تقييم مخاطر الفيضانات المفاجئة بمدينة مكة المكرمة
بالاعتماد علي نظم المعلومات الجغرافية
GIS-Based Spatial Mapping of Flash Flood
Hazard in Makkah city, Saudi Arabia
إيجي ماتكس - العدد الثالث - يناير 2012 ص 1 - 13 :
سبق نشر بمجلة نظم المعلومات الجغرافية Journal of Geographic Information System (مجلة علمية أمريكية) بالمجلد رقم 3 العدد رقم 3 (يوليه) 2011 صفحة 217 -223 حمله من هنا E .
جمعة محمد داود - معهد بحوث المساحة ، الجيزة ، مصر وحاليا بجامعة أم القري بمكة المكرمة
معراج بن نواب مرز - مركز التميز في أبحاث الحج و العمرة ، جامعة أم القري ، مكة المكرمة
خالد بن عبد الرحمن الغامدي - قسم الجغرافيا بجامعة أم القري بمكة المكرمة
الملخص:
تحدث الفيضانات بصورة متكررة بمدينة مكة المكرمة بالمملكة العربية السعودية نتيجة عدة عوامل و خصائص التكوين الطبوغرافي والجيولوجي للمدينة المقدسة ، لذا فقد أصبح ضروريا للتخطيط التنموي للمدينة الحصول علي تقديرات دقيقة للفيضانات و تأثيراتها المكانية.
تم في الدراسة الحالية تطوير نظام معلومات جغرافي GIS لتحديد حجم و توزيع خصائص الفيضانات مكانيا. يعتمد هذا النظام علي دمج عدة قواعد معلومات - طبوغرافية و مناخية و جيولوجية واستخدامات الأراضي – في إطار متكامل يستخدم طريقة منحني الأرقام CN لنمذجة الفيضانات في الأودية القاحلة التي لا تتوافر عندها قياسات حقيقية للفيضان.
كذلك تم إجراء الحسابات الكمية للفيضان ، مثل عمق و حجم الجريان السطحي ، داخل طبقة GIS للحصول علي جميع النتائج الخرائطية و الكمية في نفس بيئة نظام المعلومات الجغرافية.
أشارت نتائج الدراسة إلي أن عمق الجريان السطحي في مكة المكرمة (باستخدام فترة رجوع تبلغ 50 عاما) يتراوح بين 128.1 ملليمتر إلي 193.9 ملليمتر ، بينما تتراوح قيم تصرف الذروة بين 1063 و 4489 متر مكعب/ثانية و بإجمالي حجم فيضان يصل إلي 172.97 مليون متر مكعب في النطاق الحضري لمدينة مكة المكرمة.
تتعدد مميزات هذا الأسلوب الحديث لتشمل الدقة و التكلفة المنخفضة و الحصول علي نتائج رقمية بالإضافة لإمكانية تطبيق هذه الأسلوب التقني الحديث في أي ظروف أخري.
Abstract :
Flash floods occur periodically in Makkah city, Saudi Arabia, due to several factors including its rugged topography and geological tructures. Hence, precise assessment of floods becomes a more vital demand in development planning.
A GIS-based methodology has been developed for quantifying and spatially mapping the flood characteristics.
The core of this new approach is integrating several topographic, metrological, geological, and land use datasets in a GIS environment that utilizes the Curve Number (CN) method of flood modelling for ungauged arid catchments.
Additionally, the computations of flood quantities, such as depth and volume of runoff, are performed in the attribute tables of GIS layers, in order to assemble all results in the same environment.
The accomplished results show that the runoff depth in Makkah, using a 50-years return period, range from 128.1 mm to 193.9 mm while the peak discharge vary from 1063 m3 /s to 4489 m3 /s. The total flood volume is expected to reach 172.97 million m3 over Makkah metropolitan area.
The advantages of the developed methodology include precision, cost-effective, digital outputs, and its ability to be re-run in other conditions.
