Urban Flood Management With the Aim of Supplying a Portion of the Water Required for the Green Spaces of Ferdowsi University of Mashhad Campus

Document Type : Applied Article

Authors

Saeed Afrasiabi ¹

saeedreza khodashenas ²

Abolfazl Mosaedi ¹

¹ Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran.

² Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran

https://doi.org/10.22067/jwsd.v12i3.2501-1398

Abstract

The expansion of urbanization and increased impervious surfaces have led to higher peak discharge and flood volume in urban areas. Therefore, managing surface runoff in cities using BMP/LID strategies has become increasingly important. This study examines the impact of a storage basin on runoff management for the Delavaran, Sarafrazan, Chaharcheshmeh, and Ab-o-Barq watersheds within the Ferdowsi University of Mashhad (FUM) campus and its role in supplying part of the irrigation water demand for the campus’s green spaces. The SWMM rainfall-runoff model was employed for runoff simulation, and model calibration was conducted considering the factors affecting peak discharge. Due to the absence of hydrometric stations, rainfall and peak discharge for 18 rainfall events from October 2023 to October 2024 were measured, and the model was calibrated using the first 13 events. In the validation stage, the average evaluation criteria for the subsequent five events were 2.5, 0.9, and 0.92, respectively. Additionally, the FUM campus's design of a flood storage reservoir with dimensions of 10×40×200 meters demonstrated that it could supply 190,000 cubic meters of the 320,000 cubic meters required for irrigating the campus’s green spaces during the study period. The construction of this reservoir is expected to reduce peak flood discharge by up to 38%, decrease the total annual flood volume by 10% at the FUM campus outlet, and supply more than half of the irrigation water needed for the campus green spaces.

Keywords

Flood Storage Reservoir

Rainfall-Runoff Modeling

Ferdowsi University of Mashhad Campus

Green Space

SWMM

Subjects

• Surface and Groundwater Resources

---

References

امینی یزدی، مهدی، و فغفور مغربی، محمود. (1402). بررسی استفاده از حوضچه تاخیری بر شبکه جمع‌آوری آب‌های سطحی به‌وسیله شبیه‌سازی (مطالعه موردی: کال اقبال شرقی مشهد). مجله علمی سامانه‏های سطوح آبگیر باران،11(2)،1-16. http://jircsa.ir/article-1-454-fa.html

احمدی شرف، ابراهیم، و تجریشی، مسعود. (1393). جانمایی حوضچه‌های ذخیره با استفاده از مدل شبیه‌ساز SWMM و تصمیم‌گیری چندمعیاره مکانی  مجله آب و فاضلاب، 25(6)، 57-66.

بدیعی‏زاده، سامان، بهره‌مند، عبدالرضا، و دهقانی، امیراحمد. (1394). مدیریت سیلاب شهری از طریق شبیه سازی رواناب سطحی با استفاده از مدل SWMM در شهر گرگان، استان گستان. نشریه پژوهش‏های حفاظت آب و خاک،22 (4)، 155 تا 170. Dor: 20.1001.1.23222069.1394.22.4.9.7

پایگاه خبری تابناک. (1394). نگاه شما: باران سیل‌آسا در مشهد، کد خبر: 498437. تاریخ انتشار: 20/2/1394. https://www.tabnak.ir/fa/news

تاج بخش، محمد، و خداشناس، سعیدرضا. (1391). بازنگری شبکه زهکشی رواناب سطحی با استفاده از شبیه‏سازی و کاربرد حوضچه‏های تاخیری (مطالعه موردی: حوضه آبریز اقبال شرقی, مشهد). دانش آب و خاک (دانش کشاورزی)، 22(1)، 109-123.https://sid.ir/paper/147872/fa

جزائری، پریسا، فضل اولی، رامین، مسعودیان، محسن، و جواهری، نصراله. (1402). بررسی تأثیر روش‌های توسعه‌ی کم‌اثر بشکه‌ ذخیره آب باران و ترانشه نفوذ بر کاهش مقادیر دبی اوج سیلاب‌های شهری. نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، 13(3).437-462. doi: 10.22125/iwe.2023.169909

