3.2 طوفان طراحی ناشی از بارندگی مشاهده شده

1.3.2 عمومی

این دسته از روش ها بر اساس مفهوم استخراج طوفان طراحی از منحنی تجمعی عمق بارندگی به عنوان تابعی از زمان است. از آنجا که این منحنی ها غیربعدی هستند برای هر مقداری از عمق و مدت زمان طوفان طراحی استفاده می شوند.

2.3.2 روش خدمات حفاظت از خاک ایالات متحده برای ایجاد طوفان 24 ساعته طراحی

سرویس حفاظت از خاک ایالات متحده (SCS) در سال 1986 روشی را بدست آورده است که اساساً برای ارزیابی طوفان پروژه با هدف تعیین سیلاب طراحی حوضه های آبریز روستایی استفاده می شود. چهار شکل منحنی تجمعی، معتبر برای قلمرو ایالات متحده، به دست آمده است که در شکل 9.2 نشان داده شده است. بارش 24 ساعته کل تعیین شده از منحنی IDF برای یک دوره بازگشت معین (T سال) از نظر فرکانس در یک بازه زمانی به عنوان مشتق منحنی تجمعی توزیع می شود.

شکل 9.2 چهار نوع منحنی تجمعی 24 ساعته طوفان

Huff یک سری منحنی تجمعی در اعماق بارندگی با مقادیر مختلف را که بین 3-48 ساعت تشکیل شده است، پیشنهاد داد. با توجه به دوره حداکثر طوفان، بارندگی ها به چهار خانواده (چهار چهارم) تقسیم شدند. از طرف دیگر، برای هر چهارم احتمال وقوع توزیع زمانی مختلف ارزیابی شده است. به عنوان نمونه ای در شکل 10.2، خانواده ای از منحنی های متعلق به چهارم دوم نشان داده شده است. احتمال 90٪ به این معنی است که توزیع زمان در 10٪ کل موارد برابر یا فراتر رفته است. از آنجا که شیب منحنی با احتمال 10٪ دارای حداکثر مقادیر تا 50٪ از کل مدت است، این منحنی طوفان شدید باران را نشان می دهد که با شدت زیاد مشخص شده است، در حالی که منحنی 90٪ مخفف بارندگی های منظم است.

شکل 10.2 خانواده منحنی های تجمعی متعلق به چهارم دوم

3.3.2 طوفان طراحی که به عنوان روش میانگین حسابی بدست آمده است

روش میانگین حسابی شامل مراحل زیر است:

• طوفانهای مشاهده شده دارای ویژگیهای قابل مقایسه با عمق و مدت زمان کل طوفان را انتخاب کنید.
• مراحل زمان را بیان کنید (i_k(t هر طوفان به عنوان درصدی از کل مدت زمان.
• عمق بارندگی را در هر مرحله زمانی به صورت درصدی از عمق کلی بیان کنید.
• میانگین درصد عمق  هر مرحله را محاسبه کنید:

• برای مدت زمان مشخص، عمق طوفان طراحی حاصل از منحنی IDF با درصد ضرب می شود.

به منظور تضمین ذات قابل توجه و همگن وقایع، موارد زیادی باید مورد بررسی قرار گیرند. با این حال، وقایع باید از دلایل ساختاری مشابه باران مانند طوفان های همرفتی یا جبهه ای نشات گرفته باشد. کمبود اصلی این روش هموار سازی تغییرات زمانی طوفان است که منجر به شدت کاملاً یکنواخت توزیع شده می شود. علاوه بر این، حداکثر مقدار به شدت کاهش می یابد، که منجر به دست کم گرفتن سیل طراحی می شود (Musy, 1998).

4.3.2. روش Pilgrim و Cordery برای استخراج طوفان طراحی

این روش بر دو مفهوم استوار است:

• منحنی IDF اجازه نمی دهد توزیع زمانی طوفان طراحی، به ویژه موقعیت مناسب فشرده ترین هسته hyetograph تعیین شود.
• به منظور دستیابی به فرکانس طغیان طراحی تا حد ممکن به طوفان طراحی، باید یک توزیع زمانی "متوسط" باران، که به احتمال زیاد تطابق با این شرایط را دارد، یافت.

در مقایسه با روش های بدست آمده از منحنی های IDF یا با روش میانگین حسابی، روش Pilgrim و Cordery  در سال (1984) از توجه به توالی طوفان های مشاهده شده برخوردار است. اصل روش در تعیین دامنه متوسط ​​شدت ها در هر دوره طوفان رویداد و شدت متوسط ​​هر دامنه است. برای هر دوره در نظر گرفته شده، یک محدوده متوسط ​​که به شدت بارندگی اختصاص داده می شود، نسبت داده می شود. مزیت این روش این است که، تا آنجا که به شکل آن مربوط می شود، هر طوفان مشتق شده بسیار نزدیک به واقعیت است و حداکثر شدت ها به عنوان برآورد متوسط ​​آنها کاهش نمی یابد.

برای چهار واقعه مشاهده شده طوفان، همانطور که در جدول 4.2 ارائه شده است، مراحل اصلی محاسبه نشان داده شده است (Musy, 1998).

