النمذجة الهيدرولوجية لحوض وادي عرنة الأعلى بمدينة مكة المكرمة

نوع المستند : المقالة الأصلية

المستخلص

في هذه الدراسة قُدم نموذج هيدرولوجي مبنى على نظم المعلومات الجغرافية تعتمد مدخلاته على ثلاثة ركائز أساسية، الركيزة الأول هي نماذج الارتفاعات الرقمية، والتي تستخرج منها الخصائص الهيدرولوجية مثل (طول الجريان، واتجاه الجريان، وتجمع الجريان)، ومع معرفة سرعة الجريان أمكننا تحديد النطاقات الزمنية بحوض وادي عرنة الأعلى، الركيزة الثانية هي الخصائص المورفولوجية مثل استخدامات الأراضي وأنواعها، والغطاء الأرضي وأنواعه، والتي من خلالها استخرجت معاملات الجريان بحوض وادي عرنة الأعلى قبل وبعد التوسع العمراني الضخم، الركيزة الثالثة هي بيانات TRMM المحسنة والمعايرة من خلال المحطات المناخية في منطقة الدراسة، والتي تتصف بتوزيعها الجغرافي على كامل الحوض، مقارنة بالمحطات المناخية أو المطرية التي تمثل المحيط الذي تقع به، ومن خلال تكامل هذه الركائز الثلاثة، تم بناء النموذج الهيدرولوجي لإنتاج منحنى وحدة الهيدروجراف، وإجمالي حجم التصريف لكل نطاق زمني، وإجمالي كمية المطر الساقط لكل نطاق زمني، وكذلك معرفة ذروة التصريف للجريان السيلي وفي أي نطاق زمني حدث، ومن هذه القياسات المنتجة من النموذج الهيدرولوجي، ومن القياسات الميدانية لبعض الخصائص الهندسية للجسور التسعة عشر الواقعة بقناة المجرى الأسفل للحوض، أمكن تحديد كفاءة قناة المجرى الأسفل بحوض وادي عرنة الأعلى باستخدام بيانات لعاصفة 24 أكتوبر 2018، وعاصفتين تصميميتين، ومن خلال النموذج الهيدرولوجي تم معرفة حجم الموارد المائية وأهميتها في وضع الاستراتيجيات لإدارة الحصاد المائي بحوض وادي عرنة الأعلى بالاعتماد على بيانات لعدة عواصف مختارة.

الكلمات الرئيسية

الموضوعات الرئيسية

النص الكامل

A hydrological model based on geographic information system was applied in this study. This hydrological model depends on three main pillars. The first pillar is digital elevation models which hydrological characteristics such as flow direction, flow accumulation and flow length can be extracted from the DEM. These hydrological characteristics and identifying runoff velocity in upper wadi Uranah basin were able to determine the time zones for rainfall in the basin. The second pillar is morphological characteristics such as land cover types and land use types. The area calculation of morphological characteristics produces the runoff coefficients for upper wadi Uranah basin before and after the huge urban expansion. The third pillar is fine resolution and calibrated TRMM data that are geographically distributed over entire the upper wadi Uranah basin, compared to rain stations that only represent the rainfall data on for specific boundary.

The integration of the three pillars gives the possibility to build the hydrological model. Then, from this hydrological model became possible to create hydrograph unit, the total discharge volume for each time zone, the total amount of rainfall for each time zone and the peak discharge of the runoff in which time zone it occurred. These measurements that extract from the hydrological model. In addition to, field measurements of engineering characteristics of the nineteen bridges located in the channel of the lower stream of upper wadi Uranah basin were able to determine the efficiency of the downstream channel by using TRMM rainfall data for 24 October 2018 storm. Also, the efficiency of upper wadi Uranah basin downstream channel was tested by two design storms based on rainfall data of two stations. On the other hand, the hydrological model can determine the volume of the water resources which is extremely important for managing water harvesting in the upper wadi Uranah basin.

