قاعدة الرسائل الجامعية

تمكنك قاعدة البيانات من البحث عن كافة الرسائل الجامعية وكافة الرسائل الجغرافية لكل من درجة الماجستير والدكتوراه
دراسة جيو- بيئية وإدارة الفيضانات الفجائية في منطقة شرق القاهرة باستخدام تقنيات الاستشعار من البعد ونظم المعلومات الجغرافية
 
Geo-environmental study and flash flood management of east cairo area using remote sensing and geographic information systems technologies
اسم الباحث: Abdo, Amira Mohamed Abdelghany
الدرجة: ماجستير
الكلية - القسم: department of geology
الجامعة: Banha university.
التاريخ: 2021
الموضوع: Geographic information systems
المشرف: Mohamed AbdAllah El-Fakharany, Nehad Mahmoud Mansour, Mohamed Nagib Hegazy
الرابط:
الملخص باللغة العربية

يتطلب النمو السكاني السريع في مصر الي تعظيم الاستفادة من الموارد المائية المتاحة. بشكل عام، يمكن أن يؤثر التوسع غير المخطط في انشاء المجتمعات الحضرية، والتشييد غير المنضبط للمباني، والتغيرات الرئيسية في استخدام الأراضي على النمط المكاني والزماني لمخاطر الفيضانات. يعد التحليل المورفومتري وتقييم مخاطر الفيضانات المفاجئة وتحديد أولويات مستجمعات المياه الفرعية ضرورية للتخطيط السليم ونمذجة موارد المياه وإدارة الفيضانات. يعتمد تقييم الفيضان على الخصائص الفيزيوجغرافيا لأحواض الصرف (الحجم والشكل والانحدار وكثافة الصرف وطول مجاري الوديان. تم استخدام نظام المعلومات الجغرافية (GIS) لحساب وتقييم المعاملات المورفومترية، وتقدير المخاطر البيئية. تقع منطقة الدراسة (حوض وادي هليوبوليس) جنوب شرق دلتا النيل بين محافظة القاهرة وخليج السويس ويغطي مساحة 1154.989 كيلومتر مربع. تحدها خطوط عرض30 00º’ الي30 10º’ شمالا وخطي طولº3120 ’ الي 31 º50’ شرقا وتتأثر منطقة الدراسة بمناخ صيفي حار وشتاء ممطر معتدل.
يضم حوض وادي هليوبوليس سبع مدن هي السلام، والعبور، والمستقبل، والشروق، وبدر، ومدينتي، والتجمع الخامس. تمتد المدن والتجمعات الجديدة على مساحة ألف كيلومتر مربع (1154.989 كيلومتر مربع) ويعبرها طريق القاهرة - السويس والطريق السريع بين القاهرة والإسماعيلية. تعرضت منطقة الدراسة لعواصف مطيرة غزيرة خلال السنوات العشر الماضية. في 24 أبريل 2018، شهدت منطقة القاهرة الكبرى عاصفة مطرية غير عادية، وتساقطت الأمطار بشكل مستمر لمدة ثماني ساعات، مع كثافة أمطار تصل إلى 200 ملم / ساعة. كما تسببت ساعات من الأمطار الغزيرة في 22 أكتوبر 2019 في فيضانات مفاجئة في أجزاء من القاهرة، وكانت الأجزاء الشمالية الشرقية من القاهرة الكبرى هي الأكثر تضررا، بما في ذلك مدينة نصر والمناطق المحيطة بمطار القاهرة الدولي. وتسببت عواصف ”التنين” في 13 مارس 2020 في فيضانات وأضرار جسيمة في كثير من المناطق. ونتيجة لعدم وجود شبكة لتصريف مياه الأمطار وقلة الممرات المائية المحيطة بسبب تغير الطبيعة الصحراوية للمنطقة بإنشاء المدن الجديدة قد ادي ذلك إلى تراكم كميات كبيرة من المياه التي تجري على الأسطح الملساء وتتجمع في المناطق المنخفضة مكونة تراكمات لمياه الأمطار (على سبيل المثال، البرك). علاوة على ذلك، وقد أدي ذلك ايضا الي تدمير الطرق التي تعد المصدر الرئيسي للاتصالات، واجتاحت المياه الجارية بعض المساكن، وأدت إلى غمر الأقبية بالكامل، وتكرر هبوط الأرض، مما تسبب في انهيار العديد من المباني والطرق الإسفلتية. يتمتع الاستشعار عن بعد ونظام المعلومات الجغرافية بمزايا مقارنة بالطرق التقليدية التي تستخدم الخرائط الطبوغرافية لتحديد خطوط وأحواض الصرف. لذلك، تتمثل الأهداف الرئيسية لهذه الدراسة في حساب المعاملات المورفومترية لأحواض هليوبوليس الفرعية بناءً على تطبيق برنامج Arc GIS 10.5 وWMS 10.1، وتحديد درجة مخاطر الأحواض الفرعية لإنشاء خريطة قابلية لمخاطر الفيضانات، وتحديد الأولويات مستجمعات المياه الفرعية لاكتشاف مستجمعات المياه الفرعية الأكثر عرضة لتآكل التربة ولإنشاء خريطة أولوية للفيضانات. إلى جانب ذلك، فهم الخصائص الهيدرولوجية وتقدير أحجام التدفقات، وتدفق الذروة، ووقت وصول التدفقات من خلال تطبيق النموذج الهيدرولوجي (HEC-1) لبرنامج (WMS) باستخدام وحدة الهيدروغرافية وهي SCS.