• تعداد کافی از حوادث مشاهده شده طوفان را که تقریباً مدت زمان یکسانی دارند شناسایی کرده و مواردی را که بیشترین عمق را دارند انتخاب کنید. ده رویداد حداقل است، اما به دلیل برجسته سازی تنها چهار رویداد به عنوان صدک توزیع شده در جدول 4.2 در نظر گرفته شده است.
• حوادث طوفان را در دوره هایی با مدت زمان مساوی تقسیم کنید، یعنی در مثال طبق مرحله 10٪ از کل مدت (ستون 1 جدول 4.2). در هر دوره عمق باران را به عنوان٪ از عمق کل محاسبه کنید (ستون های 2، 4، 6، 8).
• دامنه هر دوره را در طوفان (ستونهای 3، 5، 7، 9) محاسبه کنید که عمق باران را به ترتیب کمتری مرتب کند.
• محدوده متوسط ​​هر دوره را محاسبه کنید (ستون 10).
• به ترتیب میانگین محدوده هایی که در ستون 10 بدست آمده اند، به هر دوره یک محدوده میانگین نهایی (ستون 11) نسبت دهید. این محدوده ها باید یک عدد صحیح باشد که بین 1 و تعداد دامنه ها متفاوت باشد. در مثال در نظر گرفته شده، کمترین عدد متوسط ​​3.5 است و بنابراین به دامنه نهایی 1 نسبت داده می شود. بالاترین عدد 6.5 مربوط به دامنه 10 است. انتساب دامنه امکان سازماندهی عناصر سایه سنج را در مقیاس زمانی فراهم می کند.
• میانگین درصد بارندگی در همان دامنه را محاسبه کنید. این ساختار (توزیع) طوفان طراحی را می دهد (ستون 12). برای محاسبه این درصد، برای هر تخمین دامنه متوسط ​​، مقادیر مربوطه در بارندگی های مختلف انتخاب می شود. وقتی هر مقدار منحصر به فرد باشد، محاسبه دشوار نیست. اگر مقادیر مساوی و در نتیجه یک محدوده متوسط ​​وجود داشته باشد، مقادیر میانگین دامنه را برای هر تخمین دامنه ای که جایگزین می کند، در نظر می گیرد. به عنوان مثال، در مورد در نظر گرفته شده، از مقادیر میانگین دامنه 4.5 برای ارزیابی کسری از هیاتوگرافی از محدوده متوسط ​​4 و 5 استفاده خواهد شد. این روش برای تضمین اینکه مجموع کسرهای متوسط ​​هر دامنه (ستون) مورد نیاز است، برابر با 1 باشد.
• برای بدست آوردن طوفان طراحی (ستون 13) ستون 1 را در کل مدت طوفان و ستون 12 را در کل عمق یک مدت زمان و فرکانس مشخص ضرب کنید.

جدول 4.2 نمونه ساخت طوفان طراحی با استفاده از روش Pilgrim و Cordery

Period [%]	Rainfall 1		Rainfall 2		Rainfall 3		Rainfall 4		Mean range	Final mean range	Pmean of each range [%]	Design storm (mm)
	(a) P[%]	(b) range	(a) P[%]	(b) range	(a) P[%]	(b) range	(a) P[%]	(b) range
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
10	27.8	2	18.3	3	16.1	3	2.2	7.25	3.8	2	22.75	28.94
20	0.87	8.5	1.74	7.3	9.8	4.5	13.5	4	6.1	8	1.56	1.98
30	6.48	6	23.5	2	4.9	6	2.2	7.25	5.4	5	8.89	11.31
40	0.87	8.5	30.4	1	21.7	2	2.2	7.25	5.4	5	8.89	11.31
50	13.9	3	13	4	30.8	1	5.6	6	3.5	1	29.23	37.17
60	28.7	1	0.87	10	9.8	4.5	2.2	7.25	5.7	6	4.15	5.31
70	13	4	1.74	7.3	4.9	6	18	2	5	4	12.33	15.67
80	0	10	6.1	5	1.4	8	16.8	3	6.5	9	1.38	1.75
90	1.74	7	2.6	6	0	10	27	1	6	7	2.65	3.37
100	9.56	5	1.74	7.3	0.7	9	10.1	5	6.6	10	0.78	0.99

به منظور تعیین اهمیت ساختار طوفان، نمونه بارندگی در نظر گرفته شده بررسی می شود، به طوری که برای اطمینان از اینکه طوفان طراحی از نمونه ای که دامنه های توزیع زمان برای آن دارای یک صورت تصادفی هستند، منشأ نمی گیرد، هیچ ساختار نمایندگی بارندگی وجود نخواهد داشت. این آزمون بر اساس یک آزمایش χ² است، به شرط آنکه تعداد نمونه کافی باشد. Cordery و Pilgrim در سال (1984) نشان دادند که نمونه 50 بارندگی، ساختار نمایشی طوفان طراحی را الزامی می کند.

شکل 11.2 نتایج استفاده از این روش را در مقایسه با نتایج بدست آمده از روش میانگین حساب نشان می دهد. روش Pilgrim و Cordery ساختاری بسیار نزدیک به اکثر ساختارهای مشاهده شده بارندگی می دهد و اکیداً توصیه می شود (Musy, 1998).

شکل 11.2 روش Pilgrim و Cordery در مقایسه با روش میانگین حساب.

مدیر سایت: بهزاد سرهادی

شماره تلفن: 09190622992

شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@

نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com

(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)

_______________________________________________________

×

 براي پيوستن به بزرگترين گروه تلگرام علوم و مهندسي آب با امکان تبادل نظر بين اعضاء کليک کنيد

کتاب کاربرد مدل QUAL2KW

کتاب کاربرد GIS در منابع آب

کتاب محاسبه سيل طرح