المراجع

المراجع باللغة العربية:
أحمد، ب. ا. ي.، ومرزا، م. ن. (2001). ‏أحوال الطقس والمناخ في الشتاء بمكة المكرمة‏ ‏(الأولى، ص 180)‏. المملكة العربية السعودية: معهد خادم الحرمين الشريفين لأبحاث الحج بجامعة أم القرى.
أيديا بيركنز، (1982). "خلاصة الأعمال المدنية – أيديا بيركنز آند ويل – ذو القعدة 1408 ه".
البارودي، محمد. سعيد. (2012). تقدير أحجام السيول ومخاطرها عند المجرى الأدنى لوادي عرنة جنوب شرق مدينة مكة المكرمة باستخدام نظم المعلومات الجغرافية. الجمعية الجغرافية المصرية، سلسلة بحوث جغرافية، العدد 48.
البسطويسي، محمد. عبد الغفار.، وحبيب الله، تركي. محمد. (2013). دمج بيانات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية والرصد الميداني للسيول لتقدير المعاملات الهيدرولوجية بوادي عرنة بمنطقة مكة المكرمة والمشاعر المقدسة. مجلة الملك عبد العزيز: علوم الأرصاد والبيئة وزراعة المناطق الجافة، م 24 ع 2، ص 49 – 74.
حسين، عبد العزيز عبد القادر (1997). معجم المصطلحات الجيولوجية. مركز العلمي، جامعة الملك عبد العزيز، جدة.
سيج، مصر. للاستشارات. الهندسية. (2011). " UMM Al-Qura Flood Protection and Networks Design" صفر 1433 هـ.
الغامدي، سعد. أبو راس. (2012). المخاطر المحتملة للسيول شرق مدينة مكة المكرمة باستخدام تقنيتي الاستشعار من البعد ونظم المعلومات الجغرافية. مشروع بحثي مدعوم من معهد البحوث العلمية وإحياء التراث الإسلامي (رقم 43106001).
قطب، سعود.، الوقداني، عبدالله.، الفقي، عمرو.، عويقة.، حاتم. (2010). دراسة درأ أخطار السيول عن الحرم الجامعي لجامعة أم القرى بالعابدية بمكة المكرمة، ورشة عمل (تأمين جامعة أم القرى من مخاطر السيول الفرص والتحديات) جامعة أم القرى، مكة المكرمة.
النفيعي، هيفاء. محمد. (2010). تقدير الجريان السطحي ومخاطره السيلية في الحوض الأعلى لوادي عرنة بوسائل الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية، رسالة ماجيستير غير منشورة، جامعة أم القري، مكة المكرمة.
المراجع باللغة الإنجليزية:
Abdelkarim, A., & Gaber, A. F. (2019). Flood risk assessment of the Wadi Nu’man Basin, Mecca, Saudi Arabia (During the Period, 1988–2019) based on the integration of geomatics and hydraulic modeling: a case study. Water, 11(9), 1887.
Al-Subai,K (1992) Erosion-sedimentation and seismic considerations to dam sitting in the central Tihamat Asir region. Ph. D dissertation, Faculty of Earth Science, King Abdulaziz University, Saudi Arabia.
Al-Subyani, A. M. (2011). Hydrologic behavior and flood probability for selected arid basins in Makkah area, western Saudi Arabia. Arabian Journal of Geosciences, V. (4), 817 – 824.
Alwash, M.A. and Zakir, F.A.R. (1992) Tectonic analysis of the Jeddah Taif area on the basis of LANDSAT satellite data. Journal of African Earth Sciences (and The Middle East), 15: 293-301.
Alwash, M.A., Zaidi, S.M.S. and Terhalle, U. (1986). Description of arid geomorphic features using landsat-TM data and ground truth information (Wadi Fatima, Kingdom of Saudi Arabia). Catena, 13: 277-293.
Brunsdon, C., Fotheringham, S., & Charlton, M. (1998). Geographically weighted regression. Journal of the Royal Statistical Society: Series D (The Statistician), 47(3), 431-443.
Chen, C., Zhao, S., Duan, Z., & Qin, Z. (2015). An improved spatial downscaling procedure for TRMM 3B43 precipitation product using geographically weighted regression. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 8(9), 4592-4604.
Conway, D. (2000). The climate and hydrology of the Upper Blue Nile River. Geographical Journal, 166(1), 49-62.
Donahue, W. F. (2013). Determining appropriate nutrient and sediment loading coefficients for modeling effects of changes in landuse and landcover in Alberta watersheds. Water Matters.
Dawod, G., Mirza, N. M., Al-Ghamdi, K. )2012(. GIS-Based estimation of flood hazard impacts on road network in Makkah city, Saudi Arabia. Environnemental Earth Sciences, V. (67), 2205 – 2215.
