مدلسازی اجرای طرح شهر اسفنجی در مدیریت منابع آب سطحی و زیرزمینی (مطالعه موردی دشت قزوین)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد، عمران - آب و سازه‌های هیدرولیکی، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره) قزوین، قزوین، ایران.

2 استادیار، گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بین المللی امام خمینی(ره) قزوین، قزوین، ایران.

10.22034/hydro.2026.70283.1338

چکیده

افزایش سطوح غیر قابل نفوذ شهری مانند پیاده‌روها، سنگ‌فرش‌ها، خیابان‌ها، ساختمان‌ها و غیره، باعث کاهش نفوذ بارش‌ها به درون زمین و افزایش رواناب در سطوح شهری شده است و ممکن است منجر به وقوع سیلاب‌های ناگهانی گردد. یکی از چالش‌های اساسی در مدیریت سیلاب‌های شهری، نحوه مدیریت رواناب‌های سطحی می‌باشد. در سال‌های اخیر از راهکارهای مختلفی مانند بهترین روش‌های مدیریتی (Best Management Practices)، روش‌های توسعه کم‌اثر (Low Impact Development) و همچنین ترکیبی از این روش‌ها‌ جهت مدیریت رواناب شهری استفاده شده است. یکی از این راهکارها که امروزه در کشورهایی مانند آلمان و چین استفاده شده است، راهکاری با عنوان"شهرهای اسفنجی" می‌باشد. در این روش مدیریت رواناب شهری به‌گونه‌ای صورت می‌گیرد که که آب به راحتی از فضای شهری خارج نشده و بتواند به دورن آب‌های زیرزمینی نفوذ یابد. در این مطالعه به بررسی عملکرد مجراهای نفوذپذیر زیرزمینی در زمینه پیاده‌سازی طرح شهر اسفنجی پرداخته شده است. همچنین تاثیر آب نفوذ یافته در افزایش تراز آب زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفته است. برای این کار، از نرم‌افزار Visual MODFlOW Flex جهت شبیه‌سازی سه بعدی آب زیرزمینی استفاده شده است تا بتوان تغییرات تراز آب زیرزمینی در تمام جهات را بررسی نمود. منطقه مورد مطالعه، ناحیه شمال شرقی شهر قزوین به مساحت حدوداً 300 هکتار می‌باشد. در این مطالعه با توجه عدم دسترسی به نوسانات سطح آب زیرزمینی، میانگین تراز آب زیرزمینی در منطقه به عنوان تراز اولیه انتخاب شده است و اثر تغذیه سیلاب در افزایش تراز مذکور مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصل از مدلسازی بیانگر کاهش 22 درصدی حجم رواناب سالانه و افزایش سطح آب زیرزمینی به میزان 5 سانتی‌متر در سال می‌باشد. در واقع نتایج حاصله نشان دهنده کارایی روش ارائه شده در کاهش حجم رواناب شهری و همچنین افزایش سطح آب زیرزمینی است که با صرف‌نظر کردن از نوسانات سطح آب زیرزمینی در بازه زمانی 10 ساله و صرفا با توسعه روش مذکور، می‌توان حدود نیم‌متر افزایش سطح آب زیرزمینی را انتظار داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Modeling and Implementing the sponge city plan using underground infiltration galleries Case Study of Qazvin Plain

نویسندگان [English]

  • Davood Bahrami 1
  • Majid Galoie 2
1 M.Sc. Student in Water and Hydraulic Structures Engineering, Department of Civil Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran
2 Assistant professor, Civil Engineering Department, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
چکیده [English]

The increase in impervious urban surfaces such as sidewalks, paving stones, streets, buildings, etc. has reduced the infiltration of precipitation into the ground and increased runoff on urban surfaces, which may lead to flash floods. One of the fundamental challenges in urban flood management is how to manage surface runoff. In recent years, various solutions such as Best Management Practices (BMPs), Low Impact Development (LID) methods, and also a combination of these methods have been used to manage urban runoff. One of these solutions, which is used today in countries such as Germany and China, is a solution called "sponge cities". In this method, urban runoff is managed in such a way that water does not easily leave the urban space and infiltrates into groundwater. This study examines the performance of underground permeable channels in the context of implementing the sponge city idea. The effect of infiltrated water on increasing groundwater levels has also been investigated. For this purpose, Visual MODFlOW Flex software was used to simulate 3D groundwater. The study area is the northeastern area of ​​Qazvin city, with an area of ​​approximately 300 hectares. The modeling results indicate a 22% decrease in annual runoff volume and an increase in groundwater levels of 5 centimeters per year. In fact, the results show the effectiveness of the presented method in reducing the volume of urban runoff and also increasing the groundwater level.

کلیدواژه‌ها [English]

  • groundwater recharge
  • sponge cities
  • urban runoff
  • underground permeable channels
  • 3D groundwater modeling

