این مقاله دقیقاً چگونگی ساخت هیدروگراف‌های NRSC را در استودیوی هیدرولوژی توضیح می‌دهد و امیدواریم درک بهتری از آنچه در پشت صحنه نرم‌افزار می‌گذرد به شما بدهد. اگر به دنبال روشی برای افزودن هیدروگراف های NRCS به مدل حوضه خود هستید، به جای آن از این صفحه دیدن کنید.

بخش کوچکی از بارش این طوفان به خاک نفوذ می کند. بقیه به زودی به یک هیدروگراف رواناب مستقیم تبدیل خواهند شد. چهار مرحله در محاسبه هیدروگراف رواناب NRCS وجود دارد. این روش همان روشی است که در TR-20 اصلی استفاده شده است.

• یک طوفان طراحی انتخاب می شود (معمولاً یک توزیع 24 ساعته NRCS).
• یک هیدروگراف واحد بر اساس ویژگی های منطقه زهکشی، یعنی شماره منحنی (CN)، Tc و غیره ساخته می شود.
• طوفان طراحی با ضرب هر اردیتی از طوفان طراحی (بعد از تبدیل شدن به هیتوگراف اضافی) توسط هر اردیتی از هیدروگراف واحد به هیدروگراف واحد اعمال می شود و یک سری هیدروگراف جداگانه ایجاد می کند. بسیاری از آنها را. به عنوان مثال، با استفاده از یک فاصله زمانی 2 دقیقه ای، 720 هیدروگراف جداگانه تولید می شود. هر کدام از بارندگی در بازه زمانی مشخص شده تولید می شوند.
• هیدروگراف های منفرد برای ایجاد هیدروگراف رواناب نهایی جمع می شوند.

روش هیدروگراف واحد SCS

هیدروگراف رواناب نهایی مجموع هیدروگراف های منفرد است که از ضرب اردینات در طوفان طراحی در هر اردیت در هیدروگراف واحد ایجاد شده است. یک هیدروگراف واحد، هیدروگرافی است که از 1 اینچ مازاد بارندگی در یک حوضه در یک بازه زمانی معین، مثلاً 1 دقیقه، حاصل می‌شود. این هیدروگراف رواناب نهایی نیست، اما منعکس کننده ویژگی های منحصر به فرد حوضه است. هیدروگراف واحد را مانند DNA یک فرد در نظر بگیرید. هنگامی که یک واحد هیدروگراف یک حوضه آبخیز مشخص شد، می توان هر طوفان طراحی را برای محاسبه هیدروگراف رواناب نهایی روی آن اعمال کرد.

دبی پیک برای هیدروگراف واحد به صورت زیر محاسبه می شود:

جایی که:

Qp = دبی اوج خروجی، cfs (cms)

484 = ضریب شکل (0.208 متریک)*

A = مساحت حوضه آبریز، مایل مربع (کیلومتر مربع)

Q = کل بارندگی مازاد، 1 اینچ (1 میلی متر)

Tp = زمان رسیدن به اوج (ساعت)

* ضریب شکل یک متغیر قابل تعریف توسط کاربر است. مقدار پیش‌فرض روی 484 تنظیم شده است و یک هیدروگراف واحد ایجاد می‌کند که 3/8 مساحت آن در زیر بخش در حال افزایش است. این ضریب در حوضه های کوهستانی بیشتر است، به عنوان مثال 600 (0.258) در حالی که در مناطق مسطح و شنی کمتر، حدود 300 (0.129) خواهد بود. شبه جزیره دلماروا در دلاور از 284 (0.122) استفاده می کند.

Time to Peak، Tp، و Time Base، Tb، چیزی هستند که ویژگی های هیدروگراف واحد را تعیین می کنند. این مقادیر به صورت زیر محاسبه می شوند:

جایی که:

Tp = زمان رسیدن به اوج (ساعت)

Tc = زمان تمرکز (ساعت)

D = تداوم بارش (ساعت)

Tc = 1.67 x زمان تاخیر (L)

جایی که:

L = زمان تاخیر (ساعت)

l = طول هیدرولیک (ft)

S = (1000 / CN) - 10

Y = شیب حوضه (%)

CN = عدد منحنی رواناب

پایه زمانی = 2.67Tp

جایی که:

Tb = پایه زمانی (ساعت)

Tp = زمان رسیدن به اوج (ساعت)

لازم به ذکر است که برنامه زمان را به اوج تنظیم می کند تا با فاصله زمانی فعلی مطابقت داشته باشد.

طراحی طوفان

Hydrology Studio چندین طوفان طراحی داخلی را ارائه می دهد، از جمله مواردی که می توانید آنها را سفارشی کنید. اکثر آنها توزیع‌های استاندارد 24 ساعته و 6 ساعته NRCS و آخرین توزیع‌های NOAA Atlas 14 هستند. اما گزینه‌های دیگر عبارتند از Synthetic "Balanced" Storms مبتنی بر IDF، Huff و ده طوفان سفارشی که مستقیماً وارد می‌کنید.

این توزیع طوفان طراحی بدون بعد 6 ساعته استاندارد NRCS است.

