی با تأکید بر ویژگی‌های ژئومورفولوژیک، مطالعه‌ی موردی: حوضه‌ی آبخیز داورزن»، پایان‌نامه­ی کارشناسی ارشد جغرافیای طبیعی (ژئومورفولوژی)، دانشگاه تهران.
- درفشی، خه‌بات (1390)، «بررسی تغییرات فضایی سیلاب در کلان‎شهر تهران»، پایان‌نامه­ی کارشناسی ارشد جغرافیای طبیعی (ژئومورفولوژی)، دانشگاه شهید بهشتی تهران.
- رامشت، محمدحسین (1389)، «حوضه‌های آبریز از دیدگاه سیستمی (مطالعه­ی موردی: حوضه­ی آبریز گاماسیاب)»، جغرافیا و برنامه­ریزی منطقه‌ای، سال اول، شماره­ی اول، صص127-145.
-  زاهدی، مجید و مریم بیاتی­خطیبی (1387)، «هیدرولوژی»، تهران: انتشارات سمت.
- شفیعی، فاطمه (1392)، «بررسی عوامل هیدروژئومورفولوژی مؤثر بر سیلاب در حوضه­های آبخیز»، دومین کنفرانس بین­المللی مخاطرات محیطی، دانشگاه خوارزمی.
- صفاری، امیر (1387)، «قابلیت‌ها و محدودیت‌های ژئومورفولوژیکی­کلان­شهر تهران به منظور توسعه و ایمنی»، رساله­ی دکتری ژئومورفولوژی، دانشگاه تهران.
- عزتیان، ویکتوریا و ذبیح‌الله دانش­آموز (1391)، «بررسی خصوصیات هیدروژئومورفولوژیک حوضه­­ی آبخیز خیرآباد»، مجله­ی علمی- پژوهشی آمایش سرزمین، دوره­ی چهاردهم، شماره­ی 2، صص113-140.
- علیزاده، امین (1381)، «هیدرولوژی کاربردی»، انتشارات آستان قدس رضوی.
- قنواتی، عزت­الله (1391)، «ارزیابیوپهنه‌بندیخطررخدادسیلابدر حوضه­یفرحزاد(تهران)بااستفادهاز مدل فازی»، مجله­ی جغرافیا و برنامه­ریزی محیطی، سال 23، پیاپی 48 ، شماره­ی 4، صص121-138.
- قهرودی­تالی، منیژه (1388)، «کاربردمدلیکپارچه­یسیلابشهریدر کلان‌شهرها (مطالعه­یموردی: شمالشرقتهران)»، جغرافیا و برنامه­ریزی منطقه­ای، پیش شماره­ی (پاییز و زمستان)، صص 167-178.
- مشرق نیوز (1394)، «خسارات سیلاب در کن و سولقان»، کد خبر 442874، تاریخ انتشار 29 تیر ماه.
- مقیمی، ابراهیم و امیر صفاری (1389)، «ارزیابیژئومورفولوژیکیتوسعه­یشهریدرقلمروی حوضه‌هایزهکشیسطحیمطالعه­یموردی:کلان‌شهرتهران»، فصلنامه­ی­ مدرس علوم انسانی، دوره­ی 14، شماره­ی 1، (بهار).
- مهدوی، محمد (1384)، «هیدرولوژی کاربردی»، چاپ پنجم، تهران: انتشارات دانشگاه تهران.
- نجفی، اسماعیل (1394)، «مدلسازی ژئومورفولوژیکی احداث پلها در مسیلهای شهری (مطالعه­ی موردی: کلانشهر تهران، رساله­ی دکتری ژئومورفولوژی، دانشگاه خوارزمی.
- وبلاگ شمران (1393)، «سیل تجریش، عکس‌های سیل تجریش»، بخش اول، تاریخ انتشار 19 بهمن.
- وزارت نیرو (1377)، «فرهنگ مهندسی رودخانه»، انتشارات دفتر استانداردهای مهندسی آب.
- یمانی، مجتبی و مریم عنایتی (1384)، «ارتباط ویژگی­های ژئومورفولوژیک حوضه­ها و قابلیت سیل­خیزی (تجزیه و تحلیل داده­های سیل از طریق مقایسه ژئوموفولوژیک حوضه­های فشند و بهجت‌آباد)»، پژوهش‌های جغرافیایی، شماره­ی 54 (زمستان)، صص 47-57 .
-Borga. M, Stoffel. M, Marchi. L, Marra. F. and Jakob. M, (2014), “Hydrogeomorphic Response to Extreme Rainfall in Headwater Systems: Flash Floods and Debris Flows, Journal of Hydrology, Journal Homepage: www.elsevier.com/locate/jhydrol.
 -Henononin, J., Russo, B., Roqueta, D.S., Diezma, R.S., Domingo, N.D., Thomsen, F. and Mark, O. (2010), “Urban Flood Real- Time Forecasting and Modeling”: A State- of- the- Art Review, Mike by DHI Conference-Copenhagen, PP: 1-21.
-Kenny. R., (1990), “Hydrogeomorphic Flood Hazard Elevation for Semi-arid Environments”, Quarterly Journal and Engineering Geology, London, 1990, Vol. 23, PP: 333-336.
-Leavesley, G. and Stannard .L, (1990), “Application of Remotely Sensed data in a Distributed Parameter Watershed model, Proc. of the Workshop on Applications of Rremote Sensing in Hydrology”, Saskatoon, Saskatchewan, Feb.
-Prasad V.H, (2004), “Delineation of Hydrologic Response Units (HRUs) Using Remote Sensing and GIS, Indian Institute of Remote Sensing (NRSA)”, Dept. of Space, Govt. of India.
-Thomas W.O. and M.A. Benson (1968), “Uniform Flood Frequency Estimating Methods for Federal Agences Water Resources Geology”, PP: 891-908.