1- مقدمة:
تتعدد مخاطر الفيضانات المفاجئة سواء في فقد الأرواح البشرية أو الخسائر الاقتصادية و البيئية. تتميز مدينة مكة المكرمة بعاملين يزيدان من مخاطر الفيضانات بها: أولا الطبيعة الطبوغرافية المعقدة ، ثانيا وجود ما يقارب الثلاثة ملايين حاج سنويا بالمشاعر المقدسة لأداء فريضة الحج في فصل الشتاء وهو أكثر الفصول مطرا في المملكة العربية السعودية. تزايد الاهتمام العلمي في العقدين الأخيرين بقضية مخاطر الفيضانات و أجريت العديد من الدراسات الحديثة علي المستوي العالمي للوصول لطرق جديدة ودقيقة لتقييم هذه المخاطر ، ومن أمثلة هذه الدراسات ما تم في كلا من الولايات المتحدة الأمريكية [1] و جمهورية مصر العربية [2, 3] و نيجيريا [4] و كوريا الجنوبية [5] و الصين [6] والمملكة العربية السعودية ,7] [8. تهدف هذه الورقة العلمية لتطوير نظام معلومات جغرافي لتقدير مخاطر الفيضانات في مدينة مكة المكرمة اعتمادا علي أحدث وأدق البيانات المتاحة.
2- تقدير الفيضان:
تهدف طرق تقدير الفيضان إلي نمذجة العلاقة بين المطر المتساقط و الجريان السطحي الناتج عنه ، ويمكن بصفة عامة تقسيم هذه الطرق إلي ثلاثة مجموعات. المجموعة الأولي تسمي الطرق البسيطة – مثل الطريقة المنطقية و المعادلات الضمنية – ومنها يمكن تقدير قيمة تصرف الذروة بسرعة و بالاعتماد علي عدد بسيط من المعلومات. تعد طريقة منحني الأرقام (Curve Number أو اختصارا CN) أحد طرق المجموعة الثانية أو المجموعة متوسطة التعقيد. أما المجموعة الثالثة فتشمل الطرق التفصيلية أو الطرق الأكثر تعقيدا والتي تعتمد علي دراسة كل عنصر يدخل في ظاهرة تحول المطر إلي جريان سطحي دراسة تفصيلية متعمقة. تعد طريقة منحني الأرقام الطريقة الأكثر انتشارا في الدراسات الهندسية ومشروعات إدارة الموارد الطبيعية وخاصة في الولايات المتحدة الأمريكية [10, 11, 12, 13].
تم تطبيق تقنيات نظم المعلومات الجغرافية و الاستشعار عن بعد كأدوات تقنية عالية الكفاءة في تحديد مخاطر الفيضانات [14, 15]. علي سبيل المثال قام شانج وآخرون [16] بالاعتماد علي نظم المعلومات الجغرافية في دراسة العلاقة بين مخاطر الفيضانات و التغير في أنماط استخدامات الأراضي. أيضا قام جاسروتيا و سنج [17] باستخدام طريقة منحني الأرقام في دراسة الجريان السطحي وتآكل الثرية في إطار نظام معلومات جغرافية. كذلك قام شين و آخرون [18] بتقدير مخاطر الفيضان من خلال GIS لتطوير نموذج رياضي للعلاقة بين العاصفة المطرية والجريان السطحي. كما قام دونجكوان وآخرون [19] بتطوير نظام معلومات جغرافي لحساب المعاملات المورفولوجية للأودية بطريقة آلية. أما جوبتا و بانيجراهيا [20] فقد قاما بتطبيق عدة أنواع من المعلومات والبيانات المكانية لدراسة خصائص الفيضانات في إطار نظام معلومات جغرافية. أيضا قام جيوجاس و آخرون [21] بتطبيق GIS لإنشاء خرائط مخاطر الفيضانات القوية. أما كارماكر و آخرون [22] فقد طوروا نظام معلومات جغرافية لتقدير الفيضانات في كندا يسمح بتقدير احتمالية الفيضان و تقييم المخاطر المكانية المتوقعة علي خرائط.
