5.10 اندازه گیری باران

1.5.10 ویژگی های اندازه گیری بارندگی در یک منطقه شهری

حل مسائل هیدرولوژی شهری به معنای استفاده از مجموعه ای از مدل های ریاضی از انواع رواناب بارندگی و کیفیت آب است. کاربرد هر یک از آنها به عنوان نقطه شروع بارش به عنوان مقدار کل و توزیع زمان آن در منطقه حوضه شهری تعریف شده است. ورودی بارش در مدل ها ممکن است هم به صورت بارندگی و ذوب برف یا ترکیبی از آنها باشد. از یک طرف، به دلیل اینکه مهمترین تأثیر در تشکیل سیل در منطقه حوضه شهری مربوط به بارندگی است، ذوب برف در اصطلاح عمومی بارندگی قرار می گیرد. از طرف دیگر، طوفان شدید باران بیشترین تأثیر را برای باران می گذارد زیرا مناطق شهری معمولاً از چند ده کیلومتر مربع تا حدود صدها کیلومتر مربع است (به استثنای شهرهای بزرگ که ممکن است هزاران کیلومتر مربع داشته باشند). در نتیجه، زمان تأخیر این حوضه ها از نظم برخی از ساعات است و بنابراین بارندگی های مورد علاقه از شدت و شدت قابل توجهی برخوردار هستند. به همین دلیل اصطلاح طوفان باران بیشتر مورد استفاده قرار خواهد گرفت.

با توجه به اینکه مدت زمان طوفان باران نسبتاً کوتاه است و تغییرات فضایی طوفان های بارانی بسیار شدید اغلب بسیار زیاد است، داده ها باید دارای تفکیک پذیری خوب، هم زمانی و هم مکانی باشند، که با یک سیستم کلاسیک از داده های بارندگی نمی توان برآورده کرد اما یک خاص

توزیع فضایی به میزان سلول همرفتی طوفان باران، فاصله بین سلولهای همرفت، شیب افزایش یا کاهش قطر سلول باران و سرعت و جهت حرکت سلول بستگی دارد. پذیرش دامنه ای از تغییر در ناحیه سلول بین 2 تا 30 کیلومتر مربع (آستین و هونزه، 1972؛ Niemczynowicz، 1984) دامنه قطر آنها 1.6-6.2 کیلومتر است. با در نظر گرفتن سرعت سلول طوفان بارانی 10 متر بر ثانیه، یک نتیجه می رسد که مدت زمان عبور از بالای یک نقطه اندازه گیری بین 2.7 تا 10.3 دقیقه متغیر است. برای اندازه گیری حداقل دو بار در همان دستگاه raingauge، حداقل فاصله زمانی 1-2 دقیقه حاصل می شود. با این وجود، برای اندازه گیری میزان بارندگی در حداقل دو نقطه سلول، فاصله بین دو راهگاه باید حدود 1 کیلومتر باشد.

برای اینکه بتوان بارندگی ها را با شدت 1/0 میلی متر در دقیقه برای وضوح زمانی یک دقیقه اندازه گیری کرد، دقت باید 0/1 میلی متر باشد. با در نظر گرفتن این وضوح زمانی، دستگاه های raingauge باید از زمانبندی بسیار بالایی برای شمارش زمان برخوردار باشند.

10.5.2. Raingauges

برای برآورده ساختن شرایط وضوح فضا-زمان در اندازه گیری شدت طوفان های بارانی، فقط دستگاه های اتوماتیک قادر به انتقال داده ها در زمان واقعی هستند. انواع مختلفی از این دستگاه ها برای بارش اندازه گیری نقطه وجود دارد که در آنها وجود دارد:

• شناور نوع شناور ،
• سطل آشپزخانه ،
• شمارش قطره
• رینگ های توزین

اصول عملکرد آنها، ویژگی های اثربخشی (وضوح، دقت، ابعاد، وزن، ضبط، سیستم انتقال و انتشار) و همچنین روش های اصلاح داده در حالت عملیاتی در نشریات تخصصی شرح داده شده است که می توان به آنها اشاره کرد: WMO (1983a)، WMO (1983b)، Sevruk (1982)، Maksimovic و همکاران (1992)، و Morell و همکاران (1999)

3.5.10. اندازه گیری بارندگی

بهبود رادار هواشناسی اجازه داده است تا در پیش بینی بسیار کوتاه مدت طوفان باران استفاده شود. اندازه نسبی توزیع فضای طوفان باران نیز ممکن است توسط داده های رادار فراهم شود.

اندازه گیری شدت طوفان های بارانی با استفاده از رادار بر اساس رابطه بین شدت بارندگی و شدت سیگنال هایی است که توسط باران منعکس می شوند (یکپارچه پخش می شوند).

شدت طوفان باران ممکن است با رابطه بیان شود:

جایی که:

•  D قطر قطره آب
•  N(D) عملکرد توزیع دانه بندی بارش که تابعی از نوع است:

 با:

•  ν (D) سرعت افتادن قطره آب با قطر بین  D-I/2dD و  D-I/2dD
•  w جز عمودی سرعت هوا است.

رابطه بین میانگین قدرت سیگنال پخش یکپارچه  که توسط رادار اندازه گیری می شود و خصوصیات جرم مایع بارش معادله زیر است:

جایی که:

•  λ طول موج
•  L² میرایی توسط جذب و انتشار در طول فاصله بین رادار و جرم بارش. این برای رادار با طول موج 10 سانتی متر قابل اغماض است.
•  η انعکاس رادار بسته به خصوصیات توده باران، یعنی:

جایی که:

•  K فاکتور دی الکتریک (تقریباً 0.93)
•   عامل بازتابنده رادار نامگذاری شده است و می توان آن را نوشت: η

 

جایگزینی η داده شده توسط معادله های حاضر و نادیده گرفتن میرایی نتیجه یک است:

رابطه اخیر از نظر ساختار با قبلی مشابه است و بنابراین باید رابطه ای بین شدت طوفان باران و ضریب بازتابش رادار Z وجود داشته باشد. سه رابطه s شکل کلی زیر را دارد:

که در آن A و B پارامترهایی هستند که دارای مقادیر زیر برای بارندگی همرفت (مورد توجه در مناطق شهری) هستند (Sauvageot، 1982):

استفاده از رابطه اخیر منجر به برآورد شدت بارش با ضریب خطای برابر 2 می شود و این فقط در 75٪ موارد اتفاق می افتد به طوری که فقط توزیع نسبی شدت بارش می تواند از این طریق ارزیابی شود.

با استفاده از داده های ثبت شده در زمان واقعی در ایستگاه های اندازه گیری خودکار که اندازه گیری های نقطه ای را انجام می دهند ، بهبود قابل توجه دقت در اندازه گیری شدت طوفان با رادار حاصل شده است. کالیبراسیون دینامیکی رادار با فرکانس بالا انجام می شود. این کالیبراسیون بر اساس اختصاص شدت اندازه گیری شده در نقاط به نقاط دیگر شبکه با استفاده از یک روش درون یابی است که منجر به تعیین بسیار بهتر شدت طوفان باران در اطراف منطقه شهری می شود.

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