در پروژه‌ای برای شبیه‌سازی سیلاب در یکی از حوضه‌های آبریز منطقه Yingcheng در Xiaogan، جنوب چین، یک چالش خاص مشاهده شد: روند افزایش شدت جریان‌های سیلابی رودخانه. این منطقه که با تشکیلات متراکم کارستی و کوه‌های مخروطی شکل (sugarloaf mountains) شناخته می‌شود، هنگام بارش‌های سنگین، مخازن زیرزمینی و حفره‌های متعدد آن به حالت اشباع می‌رسند. این موضوع به تخلیه غیرفرآیندی آب از این مناطق منجر می‌شود. به همین دلیل، اگر در چنین شرایطی یک رویداد بارشی دیگر رخ دهد، جریان آب در مسیر پایین‌دست تشدید می‌شود. این وضعیت می‌تواند حجم آب را، به‌ویژه در مناطقی مانند شهرستان پینگل (Pingle County)، به طور قابل توجهی افزایش دهد.

در پروژه‌ای که در منطقه نیوفاندلند در شرق کانادا انجام شد، این منطقه به دلیل ویژگی‌های فیزیوگرافی خاص خود، شامل زمین‌های نسبتاً مسطح، مورد تحلیل قرار گرفت. هدف اصلی، بررسی زمان‌بندی و توزیع رویدادهای شدید سیلاب در شبکه‌ای از آبراه‌ها، زمین‌های یخ‌زده، دریاچه‌ها و سدهای مخزنی بود. برای این منظور، مدلی بر اساس رویدادها در محیط HEC-HMS توسعه یافت. این مدل تمام عواملی که بر جریان تأثیر می‌گذارند را شامل می‌شد، از جمله تغییرات دما که بر ذوب برف تأثیر دارند، معادلات ذخیره‌سازی، دینامیک ورودی و خروجی سدهای مخزنی، جزئیات ساختاری سرریزها و دروازه‌های مخازن، تأخیر در مسیر جریان سیلاب، گستردگی انتشار سیلاب و اتلاف آب در حوضه‌های آبریز.

HEC-HMS توسط مجموعه ارتش ایالات متحده ساخته شده است. با این حال، نرم افزار توسعه یافته در مرکز مهندسی هایدرولوژیک هر زمان که لازم باشد در دسترس عموم قرار می گیرد. استفاده از آن محدودیت ندارد و افراد خارج از مجموعه مهندسان ارتش آمریکا ممکن است از این برنامه بدون هزینه استفاده کنند. HEC به کاربران غیر نظامی کمک یا پشتیبانی کاربر از این نرم افزار نمی دهد. بارگیری این نرم افزار نشان دهنده پذیرش کامل مسئولیت شما در استفاده از این برنامه است. لطفا برای اطلاعات بیشتر به سیاست توزیع مراجعه کنید.

اجرای HEC-HMS با Jython - از Jython می توان برای اجرای HMS، یک برنامه جاوا، به روشی "بدون سر" استفاده کرد. حداقل به HEC-HMS نیاز خواهید داشت. همچنین ممکن است اسکریپت خود را از طریق یک فایل دسته ای یا IDE اجرا کنید، در این صورت شما به یک نمونه از Jython نیاز خواهید داشت.

به طور کلی، گردش کار GIS استفاده از منوی GIS است که از بالای منو شروع می شود و به صورت پی در پی از طریق ابزار از بالا به پایین اجرا می شود. برای شروع ترسیم، ابتدا باید با وارد کردن یک مدل ارتفاع دیجیتال (DEM) یک شی داده زمین ایجاد شود. سپس، باید یک مدل حوضه ایجاد شود و داده های زمین به آن متصل شود. چندین مدل حوضه می تواند از همان شی داده زمین استفاده کند و خطوطی که تولید می شود محصولی از مدل حوضه است (نه داده های زمین). یک شی داده زمین در اصل ظرفی برای یک DEM است.

