بررسی گزارش های حداکثر بارش محتمل (PMP) در منطقه

به منظور اخذ مقادیر میانگین حداکثر بارش محتمل در منطقه باید کلیه گزارش های مطالعات PMP سدهای موجود، در دست اجرا و یا مطالعه و همچنین گزارش های حداکثر بارش محتمل سازمان هواشناسی کشور جمع آوری و مورد بررسی قرار گیرد. از نتایج این بررسی ها می توان در انتخاب طوفان های شدید و فراگیر برای واسنجی مدل بارش - رواناب استفاده نمود.

معمولا گزارش های هواشناسی و هیدرولوژی به تجزیه و تحلیل داده های ماهانه و سالانه پارامترهای اقلیمی و هیدرولوژیکی می پردازد. از نتایج آن ها می توان در شناخت سال های پرباران که احتمال وقوع بارش های شدید و فراگیر در آن ها بیش تر است، استفاده نمود. با توجه به تاریخ وقوع طوفان های شدید و فراگیر در طول دوره آماری، می توان دوره و یا فصل وقوع شدیدترین طوفان ها و همچنین فراوانی وقوع آنها را تعیین کرد.

لازم به ذکر است روش محاسبه PMP، طی دستورالعمل دیگری توسط طرح تهیه ضوابط و معیارهای فنی صنعت آب کشور در دست تهیه است و علاقه مندان برای اطلاع از فرآیند محاسبه PMP، می توانند به دستورالعمل مذکور مراجعه نمایند.

بررسی وضعیت حوضه های منتهی به ایستگاه های هیدرومتری

هرگونه تغیر مکان ایستگاه های هیدرومتری در طول دوره بهره برداری به هر دلیل باید مورد توجه قرار گیرد. بنابراین بررسی مجدد حوضه های منتهی به ایستگاه ها در هر یک از دوره های آمار برداری ضرورت دارد. امروزه با توجه به تصاویر ماهواره ای و راداری، عکس های هوایی جدید و نقشه های توپوگرافی با مقیاس 1:25000 که معمولا برای بیش تر قسمت های کشور وجود دارد، می توان محدوده حوضه های منتهی به ایستگاه ها را با دقت بالایی کنترل نمود و پارامترهای فیزیوگرافی آن ها را نظیر مساحت، محیط، ارتفاع، جهت و شیب حوضه و شیب آبراه هها و ضرایب شکل حوضه را با دقت مناسب محاسبه کرد. علاوه بر بررسی های دفتری، انجام بازدیدهای صحرایی از محل ایستگاه های هیدرومتری و شرایط حوضه برای تایید صحت پارامترهای کمی برآورد شده از مطالعات قبلی ضروری است. همچنین بازدید از کاربری های فعلی اراضی و یا اطلاع از برنامه های عمرانی و توسعه مناطق شهری، روستایی، صنعتی و کشاورزی در سطح حوضه می تواند در شناخت ویژگی های فرآیندهای هیدرولوژیکی موثر باشد و بر دقت برآوردها بیفزاید. بازدیدهای صحرایی و کنترل ویژگی های زمین شناسی، خاک شناسی، پوشش گیاهی و نوع کاربری ها و به خصوص کنترل اطلاعات حاصله از بررسی های دفتری می تواند در برآورد مقدار نفوذپذیری حوضه، که در مدل های هیدرولوژیکی برای تبدیل بارش به رواناب برای تخمین PMF به کار می رود، مفید باشد. اطلاعات مربوط به برف پشته و ویژگی هایی مانند دانسیته و یا آب معادل برف و کنترل داده های دما در محدوده های بر فگیر در حوضه های کوهستانی بسیار ضروری است. بررسی محل ایستگاه های برف سنجی و نوع و تجهیزات آ نها با توجه به شرایط حوضه می تواند در تجزیه و تحلیل و تفسیر نتایج محاسبات موثر باشد. بررسی پروژه های توسعه منابع آب و کشاورزی که در سطح حوضه اجرا شده و یا در حال اجر می باشند و کسب اطلاعات و داده های مربوط به مخازن، سرریزها و حتی برنامه های بهره برداری از آنها و به خصوص منحنی های فرمان می تواند در تحلیل و تفسیر نتایج محاسبات PMF کمک کند.

