جانمایی حوضچه‌های ذخیره با استفاده از مدل شبیه‌ساز SWMM و تصمیم‌گیری چندمعیاره مکانی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مهندسی عمران- منابع آب، دانشگاه صنعتی شریف،

2 دانشیار دانشکده مهندسی عمران و دفتر مطالعات آب و محیط زیست دانشگاه صنعتی شریف

چکیده

حوضچه‌های ذخیره یکی از روش‌های سازه‌ای کنترل سیلاب در محیط‌های شهری هستند. اگرچه تأثیر مثبت این سازه‌ها در کنترل سیلاب امری بدیهی است، اما برخی از تحقیقات نشان داده‌اند که استفاده از آن‌ها در مکان‌های نامناسب می‌تواند باعث بدتر شدن وضعیت سیلاب یک حوضه شود. در این مقاله، روشی ابتکاری ارائه شد که در آن از نتایج مدل‌سازی هیدرولوژیکی- هیدرولیکی برای جانمایی حوضچه‌ها به‌منظور کنترل سیلاب به‌صورت مستقیم استفاده می‌شود. حوضه درکه در شهر تهران به‌عنوان مورد مطالعه انتخاب شد. برای جانمایی حوضچه، معیارهای مختلفی از جمله هیدرولوژیکی، فیزیوگرافی و اقتصادی در نظر گرفته شد. مدل SWMM برای شبیه‌سازی‌های هیدرولوژیکی- هیدرولیکی به‌کار گرفته شد تا وضعیت شبکه موجود در مقابله با سیلاب ارزیابی شود. نتایج مدل‌سازی، شامل نقاط آب گرفتگی و آبنمودهای جریان به‌عنوان پارامترهای ورودی به ساختار تصمیم‌گیری چند معیاره مکانی در نظر گرفته شدند. در این ساختار، از فرایند تحلیل سلسله مراتبی به‌عنوان ساختار تصمیم‌گیری و از سیستم اطلاعات جغرافیایی به‌عنوان ابزار تحلیل مکانی استفاده شد. خروجی حاصله نقشه‌ای بود که میزان تناسب هر نقطه از حوضه مورد مطالعه را برای احداث حوضچه‌های ذخیره نشان داد. با الگوریتم ارائه شده، می‌توان روند جانمایی این تأسیسات و سایر BMPها را در سطح یک شهر بهبود بخشید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Siting Detention Basins Using SWMM and Spatial Multi-Criteria Decision Making

نویسندگان [English]

  • Ebrahim Ahmadisharaf 1
  • Masoud Tajrishy 2
1 Grad. Student, Dept. of Civil Eng., Sharif University of Technology
2 Associate Professor Dept. of Civil Eng. Sharif University of Technology
چکیده [English]

Detention basins are one of the structural measures for floodwater control in urban environments. They are effective tools in flood mitigation, but some studies have shown that they may aggravate the condition if not properly sited. This study presents an innovative approach which directly incorporates hydrologic-hydraulic modeling results to the site selection procedure for flood control detention basins. Darakeh Catchment located in Tehran is selected as the case study. Hydrologic, physiographic, and economic parameters are considered as siting criteria. SWMM model is employed for simulating hydrologic-hydraulic processes and evaluating the current drainage network against low-frequent storms. Modeling results, including flooded junctions and the flow hydrographs, are used as input parameters to the spatial decision making framework. The framework employs Analytical Hierarchy Process (AHP) as the decision making structure and geographic information system (GIS) as the spatial analyst tool. The output is a raster map which shows each cell potential for the placement of the detention basin. The proposed approach aims to improve the siting procedure based on these measures and other BMPs in an urban environment.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Detention Basins
  • Site Selection
  • AHP
  • SWMM
  • Urban Flood Control
. Iran Water Resources Management Company. (2006). Draft flood damage estimation manual, 296-a, Iran Energy Department, Tehran. (In Persian)

2. Tingsanchali, T. (2012). “Urban flood disaster management.” Proc. Eng., 32, 25-37.

3. Chen J., Hill, A. A., and Urbano, L. D. (2009). “A GIS-based model for urban flood inundation.” J. of Hydrol., 373 (1-2), 184-192.

4. Young, K. D., Kibler, D. F., Benham, B. L., and Loganathan, G. V. (2009). “Application of the analytical hierarchical process for improved selection of storm-water BMPs.” J. Water Res. Plan. Manag., 135 (4), 264-275.

5. Yeh, C.H., and Labadie, J. W. (1997). “Multiobjective watershed-level planning of storm water detention systems.” J. Water Res. Plan. Manag., 123 (6), 336-343.

6. Emerson, C. H., Welty, C., and Traver, R. G. (2005). “Watershed-scale evaluation of a system of storm water detention basins.” J. of Hydrol. Eng., 10 (3), 237-242

7. Gilroy, K. L., and McCuen, R. H. (2009). “Spatio-temporal effects of low impact development practices.” J. Hydrol., 367(3-4), 228-236.

8. Schneider, L. E., and McCuen, R. H. (2006). “Assessing the hydrologic performance of best management practices.” J. Hydrol. Eng., 11 (3), 278-281.

9. Fang, Z., Zimmer, A., Bedient, P. B., Robinson, H., Christian, J., and Vieux, B. E. (2010). “Using a distributed hydrologic model to evaluate the location of urban development and flood control storage.” J. Water Res. Plan. Manag., 136 (5), 597-601.

10. Saaty, T. L. (1980). The analytical hierarchical process: Planning, priority settings, resource allocation, McGraw-Hill Pub., New York, NY.

11. Palmeri, L., and Trepel, M. (2002). “A GIS-based score system for siting and sizing of created or restored wetlands: two case studies.” Water Res. Manag., 16, 307-328.

12. Keir, A.W., Doucett, J. A., and Oliveri, T. (1993). “Landfill siting using GIS technology: The case of the peel landfill site search.” Canadian Conference on GIS, Ottawa, Canada.

13. Tkach, R. J., and Simonovic, S. P. (1997). “A new approach to multi-criteria decision making in water resources.” J. Geog. Inf. Decis. Anal., 1 (1), 25-44.

14. Meyer, V., Scheuer, S., and Haase, D. (2009). “A multicriteria approach for flood risk mapping exemplified at the Mulde River, Germany.” Nat. Hazards, 48 (1), 17-39.

15. Shahmansouri, A.,  Sabahi, M. S., Rezaei Adryani, R., Lotfi, A., and Khodadi Darban, A. (2012). “The application of Analyical Hierarchy Process (AHP) in the selection of type and location of water treatment plant.” J.of Water and Wastewater 84, 134-139. (In Persian)

16. Prince George’s County Department of Environmental Resources. (2005). BMP/LID decision support system for watershed based stormwater management: User’s guide, Department of Environmental Resources Programs and Planning Division, Largo, MD.

17. United States Environmental Protection Agency. (2012). System for urban stormwater treatment and analysis integration (SUSTAIN) model, Office of Research and Development, Cincinnati, OH.

18. Young, K. D., Dymond, R. L., and Kibler, D. F. (2011). “Development of an improved approach for selecting stormwater best management practices.” J. Water Res. Plan. Manag., 137 (3), 268-275.

 19. Cronshey, R. (1986). Urban hydrology for small watersheds, 2nd Ed., Natural Resources Conservation Service, Washington, DC.

20. United States Department of Agriculture- National Resources Conservation Service. (2004). Chapter 10: Estimation of direct runoff from storm rainfall, Part 630: Hydrology: National Engineering Handbook, Washington, DC.

21. Mahab Ghodss Consulting Engineers. (2011). Tehran stormwater master project, Tehran. (In Persian)

22. United States Environmental Protection Agency. (2000). National menu of stormwater best management practices: Dry detention ponds, USA.

<http://cfpub.epa.gov/npdes/stormwater/menuofbmps/index.cfm?action=factsheet_results&view=specific&bmp=67> (May 1, 2012)

23. Munda, G. (2006). “Social multi-criteria evaluation for urban sustainability policies.” Land Use Policy, 23 (1), 86-94.