3- الفيضانات الفجائية في مدينة مكة المكرمة:
تقع مدينة مكة المكرمة في الجزء الجنوبي الغربي للمملكة العربية السعودية وعلي بعد 80 كيلومترا من البحر الأحمر (شكل رقم 1) . تمتد مكة المكرمة بين خطي طول 35 ’ 39ْ شرقا و 02’ 4ْ0 شرقا وبين دائرتي عرض 09’21 ْشمالا و 37’21 ْ شمالا ، وتبلغ مساحة النطاق العمراني للمدينة المقدسة (منطقة الدراسة) حوالي 1593 كيلومترا مربعا. تتميز طبوغرافية مكة المكرمة بالوعورة حيث توجد عدة مناطق جبلية داخل النطاق العمراني للمدينة. يعد فصل الشتاء هو الفصل الأكثر مطرا في المملكة العربية السعودية ويتراوح المتوسط السنوي للمطر في مدينة مكة المكرمة - للفترة 2009-1966م - بين 3.8 و 318.5 ملليمتر بمتوسط يبلغ 101.2 ملليمتر (شكل رقم 2). نتيجة الطبوغرافية الوعرة لمكة المكرمة فتحدث الفيضانات المفاجئة بصورة متكررة مع اختلاف ملحوظ في قوتها. أشار مرزا و أحمد [23] أن الفيضانات العرمة تتكرر كل 46 سنة (فترة الرجوع) تقريبا بينما تتكرر الفيضانات من الدرجة الثانية كل 33 عاما بينما تتكرر الفيضانات قليلة الخطورة كل 13 عاما تقريبا. لا يعد المتوسط السنوي للمطر كعامل جيد لقوة العاصفة المطرية في عملية تقدير خطورة الفيضان ، حيث من الممكن أن تتجاوز قوة احدي العواصف المطرية هذا المتوسط السنوي. علي سبيل المثال فأن العاصفة المطرية التي حدثت في عام 1969م (شكل رقم 3) قد بلغت قوتها 107.5 ملليمتر/ساعة في الدقائق العشرة الأولي منها. و بناءا علي قياسات محطة مناخية واحدة فقط فأن هذه العاصفة القوية قد نتج عنها حجم جريان سطحي بلغ أكثر من 41 مليون متر مكعب في المنطقة المركزية لمدينة مكة المكرمة مما نتج عنه خسائر بشرية و اقتصادية بالغة [23].
يمكن تحديد فترة الرجوع من خلال تحليل بيانات و قياسات الفيضان و الأمطار في فترة زمنية. تعرف فترة الرجوع علي أنها العدد المتوسط للسنوات التي من الممكن أن تتكرر عندها العاصفة المطرية بنفس قوتها أو أكبر. يمكن حساب قيمة فترة الرجوع باستخدام طريقة Welbull (كأحدي الطرق المختلفة لذلك) كالآتي :[24]
1) T= (n + 1) /m
تم حساب فترة الرجوع لعاصفة عام 1969م ووجد أنها تبلغ 44 عاما ، وهذه النتيجة هامة جدا في دراسات تقدير الفيضان لسببين: (1) أن هذه العاصفة المطرية أو هذا الفيضان العرم من الممكن أن تتكرر بحلول عام 2013م لا قدر االله ، (2) أن قيمة فترة الرجوع المناسبة التي تعتمد عليها حسابات تقدير الفيضان في مكة المكرمة يجب ألا تقل عن 44 عاما والأفضل أن تؤخذ بقيمة 50 عاما. بذلك أمكن حساب قيمة قوة العاصفة المطرية المناسبة لفترة رجوع تبلغ 50 عاما (باستخدام طريقة التحليل الإحصائي Log Pearson III ) ووجد أنها تساوي 200 ملليمتر/ساعة وهذه هي القيمة التي تم الاعتماد عليها في حسابات تقدير الفيضان المتوقع في مدينة مكة المكرمة [25].
حيث T = فترة الرجوع بالسنوات ، n = عدد السنوات التي يتوافر لها بيانات ، m = ترتيب البيان (أو العام) الذي حدث عنده قيمة الفيضان الأكبر بعد إعادة ترتيب جميع البيانات المتاحة ترتيبا تنازليا.