يشمل الفصل الاول علي مقدمة عن الدراسة وهدفها والطرق التى استخدمت فى إعدادها، بالإضافة الي دراسة الاعمال السابقة والظروف المناخية.
يهدف الفصل الثاني الي دراسة الخصائص الفيزيوجغرافية لمنطقة الدراسة. من الناحية الطبوغرافية، يقع حوض هليوبوليس بين سلسلة جبال الحمزة شمالًا وسلسلة جبال الدبا جنوبًا. يمتد شرق القاهرة حتى جبل أم رخم بحوالي 50 كم. يصل أقصى ارتفاع لهذا الحوض إلى حوالي 492 مترًا، بينما يصل الحد الأدنى للارتفاع إلى حوالي 8.7 مترًا. في حوض هليوبوليس، يكون الانحدار خفيفًا جدًا إلى متوسط، وقد يسمح هذا بالمزيد من الجريان السطحي.
من الناحية الجيولوجية، احتلت الصخور الرسوبية الجزء الشمالي من الصحراء الشرقية، وكذلك مناطق شرق دلتا النيل التي تنتمي بشكل رئيسي إلى العصر الثالث والرباعي ويمكن تلخيص وصف الوحدات الصخرية المختلفة من القاعدة إلى القمة على النحو التالي:
1-تكوين المعادي الذي ينتمي إلى العصر الأيوسيني الأويهدف الفصل الثالث إلى التعرف على الغطاء الأرضي المتغير لمنطقة الدراسة خلال العقود الثلاثة الماضية اعتمادًا على تقنيات نظم المعلومات الجغرافية والاستشعار عن بعد باستخدام صور الأقمار الصناعية لمدة 30 عامًا (1990، 2000، 2010، 2020). حيث تؤدي زيادة الأنشطة الحضرية في مناطق سهل الفيضان إلى زيادة ذروة التصريف، وتقليل وقت الذروة، وزيادة حجم الجريان السطحي، وبالتالي، أصبح الفهم والتقييم الأفضل لتغيرات استخدام الأراضي التي لها تأثير مباشر على العمليات الهيدرولوجية لأحواض تصريف المياه أمرًا بالغ الأهمية للتخطيط والإدارة والتنمية المستدامة. أوضحت النتائج أن فئة الأرض الصحراوية تغيرت في المساحة من 1029.34 كيلومتر مربع إلى 553.58 كيلومتر مربع في 1990 و2020 سنة على التوالي. اختلفت المنطقة الحضرية من 102.34 كيلومتر مربع إلى 466.06 كيلومتر مربع في 1990 و2020 سنة على التوالي. اختلفت فئة الغطاء النباتي من 18.26 كم 2 إلى 132.95 كم 2 في 1990 و2020 سنة على التوالي. اختلفت فئة برك المياه من 4.96 كم 2 إلى 2.48 كم 2 في 1990 و2020 سنة.
