می توان گفت PMF یک احتمال وقوع مشخص ندارد، هر چند برخی مانند ICOLD دوره بازگشت یک در یک میلیون سال و یک در ده میلیون سال را برای آن قایل هستند. اگر کلیه فاکتور های دخیل به طور مجزا بیشینه شود، مقادیر PMF اغلب به طور قابل ملاحظه ای بزرگ تر از مقداری که در حالت معمول محاسبه می شود، به دست می آید. در شرایطی که PMF براساس PMP برآورد شود، تعیین شرایط پیشین بارندگی، جریان، رطوبت خاک و مانند آن باید توسط مهندس هیدرولوژیست به طور منطقی قبل از آغاز PMP تعیین شوند. واضح است که اگر PMP که خود احتمال وقوع فوق العاده اندکی دارد، با شرایط پیشین مبتنی بر نفوذ صفر که آن نیز احتمال وقوع خیلی کمی دارد ترکیب شود، برآورد PMF حاصل به طور غیرمعقولی می تواند بالا باشد.

برخی از سوالات اساسی در برآورد PMF را می توان به شرح زیر طبقه بندی نمود.

- علل و زمان وقوع:

آیا ایجاد PMF حاصل از باران تنها است یا ذوب برف یا هر دو؟

آیا در مناطق کوهستانی تمام PMP به بارش موثر تبدیل می شود یا بخشی از آن به صورت بارش برف است؟

در طی چه فصول یا ما ههایی PMF می تواند رخ دهد؟

- شرایط پیشین:

شرایط قابل قبول برای باران، جریان و رطوبت خاک قبل از PMP و یا ذوب برف بحرانی چیست؟

میزان ذخیره برفی حوضه در زمان وقوع PMP حداکثر چقدر می تواند باشد؟

آیا سطوح قابل توجهی از حوضه وجود دارد که در رواناب مستقیم شرکت نکند؟

آیا تغییرات مکانی نفوذ در سطح حوضه وجود دارد؟

- مدل سازی هیدرولوژیکی:

کدام بسته های نرم افزاری برای شبیه سازی مناسب هستند؟

چگونه حوضه باید به واحدهای کوچک تفکیک شود؟

آیا الگوریتم مدل انتخاب شده از پارامترهای فیزیکی استفاده می کند به نحوی که تعیین مقادیر آن ها به واسنجی نیاز نداشته باشد؟

کدام واقعه تاریخی برای واسنجی و یا اعتباریابی مناسب است؟

آیا برونیابی کردن یک مدل واسنجی شده به شرایط حدی فرضی، خصوصا اگر دامنه وقایع واسنجی به مراتب کوچک تر از شرایط واقعه حدی باشد، قابل قبول است؟

- روندیابی:

آیا اثرات روندیابی (مانند خاکریزهای کنار رودخانه و ذخیره آب در پشت آنها) وجود دارد که فقط در طی سیل های حدی عمل می کنند؟

آیا امکان تغییر شکل مسیر رودخانه در طی سیل های حدی به یک مخزن طولانی کم عمق با اثرات روندیابی بالا وجود دارد؟

آیا می توان روش روندیابی دینامیکی، اگر مهم است، را با اطمینان پذیری بالا به کار برد؟

سوالاتی از این دست نشان می دهد که تجربه و قضاوت، از جمله ابزار مهم در تعیین PMF هستند. نکته مهمی که در این دستورالعمل نیز باید به آن توجه نمود این است که تخمین های PMF به دست آمده توسط هیدرولوژیست های مختلف، حتی در صورت استفاده از داده های یکسان، ممکن است بعضی اوقات به اندازه 15 ± درصد یا حتی بیش تر با یکدیگر اختلاف داشته باشد. همچنین وقوع سیل های جدید نیز می تواند اعداد متفاوتی را نسبت به قبل نتیجه دهد یا مقادیر نهایی PMP و PMF را تحت تاثیر قرار دهد.

چون مقدار بارندگی در طول PMP معمولا به طور قابل ملاحظه ای بزرگ تر از مقدار بارندگی در طوفان های عمده رخ داده در منطقه می باشد و چون شرایط رطوبتی پیشین اغلب مرطوب فرض می شود، ضریب رواناب PMF (جدای از سهم ذوب برف) غالبا تا حدود 70 درصد یا حتی بیش تر است. در مقابل، ضریب رواناب در وقایع حداکثر سالانه یا سیل های تاریخی معمول، به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، ممکن است فقط 20 درصد یا حتی کم تر باشد. بنابراین انتظار می رود برخی برآورد های PMF به طور ناباورانه ای بزرگ تر از وقایع تاریخی باشند. این مساله ضرورتا به معنای این نیست که این مقادیر به عنوان پارامترهای ورودی در طراحی سد های جدید و یا ارزیابی عملکرد سد ها ی موجود غیر قابل قبول هستند.