4- البيانات و طريقة العمل:
تم تجميع عدة أنواع من قواعد البيانات لمدينة مكة المكرمة ، وتعد أهم قواعد البيانات تلك المتمثلة في نموذج الارتفاعات الرقمية DEM. أمكن لمركز التميز في أبحاث الحج والعمرة بجامعة أم القري توفير نموذج ارتفاعات رقمية يغطي مدينة مكة المكرمة - يتصف بقدرة تمييز مكاني تبلغ 5 أمتار فقط - من مدينة الملك عبد العزيز للعلوم و التقنية (شكل رقم 4). أوضح مرزا و آخرون [26] أن دقة هذا النموذج تبلغ ثلاثة أضعاف دقة نماذج الارتفاعات الرقمية العالمية (مثل نموذج ASTER ونموذج SRTM3) في مكة المكرمة. يوضح الشكل رقم 5 أن مناسيب الأرض في مدينة مكة المكرمة تتراوح بين 80 و 982 مترا. وفي إطار الدراسة الحالية تم أيضا جمع قواعد بيانات جيولوجية ومناخية و بيانات التربة و استخدامات الأراضي لمدينة مكة المكرمة.
ويتكون نظام المعلومات الجغرافي – الذي تم تطويره في الدراسة الحالية – من ثلاثة مراحل (شكل رقم 5). في المرحلة الأولي تم استخدام برنامج نظم المعلومات الجغرافية Arc GIS وملحق Arc Hydro لاستنباط عدة طبقات تصف جيومورفولوجية منطقة الدراسة. تشمل هذه الطبقات طبقة الأودية الرئيسية ، طبقة الأحواض الفرعية لكل وادي رئيسي ، طبقة شبكات التصريف لكل وادي باستخدام طريقة سترالر Strahler ، بالإضافة لطبقة المسار الرئيس لكل وادي. أما المرحلة الثانية فشملت تطبيق طريقة تقدير الفيضان التي طورنها الهيئة الأمريكية للحفاظ علي الموارد الطبيعية NRCS (المعروفة سابقا باسم إدارة الحفاظ علي التربة أو SCS).
تعرف هذه الطريقة أيضا باسم طريقة منحني الأرقام CN والتي تعتمد علي استخدام البيانات الجيولوجية وبيانات التربة واستخدامات الأراضي في تحديد رقم محدد لكل منطقة يستخدم لاحقا في حساب أو تقدير خصائص الفيضان المتوقع مثل عمق و حجم الجريان السطحي وقيمة تصرف الذروة. أمكن - في الدراسة الحالية – كتابة برامج بلغة VBA لتطبيقها داخل طبقات نظم المعلومات الجغرافية لحساب معاملات خصائص الفيضان التالية [27]:
شكل رقم 1: منطقة الدراسة
شكل رقم 2: الأمطار في مكة المكرمة للفترة 2009-1966م
شكل رقم 3: العاصفة المطرية لعام 1966م في مدينة مكة المكرمة
2) (Q = ( P –0.2 S )2 / ( P + 0.8 S)
3 ) (S = 25.4 ( (1000 / CN ) – 10
4 ) QT = Q A
5) qp = qu A Q
حيث: Q = عمق الجريان السطحي بالملليمتر ، P = عمق التساقط بالملليمتر المقابل لفترة الرجوع المطلوبة ، S = معامل الجهد الأقصى بالملليمتر ، CN = منحني الأرقام ، QT = حجم الجريان بالمتر المكعب ، A = مساحة المنطقة بالكيلومتر المربع ، Q عمق الجريان السطحي بالملليمتر ، qp = تصرف الذروة بالمتر المكعب/ثانية ، qu = وحدة تصرف الذروة بالمتر المكعب/الكيلومتر المربع/الملليمتر (ويمكن الحصول عليها من رسومات بيانية خاصة [28] كما يمكن حسابها باستخدام معادلات خاصة [13] ).
كما يمكن حساب المعاملات الأخرى من المعادلات التالية:
v = 0.2279 L / tc (6
tc = 1.67 [ L 0.8 (S+1)0.7 ] / [ 1900*SL0.5 ] (7
Sd = 0.133 Tc (8
حيث: v = سرعة الجريان السطحي بالمتر/ثانية ، L = طول مجري الحوض بالمتر ، tc = زمن التركيز بالدقائق (يمكن حسابه بعدة معادلات منهم المعادلة المذكورة أعلاه والمسماة بمعادلة SL ، (NRCS = الميل المتوسط للحوض بالنسبة المئوية ، Sd = زمن العاصفة بالساعة.
