Investigating the Impact of Bridge Structures on the River Floodplain using HEC-RAS and Arc-GIS Software (Case Study: Sarnagh Bridge on the Zola River)

Document Type : Research Article

Authors

• Hassan Haji Hosseinlou ¹
• Vahid Aghdam ²
• Ebrahim valizadeghan ³

¹ Assistant Professor in Geology, Islamic Azad University Khoy Branch, Khoy, Iran

² MSc Student in Water Science Engineering, Islamic Azad University Khoy Branch, Khoy, Iran

³ Assistant professor in Water Science Engineering, Islamic Azad University Khoy Branch, Khoy, Iran

10.22067/geoeh.2022.75257.1175

Abstract

Zola River contains the most important fresh waters of West Azarbaijan province. The water surface of Urmia lake basin flows in this river. Sarnagh bridge is located on this river on the Sarnagh-Salmas road. Destructive flood event with high return time in river banks especially beside urban and rural residents cause many financial damages and life threats. So, exploring the river’s hydraulic behavior is essential. This study explored the Zola river bed and realm boundary and its floods bond affected by bridges structure. It studied the Zola River in Sarnagh road bridge position using HEC-RAS model. At first, using river 1:2000 scale topographic maps, ArcGIS software with HEC-Geo RAS extension, and HEC-RAS software, river discharge flow with 2, 5, 10, 25, 50, and 100 return time were analyzed for two scenarios. First scenario simulated the normal flow condition of the river and second one simulated the river flow, considering the effects of cross over structure of the bridge. The flow with 25 year return was used to model the design due to regional circumstances and controlled by 100 year return time flow, evaluating river bed extend before and after bridge structures. The results showed that narrow flow in bridge place causes flow reduction, flow reversal, deposition in upstream, as well as increase in the flow, erosion and foaming in the downstream of the bridge, which necessitates a bed stabilization structure.

Graphical Abstract

Keywords

• Zola River
• HEC-RAS Model
• River Stabilization
• Bed Consolidation

Main Subjects

• Hydrogeomorphology

---

References

- روشان، حسین؛ وهاب­زاده، قربان؛ سلیمانی، کریم؛ فرهادی، رسول؛ 1392. شبیه سازی رفتار هیدرولیکی رودخانه با استفاده از مدل HEC-RAS در محیط GIS (مطالعه موردی: رودخانه بشار، استان کهگیلویه و بویراحمد). دو فصلنامه پژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، دوره 4، شماره 7. 84-70.

http://jwmr.sanru.ac.ir/article-1-237-fa.html

- راد، مژگان؛ وفاخواه، مهدی؛ غلامعلی­فرد، مهدی؛ 1397. پهنه­بندی سیل با استفاده از مدل هیدرولیکی  HEC-RAS در پایین‌دست حوزه آبخیز خرم آباد. نشریه مخاطرات محیط طبیعی، دوره 7، شماره 16، 226-211.

https://doi.org/10.22111/jneh.2017.3343

- فرامرزی، حسن؛ حسینی، سید محسن؛ پورقاسمی، حمیدرضا؛ فرنقی، مهدی؛ 1398. ارزیابی و پهنه بندی وقوع مخاطرۀ سیلاب در پارک ملی گلستان. فصلنامه اکولوژی، دوره 6، شماره 4، 1068-1055.

https://doi.org/10.22059/ije.2019.285430.1163

- شفیعی مطلق، خسرو؛ عبادتی، ناصر؛ 1399. پهنه‌بندی سیلاب و شبیه‌سازی رفتار هیدرولیک رودخانه با استفاده از نرم‌افزارHEC RAS  (مطالعۀ موردی‌: رودخانۀ مارون - جنوب غرب ایران). فصلنامه اکولوژی، دوره 7، شماره 2، 409-397.                                                          https://doi.org/10.22059/ije.2020.298473.1293

- برهان، جلال؛ 1394. ارزیابی میدانی و عددی اثرات سازه پل بر روی رفتار هیدرولیکی رودخانه (مطالعه موردی: پل رودخانه چالسبار). پایان­نامه کارشناسی ارشد دانشگاه تبریز، دانشکده مهندسی عمران.

