3.8 مدل های آبریز اندازه متوسط

1.3.8. مدل های مخزن

با توجه به طرح کلی مدل های مخزن ارائه شده در شکل 10.8، تغییر در زمان آب موجود برای تشکیل رواناب با رعایت عملکرد یک سری مخازن که سعی در ذخیره سازی ذخیره آب در حوضه آبریز در سطوح مختلف دارند، اصلاح می شود. این مخازن مطابق با قوانین مختلف پیشنهاد شده توسط نظریه های پدیده های ضمنی در تشکیل رواناب، آب ذخیره شده را پر و آزاد می کنند. آب حاصل از بارندگی به عنوان رهگیری بر روی برگ های سایبان ذخیره می شود و در ادامه روی سطح آبریز که به عنوان مخزن اول تصور می شود، می افتد. مخزن سطح اول آب ذخیره شده در سطحی را که تبخیر از آن کم می شود، شبیه سازی می کند. با رسیدن به یک آستانه، آب جریان اولین مخزن با جریان آب سطحی به شبکه رودخانه رهاسازی می شود.

Flike یک بسته تجزیه و تحلیل مقدار شدید است که احتمال وقایع سیل را بر اساس سوابق تاریخی محاسبه می کند. این برای تجزیه و تحلیل فرکانس سیل ایجاد شده است ، اما می تواند برای هر تجزیه و تحلیل مقدار شدید استفاده شود. Flike که توسط پروفسور جورج کوچرا از دانشکده مهندسی عمران دانشگاه نیوکاسل استرالیا تهیه شده است، با اصلاح عمده اخیر دستورالعمل های صنعت برای برآورد سیل مطابقت دارد، که در پیش نویس به روزرسانی باران و رواناب استرالیا (ARR) مستند شده است.

شکل 36: طرح کلی برای ارزیابی FRI

مفهوم اجرایی پروژه

روش توسعه یافته برای تعیین کمیت خسارات FRI در مورد یک پرونده در فرانسه به تفصیل مورد استفاده قرار گرفته است که نمونه آن از کاربرد FRI در مقیاس املاک قبلا نیز ارائه شده است. آزمایش این روش در شهرهای بارسلونا، هامبورگ، پکن و تایپه مورد مطالعه است. در اینجا پژوهش مهندسی با استفاده از روش توسعه یافته ارائه شده در این مطلب با داده های محلی و دانش مربوط به سیل شهری نتایج بارسلونا، هامبورگ، پکن و تایپه را به دست آورد.

روش های مطالعه

راهنمایی ذکر شده در بخش قبل، برنامه ریزان را راهنمایی می کند تا منافع FWS را ارزیابی کنند، اما چگونگی انجام این کار را تعیین نمی کند. یک روش مشترک استفاده از به اصطلاح منحنی روز (USACE ،1996) است که در شکل زیر نشان داده شده است.

بررسی اجمالی سیستم های هشدار دهنده سیل

سیستم هشدار سیل چیست؟ سیستم هشدار سیل (FWS) بسته ای یکپارچه از تجهیزات جمع آوری و انتقال داده ها، مدل های پیش بینی، برنامه ها و روش های پاسخ و منابع انسانی است. اینها با هم زمان هدایت هشدار سیل را افزایش می دهند. با افزایش زمان هدایت، مقامات دولتی و شهروندان می توانند برای کاهش خسارت و محافظت از زندگی اقدامی انجام دهند. FWS به عنوان یک جایگزین برای کاهش خسارت غیرساختاری طبقه بندی می شود: این امر باعث کاهش جریان سیل یا مراحل سیل نمی شود، بلکه باعث کاهش خسارت های ناشی از یک مرحله مشخص می شود. یک سیستم هشدار کامل سیل شامل مؤلفه هایی است که در شکل به صورت مفهومی نشان داده شده است.