Fang, J., Du, J., Xu, W., Shi, P., Li, M., & Ming, X. (2013). Spatial downscaling of TRMM precipitation data based on the orographical effect and meteorological conditions in a mountainous area. Advances in Water Resources, 61, 42-50.
Farquharson, K, Meigh R, Sutcliffe V (1992) Regional flood frequency analysis in arid and semi-arid areas. J Hydrol 138 (3–4):487–501
Foody, G. M., Ghoneim, E. M., & Arnell, N. W. (2004). Predicting locations sensitive to flash flooding in an arid environment. Journal of Hydrology, 292(1-4), 48-58.
Fred E, Mostafa B (2008) Flood risk modeling for holy sites in Makkah. In: Proceedings of the symposium on national GIS application in Saudi Arabia, Al-Kober City, Saudi Arabia.
Gheith, H., & Sultan, M. (2002). Construction of a hydrologic model for estimating Wadi runoff and groundwater recharge in the Eastern Desert, Egypt. Journal of Hydrology, 263(1-4), 36-55.
Huffman, G. J., Bolvin, D. T., Nelkin, E. J., Wolff, D. B., Adler, R. F., Gu, G., ... & Stocker, E. F. (2007). The TRMM multisatellite precipitation analysis (TMPA): Quasi-global, multiyear, combined-sensor precipitation estimates at fine scales. Journal of hydrometeorology, 8(1), 38-55.
Hunink, J. E., Immerzeel, W. W., & Droogers, P. (2014). A High-resolution Precipitation 2-step mapping Procedure (HiP2P): Development and application to a tropical mountainous area. Remote Sensing of Environment, 140, 179-188.
Immerzeel, W. W., Rutten, M. M., & Droogers, P. (2009). Spatial downscaling of TRMM precipitation using vegetative response on the Iberian Peninsula. Remote Sensing of Environment, 113(2), 362-370.
Jenson, S. K., & Domingue, J. O. (1988). Extracting topographic structure from digital elevation data for geographic information system analysis. Photogrammetric engineering and remote sensing, 54(11), 1593-1600.
Jia, S., Zhu, W., Lű, A., & Yan, T. (2011). A statistical spatial downscaling algorithm of TRMM precipitation based on NDVI and DEM in the Qaidam Basin of China. Remote sensing of Environment, 115(12), 3069-3079.
Kawashima, S., Ishida, T., Minomura, M., & Miwa, T. (2000). Relations between surface temperature and air temperature on a local scale during winter nights. Journal of Applied Meteorology and Climatology, 39(9), 1570-1579.
Kustas, W. P., Norman, J. M., Anderson, M. C., & French, A. N. (2003). Estimating subpixel surface temperatures and energy fluxes from the vegetation index–radiometric temperature relationship. Remote sensing of environment, 85(4), 429-440.
Langella, G., Basile, A., Bonfante, A., & Terribile, F. (2010). High-resolution space–time rainfall analysis using integrated ANN inference systems. Journal of hydrology, 387(3-4), 328-342.
Li, X. H., Zhang, Q., & Xu, C. Y. (2012). Suitability of the TRMM satellite rainfalls in driving a distributed hydrological model for water balance computations in Xinjiang catchment, Poyang Lake basin. Journal of Hydrology, 426, 28-38.
MacRitchie, K. (2017, July 6). README Document for the Tropical Rainfall Measurement Mission (TRMM) Version 7. Goddard Earth Sciences Data and Information Services Center. Retrieved August 10, 2023, from https://disc2.gesdisc.eosdis.nasa.gov/data/TRMM_L3/TRMM_3B43/doc/README.TRMM_V7.pdf.
Merlin, O., Al Bitar, A., Walker, J. P., & Kerr, Y. (2009). A sequential model for disaggregating near-surface soil moisture observations using multi-resolution thermal sensors. Remote Sensing of Environment, 113(10), 2275-2284.
Moore, T.A. and Al-Rehaili, M.H. (1989) Geologic Map of Makkah Quadrangle, Sheet 21D, Kingdom of Saudi Arabia: DGMR. Geoscience Map GM-107C, 1:250,000 Scale.
 