برای تبدیل ارتفاع آب (یا "ارتفاع"، که معمولاً به صورت متر بیان می شود) به حجم آب (یا "تخلیه"، که معمولاً به صورت متر مکعب در ثانیه بیان می شود)، باید رابطه ای بین آنها برقرار کنند. به این رابطه مرحله تخلیه، منحنی درجه بندی یا سنجه گفته می شود. با اندازه گیری مکرر تخلیه مستقیم در ایستگاه های پخش جریانی توسعه می یابد. در هیدرولوژی، منحنی سنجه نمودار تخلیه در مقابل سطح آب برای یک نقطه معین در یک جریان است، معمولاً در ایستگاههای اندازه گیری، جایی که تخلیه جریان از طریق کانال با یک متر جریان اندازه گیری می شود. اندازه گیری های زیادی از تخلیه در طیف وسیعی از مراحل جریان صورت می پذیرد. منحنی سنجه معمولاً به صورت تخلیه در محور x در مقابل ارتفاع (ارتفاع سطح آب) در محور y رسم می شود.

هایتوگراف مخصوص کاربر

این برنامه شامل روش های متنوعی برای پردازش داده های بارش خام به یک شرح برای هر زیر محوطه است. با این وجود روش های زیادی برای پردازش داده های بارش وجود دارد که امکان پذیر نیست همه آنها را در برنامه بگنجانید. این روش به شما امکان می دهد داده های خود را پردازش کرده و یک شرح حال برای استفاده از برنامه تهیه کنید. همچنین ممکن است یک حوضه آبریز را به بسیاری از زیر حوضه ها تقسیم کنید تا استفاده از تنها یک دستگاه بارشی برای هر منطقه فرعی معقول باشد. در هر دو صورت، این برنامه هیچ گونه فرضی در مورد منبع داده های بارندگی ایجاد نمی کند، فقط از شرح حال در مورد هر زیر فرعی که توسط کاربر مشخص شده است استفاده می کند. تصویری در برنامه وارد می شود که گویی داده های gage است.

آیا بعد از اتمام پروژه خود در WMS، می خواهید پرونده های پروژه خود را با مشتری یا همکار خود به اشتراک بگذارید؟ هنگام انجام این کار، مهم است که تمام پرونده های مربوط به پروژه را برای آنها ارسال کنید. همه پرونده های پروژه باید در همان پوشه به اشتراک گذاشته شوند. در این مقاله به برخی از پرونده های مهم می پردازیم. مهمترین پرونده برای به اشتراک گذاری فایل پروژه WMS XMDF *. wms است. این پرونده حاوی عناصر بسیاری از پروژه شما است، اما همچنین به عنوان دایرکتوری برای سایر پرونده هایی که توسط پروژه شما استفاده می شود عمل می کند. برای بهبود عملکرد برنامه، پرونده پروژه WMS شامل تمام داده های لازم برای افتتاح پروژه نیست، بنابراین مهم است که هنگام به اشتراک گذاری پروژه خود، کلیه پرونده های مربوط را درج کنید.

فرآیندهای حوضه آبریز

شکل 1 نمودار سیستمی از فرآیند رواناب حوضه است، در مقیاس که مطابق با مقیاس مدل شده با برنامه باشد. فرآیندهای نشان داده شده با بارش شروع می شوند. این بارش ممکن است باران باشد یا به صورت اختیاری می تواند شامل بارش برف نیز باشد. در مفهوم سازی ساده نشان داده شده، بارش می تواند بر روی پوشش گیاهی حوزه آبخیز، سطح زمین و اجسام آب مانند رودخانه ها و دریاچه ها سقوط کند.