توزیع 24 ساعته NRCS

Hydrology Studio کتابخانه کامل NRCS 24 ساعته و همچنین توزیع های استاندارد 6 ساعته بدون بعد را فراهم می کند. مقادیر افزایشی بارندگی برای طوفان های 24 ساعته از یک معادله چند جمله ای محاسبه می شود که از ضرایبی استفاده می کند که در طول طوفان متفاوت است. معادله به شکل زیر است:

جایی که:

Pt = کسری از بارش 24 ساعته

T = زمان سپری شده (ساعت)

C0 = ضریب

C1 = ضریب

C2 = ضریب

C3 = ضریب

فهرست ضرایب برای هر توزیع را می توان از NRCS به دست آورد.

طوفان های مصنوعی (تودرتو یا متعادل).

بسیاری از مهندسان عمران شاغل از طوفان‌های 24 ساعته NRCS استفاده می‌کنند، اما به خاطر داشته باشید که هر طوفانی با هر مدت زمان می‌تواند با روش هیدروگراف واحد استفاده شود. Bulletin 75 Huff و توزیع‌های مصنوعی و تودرتوی داخلی نمونه‌هایی هستند.

گزینه Synthetic Storm در واقع می تواند تعداد بی نهایت طراحی طوفان طراحی کند، اما به دلایل عملی، Hydrology Studio آنها را به مدت زمان 1، 2، 3، 6، 12 و 24 ساعته محدود می کند. این برنامه از منحنی های IDF بارندگی شما برای محاسبه افزایش عمق در بازه های زمانی استفاده می کند. از این رو، طوفان طراحی با قرار دادن حداکثر عمق افزایشی در نزدیکی مرکز طوفان و مرتب کردن سایر افزایش‌ها به صورت متناوب متقارن ساخته می‌شود. این همچنین به عنوان "طوفان متعادل" شناخته می شود. این همان روشی است که سال ها پیش توسط SCS برای ساخت و ساز استفاده شد.

طوفان 24 ساعته

بحث های زیادی در مورد سودمندی یک طوفان 24 ساعته در یک مکان کوچک شهری با Tc کمتر از 15 دقیقه وجود دارد. Synthetic Storm راه حل خوبی ارائه می دهد که می توان آن را با سایت مطابقت داد، یعنی کل مدت زمان آن را می توان مشخص کرد تا بهتر با Tc محاسبه شده مطابقت داشته باشد. به عنوان مثال، اگر Tc منطقه شما 15 دقیقه است، می توانید یک طوفان یک ساعته را به جای مقابله با یک طوفان 24 ساعته مشخص کنید. طوفان یک ساعته به اندازه کافی طول می کشد تا کل منطقه زهکشی به جریان در پایین ترین نقطه کمک کند. فراتر رفتن از Tc فقط حجم و منابع محاسبه غیر ضروری را اضافه می کند. یک قانون کلی خوب برای انتخاب مدت زمان کل طوفان حدود 4 تا 5 برابر Tc است.

طوفان طراحی مصنوعی

این یک طوفان مصنوعی 1 ساعته است که از منحنی های IDF شما مشتق شده است

تبدیل طوفان طراحی به رواناب واقعی

صرف نظر از اینکه از کدام طرح توزیع طوفان استفاده می کنید، از جمله ورودی مستقیم NRCS، Synthetic، Huff و Custom Storm، افزایش بارش باید به بارش اضافی (رواناب واقعی) تبدیل شود. اینجاست که عدد منحنی وارد می‌شود و تعیین می‌کند که چه مقدار از باران واقعی به دلیل انتزاع، نفوذ خاک و غیره از دست می‌رود و چه مقدار به رواناب یا اضافی تبدیل می‌شود. از معادله زیر استفاده می شود:

جایی که:

• Q = حجم مازاد نفوذ بارندگی (اینچ)
• P = بارش انباشته (اینچ)
• S = حداکثر نگهداری بالقوه
• S = (1000 / CN) - 10
• CN = عدد منحنی رواناب

حجم های محاسبه شده سپس به افزایش های اضافی مورد استفاده برای "هایتوگراف" بارش اضافی نهایی تبدیل می شوند. این هیتوگراف است که برای تشکیل هیدروگراف رواناب نهایی استفاده می شود.

محاسبه هیدروگراف نهایی

Hydrology Studio هیدروگراف‌های رواناب روش NRCS را با پیچاندن یک هیتوگراف بارش از طریق یک هیدروگراف واحد محاسبه می‌کند. این روش به عنوان موقعیت‌یابی فوق‌العاده خطی شناخته می‌شود و به این معنی است که هر اردیت طوفان طراحی بارندگی در هر اردیت هیدروگراف واحد ضرب می‌شود، بنابراین مجموعه‌ای از هیدروگراف‌های کوچک‌تر ایجاد می‌شود که هر کدام مربوط به یک مقدار بارندگی منفرد در بازه زمانی مشخص‌شده است. سپس این هیدروگراف ها برای تشکیل هیدروگراف رواناب نهایی جمع می شوند. تصویر بالا را ببینید.

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