Naumann, G., Barbosa, P., Carrao, H., Singleton, A., & Vogt, J. (2012). Monitoring drought conditions and their uncertainties in Africa using TRMM data. Journal of Applied meteorology and Climatology, 51(10), 1867-1874.
Nouh, M. A. (1987). Analysis of rainfall in the south-west region of Saudi Arabia. Proceedings of the Institution of Civil Engineers, 83(1), 339-349.
Orlanski, I. (1975). A rational subdivision of scales for atmospheric processes. Bulletin of the American Meteorological Society, 527-530.
Piles, M., Sánchez, N., Vall-llossera, M., Camps, A., Martínez-Fernández, J., Martínez, J., & González-Gambau, V. (2014). A downscaling approach for SMOS land observations: Evaluation of high-resolution soil moisture maps over the Iberian Peninsula. IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing, 7(9), 3845-3857.
Powers, R. W., Ramirez, L. F., Redmond, C. D., & Elberg, E. L. (1966). Geology of the Arabian Peninsula: (p. 147). United States Department of the Interior, Geological Survey.
Quraishi, A., Al-Hassoun, S. )1996(. Use of Talbot formula for estimating peak discharge in Saudi Arabia. Journal of King Abdulaziz University–Engineering Sciences 8:73–85.
Ramachandra, T. V., Nagar, N., Vinay, S., & Aithal, B. H. (2014, September). Modelling hydrologic regime of Lakshmanatirtha watershed, Cauvery River. In 2014 IEEE Global Humanitarian Technology Conference-South Asia Satellite (GHTC-SAS) (pp. 64-71). IEEE.
Tsutsumi, A., Jinno, K., & Berndtsson, R. (2004). Surface and subsurface water balance estimation by the groundwater recharge model and a 3-D two-phase flow model/Estimation de bilan hydrologique de surface et de subsurface à l’aide de modèles de recharge de nappe et d’écoulement diphasique 3-D. Hydrological Sciences Journal, 49(2).
Zhan, W., Chen, Y., Zhou, J., Wang, J., Liu, W., Voogt, J., ... & Li, J. (2013). Disaggregation of remotely sensed land surface temperature: Literature survey, taxonomy, issues, and caveats. Remote Sensing of Environment, 131, 119-139.
مواقع الإنترنت:
AED Design Requirements: Hydrology Studies - United States Army. (2011, February). Retrieved February 18, 2023, from
>https://www.tad.usace.army.mil/Portals/53/docs/TAA/AEDDesignRequirements/AED%20Design%20Requirements-%20Hydrology%20Studies_Feb-11.pdf<
 

ملفات

شارك

إرسال الاستشهاد إلى

الإحصائيات