کلیات روش شناسی:

مراحل و روش های برآورد PMF را می توان به شرح زیر خلاصه نمود.

1- شناسایی و تهیه داده های اولیه

2- بررسی وضعیت و کنترل کیفیت داده ها

3- شناسایی طوفان های شدید و فراگیر و سیلاب های متناظر

4- مطالعات فیزیوگرافی و تهیه ورودی های مکانی مدل شبیه سازی بارش - رواناب

5- شناسایی و انتخاب یک مدل مناسب بارش - رواناب

مدل مذکور باید ویژگی ها و قابلیت های شبیه سازی فرآیند های متعددی را به شرح زیر داشته باشد:

- فرآیند تلفات اولیه و نفوذ ناشی از بارندگی

مهم ترین مدل های نفوذ در این رابطه شامل گرین - امپت، عدد منحنی (CN) و تلفات اولیه - نفوذ یکنواخت است.

- فرآیند ذوب برف

شبیه سازی فرآیند بارش و ذوب برف همزمان با وقوع بارش در بسیاری از حوضه های کوهستانی ایران اهمیت دارد. مدل های مطرح ذوب برف شامل درجه - روز و بیلان انرژی است که عموما به علت وضعیت و محدودیت خاص داده های در دسترس، مدل درجه - روز به کار گرفته می شود.

- امکان شبیه سازی حوضه به روش نیمه توزیعی

مدل مورد نظر باید بتواند حوضه ای که به اجزا زیرحوضه ای تقسیم می شود را شبیه سازی نماید. بنابراین مدل های کاملا یکپارچه (Lumped) با توجه به وسعت و تغییرات مکانی عوامل هیدرولوژیکی در سطح حوضه سدهای بزرگ برای این منظور مناسب نیست.

- تبدیل بارش - رواناب در سطح زیرحوضه

روش های متعددی برای تبدیل بارش-رواناب وجود دارد. عام ترین روشی که در تبدیل PMP به PMF استفاده می شود، هیدروگراف های واحد مصنوعی است. هیدروگراف کلارک در میان هیدروگراف های واحد کاربرد وسیع تری دارد. روش های جدید توسعه یافته مبتنی بر GIS برای استخراج منحنی های زمان - مساحت در روش کلارک اصلاح شده باعث سهولت کاربرد و محبوبیت هرچه بیش تر روش کلارک شده است. فرض صادق بودن مکانیزم رواناب نوع هورتونی در کلیه روش های هیدروگراف واحد پنهان است.

- روندیابی سیلاب در رودخانه

روندیابی سیلاب برای شبیه سازی حرکت موج سیلاب در شبکه رودخانه ها از محل خروجی زیرحوضه ها تا خروجی کل حوضه به کار گرفته می شود. معادلات حاکم عموما ترکیبی از معادله پیوستگی و نوعی رابطه بین جریان با ذخیره یا عمق آب می باشد. از جمله روش های مرسوم در مطالعات PMF، روش روندیابی ماسکینگام است که با توجه به تعداد نسبتا کم پارامتر و عدم نیاز مستقیم به برداشت مقاطع عرضی رودخانه (هر چند وجود مقاطع به برآورد پارامترها کمک می کند) محبوبیت بیش تری دارد. روش ماسکینگام - کانج و روش موج سینماتیک روش های دقیقتری هستند که نیاز صریح به مقاطع عرضی رودخانه و برآورد ضریب زبری دارند.

- روندیابی در مخزن

این قابلیت نیز به منظور روندیابی هیدروگراف سیلاب در سدهای بالادست و نیز در سد اصلی باید در مدل انتخابی وجود داشته باشد. برخی روش های روندیابی مخزن با روش های روندیابی سیلاب از نظر معادلات حاکم شباهت دارند.

مدل های پایه فیزیکی به علت نیاز بسیار گسترده به داده ها در مطالعات PMF کاربرد عملی ندارد. با عنایت به کاربرد وسیع مدل HEC-1 و نسخه جدید آن HEC-HMS در مطالعات سیلاب و به ویژه PMF، این مدل که از انتخاب های مختلف برای فرآیندهای هیدرولوژیکی برخوردار است، در اولویت انتخاب خواهد بود.

واسنجی و اعتباریابی مدل انتخابی بارش - رواناب:

مراحل جزیی واسنجی و اعتباریابی عبارتند از:

• شناسایی و انتخاب تعدادی (حداقل سه) طوفان های بحرانی.