مقدمه

این سند راهنمای مرجع فنی سیستم مدل سازی هیدرولوژیکی (HEC-HMS) است. این برنامه محصولی از برنامه تحقیق و توسعه مهندسان ارتش ایالات متحده است و توسط مرکز مهندسی هیدرولوژیک (HEC) تهیه شده است. این برنامه فرآیندهای مسیریابی رواناب و جریان مسیریابی کانال، طبیعی و کنترل شده را شبیه سازی می کند. این برنامه جانشین و جایگزین برای بسته بندی Flood Hydrograph HEC-1 - USACE، 1998 و برای نسخه های مختلف تخصصی HEC-1 است. این برنامه قابلیت های HEC-1 را بهبود می بخشد و قابلیت های دیگری را برای مدل سازی توزیع شده، شبیه سازی مداوم و تحلیل سیل های داخلی فراهم می کند.

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.

سیستم مدل سازی هیدرولوژیکی (HEC-HMS) برای شبیه سازی فرآیندهای بارش-رواناب حوضه های زهکشی دندریتیک طراحی شده است. به گونه ای طراحی شده است که برای حل گسترده ترین مشکلات ممکن، در طیف وسیعی از مناطق جغرافیایی قابل اجرا باشد. این شامل تأمین آب بزرگ حوضه رودخانه و هیدرولوژی سیل و رواناب کوچک شهری یا آبخیزداری طبیعی است. هیدروگراف های تولید شده توسط این برنامه بطور مستقیم یا همراه با نرم افزارهای دیگر برای مطالعات در دسترس بودن آب، زهکشی شهری، پیش بینی جریان، تأثیر شهرنشینی در آینده، طراحی سرریز مخزن، کاهش خسارت سیل، تنظیم سیلاب و عملکرد سیستم ها استفاده می شوند.

تجربه ۷۰ ساله کشور در تغییر اقلیم

قائم مقام ستاد توسعه آب، خشکسالی، فرسایش و محیط زیست معاونت علمی و فناوری ریاست جمهوری با اشاره به برخی گفته‌ها در زمینه وارد شدن ایران از دوره خشکسالی به ترسالی با تاکید بر اینکه در حال حاضر نه در ایران بلکه در کل دنیا روش‌های پیش‌بینی خشکسالی و ترسالی ارائه نشده است، گفت: در این زمینه نمی‌توان به طور قطعی اظهار نظر کرد ولی روند موجود یک روند ترسالی را نشان می‌دهد و امیدواریم روند ترسالی رخ داده باشد.

مهندسین ارتش آمریکا (USACE) در حال ساخت قابلیت های جدید شبیه سازی و تجزیه و تحلیل کیفیت آب در برنامه های موجود در رودخانه  مخزن و شبیه سازی رواناب موجود در حوضه ها (HEC-RAS ،HEC-ResSim و HEC-HMS) هستند که مورد استفاده گسترده ای از طرف USACE است. و سازمان های دیگر این قابلیت ها نیاز به بازسازی، مدیریت و ارزیابی اثرات اکوسیستم اقتصادی مبتنی بر علمی را پشتیبانی می کنند. ترمیم اکوسیستم یکی از مأموریت های اصلی USACE است. هدف از فعالیت های مرمت اکوسیستم USACE، بازگرداندن عملکرد، ساختار و فرآیندهای قابل توجه اکوسیستم است که تخریب شده است. تلاش های ترمیم اکوسیستم شامل بررسی مشکلات موجود در تخریب سیستم و توسعه ابزارهای جایگزین برای حل آنها است.

رییس مرکز ملی خشکسالی و مدیریت بحران از افزایش ۵۸ درصدی بارش باران در استان تهران از ابتدای سال آبی جاری تاکنون نسبت به مدت مشابه سال گذشته خبر داد. احد وظیفه با بیان اینکه میزان بارش در استان تهران از ابتدای مهر ماه تا ۶ آبان ۴۳.۶ میلیمتر بود، گفت: این مقدار طی مدت مشابه سال گذشته ۲۷.۵ میلیمتر گزارش شده است که نشان می‌دهد بارش‌ها در استان تهران نسبت به سال گذشته بیش از ۵۸ درصد افزایش داشت.