يهدف الفصل الرابع الى تقييم مخاطر السيول ويعطي الأولوية لأحواض التصريف الفرعية المعرضة للتآكل في حوض هليوبوليس باستخدام تقنيات الاستشعار عن بعد ونظم المعلومات الجغرافية القائمة على التحليل المورفومتري. تم تصنيف حوض هليوبوليس إلى عشرة أحواض مائية فرعية. تم النظر في اثنين وعشرين معاملا مورفومتري لدراسة أحواض المياه الفرعية وقد تم حسابها بناءً على الصيغ والطرق الرياضية المطورة بالفعل. كانت نسبة التشعب ومعامل الانضغاط (Cc) ونسبة الاستطالة وعامل الشكل لأحواض التصريف الفرعية في هليوبوليس 3.59 و1.58 و0.92 و0.66 على التوالي، وهذا يعكس أشكالها البيضاوية والأقل استطالة، والشكل الأكثر ملاءمة، والظروف لأقصر وقت للتركيز ومسافة الجريان السطحي، مما يشير إلى تدفقات الذروة قصيرة المدة. تم تحليل عشر معاملات مورفومترية لأحواض التصريف الفرعية والتي لها تأثير مباشر على عمليات الفيضانات المفاجئة وتم إنشاء خريطة للخطورة، وأظهرت النتائج أن وادي الناصوري الكبير لديه درجة عالية من المخاطر، وبالتالي يمثل أكثر الأحواض الفرعية خطورة مع قابلية عالية للفيضانات. يمتلك كل من وادي الدبة ووادي اليهموم ووادي المناقي قيم درجات متوسطة من الخطورة، وبالتالي تتميز بقابلية للفيضانات المعتدلة. ويمثل كل من وادي أبو درمة، ووادي الدلتان، ووادي علوية الوديان أقل قيم للمخاطر، وبالتالي تمثل فئة القابلية المنخفضة للفيضانات. تم اختيار عشرة معلمات مورفومترية (معاملات خطية ومعايير الشكل) واستخدامها لترتيب أحواض التصريف الفرعية وتحديد أولوياتها لاكتشاف الاحواض الأكثر ضعفًا في التربة، وإنشاء خريطة أولوية الفيضانات. وفي هذا الصدد، تم تصنيف اودية العقابية، والفورن، والحلزونى، واليهموم والناصوري الكبير والدبة الي اودية تتأثر نسبيًا بالجريان السطحي وتآكل التربة ومن ثم، يلزم اتخاذ تدابير مناسبة لمكافحة تآكل التربة في هذه الاودية لمنع المزيد من تدهور التربة، وبالتالي، يجب إعطاء الأولوية لهذه الاحواض لحماية المدن الجديدة. صنفت أحواض التصريف الفرعية (أبو درمة وعلوية الوديان) إلى أولويات متوسطة، في حين أن حوض وادي المناق والدلتان يتميزان بأولوية منخفضة وأكثر استقرارا.
يهدف الفصل الخامس إلى تحديد العلاقة بين هطول الأمطار والجريان السطحي لحوض وادي هليوبوليس وأحواض التصريف الفرعية، لتقدير أحجام التدفقات، وتدفقات الذروة، ووقت الوصول لأحداث العاصفة (12 مارس 2020)، بالإضافة إلى توقع حجم الجريان السطحي وتدفقات الذروة لفترات العودة المختلفة، من خلال تطبيق النموذج الهيدرولوجي (HEC-1) لبرنامج (WMS) باستخدام هيدروغراف الوحدة (CN)SCS. تُستخدم أنظمة المعلومات الجغرافية (GIS) لإنتاج خرائط التربة، ومجموعة التربة الهيدرولوجية والغطاء الأرضي/ واستخدام الاراضي لتسجيل التوسعات الحضرية لإظهار تأثيرها. تم جمع الحد الأقصى لكمية الأمطار اليومية في العام لثلاث محطات (مطار القاهرة ومحطات القطامية وحلوان) لمدة 39 سنة غطت الفترة من 1982 إلى 2020 وتم تحليلها وتقديرها لفترات العودة المختلفة (5، 10، 25، 50 و100 عام) باستخدام برنامج التحليل الإحصائي Hyfran.
أوضحت نتائج الدراسة أن حجم فيضانات حوض وادي هليوبوليس بلغ 53752968 م 3، وبلغت قيمة ذروة التصريف 742.16 م 3 / ثانية لمدة 100 عام. أما حوض الناصوري الكبير فكان له أكبر حجم فيضان (11680214 م 3) يليه وادي الحلزونى بمتوسط حجم فيضانات بلغ 8013001 م 3 خلال فترة الرجوع 100 عام. وكان حوض الناصوري الكبير له أعلى قيمة تصريف (210.69 م 3 / ث)، يليه وادي الحلزونى بمتوسط حجم يصل إلى 208.11 م 3 / ث. كشفت نتائج الدراسة عن الخطر الذي يشكله حوضي الناصوري الكبير والحلزوني على التوسع العمراني بمنطقة الدراسة.>التوصيات<. إنشاء سدود خرسانية عند مخارج الأحواض الفرعية.2. إنشاء حواجز تبادلية أو سدود صخرية مفككة في الأجزاء العليا من المنبع سيقلل من كوارث مخاطر الفيضانات.<3. إنشاء محطات المراقبة وأنظمة الإنذار المبكر أمر لا بد منه. الحفاظ على الأودية والمجاري المائية وتحريرها من أي معوقات وتحديد مساراتها خارج منطقة التنمية.<. وقف التوسع العمراني نحو مخارج الأودية والقيام ببعض التدخلات الهندسية مثل القنوات لتجنب مخاطر الفيضانات من التوسع العمراني.<. ضرورة التأكد من عدم وجود عوائق أو مرافق تربط شبكة صرف مياه الفيضانات بشبكات الصرف في المناطق المجاورة.<8. يجب تعديل الخطط الهيكلية المستقبلية بناءً على الحل الهندسي بحيث يتم أخذ تدفقات الوديان واتجاهاتها وتدفقاتها في الاعتبار من أجل تصريف مياه الأمطار إلى المناطق المحيطة بالوادي.