شكل رقم 4: نموذج الارتفاعات الرقمية لمدينة مكة المكرمة
شكل رقم 5: خطوات تطوير نظام المعلومات الجغرافية لمنطقة الدراسة
5- النتائج:
تم تطبيق خطوات نظام المعلومات الجغرافية المطور لمدينة مكة المكرمة باستخدام أحدث و أدق قواعد البيانات المتاحة. شملت نتائج المرحلة الأولي من هذا النظام تطوير عدة خرائط وحساب قيم المعاملات المورفومترية. تم استنباط عدد ستة أودية رئيسية لمدينة مكة المكرمة تتراوح مساحاتهم بين 74.3 و 360.6 كيلومترا مربعا بينما تتراوح أطوال المجري الرئيسي بين 16.50 و 48.55 كيلومترا (شكل رقم 6). يقدم الجدول رقم 1 قيم بعض المعاملات المورفومترية لهذه الأودية.
تم في المرحلة الثانية تقدير خصائص الفيضان المتوقع في مدينة مكة المكرمة ، حيث تمت الحسابات باعتماد قيمة عمق المطر P تساوي 200 ملليمتر لفترة رجوع تبلغ 50 عاما. وهذه القيمة لفترة الرجوع تم الحصول عليها من التحليل الإحصائي لبيانات الأمطار في مكة المكرمة للفترة 2009-1966م. يعرض الجدول رقم 2 والشكل رقم 7 قيم عناصر الفيضان المحسوبة. وجد أن قيم تدفق الذروة تتراوح بين 1063 متر مكعب/ثانية (للوادي رقم C2) و 4489 متر مكعب/ثانية (للوادي رقم C5). أما قيم عمق الجريان السطحي فتراوحت بين 151.7 و 178.8 ملليمتر. كذلك تم حساب حجم الجريان السطحي ووجد أنه يتراوح بين 13.28 مليون متر مكعب (للوادي رقم C3) و 54.69 مليون متر مكعب (للوادي رقم C5) وبإجمالي يبلغ 172.97 مليون متر مكعب لأودية مدينة مكة المكرمة.
العنصر C6 C5 C4 C3 C2 C1
مساحة الوادي (كم2) 200.2 360.6 109.9 74.3 122.3 252.7
محيط الوادي (كم) 102.03 134.76 89.09 50.23 69.13 134.6
محيط المجرى (كم) 38.13 48.55 29.70 16.50 23.64 42.48
6- المناقشة:
أمكن ملاحظة أن الوادي الثالث C3 له أقل زمن تركيز (1.98 ساعة) وهذا هو الوقت المستغرق لكي يصل الجريان السطحي من أقصي نقطة بالوادي إلي نقطة المصب. أيضا يمكن استنتاج أن هذا الوادي له أقل زمن عاصفة (0.26 ساعة) بينما أكبر زمن عاصفة (0.80 ساعة) كان للوادي الأول C1. أما بالنسبة لسرعة الجريان السطحي في الأودية الستة فقد تراوحت بين 22.44 متر/ساعة للوادي الثاني C2 و 73.37 متر/ساعة للوادي الخامس C5.
من المعروف أنه كلما قل زمن التركيز كلما زادت مخاطر الفيضان ، ومن هنا يمكن القول أن الوادي الثالث C3 يعد أخطر أودية مدينة مكة المكرمة. وهذه نتيجة منطقية بالنظر إلي أن هذا الوادي له أكبر قيمة لمعدل انحدار الأرض (40.43 متر/كيلومتر) حتى وان كان هذا الوادي ليس هو الأكبر من سرعة الجريان السطحي. كما تلاحظ أيضا أن الوادي الثالث C3 - وكما هو متوقعا – له أقل زمن عاصفة (0.26 ساعة) بينما الوادي الخامس C5 له أكبر زمن عاصفة (0.8 ساعة). ومن الجدير بالذكر – كما تدل المعادلة رقم 8 – أن زمن العاصفة دالة في زمن التركيز tc.
