ارائه‌ی راه‌کارهای مدیریتی در مقابله با مخاطرات هم‌زمان سیلاب‌های ساحلی و درون شهری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد/ گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تهران.

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد / مهندسی آب و سازه‌های هیدرولیکی، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه تهران.

چکیده

هم‌زمانی سیلاب ساحلی و درون شهری به عنوان تهدیدی برای مناطق توسعه یافته شهری ساحلی به‌شمار می‌رود. برای رویارویی با چالش‌های جدید مدیریت سیلاب در این مناطق در درجه اول باید درک مناسبی از مخاطرات ناشی از سیلاب فراهم شود. بدین منظور در این تحقیق به شناسایی شدت و فراوانی وقوع سیل بر پایه‌ی اطلاعات طوفان‌های تاریخی منطقه موردنظر با استفاده از روش‌های آماری پرداخته شده است. پنج تابع توامان برای تعیین دوره بازگشت هم‌زمان سیلاب درون شهری و ساحلی بر داده‌های هیدرولوژیکی برازش داده شده و درنهایت با استفاده از آزمون‌های کلموگروف اسمیرنوف و خطای ریشه حداقل مربعات بهترین آن‌ها انتخاب شده است. سپس به منظور افزایش کیفیت و مدیریت برنامه‌های توسعه شهری، استفاده از نقشه‌های سیلاب به عنوان یک ابزار مفید در تصمیم‌گیری استفاده شده است. ازین رو نرم افزار WMS مبتنی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، در تعیین گستره و عمق آب‌گرفتگی ناشی از سیلاب ترکیبی 100 ساله بر منطقه برانکس در شهر نیویورک به کار گرفته شده است. راهکارهای مدیریتی کنترل سیلاب (BMP) به‌عنوان روش‌های کاهنده اثرات مخرب سیلاب در پنج گروه مقاومت، تاخیر، عقب نشینی، ذخیره و تخلیه طبقه بندی شده اند. سپس با استفاده از روش‌های تصمیم گیری چند معیاره شاخص عملکرد راه‌کارها براساس پنج فاکتور درجه کاهش خطر، زیبایی، هزینه‌های ساخت، هزینه‌های نگهداری و بهره‌برداری و سطح سازگاری با طبیعت تعیین شد و در نهایت یکی از راه‌کارها به عنوان استراتژی برتر کنترل سیلاب معرفی گردیده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Best Management Practices Presentation to Deal with the simultaneous Coastal and Inland Urban Flooding Hazards

نویسندگان [English]

  • M. Karamouz 1
  • M. Taheri 2
1 Professor, Department of Civil Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran.
2 M.Sc. Graduate of Hydraulics and Hydraulic Structures Engineering, Department of Civil Engineering, University of Tehran, Tehran, Iran.
چکیده [English]

Joint occurrence of coastal and inland urban flooding is considered as a major problem in coastal developed cities. An appropriate perception of flood hazard is imperative to face new challenges in flood management in these areas. To address this issue, flood frequency and intensity are determined based on historical storm data of the case study utilizing statistical analysis. Five copula functions have been fitted to hydrological data to find joint return periods of coastal and inland flooding and the best one has been detected based on the Kolmogorov–Smirnov and the root-mean-square error test. Afterward, flood delineation map is used as an effective tool in the improvement of decision making process in urban development plans. For this end, a geographic information systems based software named WMS has been utilized to delineate flood inundation and depth in Bronx brought of New York city in United States. Best management practices as flood management/mitigation strategies are categorized in five classes, namely resist, delay, store, discharge, and retreat. After that, a performance index has been derived based on five factors of degree of hazard mitigation, aesthetic, capital cost, maintenance and operation cost, and adaptability utilizing Multi Criteria Decision Making methods. Finally, one of the strategies is selected as a viable strategy to reduce flood hazards.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bronx New York City
  • Best Management Strategies
  • Multi Criteria Decision Making
  • Joint Occurrence Analysis of Coastal and Inland Urban Flooding
  • Flood Hydrological Simulation
Bilskie MV, Hagen SC, Medeiros SC, & Passeri DL (2014) Dynamics of sea level rise and coastal flooding on a changing landscape. Geophysical Research Letters 41(3):927-934

