تماس با ما
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
پروژه
صحت سنجی پیش بینی سیل 1398 با هیدروگراف واحد اشنایدر
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. از آنجا که پارامترهای متعددی در محاسبه هیدروگراف واحد مصنوعی اشنایدر دخیل می باشند و این پارامترها از مجموعه مطالعات صورت گرفته استخراج شده اند، می توان بیان داشت که درستی جواب این مقایسه، خود تایید فصل مطالعات فیزیوگرافی (فصل دوم) و بخش های زیادی از فصل مدل بارش-رواناب (فصل سوم) خواهد بود. برای مثال می توان اشاره داشت که هیدروگراف واحد مصنوعی اشنایدر نیازمند عدد دهی مساحت، شیب و مواردی مشابه است که تماما از تحلیل ریخت شناسی حوضه استخراج می شوند. در عین حال اعداد و داده های بارندگی بکار رفته در تهیه هیدروگراف سیل با استفاده از این هیدروگراف واحد، خود حاصل محاسبات مفصلی در فصل مدل بارش-رواناب می-باشند.
در ابتدا با استفاده از یک شکل که نمایانگر مرز حوضه آبریز خرم آباد است، موقعیت بصری ایستگاه های هیدرومتری و مشخصا ایستگاه هیدرومتری دوآب-خرم آباد نمایش داده شده است.
موقعیت ایستگاه های هیدرومتری حوضه آبریز هدف.
لازم بود تا اطلاعات بارش سیلاب فروردین ماه 1398 از سازمان هواشناسی دریافت شود. با استفاده از سامانه برخط ارائه آمار ایستگاه های سینوپتیک کشور، بارندگی تجمعی 6 ساعته از تاریخ 1ام فروردین تا 14ام فروردین که همپوشانی کامل واقعه سیل را در بر دارد، در شیت شماره یک تحت عنوان RBSN_Report ذخیره شده.
خروجی داده های بارش تجمعی 6 ساعته نیمه اول فروردین 1398. (منبع: سازمان هواشناسی)
سپس با فیلتر کردن بازه زمانی ساعت 12:00 ظهر 11ام تا 12:00 ظهر 12ام فروردین 1398، مجموع بارش این بازه 24 ساعته محاسبه شد. علت انتخاب این بازه، بیشینه بودن ریزش هایی است که منجر به وقوع دبی 1400 متر مکعبی در حوضه آبریز هدف شد.
مجموع بدست آمده نشان داد که در 24 ساعت بارش منجر به سیلاب بزرگ روزهای مذکور، 132 میلیمتر بارندگی به وقوع پیوست که حدودا معادل با 94/286 میلیمتر بارش 6 ساعته است. روش تبدیل بارش 24 ساعته به بارش 6 ساعته، استفاده از یک ضریب است که فرض آن به صورت زیر می باشد:
به شکل متوسط بارش 24 ساعته 5/1 (و یا به صورت متغیر 1/4 تا 1/6) برابر بارش 6 ساعته در نظر گرفته می شود. در حوضه آبریز خرم آباد این رقم برابر با 1/4 در نظر گرفته شده است.
مقدار بارش 6 ساعته بر اساس عدد مشاهداتی بارش 24 ساعته ایستگاه سینوپتیک حوضه آبریز خرم آباد.
از حاصل ضرب عدد 1/4 در مقدار بارش 24 ساعته مشاهداتی ایستگاه سینوپتیک خرم آباد، عدد 94/286 میلیمتر بارش 6 ساعته بدست آمد. این به معنی آن است که اگر بارش 24 ساعته رخ داده، در 6 ساعت به وقوع می پیوست، بارندگی برابر بود با عدد اخیر.
در شیت بعد (SubBasin) نشان داده شده است که 286/94 میلیمتر بارش، حدودا معادل با بارندگی با دوره بازگشت 500 ساله است. طبق محاسبات مستقل که پیشتر بر روی حوضه آبریز خرم آباد صورت گرفت، مقدار بارش 500 ساله برابر با عدد 93/383 میلیمتر بدست آمده است.
همچنین در زیر نیز آمار مشاهداتی بارندگی در ایستگاه سینوپتیک خرم آباد، در نیمه اول فروردین 98 و همچنین در دو روز 11ام و 12ام فروردین ماه به صورت مشخص با استفاده از نمودارهای میله ای ترسیم شده است.
تخمین متوسط بارش با دوره بازگشت 500 ساله در حوضه آبریز خرم آباد.
بر پایه رقوم میانگین بارش سالیانه (زمین آمار) و میانگین حدأکثر بارش های روزانه که برای تمام زیرحوضه های مستخرج از مدل ساز HEC_GoeHMS بدست داده شد؛ ابتدا بارش یک ساعته با دوره بازگشت ده ساله، و سپس بر پایه آن... بارش-های صفر، نیم، یک و نیم، الی شش ساعته با دوره های بازگشت مشخص شده در جدول جواب، محاسبه گردید. نتایج جامع این محاسبات برای تمامی زیر حوضه ها در بارش ها و دوره های بازگشت مختلف در شیت نشان داده شده در شکل بالا ذخیره شده است.
اطلاعات شیت SubBasin بر روی دوره بازگشت 360 دقیقه یا 6 ساعت، فیلتر شده است. سپس با متوسط گیری از بارش ها با دورهای بازگشت معین شده در تمامی زیرحوضه هایی که مجموعا تشکیل حوضه آبریز خرم آباد را می دهند، برای هر دوره بازگشت، یک مقدار متوسط از بارندگی بدست آمد. این زیرحوضه ها حاصل مرزبندی خودکار مدل بارش رواناب در محیط GIS و با استفاده از الحاقی های ArcHydro و HEC_GeoHMS است.
بر پایه تمام این محاسبات، می توان نتیجه گرفت که بارش 94/286 میلیمتر (سیلاب فروردین 98) نزدیکی بالایی به دوره بازگشت 500 ساله دارد.
به عنوان یک نتیجه جانبی می توان اشاره داشت، مقدار بارشی که در اینجا با دوره بازگشت 500 ساله تخمین زده شده است، با اظهار نظر مسئولان اجرایی استان (ستاد مدیریت بحران استان لرستان) درباره سیلاب بزرگ 1398 همخوانی دارد.
تخمین متوسط بارش با دوره بازگشت 500 ساله در حوضه آبریز خرم آباد.
در گام دیگر لازم بود تا هیدروگراف واحد مصنوعی برای حوضه آبریز محاسبه گردد که این مهم در فصل بارش-رواناب به تفصیل تشریح شده است. لازم به ذکر است که برای محاسبه هیدروگراف اشنایدر، از مجموعه زیادی از پارامترهای ورودی مرتبط با ساختار حوضه استفاده می گردد که مشخصا این مقادیر بر اساس مطالعات فیزیوگرافی بدست می آیند. بنابراین در صورت همخوانی مقدار خروجی این گزارش صحت سنجی، می توان بیان کرد که مطالعات فیزیوگرافی، حداقل در بخشی از آن که به جریان مرتبط می شود با درستی کامل صورت پذیرفته است.
در شکل زیر در محیط اکسل، سلول به سلول هیدروگراف اشنایدر برای حوضه آبریز خرم آباد محاسبه گردید.
هیدروگراف واحد مصنوعی اشنایدر کل حوضه آبریز خرم آباد برای 1 میلیمتر رواناب.
خروجی محاسبات هیدروگراف واحد مصنوعی اشنایدر، بیان می کند که اگر 1 میلیمتر بارش موثر بر تمام سطح حوضه آبریز خرم آباد جاری گردد این معادل به 25/445 متر مکعب بر ثانیه جریان در نقطه خروجی حوضه است. این دبی اوج درست 19/649 ساعت پس از رخداد بارش شکل خواهد گرفت.
هیدورگراف واحد مصنوعی اشنایدر کل حوضه آبریز خرم آباد برای 1 میلیمتر رواناب.
برای آنکه مقدار بارش مشاهده شده در ایستگاه سینوپتیک خرم آباد را به صورت رواناب نشان دهیم، یک راه ممکن استفاده از هیدروگراف مصنوعی واحد است. کافی است تا در این شرایط مقدار بارش موثر را در ابعاد هیدروگراف واحد ضرب نمایم. برای مثال اگر مطمئن باشیم که از یک بارش رخ داده پس از تمام تلفات و نفوذ، مقدار X میلیمتر آب بر زمین جاری خواهد شد، با ضرب X در ابعاد دبی هیدروگراف به شرط هم زمان بودن داده بارش و پایه هیدروگراف، به نمودار سیل دست پیدا خواهیم کرد.
تا به این مرحله، مقدار بارش 6 ساعته که هم پایه زمانی هیدروگراف واحد مصنوعی اشنایدرِ محاسبه شده نیز است را از طریق ایستگاه سینوپتیک بدست آورده ایم. اکنون با ضربِ ضریب رواناب حوضه آبریز خرم آباد در مقدار این بارش، بارش موثر را بدست خواهیم آورد.
طریقه محاسبه ضریب رواناب به صورت زیر است:
ابتدا مقدار شماره منحنی رواناب حوضه آبریز محاسبه می گردد. CN پیش از این در مطالعات گزارش اصلی با استفاده از لایه-های متعدد کاربری اراضی، خاک، نفوذ، پوشش گیاهی و... محاسبه شد؛ که برای هر زیرحوضه به صورت جدول موجود در شیت CN اکسل پیوست شده بدست آمد. همچنین مقدار CN در دو حالت تری و خشکی نیز با استفاده از روابط موجود محاسبه گردید که این مطالعات نیز به تفصیل در گزارش اصلی موجود می باشد. با توجه به نمودار شکل (اطلاعات بارش RBSN) می دانیم که برای سیل رخ داده در 11ام و 12ام فروردین ماه، شرایط "تری" بر خاک منطقه حاکم بوده است. به این ترتیب مقدار متوسط CN برای کل حوضه آبریز برابر عدد 85/423 در نظر گرفته شد. این محاسبه در شکل زیر نشان داده شده است.
مقدار متوسط شماره منحنی رواناب در سه حالت متفاوت در حوضه آبریز خرم آباد.
همچنان که ذکر شد، مقدار شماره منحنی رواناب در حوضه آبریز خرم آباد با استفاده از محاسبات خودکار GIS برابر 71/929 بدست آمد که عدد مذکور در شرایط رطوبت پیشین معادل 85/423 محاسبه شد. شرح کامل تخمین مقادیر مذکور در فایل اکسل Physiography مسیر داده های پردازش شده گزارش اصلی موجود است.
مقادیر شماره منحنی رواناب (CN) در کل حوضه آبریز خرم آباد.
در گام بعد، پس از محاسبه شماره منحنی رواناب، پارامتر S را حاصل می کنیم. رابطه موجود برای این پارامتر به صورت زیر است:
در رابطه اخیر، P معرف مقدار بارش بر حسب Inch، و R معرف مقدار رواناب حاصل شده از آن بارش است.
بنابراین اگر مقدار بارش صورت گرفته در روزهای 11ام و 12ام فروردین ماه 1398 را در شرایط "تر" به رواناب تبدیل کنیم، عدد 56/861 میلیمتر بدست داده می شود. ضرب این رقم در هیدروگراف واحد اشنایدر باید هیدروگراف نهایی سیل را در آن روز به دست دهد.
هیدروگراف سیل 6 ساعته به روش اشنایدر برای سیلاب بزرگ حوضه آبریز خرم آباد.
هیدروگراف سیل 6 ساعته به روش اشنایدر برای سیلاب بزرگ حوضه آبریز خرم آباد.
با ضرب مقدار 56/861 میلیمتر در ابعاد هیدروگراف، مقدار سیل نهایی با توجه به گام های زمانی معادل با جدول زیر و شکل حاضر بدست داده شد.
مقادیر محاسباتی و دبی اوج هیدروگراف سیل نهایی.
بر طبق محاسبات هیدروگراف نهایی اشنایدر، انتظار می رود در 19/649 ساعت پس از واقعه، در خروجی حوضه آبریز خرم آباد، دبی 1446/838 متر مکعب بر ثانیه سیل مشاهده گردد. این پیش بینی با رقم 1400 متر مکعبی گزارش شده از طرف شرکت آب منطقه ای در ساعت 08:00 روز 12ام فروردین 1398، در 19/649 یا 20 ساعت پس از آغاز بارش های شدید (ساعت 12:00 ظهر 11ام فروردین)، به خوبی همخوانی دارد.
محاسبات اساسی که صحت سنجی بالا برای آن انجام شده است بر اساس پروژه جامع هیدرولوژی بوده است که در اینجا می توانید به آن دسترسی داشته باشید.
شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@
نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com
(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)
_______________________________________________________
در منابع آب
نظرات (۰)