مقدمه

QGIS به عنوان یک نرم افزار برای پردازش داده های فضایی جهت ایجاد داده های ورودی برای مدل سازی هیدروژئولوژیکی برای مثال در HEC-HMS یا RS-Minerve مورد بررسی قرار می گیرد. اما آیا هیچ نرم افزاری هیدرولوژیکی وجود دارد که می تواند بر روی رابط QGIS اجرا شود؟ پاسخ های ناقصی وجود دارد و پاسخ های کامل که ما در این مقاله پاسخ خواهیم داد.

مدل های شبیه سازی به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: مدل های فیزیکی  و مدل های ریاضی . مدل فیزیکی، یک ارائه فیزیکی از دنیای واقعی است به نحوی که در ساختار، ساده تر ولی خصوصیاتی مشابه با دنیای واقعی  را دارد. یک مثال از مدل های فیزیکی حوضه های آبخیز، شبیه سازه های باران و حوضه های آزمایشگاهی است. مدل ریاضی (حاوی) یک نگرش یا برداشت ذهنی از دنیای واقعی است که خصوصیات مهم ساختاری واقعیت را حفظ می کند. از آنجا که مدل های فیزیکی در اصل تغییر ناپذیرند، در مقایسه با مدل های ریاضی از انعطاف کم تری برخوردارند. مدل های ریاضی اغلب توسط کامپیوتر اجرا می شوند و مدل های کامپیوتری نامیده می شوند. بیش تر مدل های کامپیوتری در سه دهه اخیر توسعه یافته اند. ساخت مدل های فیزیکی حوضه ها گران است و از کارایی محدودی برخوردارند. در حالی که مدل های ریاضی به آسانی در دسترس قرار می گیرند، از نظر تغییر ورودی ها به راحتی انعطاف پذیرند و نسبتا گران نیستند. بنابراین عجیب نیست که مدل های ریاضی برای حل مسایل حوضه ها بیش تر مورد استفاده قرار گیرد.

شناسایی و به دست آوردن داده های اولیه

قبل از برنامه ریزی و انجام بازدیدهای صحرایی باید با بررسی مجموع های از اطلاعات اولیه و نقشه های عمومی از منطقه با محدوده مطالعاتی آشنایی پیدا کرد. شناسایی داده های مورد نیاز و یا داده های که باید از بازدیدهای مقدماتی به دست آید، کار جمع آوری اطلاعات را در مراحل بعدی آسان تر می سازد. هرچه داده های بیش تری در دسترس قرار گیرد، اعتماد بیش تری به محاسبات و تحلیل های نهایی برای برآورد حداکثر سیل محتمل وجود خواهد داشت. نمودار مراحل تهیه آمار و اطلاعات و بررسی های اولیه آن ها در شکل ذیل آمده است. این مراحل شامل موارد زیر می باشد.

نقشه های توپوگرافی و یا محلی

نقشه های توپوگرافی با مقیاس های 1:250000 و 1:50000 از منطقه و در موارد خاص نقشه های با مقیا س بزرگ تر، مانند 1:25000 ، باید جمع آوری شود. این نقشه ها باید موقعیت پروژه، جاده های دسترسی، جانمایی سد و محدوده حوضه را نشان دهند. نقشه های توپوگرافی ویژه از قبیل نقشه هایی که در طی طراحی سدها مورد استفاده قرار گرفته اند، اغلب از سازمان های ذیربط و یا از شرکت های مهندسین مشاور قابل دسترس هستند. شکل زیر برای نمونه نقشه بخشی از حوضه آبریز رودخانه بختیاری را نشان می دهد که با استفاده از کلیه نقشه های همجوار آن می توان حوضه رودخانه بختیاری را تا محل مورد نظر برای پروژه مشخص (مثلا محل ساختگاه سد بختیاری) مرزبندی نمود.