CatchmentSIM یک بسته نرم افزاری قدرتمند برای آنالیز هیدرولوژیکی زمین است که شامل حوضه نقشه برداری، مسیرهای جریان و ادغام با مدلهای هیدرولوژیکی است. این نرم افزار قادر به کارهای مدتعددی است که به عنوان بخشی از پیش نیاز و یا اساس مطالعات پایه استفاده می شود. این موارد به صورت زیر قابل شرح است:

CSS توسط شورای هیلز شایر برای تهیه نقشه کلیه تراز وسط مسیر شهری در هیل شایر شورای LGA مشغول بود. هدف از این مطالعه، شناسایی کلیه سهمیه هایی است که ممکن است با یک مسیر جریان شهری طی شود و ممکن است در معرض کنترل های توسعه سیلاب باشد.

این پروژه با استفاده از DEM مفصل 2 متر در رابطه با نرم افزار CatchmentSIM ما تکمیل شد. اسکریپت های سفارشی CatchmentSIM برای تعیین نقاط شروع مناسب برای کلیه مسیرهای جریان زمینی بر اساس حداقل مقدار تخلیه حداکثر 100 ساله با اوج 100 سال و همچنین درجه برش زمین برای فعال کردن نواحی جریان ورقه ای و متمرکز، در کانال مشخص می شود.

CatchmentSIM یک پارامترساز توپوگرافی 3D-GIS و مدل آنالیز هیدرولوژیکی است. این مدل به طور خودکار مرزهای آبخیزداری و زیر آبگیری را مشخص می کند، پارامترهای ژئوفیزیکی را تعمیم می دهد و ابزارهای تجزیه و تحلیل عمیق را برای بررسی و مقایسه خواص هیدرولوژیکی زیرشاخه ها فراهم می کند.

ما خوشحالیم که از راه اندازی ماژول آنالایزر باران CatchmentSIM خبر بدیم. این ابزار همراهی کاملی با CatchmentSIM برای تهیه مدل های هیدرولوژیکی با درون یابی کامل مکانی بارشهای تاریخی است.

مختصات چهار ایستگاه سنجش بارش (A = (3،4) ،B = (9،4) ،C = (3،12 و (D = (912 است. مقدار بارش مشاهده شده در این سنج ها به ترتیب P_A = 15 میلی متر، P_B = 23 میلی متر، P_C = 10 میلی متر، P_D = 19 میلی متر است. این ایستگاه ها در یک حوضه مستطیل شکل قرار دارند که مرزهای آنها توسط مختصات (0،0)، (14،0)، (14،16)، (0،16) تعریف شده است. میانگین بارش در این حوضه را با استفاده از روش چند ضلعی Thiessen و روش میانگین حسابی محاسبه کنید.

با استفاده از داده های زیر،Recession Constants آب زیرزمینی را به دست آورید. جدول زیر ساختار یک هیدروگراف کل جریان را نشان می دهد.

با فرض اینکه حوضه به عنوان یک مخزن خطی پاسخ می دهد، هیدروگراف به شرح زیر است:

مسیریابی سطح استخر به یکی از روش های مستقیم برای محاسبه جریان خروجی مخزن با توجه به هیدروگراف ورودی (زمان در مقابل جریان) به همراه اطلاعات مربوط به تخلیه حوضه نسبت به ارتفاع اشاره دارد. در اینجا اصطلاح مخزن در زمینه مهندسی فنی مورد استفاده قرار می گیرد و استفاده از این روش برای دریاچه های طبیعی کاربرد ندارد. این روش برای هرکدام از افراد قابل استفاده است که در آن می توانید یک رابطه یک به یک بین تخلیه و ارتفاع فرض کنید.

نمودار هیدروگرافی ورودی به یک کانال مستطیل شکل در زیر جدول بندی شده است. این کانال دارای عرض 100 فوت، شیب پایین 0.001 و ضریب مانینگ 0.035 است. طول کانال L = 25000 فوت است. با استفاده از موج Kinematic ، هیدروگراف خروجی را بدست آورید.