تم إجراء تحليل الارتباط بين عناصر الفيضان الرئيسية ويعرض الجدول رقم 3 نتائج هذا التحليل. بالنظر إلي قيم سرعة الجريان السطحي في الأودية الستة لمنطقة الدراسة يمكن استنتاج أن أقل سرعة جريان موجودة في الوادي الثاني C2 بينما أكبر سرعة كانت في الوادي الخامس C5. تدل المعادلة رقم 5 أن سرعة الجريان السطحي تتناسب طرديا مع طول المجري الرئيسي للوادي وتتناسب عكسيا مع زمن التركيز. وهذه النتيجة يمكن أيضا ملاحظتها في نتائج الجدول رقم 3 حيث علاقة الارتباط قوية و موجبة بين كلا من تدفق الذروة و حجم الفيضان و مساحة الوادي وطول المجري الرئيسي وبين سرعة الجريان السطحي (ارتباط يبلغ 0.61 ، 0.74 ، 0.76 ، 0.97 علي الترتيب) بينما ترتبط سرعة الجريان ارتباطا سالبا يبلغ -0.48 مع زمن التركيز.
شكل رقم 6: الأودية الرئيسية و أطوال مجاريها
بالنظر إلي قيم منحني الأرقام CN لأودية مدينة مكة المكرمة الستة أمكن استنتاج أن أعلي قيمة تبلغ 93 ، والسبب الرئيسي لهذه القيمة العالية يعود إلي عاملين:
(1) جزء كبير من النطاق الحضري للمدينة المقدسة هو مناطق سكنية مسفلتة مما يقلل بصورة كبيرة جدا من تسرب مياه الأمطار إلي باطن التربة ويزيد من حجم الجريان السطحي ، (2) أن جزء كبير من الطبيعة الجيولوجية لمكة المكرمة مكون من أحجار ما قبل الكامبري النارية وهي غير منفذة للمياه بصورة كبيرة ولها معامل CN كبير في مجموعات وأنواع التربة في طريقة منحني الأرقام ذاتها. أيضا يمكن استنباط أن الأودية الأول و الثاني و الخامس و السادس لها قيم CN متماثلة. إلا أن الوادي الثاني هو الأقل مساحة ، وبالتالي فأنه سينتج أقل تصرف ذروة بينما ينتج الوادي الخامس C5 أكبر تصرف ذروة بسبب أنه الأكبر مساحة. تؤكد نتائج الجدول رقم 3 هذا الاستنتاج بما أن مساحة حوض الوادي و طول مجراه الرئيسي لهما ارتباط طردي قوي (0.85 و 0.70) مع ذروة التدفق.
أيضا يمكن استنباط أن أعلي قيم لعمق الجريان السطحي هي تلك الموجودة في الوادي الثالث C3 وهذا منطقيا حيث أنه الوادي ذو أعلي قيمة منحني الأرقام CN. أما بالنسبة لحجم الفيضان فأن الوادي الخامس C5 له أكبر قيمة بسبب أنه أكبر الأودية الستة من حيث المساحة (تبلغ قيمة الارتباط بين حجم الفيضان و مساحة حوض الوادي 0.9987 كما في الجدول رقم 3) .
جدول رقم 2: خصائص الفيضان بأودية مكة المكرمة (لفترة رجوع 50 عاما)
شكل رقم 7: التوزيع المكاني للفيضان بمدينة مكة المكرمة
إن لاستخدام طريقة منحني الأرقام لتقدير مخاطر الفيضان اعتمادا علي نظم المعلومات الجغرافية العديد من المميزات. أولا أنها تدمج العديد من أنواع البيانات المكانية و غير المكانية (الجيولوجية و المناخية و أنواع التربة و أنواع استخدامات الأراضي ونماذج الارتفاعات الرقمية) في إطار واحد متكامل. من المعلوم أن بعض الطرق البسيطة (مثل الطريقة المنطقية) تتطلب أنواع قليلة من المدخلات وأيضا هناك معادلات ضمنية مطبقة في المملكة العربية السعودية تعتمد فقط علي مساحة حوض الوادي. أشار داود و آخرون [29] إلي أن طريقة منحني الأرقام تعد الأكثر دقة من أية طريقة أخري لتقدير مخاطر الفيضانات المفاجئة في مدينة مكة المكرمة. أيضا فأن الطريقة التي تم ابتكارها في الدراسة الحالية لها ميزة أخري ألا وهي إجراء جميع حسابات تقدير خصائص الفيضان (باستخدام برمجة VBA) داخل نظام المعلومات الجغرافي. وهذا ينتج عته أن عملية تقدير مخاطر الفيضان أصبحت أسرع وأكثر كفاءة كما أنها أصبحت قابلة للتطبيق تحت أية ظروف أخري أو لأية منطقة جغرافية أخري في المملكة العربية السعودية طالما توافرت المعطيات الأساسية المطلوبة.