مراجع

خدایاری، م.، حصاری، ب.، احمدی، ح. و محمدپور، م. (1402). ارزیابی کارایی طرح تغذیه مصنوعی بر بهبود وضعیت آب زیرزمینی با مدل ریاضی (مطالعه موردی دشت فیرورق خوی در استان آذربایجان غربی). هیدورژئولوژی، 8(1): 170-186.
تیموری‌پور، ا.، ملازاده، م. (1399). مدیریت رواناب های حاصل از بارش در مناطق شهری و غیرشهری، نهمین همایش ملی سامانه های سطوح آبگیر باران، تبریز.
خارا، س.، صادقی لاری، ع. و سامانی، س. (1404). شبیه‌سازی عددی اب زیرزمینی با استفاده از مدل ریاضی (مطالعه موردی: آبخوان کهورستان، استان هرمزگان). هیدروژئولوژی، 10(1): 50-60.
صباح نیا، د. و صادقی لاری، ع. (1403). مدل‌سازی کمی آب زیرزینی با استفاده از GMS-MODFLOW (مطالعه موردی: آبخوان شمیل در استان هرمزکان). هیدروژئولوژی، 9(1): 71-85.
خیری، م.، زمانی لنجانی، م.، رابطی مقدم، م. و منتصری، ح. (1404). تاثیر شیب بستر آبخوان آزاد بر تغییرات سطح آب زیرزمینی در اثر بارش با مدل‌سازی عددی. هیدروژئولوژی، 10(1): 35-49.
Abida, H., & Sabourin, J. F. (2006). Grass swale-perforated pipe systems for stormwater management. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 132(1): 55-63.
Ahiablame, L. M., Engel, B. A., & Chaubey, I. (2013). Effectiveness of low impact development practices in two urbanized watersheds: Retrofitting with rain barrel/cistern and porous pavement. Journal of environmental management, 119: 151-161.
Cao, Y., Xu, M., Ni, P., & Mei, G. (2022). Physical and numerical modelling of infiltration from drainage holes for perforated storm sewer. Acta Geotechnica, 17(2): 527-543.
Chui, T. F. M., & Trinh, D. H. (2016). Modelling infiltration enhancement in a tropical urban catchment for improved stormwater management. Hydrological Processes, 30(23): 4405-4419.
Edwards, E. C., Harter, T., Fogg, G. E., Washburn, B., & Hamad, H. (2016). Assessing the effectiveness of drywells as tools for stormwater management and aquifer recharge and their groundwater contamination potential. Journal of Hydrology, 539: 539–553.
Händel, F., Liu, G., Fank, J., Friedl, F., Liedl, R., & Dietrich, P. (2016). Assessment of small-diameter shallow wells for managed aquifer recharge at a site in southern Styria, Austria. Hydrogeology Journal, 24(8): 2079-2091.
Iqbal, A., Rahman, M. M., & Beecham, S. (2022). Spatial Analysis of the Water Harvesting Potential of Permeable Pavements in Australia. Sustainability, 14: 16282.
Jiang, A. Z., & McBean, E. A. (2021). Sponge city: Using the “one water” concept to improve understanding of flood management effectiveness. Water, 13(5): 583.
 Khara, S., Sadeghi-Lari, A. and Samani, S. (2025). Numerical Simulation of Groundwater Using Mathematical Model (Case Study: Kahorestan Aquifer, Hormozgan Province, Southern Iran). Hydrogeology, 10(1): 50-60. (In persian)
Kheiri, M., Zamani Lenjani, M., Rabeti Moghadam, M. and Montaseri, H. (2025). Effect of Unconfined Aquifer Bed Slope on Groundwater Table due to Precipitation by Numerical Modeling. Hydrogeology, 10(1): 33-49. (In persian)
Khodaiari, M., Hessari, B., Ahmadi, H. and Mohammadpour, M. (2023). Evaluation of artificial recharge project efficiency for groundwater recovery with mathematical modeling (A case study on Firuraq of Khoy Plain in West Azerbaijan province). Hydrogeology, 8(1): 170-186. (In persian)
Kumar, S., Guntu, R. K., Agarwal, A., Villuri, V. G. K., Pasupuleti, S., Kaushal, D. R., ... & Bronstert, A. (2022). Multi-objective optimization for stormwater management by green-roofs and infiltration trenches to reduce urban flooding in central Delhi. Journal of Hydrology, 606: 127455.
Marazuela, M. Á., García-Gil, A., Santamarta, J. C., Gasco-Cavero, S., Cruz-Pérez, N., & Hofmann, T. (2022). Stormwater management in urban areas using dry gallery infiltration systems. Science of the Total Environment, 823: 153705.
Sabah Nia, D. and Sadeghi-Lari, A. (2024). Quantitative Modeling of Groundwater Using GMS-MODFLOW (Case Study: Shamil Aquifer in the Hormozgan Province). Hydrogeology, 9(1): 71-85. (In persian)
Teimouripor, A., Mollazedeh, M. (2020).  Rainfall runoff management in urban and non-urban areas, 9th National Conference on Rainwater Catchment Surface Systems, Tabriz. 1-14. (In persian)
Uyeno, M. T., Bairros, L. G. D. S., Lukiantchuki, J. A., Okawa, C. M. P., & Lautenschlager, S. R. (2023). Introducing an Innovative Design Approach for Drainage Systems: Facilitating Shallow Aquifer Recharge and Mitigating Flooding. Sustainability, 15(18): 13584.
 Wals, B. J. (2022). Soaking up the realisation of a sponge city. PhD Thesis, Wageningen University & Research (WUR) and Delft University of Technology (TU Delft).
Wan, Paijie, and Hongjie Zhang. (2026) Enhancing urban water ecological resilience through sponge city initiatives: Evidence from China. Urban Climate 65: 102755.
Watanabe, S. (1995). Study on storm water control by permeable pavement and infiltration pipes. Water science and technology, 32(1): 25-32.
Yadav, M., & Setia, B. (2016). Conceptualization and design of an efficient groundwater recharge system for NIT Kurukshetra. Procedia Technology, 25: 138-145.
Yang, S. (2025). Assessing the feasibility of implementing the Sponge City concept as a climate change response in mid-sized Ontario cities: A case study in the City of Kingston, Ontario (Doctoral dissertation). 154.
Zhang, N., Luo, Y. J., Chen, X. Y., Li, Q., Jing, Y. C., Wang, X., & Feng, C. H. (2018). Understanding the effects of composition and configuration of land covers on surface runoff in a highly urbanized area. Ecological Engineering, 125: 11-25.
هیدروژئولوژی
دوره 10، شماره 1
شهریور 1404
صفحه 103-116

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار