3.4 هیدروگراف واحد ژئومورفولوژیک

1.3.4 اصول و روشهای تعیین

عملکرد انتقال حوضه آبریز مستقیماً تحت تأثیر مشخصات ژئومورفولوژی قرار دارد که در شکل 16.4 ارائه شده است. این تأثیر عمدتا به دلیل توپولوژی شبکه رودخانه است زیرا توسط طبقه بندی استرالر و نسبت هورتون و شوم توصیف شده است. این نسبت ها یا پارامترهای ژئومورفولوژیکی عبارتند از:

ضریب تناسب R_b تعداد شاخه های N_u از ترتیب u در برابر تعداد شاخه های N_u + 1 از u + 1 ترتیب:

این ضریب را ضریب انشعاب نیز می نامند.

ضریب تناسب R_l طول شاخه های L_u از ترتیب u در برابر طول شاخه های L_u + 1 از u + 1 ترتیب:

ضریب تناسب R_a منطقه شاخه های A_u از نظم u در برابر منطقه شاخه های A_u + 1 از u + 1 ترتیب:

شکل 16.4 تأثیر ضرایب انشعاب در هیدروگراف سیل.

Rodrigues-Iturbe و Valdes در سال (1979) قیاس حوضه آبریز را ارائه دادند که در شکل 17.4 ارائه شده است. در این شکل دایره ها نشان دهنده مسیرهای رودخانه ای است که در مرکز آن نقش بسته است.

نقطه شروع یک قطره باران، در این مثال، یک رودخانه از مرتبه 1، 2 یا 3 است. با فرض اینکه این نقطه شروع به طور تصادفی اتفاق می افتد، احتمالات p₀₁, p₀₂ و p₀₃ وجود دارد که قطره آب و گذر آن از 1، 2 یا 3 شروع می شود. این احتمالات نشان دهنده وضعیت اولیه حوضه آبریز است. به دنبال جریان افت قطره آب در داخل شبکه رودخانه، p₁₂ احتمال اینکه قطره از یک رودخانه مرتبه اول به یک منبع مرتبه دوم منتقل شود را نشان می دهد. به طور کلی p_ij به عنوان احتمال انتقال از حالت i به حالت j با p_ij = 0 در هنگام j <1 تعریف می شود (همانطور که همیشه از یک بالادست با یک حالت پایینی به یک پایین دست با یک حالت مافوق عبور می کند).

شکل 17.4 شماتیک سازی یک حوضه آبریز مرتبه 3.

فرضیه های زیر ارائه شده است:

• بارندگی موثر فقط در حوضه آبریز به جز مسیر های آبی رخ می دهد.
• بارندگی موثر در منطقه ای از نظم معین منحصراً توسط مسیر رودخانه با همان ترتیب تخلیه می شود.
• انتقال از یک حالت به حالت دیگر حاصل می شود به شرطی که نظم حالت جدید از حالت قبل برتری داشته باشد.
• تمام قطرات آب از قسمت خروجی حوضه رودخانه عبور می کنند.
• عبور از یک حالت به حالت دیگر (از یک جریان آب به یک حالت دیگر) فقط به محلی که قطره آب پیدا شده بستگی دارد. به عبارت دیگر، قطره آب هیچ حافظه ای از مسیرهای خود تا مسیر جریان فعلی ندارد.

این تشبیه امکان توسعه عملکرد هیدروگرافی واحد از پارامترهای ژئومورفولوژیک فوق الذکر را فراهم می کند. با این وجود، هیچ بیان کلی از هیدروگراف واحد ژئومورفولوژیک وجود ندارد زیرا این عبارت با ترتیب حوضه آبریز تغییر می کند.

با این حال می توان تعریفی از هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی ارائه داد، یعنی: هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی عملکرد تراکم آماری ذره ای از آب باقی مانده بر روی حوضه رودخانه است (Berod, 1995).

معادلات عمومی زیر اجازه محاسبه دو پارامتر اصلی هیدروگراف واحد، یعنی اوج تخلیه Q_p و زمان افزایش t_p (زمان به اوج) را می دهد.

جایی که:

• L طول آبراه اصلی.
• ν میانگین سرعت جریان اصلی آب است.
• R_l, R_b,R_a مشخصات اصلی ژئومورفولوژیکی حوضه رودخانه فوق الذکر است.

لازم به ذکر است که هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی خطی نیست زیرا ویژگیهای اصلی آن Q_p و t_p با سرعت ν مسیر اصلی رودخانه متفاوت است.

2.3.4 مقایسه مدل هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی با هیدروگراف واحد نش

دستیابی به هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی دشوار است. به همین دلیل است که Rosso در سال (1984) سعی در استفاده از هیدروگراف نش برای تولید مشابه مشخصات هیدروگراف واحد ژئومورفولوژیک داشت. این روش شامل محاسبه پارامترهای n و t_p هیدروگراف واحد نش است که از مشخصات ژئومورفولوژیکی حوضه آبریز شروع می شود. برای انجام این کار، محصول Q_pt_p هیدروگراف واحد نش که با معادلات بالا داده شده است با محصول Q_pt_p هیدروگراف واحد ژئومورفولوژیک معادلات حاضر برابر می شود. روسو به روابط زیر رسید:

 و

مشاهده کنید که غیرخطی بودن هیدروگراف واحد ژئومورفولوژیک نیز حفظ می شود زیرا زمان افزایش t_p هنوز به سرعت بستگی دارد که به نوبه خود تابعی از تخلیه است.

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