الملخص باللغة الإنجليزية


The rapid population growth in Egypt necessitates maximizing the utilization of available water resources. Generally, rapid, unplanned construction of urban communities, uncontrolled construction of buildings, and major land-use changes can influence the spatial and temporal pattern of flood hazards. Morphometric analysis is vital to prioritize sub-watershed for flood hazard assessment in drainage basins for proper planning and management of natural resources for sustainable development. Therefore, the main objectives of the present study are to compute the morphometric parameters of Heliopolis sub-basins based on applying the Arc GIS 10.5 and WMS 10.1 software, determine the hazard degree of sub-basins to generate a flooding risk susceptibility map, and prioritize sub-watersheds to detect the most vulnerable sub-watershed to soil erosion and to generate a flooding priority map. Besides, Understanding the hydrological properties and estimate volumes of flows, Peak Flow, and Time of arrival of the flows by applying the model Hydrological (HEC-1) of the (WMS) Program using Unit Hydrograph namely SCS. Increasing urban activities in flood plain areas will increase peak discharge, decrease the time to peak, and increase runoff volume, therefore, a better understanding and evaluation of land use changes that have a direct impact on watershed hydrologic processes has become crucial for planning, management, and sustainable development of the watershed. Chapter three aims to identify the land cover changing for the study area during the three last decades (1990, 2000, 2010, 2020); we attend to the extraction of the land covers depending on GIS and remote sensing techniques. Results revealed that, the bare land class was changing in the area from 1029.34 km2 (89 %), to 553.58 km2 in 1990, and 2020 years, respectively. The urban class was different from 102.34 km2 to 466.06 km2 in 1990, and 2020 years, respectively. The vegetation class was different from 18.26 km2 to 132.95 km2 in 1990, and 2020 years, respectively. The water pond class was different from 4.96 km2 to 2.48 km2 in 1990, and 2020 years. Heliopolis basins has been classified into ten sub-watersheds; three groups of morphometric parameters: basic, derived, and shape parameters were measured and calculated quantitatively using Arc GIS and WMS10.1 package. The morphometric hazard degree assessment method has been employed to generate a flooding risk susceptibility map. Results reveal that W. Al-Nasory Al-Kabir constituting 24.74% of the total area has a ‘high hazard degree’, and thus represents dangerous sub-basins with high flooding susceptibility, whereas the susceptibility of the other sub-watersheds has been found as ‘moderate’ [W. El Forn trunk, W. Al-Aqabia, W. El-Halazony, W. Al-Debah, W. Al-Yahmoum, and W. Al-Monaqee (62.03%)], and ‘slight hazard’ [W. Abu Dorma, W. El-Daltan, and W. Elwiat El-Widian (13.23%)]. Ten morphometric parameters have been selected and used for ranking and prioritizing sub-watersheds to detect the most vulnerable sub-watershed to soil erosion and to generate a flooding priority map. In this regard, W. Al-Aqabia, El -Forn trunk, W. El-Halazony, W. Al-Yahmoum, W. Al-Nasory Al-Kabir, and W. Al-Debah sub-watersheds have categorized into higher priorities, therefore, these sub-watersheds are relatively affected by runoff and soil erosion. Chapter five aims to identify the relation between the rainfall and runoff of the Heliopolis watershed and its sub-basins, to estimate the volumes of flows, Peak Flow, and Time of arrival for the storm events (12 March 2020), besides predicting the runoff volume and peaked discharge for different return periods. of the flows by applying the model Hydrological (HEC-1) of the (WMS) Program using Unit Hydrograph namely SCS. The Geographical information systems (GIS) are used for the production and monitoring of soil and geology maps, the hydrological soil group and the and the land cover/use to record urban expansions to show their impact. The maximum daily amount of rainfall per year for t three stations (Cairo airport, El Qattamia and Helwan stations) were collected for 39 years covered the period from 1982 to 2020 and analyzed and estimated for different return periods (5, 10, 25, 50, and 100 year), using the statistical analysis program Hyfran. The results of the study revealed that the volume of floods of the Heliopolis watershed amount to 53752968 m3, and the peak discharge value was 742.16 m3/s for 100 years, return periods. Al-Nasory Al-Kabir sub-basin has the highest flood volume (11680214 m3), and followed by W. El-Halazony, with an average volume of floods amounting to 8013001m3, during the regression period of 100 years. Al-Nasory Al-Kabir sub-basin has the highest peak discharge value (210.69 m3/s), and followed by W. El-Halazony, with an average volume amounting to 208.11m3/s. The results of the study revealed the danger posed by the Al-Nasory Al-Kabir and El-Halazony sub-basins to the urban expansion of in the study area.