نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

طراحی سیستم جمع آوری رواناب شهری با استفاده از مدل SWMM (مطالعه موردی: شهرک ولی عصر(عج) شهر باغین، کرمان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
زهرا محمدحسن نژاد 1
مهناز قائینی حصاروئیه 2
احسان فدائی کرمانی 3
1 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران- آب و سازه های هیدرولیکی، بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان
2 استاد، بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان
3 استادیار، بخش مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان
10.22125/iwe.2024.420970.1758
چکیده
در دهه‌های اخیر سیلاب‌های شهری به دلیل اینکه می‌توانند در صورت عدم کنترل و مدیریت خسارت‌های جانی و مالی جبران‌ناپذیری را به بار بیاورند، اهمیت ویژه‌ای پیدا کرده اند. به همین دلیل طراحی سیستم جمع‌آوری رواناب کارآمد که هم بتواند رواناب حاصل از وقوع شدید بارش را جمع‌آوری کند و هم به‌صورت بهینه از نزولات جوی خصوصاً در مناطق خشک و نیمه‌خشک بهره ببرد، اهمیت بالایی پیدا می‌کند. در این پژوهش ابتدا به آنالیز داده‌های بارش 24 ساعته ایستگاه سینوپتیک کرمان با طول آماری 30 سال و داده‌های مکانی شهرک ولیعصر (عج) واقع در شهر باغین استان کرمان پرداخته می شود. سپس سیستم جمع‌آوری رواناب شهری برای منطقه مورد مطالعه برای سیلاب با دوره بازگشت 10 ساله بر طبق نشریه شماره 3-118 در محیط نرم افزار SWMM طراحی می گردید. بررسی برای ارزیابی کارایی سیستم حاکی از آن بود که سیستم طراحی‌شده برای عبور سیلاب با دوره بازگشت 25 ساله و 100 ساله با توجه به نشریه مذکور با انجام تغییراتی در مولفه های سیستم کارآمد می‌باشد. به طوری که جریان همواره زیربحرانی و سرعت جریان از 3 متر برثانیه طبق نشریه مذکور تجاوز ننموده است. به منظور کاهش رواناب تولید شده و رسیدن به سیستم بهینه تر، از بام سبز به عنوان روش توسعه کم اثر استفاده شد. نتایج حاکی از آن بود استفاده از این روش میزان جریان خروجی سیستم را تا 30 درصد کاهش می دهد.
کلیدواژه‌ها
رواناب شهری
مدل مدیریت سیلاب (SWMM)
روش های توسعه کم اثر
هیدرولوژی شهری
بام سبز
موضوعات

عنوان مقاله English

Design of urban stormwater drainage system using SWMM model (Case study: Vali Asr town of Baghein, Kerman)

نویسندگان English

Zahra Mohammad Hassannejad 1
Mahnaz Ghaeini-Hessaroeyeh 2
Ehsan Fadaei-Kermani 3
1 M.Sc. Candidate, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
2 Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
3 Assistant Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, Shahid Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده English

In recent decades, urban floods have gained special importance because they can cause irreparable human and financial losses if they are not controlled and managed. For this reason, the design of an efficient runoff collection system that can both collect the runoff resulting from heavy rainfall and optimally use the rainfall, especially in arid and semi-arid regions, becomes very important. In this research, the urban runoff of Valiasr town (Aj) located in Baghin city of Kerman province was first simulated by analyzing rainfall data and location data in the SWMM software, and then the urban runoff collection system for the studied area for floods with a return period of 10 years according to the guideline number 118-3 was designed. The investigation to evaluate the efficiency of the system indicated that the system designed is efficient to pass the 25-year and the 100-year flood according to the mentioned guideline by making changes in the components of the system. The flow’s Froud number in the system’s links has not exceeded 1 and the maximum flow’s speed has not exceeded from allowed speed determined in the guideline, which is 3 meters per second. In order to reduce the produced runoff and achieve a more optimal system, green roof was used as a low-impact development method, and the results indicated that using this method reduces the amount of system outflow by 30%.