Chen YR, Yeh CH, & Yu B (2011) Integrated application of the analytic hierarchy process and the geographic information system for flood risk assessment and flood plain management in Taiwan. Natural Hazards 59(3):1261-1276

Daksiya V, Su H T, Chang YH, & Lo EY (2017) Incorporating socio-economic effects and uncertain rainfall in flood mitigation decision using MCDA. Natural Hazards 87(1):515-531

Downer CW, & Ogden FL (2004) GSSHA: Model to simulate diverse stream flow producing processes. Journal of Hydrologic Engineering 9(3):161-174

Karamouz M, Taheri M, Khalili P, & Chen X (2019) Building Infrastructure Resilience in Coastal Flood Risk Management. Journal of Water Resources Planning and Management 145(4): 04019004

 Karamouz M, Razmi A, Nazif S, & Zahmatkesh Z (2017) Integration of inland and coastal storms for flood hazard assessment using a distributed hydrologic model. Environmental Earth Sciences 76(11):395

Karamouz M, Zahmatkesh Z, Goharian E, & Nazif S (2014) Combined impact of inland and coastal floods: Mapping knowledge base for development of planning strategies. Journal of Water Resources Planning and Management 141(8):04014098

Karamouz M, Nazif S, & Falahi M (2012) Hydrology and hydroclimatology: Principles and applications. CRC Press

Khakbaz B, Imam B, Hsu K, & Sorooshian S (2012) From lumped to distributed via semi-distributed: Calibration strategies for semi-distributed hydrologic models. Journal of Hydrology 418:61-77

Khaliq MN, Ouarda TBMJ, Ondo JC, Gachon P, & Bobée B (2006) Frequency analysis of a sequence of dependent and/or non-stationary hydro-meteorological observations: A review. Journal of Hydrology 329(3-4):534-552

Machado MJ, Botero BA, López J, Francés F, Díez-Herrero A, & Benito G (2015) Flood frequency analysis of historical flood data under stationary and non-stationary modelling. Hydrology and Earth System Sciences 19(6):2561

Marfai MA, Sekaranom AB, & Ward P (2015) Community responses and adaptation strategies toward flood hazard in Jakarta, Indonesia. Natural Hazards 75(2):1127-1144

Nguyen P, Thorstensen A, Sorooshian S, Hsu K, AghaKouchak A, Sanders B, & Smith M (2016) A high resolution coupled hydrologic–hydraulic model (HiResFlood-UCI) for flash flood modeling. Journal of Hydrology 541:401-420

NOAA (2017a) Observed water levels at Willets point. Available at: https://tidesandcurrents.noaa.gov/ waterlevels.html?id=85 16945 [Online]

NOAA (2017b) Observed water levels at Kings Point. Available at: https://tidesandcurrents.noaa.gov/ waterlevels.html?id=851 6945 [Online]

NOAA (2017c) Observed rainfall data at Westchester Co. Available at: https://www.ncdc.noaa.gov/cdo-web/datas ets/GH CND/stations/GHCND: USW00094745/detail [Online]

Ozhan M, Bahremand A, Sheikhi V, Komaki Ch (2018) Prediction of floods extent with different return periods using 2-d hydraulic model, LISFLOOD-FP. Iran-Water Resources Research (In Persian)

Patrick L, Solecki W, Jacob KH, Kunreuther H, & Nordenson G (2015) New York city panel on climate change 2015 report chapter 3: static coastal flood mapping. Annals of the New York Academy of Sciences 1336(1):45-55

Rahimi L, Dehghani A, Abdolhosseini M, & Ghorbani Kh (2014) Flood frequency analysis using archimedean copula functions based on annual maximum series (case study: Arazkuseh hydrometric station in Golestan province). Iranian Journal of Irrigation and Drainage (In Persian)

RBD (2014) Hudson river project team's proposal. Available at: http://www.rebuildbydesign.org/data/ files/673.pdf [Online]

Shiau JT (2006) Fitting drought duration and severity with two-dimensional copulas. Water Resources Management 20(5):795-815

USGS (2017) Current/historical observations for New York. Available at: http://waterdata.usgs.gov/usa/ nwis/uv?01 302020 [Online]

Yosefi M, Ansari H, Mosaedi A, Samadi Z (2017) The relationship between three drought indices with a number of climate parameters in several climatic zones of Iran. Iran-Water Resources Research (In Persian)