شکوهی مهر، الهام، صالحی نیشابوری، سیدعلی اکبر، و یزدی، جعفر. (1398). ارزیابی استفاده از مخازن تعدیل سیلاب شهری در کاهش دبی اوج رواناب در بارش با تداوم‏های مختلف. هجدهمین کنفرانس هیدرولیک ایران. دانشگاه تهران، تهران ایران. https://civilica.com/doc/999057

قبادی، فاطمه. (1397). مدل‏سازی سیلاب شهری (مطالعه موردی: حوضه چهل بازه گلستان). پایان نامه دوره کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.

مختارپور، اکبر، خداشناس، سعیدرضا، و داوری، کامران. (1397). بررسی تغییرات دبی سیلاب شهری با دو روش روسازی متخلخل و ترانشه نفوذ، (مطالعه موردی: منطقه 4 تهران). فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، 8 (4)، 18-29.

وفایی، مسعود، دستورانی، محمدتقی، و رستمی خلج، محمد. (1401). ارزیابی خطر سیلاب در پردیس دانشگاه فردوسی مشهد و ارائه سناریو‌های مدیریتی با استفاده از مدل HEC-RAS. مدل‏سازی و مدیریت آب و خاک، 3(3)، 239-225. doi: 10.22098/mmws.2022.11815.1173

Bhaskar, A, S., Hogan, D, M., & Archfield, S, A. (2016). Urban base flow with low impact development. Hydrological Processes, 30(18), 3156-3171. Doi: 10.1002/hyp.10808

Bhattacharya, N. (2010). Flood risk assessment in Barcelonnette, France. International Institute for Geo‑Information Science and Earth Observation (ITC), Enscheda, The Netherlands.

Chow, V.T., Maidment, D.R., & Mays, L.W. (1988). Applied Hydrology. McGraw‑Hill, New York.

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. Doi; 10.5194/piahs-368-186-2015

Jang, S., Cho, M., Yoon, J., Yoon, Y., Kim, S., Kim, G., Kim, L., & Aksoy, H. (2007). Using SWMM as a tool for hydrologic impact assessment. Desalination, 212(1), 344-356. Doi: 10.1016/j.desal.2007.05.005

Jia, H., Lu, Y., Yu, S., & Chen, Y.  (2002). Planning of LID–BMPs for urban runoff control (The case of Beijing Olympic Village). Separation and Purification Technology, 2012. 84, 112-119. Doi: 10.1016/j.seppur.2011.04.026

Niazi, M., Nietch, C., Maghrebi, M., Jackson, N., Bennett, B. R., Tryby, M., & Massoudieh, A. (2017). Storm water management model: Performance review and gap analysis. Journal of Sustainable Water in the Built Environment, 3(2), 04017002. Doi: 10.1061/JSWBAY.0000817

Nash, J. E., & Sutcliffe, J. V. (1970). River flow forecasting through conceptual models part I—A discussion of principles. Journal of hydrology, 10(3), 282-290. Doi: 10.1016/0022‑1694(70)90255‑6

Rossman, L.A. (2015). Storm Water Management Model Users Manual Version 5.1. United States Environmental Protection Agency, EPA-600/R-14/413b

Swathi, V., Srinivasa Raju, K., & Singh, A. P. (2018). Application of Storm Water Management Model to an Urban Catchment. In V. Singh, S. Yadav & R. Yadava (Eds.), Hydrologic Modeling (Water Science and Technology Library, Vol. 81, pp. 175–184). Springer Singapore. DOI: 10.1007/978‑981-10-5801-1_13

Schmitt, T.G., Thomas, M., & Ettrich, N. (2004). Analysis and modeling of flooding in urban drainage systems. Journal of Hydrology, 299(3–4), 300–311. DOI: 10.1016/S0022-1694(04)00374-9

Bibi, T. (2022). Modeling urban stormwater management in the town of Dodola based on landuse and climate change using SWMM 5.1. Journal of Hydrology: Regional Studies, 44, 101267. DOI: 10.1016/j.ejrh.2022.101267