جدول رقم 3: الارتباط بين خصائص الفيضان الرئيسية
7- الخلاصة:
تتميز مدينة مكة المكرمة بعاملين رئيسين ألا وهما الطبوغرافية الصعبة وتجمع ما يقارب الثلاثة ملايين حاج ، مما يزيد من خطورة الفيضانات المفاجئة. طورت الدراسة الحالية أسلوب تقني يعتمد علي نظم المعلومات الجغرافية لتقدير خصائص و مخاطر الفيضانات بالمدينة المقدسة. يعتمد هذا الأسلوب الحديث علي دمج عدة أنواع من قواعد البيانات في إطار نظام معلومات جغرافي متكامل يستخدم طريقة منحني الأرقام لنمذجة الفيضانات. أشارت نتائج الدراسة أن أهم العناصر المؤثرة علي الحجم الكلي لفيضانات مكة المكرمة هي مساحة حوض الوادي و طول المجري الرئيسي وتصرف الذروة. أيضا وجد أن كلما زادت قيمة منحني الأرقام (بناءا علي التكوين الجيولوجي و نفاذية التربة و نوع استخدامات الأراضي) كلما زادت مخاطر الجريان السطحي. يتميز الأسلوب الجديد الذي قدمته الدراسة الحالية بأنه دقيق و منخفض التكلفة ويقدم نتائجه في صورة رقمية كما أنه يمكن تطبيقه تحت أية سيناريوهات أخري (مثل تغيير قيمة فترة الرجوع). وبناءا عليه فتوصي الدراسة باعتماد هذه النتائج الدقيقة في التخطيط الحضري لمدينة مكة المكرمة ، كما توصي بتطبيق هذا الأسلوب التقني الحديث في إدارة الفيضانات في كافة مدن المملكة العربية السعودية.
8- شكر و تقدير:
يتقدم الباحثون بالشكر و التقدير للدعم المادي المقدم من مركز التميز في أبحاث الحج و العمرة بجامعة أم القري بمكة المكرمة.
المراجع:
[1] USGS (U.S. Geological Survey). “Watershed models for decision support for inflows to Potholes reservoir”, Washington scientific investigations report 2009–5081, 2009.
[2] M., Azab. “Assessment and management of natural hazards and disasters along Qena-Safaga road, central eastern desert, Egypt”, Egypt. Journal of Remote Sensing and Space Science, 12, 2009, pp. 55-70.
[3] M. El Bastawesy, K., White, and A. Nasr,. “Integration of remote sensing and GIS for modelling flash floods in Wadi Hudain catchment, Egypt”, Hydrological Process, 23, 2009, pp. 1359- 1368.
[4] S. Yahaya, N. Ahmad, and R. Abdalla. “Multi-criteria analysis for flood vulnerable areas in Hadejia-Jama’are river basin, Nigeria”, European Journal of Scientific Research, 42(1), 2010, pp. 71-83.
[5] N. Kim, J.W. Lee, J., Lee, and J.E. Lee,. “SWAT application to estimate design runoff curve number for South Korean conditions”, Hydrological Process,. 24, 2010, pp. 2156–2170.
[6] W. Liang, C. Yongli, C. Hongquan, D. Daler, Z. Jingmin, and Y. Juan. “Flood disaster in Taihu Basin, China: causal chain and policy option analyses”, Environmental Earth Science, DOI 10.1007/s12665-010-0786-x, Published on line October 19, 2010.
[7] M. Al Saud. “Assessment of flood hazard of Jeddah area 2009, Saudi Arabia”, Journal of Water Resource and Protection, 2, 2010, pp. 839-847.
[8] E. Fred, and B. Mostafa. “Flood risk modelling for holy sites in Makkah”, Proc. of the symposium on National GIS application in Saudi Arabia, Al-Kober city, Saudi Arabia, 2008.