کنترل کیفیت داده های هیدرومتری و هیدروگراف های سیل

همانگونه که اشاره شد اطمینان از داده های تاریخی وقوع طوفان ها و سیلاب های شدید ناشی از آنها بسیار مهم می باشد. بررسی زمان واقعی وقوع آنها اولین گام و همزمانی یا عدم همزمانی آن با زمان وقوع بارش های حداکثر، یکی از ضروریاتی است که باید با بررسی رویدادهای تاریخی و داده های جمع آوری شده در دسترس انجام گیرد. این بررسی می تواند وقوع حداکثر سیل های محتمل ناشی از باران و یا ذوب برف را از یکدیگر تفکیک نماید. پس از جمع آوری داده های حداکثر دبی لحظه ای از ایستگاه های هیدرومتری باید رویدادهایی را که ناشی از عوامل غیرطبیعی نظیر شکست سدها یا سیل بندها و یا جریان ها واریزه ای و نظایر آن بوده و روی محاسبات اثر می گذارند، شناسایی کرد و احتمال وقوع آن ها را برآورد نمود. یکی از راه های بررسی درستی هیدروگراف های مورد استفاده در تعیین حداکثر دبی لحظه ای از طریق ترسیم و کنترل آنها است. از آنجا که اغلب دبی از داده های تراز سطح آب با اعمال منحنی های دبی - اشل به دست می آید، کنترل داده های سطح آب از نظر تغییرات ناشی از رسوب گذاری و فرسایش بستر و یا جابجایی محل ایستگاه و حتی تغییرات در ویژگی های حوضه باید صورت گیرد و صحت آن ها بررسی شود.

کنترل کیفیت داده های روزانه و ساعتی بارش

کنترل داده های بارش

اصولا داده های ساعتی بارش از گراف بارن نگارهای ثبات و یا داده های رقومی دیتالاگرها استخراج می شود. این اطلاعات باید به صورت منحنی های تجمعی ترسیم شوند و از نظر ایستایی، پیوستگی و کامل بودن بررسی شوند. برای بررسی ایستایی این گونه داده ها، معمولا هیتوگراف های همزمان کلیه ایستگاه های مورد مطالعه در یک صفحه مختصات ترسیم و با یکدیگر مقایسه می شود. در صورت مشاهده تعییرات ناگهانی در داده های هر ایستگاه نسبت به ایستگاه های دیگر منطقه می توان عدم ایستایی را برای آن داده به راحتی تشخیص داد. با استفاده از روش هایی مانند همبستگی و رگرسیون بین ایستگاه ها و در برخی موارد از منحنی های جرم مضاعف و یا روش نسبت ها می توان داده های مشکوک، گم شده و یا ناقص را برای ایستگاه برآورد نمود. ترسیم نقشه های هم بارش برای رگبار های معین و یا با احتمالات مختلف و به خصوص با دوره بازگشت 100 ساله می تواند در بررسی درستی داده ها و یا تشخیص اثرات پدیده کوهستانی روی مقدار بارش مفید باشد. ترسیم هیتوگراف بارش ها و هیدروگراف سیل های ناشی از آن در یک صفحه مختصات می تواند در تشخیص هماهنگی داده های بارش و یا سیلاب و تعین زمان شروع، اوج و خاتمه باران و سیلاب موثر باشد. برخی موارد که ممکن است، در این بررسی ها مشاهده شود عبارتند از:

1- اگر اختلاف زیادی بین زمان های بارش و سیلاب دیده شود، باید داده های اولیه بررسی و کنترل مجدد شود و سپس با اطلاعات ایستگاه های مجاور آن مقایسه گردد، زیرا ممکن است اختلاف مربوط به خطای زمانی در ساعت باران نگار باشد.

2- داده های بارش باید از نظر روند تغییرات به دلیل تغییر در شرایط اقلیمی و یا اطراف آن و یا جابجایی بررسی شوند. در چنین موارد با ترسیم منحنی جرم مضاعف و یا رگرسیون بین داده های آن ایستگاه و ایستگاه های همجوار می توان آن ها را تصحیح نمود.

3- کلیه داده ها و اطلاعات جمع آوری شده در محاسبات PMF را باید حتی المقدور به صورتی گرافیکی نمایش داد.

4- تعیین زمان تاخیر بین مرکز ثقل هیتوگراف بارش و هیدروگراف سیل می تواند در کنترل و اصلاح داده هایی که از نظر زمانی اختلاف دارند، به کار گرفته شود.

5- بررسی بارش های روزانه در ایستگاه های همجوار نیز می تواند شواهدی در تعیین زمان شروع و خاتمه بارش های مورد مطالعه را ارائه نماید.

کنترل داده های برف

از آنجا که ممکن است در بعضی مواقع سیلاب تحت تاثیر ذوب برف باشد، بنابراین باید مشخصات برف پشته مانند سطح پوشش برف، آب معادل برف، حداقل و حداکثر دمای روزانه و سرعت باد نیز بررسی و کنترل شود. بررسی دقت داده های مربوط به آب معادل برف از طریق ترسیم آب معادل برف در مقابل ارتفاع صورت می گیرد. در صورت کافی بودن داده ها می توان یک رابطه قابل قبول به دست آورد و از طریق آن نسبت به بازسازی و تکمیل داده های ناقص اقدام نمود. در غیر این صورت می توان اقدامات زیر را انجام داد:

1- در صورتی که فقط داده های یک ایستگاه برف سنجی در اختیار باشد، باید از داده های ایستگاه های منطقه که دارای شرایط مشابهی از نظر ارتفاع و جهت ورود توده های باران زا باشند، استفاده شود.

2- در صورتی که داده های ایستگاهی با مشخصات بالا در دست نباشد و یا داده های کافی وجود نداشته باشد، می توان با استفاده از روش نسبت های بارش سالانه بین ایستگاه هایی که در ارتفاع یکسان قرار دارند، اقدام به بازسازی داده های برف نمود.

3- در صورتی که هیچ یک از موارد بالا وجود نداشته باشد می توان به کمک مدل های هیدرولوژیکی و با استفاده از داده های سیل داده های برف را شبیه سازی کرد. همچنین کنترل داده های برف و وضیت پوشش برفی را می توان از عکس های ماهواره ای و سنجش از دوره مورد بررسی قرار داد.

کنترل داده های دما

داده های دمای متوسط، حداقل، حداکثر و روزانه در برآورد آب ناشی از ذوب برف به کار می رود. بنابراین پارامترهای دما باید از جنبه دقت و قابل استفاده بودن در روابط مربوط به ذوب برف کنترل شوند.

کنترل داده های مربوط به مخزن و سازه های آبی

داده های مربوط به مدیریت و عملکرد سرریزها و سایر خروجی ها و مخزن به هنگام وقوع سیلاب های استثنایی اهمیت بسیاری دارد. تاثیر جریان های واریزه ای روی عملکرد سرریزها و احتمال کاهش دبی خروجی از سد و تغییر در تراز سطح مخزن و تاثیر آن در روندیابی نیز مهم بوده و باید مورد توجه قرار گیرد.

گزارشات حفاظت و بهره برداری که معمولا توسط ادارات مربوطه تهیه می شود، باید بررسی و موارد زیر مورد توجه قرار گیرد:

- روش ها و قوانین بهره برداری در شرایط نرمال و اضطراری دریچه ها در طی سیل های شدید

- ارزیابی از قابلیت اطمینان نحوه بهره برداری از دریچه های سرریز و فیوز پلاگ ها، مخصوصا در شرایطی که کنترل از راه دور صورت م یگیرد.

- بررسی و کنترل منحنی های فرمان برای بهره برداری فصلی از مخزن

- اطلاعات در مورد سیل های تاریخی. این قبیل اطلاعات شامل دبی های اوج سیل و هیدروگراف ها، سطوح مخزن، مقادیر ماکزیمم فراز مخزن و عمق بارندگی و توریع زمانی آن می باشد.

- بررسی داغاب سیل های گذشته

- بررسی نتایج آزمایشات مربوط به عملکرد سرریز و دریچه های تخلیه

در صورتی که اطلاعات کافی در مورد سد یا سدهای بالادست محدوده مطالعاتی در دست نباشد، باید در بازدیدهایی که صورت می گیرد اطلاعاتی مانند موارد زیر هم جمع آوری شود.

- نوع و ارتفاع سد، نوع خروجی های سد یا سرریزها، مقطع عرضی و پروفیل تاج سد

- منحنی های سنجه و جداول و منحنی های سطح - حجم - ارتفاع مخزن

- نحوه مدیریت و بهره برداری از سد

- قوانین و دستورالعمل های بهره برداری از مخزن

- سوابق تاریخی از وقوع سیل های شدید

بازدیدهای صحرایی مورد نیاز

پس از جمع آوری اطلاعات اولیه و پردازش اولیه آن ها، بازدید از منطقه طرح از ضروریات طراحی دقیق تر PMF می باشد. بخشی از نکاتی که در این بازدیدها می تواند مد نظر باشد شامل موارد زیر هستند:

- کنترل اطلاعات مشکوک و تکمیل اطلاعات سیلاب ها و طوفان های ثبت شده، مصاحبه با پرسنل مسوول منطقه در این رابطه، کنترل اطلاعات حاصله از بررسی های دفتری مانند میزان نفوذپذیری حوضه.

- ارزیابی و بررسی داغاب ها و صحبت با شاهدان عینی وقایع سیل و افرادی که مدتی طولانی ساکن منطقه بوده اند.

- انجام بازدیدهای صحرایی از محل ایستگاه های هیدرومتری و هواشناسی و نیز شرایط حوضه برای تایید صحت پارامترهای کمی برآورد شده.

- بازدید مناطق ویژه داخل حوضه مانند تالاب ها، دریاچه ها و حوضه های بسته ای که ممکن است بر میزان رواناب از طریق دریافت بخشی از جریان تاثیر داشته باشند.

- بازدید از کاربری های فعلی اراضی، ارزیابی وضعیت پوشش گیاهی، نوع خاک، شرایط زمین شناسی حوضه و بررسی تفاوت های موجود و میزان ناهمگنی در آنها.

- کنترل نتایج حاصله از بررسی های دفتری در برآورد مقدار نفوذپذیری حوضه، که در مدل های هیدرولوژیکی برای تبدیل بارش به رواناب برای تخمین PMF به کار می رود، موثر خواهد بود.

- بررسی و کنترل اطلاعات سد و سازه های آبی بالادست شامل نحوه مدیریت و فرامین و دستورالعمل های بهره برداری از مخزن سد.

نحوه انتخاب وقایع بارش - سیلاب

انتخاب طوفان های شدید و فراگیر و سیلاب های متناظر

انتخاب طوفان های شدید و فراگیر بر اساس نتایج بررسی های قبلی و همچنین داده های ثبت شده دبی های حداکثر لحظه ای و روزانه و داده های حداکثر بارش های روزانه با تداوم های از یک تا چندروزه طی دوره آماری بلند مدت (دوره شاخص) انجام می گیرد. معمولا انتخاب اولیه بر پایه میانگین حسابی بارش در کلیه ایستگاه های داخل و اطراف حوضه صورت می گیرد. برای این منظور بارش با تداوم های مختلف که مربوط به تاریخ های متفاوت می باشند به ترتیب نزولی مرتب شده و با تطبیق با رویدادهای شدید سیل، تعدادی از بزرگ ترین های طوفان ها با تداوم های مختلف انتخاب می شود. لازم به ذکر است به منظور انتخاب نهایی وقایع بارش - سیلاب، تعامل با تهیه کننده PMP بسیار مهم می باشد.

تعیین فصول وقوع طوفان های شدید و فراگیر

تاریخ وقوع رویداد طوفان های شدید و فراگیر در طول دوره آماری باید مورد مطالعه قرار گیرد. در بیش تر نقاط کشور به ویژه مناطق جنوب غربی، شدیدترین طوفان ها معمولا در فصل زمستان و ماه بهمن اتفاق می افتد. در برخی نقاط پاییز و آذرماه نیز بیش ترین فراوانی وقوع بارش های شدید و فراگیر را دارد. در هر صورت این بررسی برای هر منطقه مطالعاتی باید به طور مستقل انجام شود. در اواخر اسفند ماه و شروع فصل بهار وقوع سیلاب های شدید ناشی از ذوب برف در بسیاری از حوض های کشور ملاحظه شده است.

بررسی توزیع مکانی طوفان های شدید و فراگیر

به منظورکنترل داده های بارش در قالب توزیع مکانی آ نها در سطح حوضه، ابتدا مختصات جغرافیایی (طول و عرض جغرافیایی) ایستگاه های موجود در منطقه اعم از ایستگاه های متعلق به سازمان هواشناسی و وزارت نیرو با استفاده از GIS و سوابق مطالعات منطقه باید کنترل شود. پس از اطمینان از صحت موقعیت ایستگاه ها، با توجه به داده های جم عآوری شده از هر ایستگاه، ابتدا برای مجموع عمق بارش چندروزه طوفان و سپس هر یک از روزهای طوفان نقشه های نقطه ای با مشخص بودن کد ایستگاه و مقادیر بارش به طور مجزا تهیه شود. با بررسی مقادیر نقط های بارش در ایستگاه های همجوار در هر روز از طوفان و در مجموع طوفان می توان خطای احتمالی داده ها را تشخیص داد. برای اصلاح مقادیر بارش از مقادیر نزدیک ترین ایستگاه های سینوپتیک و در مواردی ایستگاه های تبخیرسنجی وزارت نیرو با توجه به ارتفاع و جهت شارش رطوبتی استفاده 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)

_______________________________________________________

پروژه تخصصی در لینکدین

×

 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