• اخذ داده های (چند) ساعتی و روزانه بارش و دما در محل ایستگاه های هواشناسی داخل و اطراف حوضه مورد نظر.

• اخذ داده های هیدروگراف سیلاب های متناظر با طوفان های اصلی در محل ایستگاه های هیدرومتری موجود در حوضه.

• انتخاب نهایی طوفان های مورد نیاز برای واسنجی با توجه به در دسترس بودن و کامل بودن داده ها و تقسیم آن ها به دو دسته برای واسنجی و اعتباریابی.

• استخراج توزیع مکانی و زمانی بارش و دما در سطح حوضه به اضافه شرایط اولیه بودجه برفی حوضه.

• تقسیم حوضه به تعدادی زیرحوضه با توجه به تغییرات مکانی عوامل حوضه ای، موقعیت ایستگاه های هیدرومتری در داخل حوضه، موقعیت نقاط مهم پیش بینی هیدروگراف و شبکه رودخانه ها.

• استخراج خصوصیات فیزیوگرافی زیرحوضه ها در محیط GIS شامل موارد لازم برای شبیه سازی مدل بارش-رواناب و ورود اطلاعات و آماده سازی مدل.

• انتخاب روش های شبیه سازی نفوذ، تبدیل بارش - رواناب در زیرحوضه ها و روندیابی در شبکه رودخانه ها. پس از آن تعداد و نوع پارامترهای مورد واسنجی تعیین می شود. در این رابطه باید سعی شود برخی پارامترهای متناظر با عوامل فیزیکی حوضه از طریق مستقیم و بدون نیاز به واسنجی برآورد گردند.

• بررسی امکان برآورد اولیه مقادیر پارامترهای واسنجی (در سطح زیرحوضه ها و شبکه رودخانه ها).

• انجام مرحله واسنجی با کمک روش های سعی و خطا (دستی) یا اتوماتیک به ازای طوفان های واسنجی.

• برآورد نهایی پارامترهای واسنجی با توجه به نتایج واسنجی در طوفان های مختلف.

• اعتباریابی مدل واسنجی شده در برابر وقایع (طوفان های) مرحله اعتباریابی.

• چگونگی انتقال نتایج از حوضه بسته شده در محل ایستگاه هیدرومتری به محل سد.

شبیه سازی و تبدیل PMP به PMF:

• آماده سازی مدل واسنجی بر ای شبیه سازی PMF

• شناسایی و معرفی ویژگی های PMP شامل مقدار و ویژگی های زمانی - مکانی آن (در قالب حداکثر رگبار محتمل یا PMS) با تداوم های مختلف به منظور شبیه سازی و تبدیل به PMF.

• تعیین دبی پایه (متناسب با فصل یا ماه).

• تعیین شرایط بحرانی بودجه برفی.

• استخراج توالی بحرانی دما براساس آنالیز فراوانی داده های ایستگاه ه ای هواشناسی حو ضه و انتقال آن به طبقات ارتفاعی زیرحوضه ها.

• انتقال مقادیر PMP و خصوصیات زمانی و مکانی آن بر مدل.

• بررسی کاهش یا تعدیل مقادیر واسنجی شده زمان اوج هیدروگراف واحد و زمان حرکت موج در رودخانه ها در زمان وقوع PMF بر مبنای توصیه منابع موجود.

• تعیین شرایط بحرانی و محتمل نفوذ حوضه.

• شبیه سازی تبدیل PMP به PMF با کمک مدل بارش-رواناب.

• آنالیز حساسیت نتایج به ویژه در اثر توزیع مکانی بارش، توزیع زمانی بارش، توالی ضرایب ذوب برف و درجه حرارت بحرانی و سایر عوامل.

• روندیابی هیدروگراف PMF در مخزن سد مورد نظر.

در ادامه فلوچارت مراحل برآورد حداکثر سیلاب محتمل از حداکثر بارش محتمل را با جزییات مراحل نشان می دهد. در پست های بعدی هر یک از مراحل کار به تفصیل تشریح خواهد شد.

فلوچارت مراحل برآورد حداکثر سیلاب محتمل

فلوچارت مراحل برآورد حداکثر سیلاب محتمل

فلوچارت مراحل برآورد حداکثر سیلاب محتمل

فلوچارت مراحل برآورد حداکثر سیلاب محتمل

فلوچارت مراحل برآورد حداکثر سیلاب محتمل

فلوچارت مراحل برآورد حداکثر سیلاب محتمل

ورود به پست معرفی بسته ویدئوی آموزش فارسی مدل HEC-HMS

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