[9] E. Mihalik. “Watershed characterization and runoff modelling of the Chapel branch creek, Orangeburg county, South Carolina”, MSC thesis, College of Charleston, South Carolina State, USA, 2008.
[10] IDoT (Iowa state Department of Transportation). “Iowa storm water management manual” , 2009.
[11] US ACE (US Army Corps of Engineers). “Physical stream assessment”, 2004.
[12] NH DoT (New Hampshire Department of Transportation). “Drainage design manual for highways” , 1998.
[13] US DoT (US Department of Transportation). “Highway hydrology manual”, Publication No. FHWA-02-001, 2002.
[14] A. Youssef, B. Pradhan, and A. Hassan. “Flash flood risk estimation along the St. Katherine road, southern Sinai, Egypt using GIS based morphometry and satellite imagery”, Environmental Earth Science, DOI 10.1007/s12665-010-0551-1, Published on line April 27, 2010.
[15] A. Saleh, and S. Al-Hatrushi. “Torrential flood hazards assessment, management, and mitigation, in wadi Aday, Muscat area, Sultanate of Oman, a GIS & RS approach”, Egypt. Journal of Remote Sensing and Space Sciences., 12, 2010, pp. 71-86.
[16] H. Chang, J., Franczyk, and C. Kim. “What is responsible for increasing flood risks? The case of Gangwon Province, Korea”, Natural Hazards, (48), 2009, pp. 339–354.
[17] A. Jasrotia, and R. Singh. “Modeling runoff and soil erosion in a catchment area, using the GIS, in the Himalayan region, India”, Environmental Geology, (51), 2006, pp 29–37.
[18] J. Chen, A. Hill, and L. Urbano. “A GIS-based model for urban flood inundation”, Journal of Hydrology, 373, 2010, pp. 184–192.
[19] Z. Dongquan, C. Jining, W. Haozheng, T. Qingyuan, C. Shangbing, and S. Zheng. “GIS-based urban rainfall-runoff modeling using an automatic catchment-discretization approach: a case study in Macau”, Environmental Earth Sciences, (59), 2009, pp. 465–472.
[20] P. Guptaa, and S. Panigrahya. “Geo-spatial modeling of runoff of large land mass: Analysis, approach and results for major river basins of India”, Proceedings. Of the international archives of the photogrammetry, remote sensing and spatial information sciences. Vol. XXXVII. Part B2. Beijing, 2008.
[21] D. Gogoase, I. Armaş, and C. Ionescu. “Inundation Maps for Extreme Flood Events at the Mouth of the Danube River”, International Journal of Geosciences, (2), 2011, pp. 68-74.
[22] S. Karmakar, S. Simonovic, A. Peck, and J. Black. “An information system for risk-vulnerability assessment to flood”, Journal of Geographic Information System, No. 2, 2010, pp. 129-146.
23] مرزا ، معراج نواب و أحمد ، بدر الدين يوسف ، أحوال الطقس و المناخ في الشتاء بمكة المكرمة ، رسائل جغرافية رقم 253، الجمعية الجغرافية الكويتية ، الكويت ، 2001 .
[24] H. Raghunath. “Hydrology: Principles, Analysis, and Design”, New Age International Ltd., New Delhi, India, 2006.
[25] KSA MoPWH (Saudi Ministry of Public Works and Housing). “Storm water drainage system for Muzdalifah and Arafat areas”, Unpublished technical report, 2001.
[26] M. Mirza, G. Dawod, and K. Al-Ghamdi. “Assessment of global and national digital elevation models for geodetic and geomorphologic applications in Makkah metropolitan area, Saudi Arabia”, The XXV IUGG General Assembly, Melbourne, Australia, 28 June - 7 July, 2011.
[27] Z. Sen. “Wadi hydrology”, CRC Press, New York, 2008. [28] US NRCS (US National Resources Conservation Services). “Urban hydrology for small watersheds”, Technical Manual TR55, 1986.
[29] G. Dawod, M. Mirza, and K. Al-Ghamdi. “Assessment of several flood estimation methodologies in Makkah metropolitan area, Saudi Arabia”, Under review, Arabian Journal of Geosciences .
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق