تحلیل شاخص پایداری سیستم‏های جمع‏آوری آب‏های سطحی تحت تأثیر تغییر اقلیم (مطالعۀ موردی: منطقۀ 11 شهرداری تهران)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران

2 دانشیار گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران

چکیده

بررسی تأثیرات تغییر اقلیم بر فرایندهای هیدرولوژیکی، به‏ویژه سیلاب‏های شهری، برای سازگاری و تعدیل آثار آن اهمیت زیادی دارد. در مطالعۀ حاضر،ابتدا با هدف ارزیابی وضعیت سیستم‏های زهکشی شهری، تأثیر تغییر اقلیم بر بارش‏های حدی ناحیۀ یکم منطقۀ 11 شهر تهران در دورۀ 2020-2049 با استفاده از 10 مدل AOGCM تحت دو سناریوی RCP2.6 و RCP8.5 بررسی شد. سپس، یک سناریوی میانه به عنوان حالت تجمیعی از نتایج تمام مدل‏های اقلیمی یادشده در نظر گرفته شد. پس از آن، با استفاده از نرم‏افزار SWMM وضعیت شبکۀ فرعی زهکشی منطقه در شرایط موجود و همچنین حالت میانۀ تمام سناریوهای یادشده در شرایط آتی بررسی شد. درنهایت، عملکرد شبکه با محاسبۀ شاخص‏های کارایی شامل اطمینان‏پذیری، برگشت‏پذیری، آسیب‏پذیری و پایداری ارزیابی شد. برای شبیه‏سازی سیلاب‏های منطقه، از رگبار طرح با دورۀ ‏بازگشت پنج و 10 سال استفاده شد. نتایج شبیه‏سازی سیلاب نشان‏ می‏دهد در شرایط فعلی با وقوع بارشی با دورۀ ‏بازگشت پنج و 10 سال، در مجموع 25/23 درصد و در شرایط آتی حدود 22 درصد از طول کانال‏های منطقه دچار آب‏گرفتگی خواهند شد. شاخص پایداری شبکه نیز تحت تأثیر این بارش‏ها بررسی و مشخص شد. پایداری سیستم زهکشی منطقه در شرایط فعلی 89/77 درصد و در شرایط آتی تحت سناریوهای RCP2.6 و RCP8.5 به‌ترتیب 73/77 و 61/77 درصد است. به‏طور کلی، مشخص شد در دورۀ‏ آتی تحت تأثیر هر دو سناریوی تغییر اقلیم حجم سیلاب و تعداد نقاط آب‌گرفتگی شبکه در مقایسه با شرایط کنونی افزایش چشمگیری نخواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


 
1- Chocat B, Ashley R, Marsalek J, Matos MR, Rauch W, Schilling W, Urbonas B. Toward the sustainable management of urban storm-water. Indoor Built Environ. 2007; 16(3): 273–285.
 
2- Zhou Q. A Review of Sustainable Urban Drainage Systems Considering the Climate Change and Urbanization Impacts. 2014; 6(4): 976-992.
 
3- Nazif S. Developing an algorithm for the assessment of climate change impact on urban water cycle. Ph.D thesis, Faculty of Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran. 2010. (Persian)
 
4- Prodanovic P. Response of Water Resources Systems to Climate Change. Ph.D. dissertations, Department of Civil & Environmental Engineering,University of Western Ontario, London, Ontario, Canada. 2008; p 356.
 
5- Willems P, Olsson J, Arnbjerg-Nielsen K, Beecham S, Pathirana A, Gregersen IB, Madsen H, Nguyen VTV. Impacts of climate change on rainfall extremes and urban drainage. IWA Publishing: London, UK. 2012; p252.
 
6- Mailhot A, Duchesne S. Design criteria of urban drainage infrastructures under climate change. Water Resour. Plan. Manag. Asce, 2010; 136(2): 201–208.
 
7-  Boysen F. An overview and evaluation of composite indices of development. Journal of Social Indicators Research. 2002; 59(2):115-151.
 
8-  Zevenbergen C, Cashman A, Evelpidou N, Pasche E, Garvin S, Ashley R. Urban Flood Management. International Standard Book Number-13: 978-1-4398-9433-0. by Taylor & Francis Group, LLC. Balkema. 2005.
 
9- Sharifan RA, Roshan A, Aflatoni M, Jahedi A, Zolghadr M. Uncertainty and sensitivity analysis of SWMM model in computation of manhole water depth and subcatchment peak flood. Procedia Social and Behavioral Sciences. 2010; 2(6): 7739–7740.
 
10-   Zaghloul NA, Al-Mutairi BL. Water Harvesting of Urban Runo in Kuwait. Transaction A Civil Engineering, Sharif University of Technology. 2010; 17(3), pp. 236-243.
 
11-   Willems P, Arnbjerg K, Olsson J, Nguyen VTV. Climate Change Impact Assessment on Urban Rainfall Extremes and Urban Drainage: Methods & Shortcomings. Atmospheric Research. 2012; 103, 106-118.
 
12-   Yazdandust F, Pourshushtari M, Tahmasebi Birangani Y. Investigating the Effect of Climate Change on Urban Flooding and the Function of Drainage System, National Conference on Flood Management, Tehran. 2013.
 
13-   Darren W, Bruce C. Adaptation of Storm Drainage System to Accommodate Increased Rainfall Resulting from Climate Change, Journal of Environmental Planning and Management. 2014; 46-50.
 
14-   Birgani Y, Yazdandoost F. Resilience in urban drainage risk management systems. Proceedings of the Institution of Civil Engineers -Water Management. Thomas Telford Ltd. 2015; 3-16.
 
15-   Willuweit L, O'Sullivan J, Shahumyan H. Simulating the effects of climate change, economic & urban planning scenarios on urban runoff patterns of a metropolitan region. Urban Water Journal. 2015; 1-16.
 
16-   Ahmed S, Tsanis I. Climate Change Impact on Design Storm and Performance of Urban Storm-Water Management System (A Case Study on West Central Mountain Drainage Area in Canada). Hydrol Current Res. 2016; 7:229.
 
17-   Binesh N, Niksokhan MH, Sarang A, Rauch W. Improving Resilience of Urban Drainage System in Adaptation to Climate Change (Case study: Northern Tehran, Iran). 2018. International Conference on Building Tomorrow’s Society, 16th International Environmental Specialty, At: Canada, June 13-16 (2018).
 
18-   Zistab Consulting Engineers. Basic studies report (A study on operationalizing comprehensive surface waters plan and preparing river streams and canals improvement schemes for the District 11 of the city of Tehran, Tehran, Iran. 2015. (Persian)
 
19-   Shariat R, Roozbahani A, Ebrahimian A. 2019. Risk analysis of urban stormwater infrastructure systems using fuzzy spatial multi-criteria decision making. The Science of the total environment. 647:1468-1477.
 
20-   Gironas J, Roesner LA, Rossman LA, Davis J. A new app lications manual for the Storm Water Management Model (SWMM). Environmental Modelling and Software. 2010; 25(6): 813-814.
 
21-   Rossman LA. Storm water management model, User’s Manual version 5.0. EPA/600/R-05/040, National Risk Management Research Laboratory. United States Environmental Protection Agency, Cincinnati, Ohio. 2009; 259p.
 
22-   Carter TR, Hulme M, Lal M. IPCC-TGCIA. Guidelines on use of scenario data for climate impact & adaptation assessment.. Intergovernmental Panel on Climate Change, Task Group on Scenarios for Climate Impact Assessment. 1999; Version 1, 69p.
 
23-Jafarpour S, Cannoni A. Climate change scenarios in the fifth report of the Intergovernmental Panel on Climate Change and its comparison with the previous report. 2016. Second National Conference on Environmental and Natural Resources Conservation. At: Ardebil, Mohaghegh Ardabil University, Iran. March 3-4 (2016). (Persian)
 
24-  Van Vuuren DP, Edmonds J, Kainuma M, Riahi K, Thomson A, Hibbard K, et al. 2011. The representative concentration pathways: an overview Climatic Change, 109: 5-31.
 
25-  Maleki Nejad H, Soleimani Motlagh M, Jaideri A, Shater Abshuri S. Comparison of partial and maximum frequency series for maximum daily precipitation to determine the best probabilistic distribution (Case Study: Tehran and Alborz provinces). Journal of Meteorological Organization (Nivar(. 2015; 39(90):3-14. (Persian)
 
26-  Todini E. Looped water distribution networks design using a resilience index based heuristic approach. Urban Water. 2000; 2(2):115-122.
 
27-  Tajrishi M, Malekmohammadi B. Suitable method to accomplish flood insurance program for crisis management in flood condition of urban areas, 2nd International Conference on Integrated National Disaster Management, Tehran, Iran. 2009; 1-18.
 
28-  Mugume S, Gomez D, Butler D. Quantifying the resilience of urban drainage systems using a hydraulic performance assessment approach.13th International Conference on Urban Drainage, Malaysia. 2014.
 
29-  Gharaibeh NG, Asce M, Chiu Y, Gurian PL. Decision methodology for allocating funds across transportation infrastructure assets, Journal of Infrastructure Systems. 2006; 12(1):1-9.
 
30-  Valizadeh N, Zorn CR, Shamseldin AY. Evaluating the technical resilience of stormwater systems to flooding. Stormwater Conferenc, Australia.2016.
 
31-  Bocchini P, Frangopol DM, Ummenhofer T, Zinke T. Resilience and sustainability of civil infrastructure, Toward a unified approach. Journal of Infrastructure Systems. 2013; 20(2): 1-16.
 
32-  Loucks DP, Van Beek E. Water Resources systems planning and management. United Nations Educational, Scientefic and Cultural Organization (UNESCO). Paris, France. 2005.
 
33-  Hashimoto T, Stedinger JR, Loucks DP. Reliability, Resiliency and Vulnerability criteria for water resources system performance evaluation. Water Resources Research. 1982; 10(1):14-20.
 
34-  Menzoda VM, Villanuave EE, Adem J. Vulnerability of basin and watershed in Mexico to global climate change. Climate Research Journal. 1997; 9:139-145.
 
35-  Lane BA, Sandoval-Solis S, Porce EC. Environmental flows in human-dominated system. Integrated water management strategies for the Rio Grand / Bravo basin. River Research and Applications. 2014.
 
36-  Sandoval-Solis S, McKinney Dc, Loucks DP. Sustainability index for water resources planning and management. Journal of Water Resources Planning and Management. 2011; 137(5):381-390.
دوره 6، شماره 3
مهر 1398
صفحه 631-649
  • تاریخ دریافت: 20 دی 1397
  • تاریخ بازنگری: 31 اردیبهشت 1398
  • تاریخ پذیرش: 31 اردیبهشت 1398
  • تاریخ اولین انتشار: 01 مهر 1398
  • تاریخ انتشار: 01 مهر 1398