کلیدواژه‌ها English

Urban runoff
Stormwater management model
LID
Urban hydrology
Green roof
بدیعی زاده، س.، بهره­مند،ع.، دهقانی، ا.، نورا ،ن. 1394. مدیریت سیلاب شهری از طریق شبیه­سازی رواناب سطحی با استفاده از مدل SWMM در شهر گرگان، استان گلستان. نشریه پژوهش­های حفاظت آب و خاک، دوره 22، شماره4.
سازمان برنامه و بودجه کشور، وزارت نیرو، "مبانی و ضوابط طراحی شبکه­های فاضلاب و آب­های سطحی "، بازنگری نشریه­ 3-118، 1395.
سید کابلی، ح.، معاضد، ه.، دلقندی، م و همتی، م. 1388. پیش بینی کمی و کیفی فاضلاب­های سطحی در حوضه های شهری با ایتفاده از نرم افزار EPA SWMM. پنجمین همایش ملی علوم و حوضه آبخیزداری ایران، کرج، انجمن آبخیزداری ایران.
مرادی، م.، 1394. مقایسه روش های تحلیلی – احتمالاتی و شبیه سازی پیوسته برای محاسبه رواناب شهری(مطالعه موردی، شهرک شفا و باهنر کرمان)، پایان نامه کارشناسی ارشد منابع آب دانشگاه شهید باهنر کرمان.
ناصح پور، م.، خزیمه نژاد، ح.، فروتن، ا. 1399 ارزیابی اثرات توسعه شهری بر رواناب با استفاده از مدل SWMM (مطالعه موردی استان قم). نشریه علوم و تکنولوژی محیط زیست. جلد 22 شماره 12. ص 89-79.
نوری، ح.، فردین، س.، کرمی، ح. 1397. توسعه عملکرد روش های نوین با استفاده از بهینه سازی چند هدفه در کنترل رواناب شهری، تحقیقات منابع آب ایران، دوره 14، شماره 3.
Arjenaki, M.O., Sanayei, H.R.Z., Heidarzadeh, H. and Mahabadi, N.A., 2021. Modeling and investigating the effect of the LID methods on collection network of urban runoff using the SWMM model (case study: Shahrekord City). Modeling Earth Systems and Environment, 7(1):1-16.
Arvand, S., Delghandi, M., Ganji, Z., & Alipour, A. 2020. Evaluation of Storm Water Management Model (SWMM5. 0) in simulation of urban runoff (case study: urban catchment of Neyshabur). Irrigation and Water Engineering, 10(3), 68-81.
Cheng, T., Xu, Z., Yang, H., Hong, S., & Leitao, J. P. 2020. Analysis of effect of rainfall patterns on urban flood process by coupled hydrological and hydrodynamic modeling. Journal of Hydrologic Engineering, 25(1), 04019061.
Dell, T., Razzaghmanesh, M., Sharvelle, S. and Arabi, M., 2021. Development and application of a SWMM-Based simulation model for municipal scale hydrologic assessments. Water, 13(12), p.1644.
Gumbel, E. J. 1941. The return period of flood flows. The annals of mathematical statistics, 12(2): 163-190.
Jiang, L. E. I., Chen, Y. A. N. G. B. O., & Wang, H. U. A. N. Y. U. 2015. Urban flood simulation based on the SWMM model. Proceedings of the International Association of Hydrological Sciences, 368, 186-191.
Li, Y., & Liu, J. (2023). Green roofs in the humid subtropics: The role of environmental and design factors on stormwater retention and peak reduction. Science of The Total Environment, 858, 159710.
Morsy, M.M., Goodall, J.L., Shatnawi, F.M. and Meadows, M.E., 2016. Distributed stormwater controls for flood mitigation within urbanized watersheds: Case study of Rocky Branch Watershed in Columbia, South Carolina. Journal of Hydrologic Engineering, 21(11): 05016025.
Wang, S., Jiang, R., Yang, M., Xie, J., Wang, Y. and Li, W., 2023. Urban rainstorm and waterlogging scenario simulation based on SWMM under changing environment. Environmental Science and Pollution Research, pp.1-17.
Zakizadeh, F., Moghaddam Nia, A., Salajegheh, A., Sañudo-Fontaneda, L. A., & Alamdari, N. 2022. Efficient Urban Runoff Quantity and Quality Modelling Using SWMM Model and Field Data in an Urban Watershed of Tehran Metropolis. Sustainability, 14(3), 1086.
Zhang, X., Guo, X., & Hu, M. 2016. Hydrological effect of typical low impact development approaches in a residential district. Natural Hazards, 80, 389-400.
Zhang, X., Qiao, W., Huang, J., Li, H., & Wang, X.2023. Impact and analysis of urban water system connectivity project on regional water environment based on Storm Water Management Model (SWMM). Journal of Cleaner Production, 138840.
Zhuang, Q., Li, M., & Lu, Z. 2023. Assessing runoff control of low impact development in Hong Kong's dense community with reliable SWMM setup and calibration. Journal of Environmental Management, 345, 118599.