امواج سینماتیک هنگامی که نیروهای اینرسی و فشار از اهمیت برخوردار نیستند بر جریان حکم می کنند. بنابراین، در یک موج سینماتیک، گرانش و اصطکاک تعادل دارند، بنابراین جریان به میزان قابل توجهی شتاب نمی یابد. برای این نوع امواج، خط درجه انرژی موازی با ته کانال است.

سیل صدساله سیلی است که هرساله ۱ درصد احتمال دارد که رخ دهد. سیل صدساله همچنین به ۱ درصد سیل که هرساله ممکن رخ دهد، اشاره دارد. سیل صدساله بطورکلی به عنوان یک نرخ صدساله بیان شده‌است. براساس نرخ جریان ۱۰۰ساله انتظار می‌رود که در یک نهر، رودخانه یا سیستم اب سطحی که انتظار می‌رود. سطح اب سیل می‌تواند به عنوان منطقه طغیان ترسیم شود. دشت سیلابی به دشت‌های سیلابی ۱۰۰ساله اشاره دارد که ممکن است شکل بگیرد و در نتیجه در دادن مجوزهای ساخت و ساز، مقررات زیست‌محیطی و بیمه سیل بسیار اهمیت دارد. برآورد نرخ جریان ۱۰۰ ساله و امار رودخانه‌های دیگر در ایالات متحده در دسترس است.

سیل 100 ساله چیست؟

اکثر مردم شرایط، سیل 100 ساله، طوفان 50 ساله یا سیل 200 ساله را به عنوان توصیف بزرگی از طوفان یا سیل شنیده اند. ما می دانیم که هر چه قبل از وقوع سیل سال قبل بیشتر باشد، تأثیر آن بر سطح رودخانه و هر چیزی که در جلگه رودخانه وجود دارد، بیشتر خواهد بود. همچنین، ما از کلمات 'سیل 100 ساله' می فهمیم که دوره بازگشت سیل 100 سال دارد یا به عبارت دیگر، فقط باید به طور متوسط ​​در هر 100 سال اتفاق می افتد. اما سؤالات باقیمانده این است که "آیا یک سیل 100 ساله ممکن است برای سال بعد هم رخ دهد؟"و" احتمال وقوع آن در هر دوره زمانی معین چقدر است؟ "

دوره بازگشت به برآورد احتمال روی‌دادن یک پدیده طبیعی مثل سیل یا تغییرات دبی رودخانه گفته می‌شود. معمولاً محاسبه و برآورد دوره بازگشت بر پایه اندازه‌گیری آماری داده‌های تاریخی به منظور دست‌یابی به میانگین زمان تکرار پدیده در یک دوره زمانی است و برای تحلیل خطر بروز یک پدیده مورد استفاده قرار می‌گیرد. شامل تصمیم گیری در مورد اینکه آیا اجازه می دهد پروژه در منطقه ای از ریسک خاص پیش برود یا طراحی ساختارها برای مقاومت در برابر حوادث با یک دوره بازگشت خاص، مجاز است. تجزیه و تحلیل زیر فرض می کند که احتمال وقوع این رویداد به مرور تغییر نمی کند و مستقل از وقایع گذشته است.

مفاهیم و مبانی

دوره بازگشت به برآورد احتمال روی‌دادن یک پدیده طبیعی مثل سیل یا تغییرات دبی رودخانه گفته می‌شود. معمولاً محاسبه و برآورد دوره بازگشت بر پایه اندازه‌گیری آماری داده‌های تاریخی به منظور دست‌یابی به میانگین زمان تکرار پدیده در یک دوره زمانی است و برای تحلیل خطر بروز یک پدیده مورد استفاده قرار می‌گیرد. شامل تصمیم گیری در مورد اینکه آیا اجازه می دهد پروژه در منطقه ای از ریسک خاص پیش برود یا طراحی ساختارها برای مقاومت در برابر حوادث با یک دوره بازگشت خاص، مجاز است. تجزیه و تحلیل زیر فرض می کند که احتمال وقوع این رویداد به مرور تغییر نمی کند و مستقل از وقایع گذشته است.