- دلبری، افشین؛ عادل­پور عبدالعلی؛ 1394. ارزیابی و مقایسه تأثیر عملکرد هیدورلیکی پل‌های رودخانه خشک شیراز با استفاده از مدل HEC – RAS. دهمین سمینار بین المللی مهندسی رودخانه.

https://civilica.com/doc/677279

- بهیان مطلق، سودابه؛ پژوهش، مهدی؛ هنربخش، افشین؛ صالحی هفشجانی، نگار؛ 1397. سنجش عملکرد مدل هیدرولوژیکیHEC-HMS  برای حوزه‌های نیمه‌توزیعی و یکپارچه (مطالعه موردی: حوزه آبخیز کوه‌سوخته). پ‍‍ژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز. دوره ۹ ، شماره ۱۷، ۴۸-۳۹.

http://dx.doi.org/10.29252/jwmr.9.17.39

- صادقی، سید حمیدرضا؛ جلالی راد، رامین؛ ‌محمدی سراب، عباس علی؛ 1382. پهنه‌بندی سیل با استفاده از نرم‌افزارEC-RAS  و سامانه اطلاعات جغرافیایی (مطالعه موردی: حوضه آبخیز شهری دارآباد تهران)، پژوهش­نامه علوم کشاورزی و منابع طبیعی خزر، سال دوم، شماره 1، 46-34.

https://doi.org/10.22111/jneh.2017.3343

- بختیاری، مرتضی؛ کاشفی پور، سیدمحمود؛ اصغری، پری سید امین؛ 1391. بررسی تاثیرسازه‌های عرضی بر روی پهنه سیلاب با استفاده از مدل هیدرولیکی HEC-RAS در محیط سامانه اطلاعات جغرافیایی GIS. مجله علوم مهندسی و آبیاری، دوره 35، شماره 3، 46-37.

https://dorl.net/dor/20.1001.1.25885952.1391.35.3.5.3

- ﺑﺎﻗﺮی، ﻋﻠﯽ؛ ﺗﺮﮐﻤﺎن زاده، ﻣﺤﻤﺪ ﻫﺎدی؛ 1397. ﺑﺮرﺳﯽ اﺛﺮ سازه‌های اﺣﺪاﺛﯽ ﺑﺮ ﭘﻬﻨﻪ ﺳﯿﻼب رودﺧﺎﻧﻪ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺮم اﻓﺰارﻫﺎی HEC-RAS و ArcGIS ﻣﻄﺎﻟﻌﻪ ﻣﻮردی: رودﺧﺎﻧﻪ ﺑﺎﺑﻠﺮود، ﻣﺎزﻧﺪران. دوره 6، شماره 4، 256-249.

https://journals.iau.ir/article_666896.html

- شرکت آب منطقه‌ای آذربایجان‌غربی؛ 1398. " گزارش مطالعات فیزیوگرافی، هواشناسی و هیدولوژی رودخانه زولا" شرکت مهندسین آبگستران میهن وزارت نیرو، دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا، نشریه 331 راهنمای تعیین ضریب زبری هیدرولیکی رودخانه‌ها.

 

- Ballesteros Cánovas, J.A, Eguibar M, Bodoque JM, Stoffel M., 2011. Estimating flash flood discharge in an ungauged mountain catchment with 2D hydraulic models and dendrogeomorphic palaeostage indicators. Hydrological processes, 25: 970-979.

http://dx.doi.org/10.1002/hyp.7888.

- Randall, J.C., and Edward, R.H., 2001. Backwater effect of bridge piers in sub-critical flow. Center for Transportation Research, the University of Texas at Austin. Project summary report; 1805-S, 4p. http://dx.doi.org/10.22587/ajbas.2019.13.1.15.