با توجه به وقوع سیلاب‌های فروردین ماه ۹۸، برخی گمانه‌زنی‌ها بر این است که بهار ۹۹ نیز این تجربه تکرار خواهد شد؛ ولی به اعتقاد محققان بارش‌های بهار ۹۹ در شرایط نرمال و همراه با رعد و برق‌های زیاد است، ضمن آنکه به گفته آنها در حال حاضر به دلیل عدم رعایت حریم رودها و ساخت و ساز در دشت‌های سیلابی، کشور همچنان از وقوع سیل آسیب‌پذیر است که لازم است با آموزش‌های همگانی و برآورد وقوع سیل و مدل‌سازی سیلاب‌های کشور، ریسک ناشی از مخاطرات سیل را کاهش داد.

توجه: این مطلب در راستای تایید محاسبات یک گزارش 400 صفحه ای در تحلیل و پیش بینی سیلاب حوضه آبریز خرم آباد نوشته شده است. این محاسبات و گزارش پیش از سال 1398 انجام شده است که به درستی سیل فروردین ماه لرستان را با دقت بالایی پیش بینی می کند.

به عنوان یک روش دیگر در بررسی درستی محاسبات گزارش هیدرولوژی پروژه جامع، می توان دبی سیل 11ام و 12ام فروردین 1398 در ایستگاه هیدرومتری دوآب-خرم آباد (مشاهداتی شرکت آب منطقه ای)، که درست بر نقطه خروجی مرز بسته شده حوضه منطبق است را با هیدروگراف قابل استخراج از هیدروگراف واحد مصنوعی اشنایدر کل حوضه، مورد مقایسه قرار داد. با توجه به مساحت و شکل حوضه، پیش از این درستی انتخاب هیدروگراف اشنایدر از بین دیگر روش های تهیه هیدروگراف واحد مصنوعی، در گزارش اصلی تحلیل شده است.

مدل سه بعدی حوضه آبریز خرم آباد

توجه: این مطلب در راستای تایید محاسبات یک گزارش 400 صفحه ای در تحلیل و پیش بینی سیلاب حوضه آبریز خرم آباد نوشته شده است. این محاسبات و گزارش پیش از سال 1398 انجام شده است که به درستی سیل فروردین ماه لرستان را با دقت بالایی پیش بینی می کند.

در این گزارش به منظور محاسبه درستی و صحت یابی خروجی مطالعات هیدرولوژی آبریز حوضه خرم آباد، منحصرا در بخش دبی های با دوره بازگشت معین، در اینجا دوره بازگشت سیل در ایستگاه های هیدرومتری فیزیکی (موجود در حوضه آبریز)، با عناصر مدل بارش-رواناب HEC-HMS، درست در محل این ایستگاه ها مورد مقایسه واقع شده است. بعلاوه در انتها یک مقایسه نیز با ارقام دبی سیلابی فروردین ماه 1398 صورت گرفت.

در طول زمان آب و هوا، توپوگرافی سطح زمین را از طریق تعامل بین بارندگی، رواناب و فرسایش در حوضه های زهکشی شکل می دهد. مشخصات طولی یک رودخانه (ارتفاع در مقابل فاصله از پایین دست) یک ویژگی مهم مورفولوژیکی است که تاریخچه تکامل حوضه زهکشی را منعکس می کند، بنابراین شکل آن باید تشخیصی منطقه ای آب و هوا و تعامل آن با سطح زمین بدست دهد. اما، هر دو تشخیص اثرات اقلیمی در پروفایل های طولی و رمز گشایی در ساز و کارهای آب و هوایی توسعه آنها به دلیل فقدان داده های جهانی مربوطه و همچنین اثرات متغیر تکتونیک، سنگ شناسی، خصوصیات سطح زمین و فعالیت های انسانی چالش برانگیز بوده اند. در اینجا ما مجموعه ای از مجموعه داده های 333502 پروفایل طولی رودخانه را ارائه می دهیم، و از آن برای کشف تفاوت های شکل کلی (مقعر) در مناطق آب و هوایی استفاده می کنیم.