مفهوم و نحوه محاسبه دوره بازگشت سیل - بخش اول
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.
1. چه شرایطی برای دوره بازگشت استفاده می شود که معمولاً در طراحی مد نظر واقع می شوند؟
در هیدرولوژی، دوره بازگشت طراحی به طور معمول از 10 سال تا 100 سال متغیر است و در کشورها (یا مکان هایی) که احتمالاً حداکثر بارش (PMP) تعریف نشده است، تا 10،000 سال است. انتخاب دوره بازگشت به عوامل مختلفی از جمله اندازه منطقه زهکشی، خطر خرابی، اهمیت ساختار و درجه مطلوب محافظه کاری بستگی دارد.
2. پایین ترین دوره بازگشت چیست؟
کمترین دوره بازگشت، قابل استفاده در زهکشی شهری، 5 تا 10 سال است. به طور معمول، این دوره بازگشت با مناطق زهکشی کوچکتر از 100 هکتار همراه است. برای این مناطق ممکن است از روش منطقی برای ایجاد تخلیه اوج استفاده شود. در موارد خاص، به ویژه برای مناطقی که بیش از 100 هکتار هستند، دوره بازگشت طولانی تر ممکن است ضروری باشد.
3. چرا مناطق شهری دوره های بازگشتی کوتاه را استفاده می کند؟
در هیدرولوژی حوزه آبخیز کوچک، تخلیه اوج مربوط به زمان (یعنی مدت زمان بارندگی) و از طریق منحنی شدت-مدت-بسامد قابل اجرا با شدت بارندگی است. مناطق زهکشی کوچک زمان تمرکز کمتری خواهد داشت و این امر باعث ایجاد شدت زیاد و به تبع آن تخلیه قله زیاد در هر واحد مساحت خواهد شد. با این حال، از آنجا که این منطقه کوچک است، تخلیه قله به همان ترتیب کوچک خواهد بود. هرچه منطقه زهکشی کوچکتر باشد، احتمال وقوع بارندگی با شدت زیاد احتمال کمتری دارد. بنابراین، برای مناطق کوچک، با زمان تمرکز در حدود چند دقیقه اندازه گیری می شود معمولاً طراحی برای دوره های بازگشت طولانی اقتصادی نیست.
4- آثار منطقه ای دوره بازگشت برای محافظت از آب چیست؟
آثار حفاظت از سیل منطقه ای سازه هایی از قبیل دریاچه ها هستند که شامل مسافت های بزرگی و به همین ترتیب مناطق زهکشی بزرگ هستند. در این حالت دوره بازگشت ممکن است بین 50 تا 100 سال متغیر باشد. چند ساعت می گویند زمان تمرکز بسیار بزرگتر است و شدت بارندگی به همین ترتیب کوچکتر است و در نتیجه تخلیه قله نسبتاً در واحد سطح کوچک رخ می دهد. با این حال، تخلیه اوج ممکن است بزرگ باشد، بخصوص در زمانی که آمار بیش از اندازه میزان بارندگی را نشان می دهد.
5- مدت زمان بازگشت برای طراحی بزرگراه چیست؟
برای طراحی زهکشی بزرگراه، انتخاب دوره بازگشت به اهمیت سازه بستگی دارد. دوره های برگشت در بزرگراه ها و سایر زیرساخت های حمل و نقل منطقه ای، از جمله رودخانه ها، معمولاً بین 25 تا 100 سال متغیر است. برای زهکشی بزرگراه ها استفاده از دوره های بازگشت بیش از 100 سال غیر معمول است.
6. مدت زمان بازگشت برای طراحی پل چیست؟
در مورد پل های حاوی رودخانه، تمرکز از اندازه منطقه زهکشی به اهمیت سازه و خطر خرابی تغییر می کند. برای طراحی اسکله های پل، بسته به مورد خاص ممکن است دوره های بازگشت تا 500 سال توجیه شود.
7. دوره بازگشت 100 سال چیست؟
دوره بازگشت 100 سال به چهار نسل بشر می رسد. این عددی است که خیلی زیاد نیست، و نه خیلی کم. ارزش 100 سال به این معنی نیست که ساختار دقیقاً در هر 100 سال در معرض خطر قرار خواهد گرفت. در عوض، به این معنی است که ساختار را در معرض خطر قرار می دهد اگر رخ دهد. به صورت منطقی تر می گویند 10 بار در هر 1000 سال. قله سیل 100 ساله برای توسعه دشت سیل، آثار حفاظت از سیل متوسط و تأسیسات زهکشی شهری منطقه اعمال می شود.
به عنوان یک قاعده، هر چه منطقه زهکشی بزرگتر باشد، دوره بازگشت طولانی تر است. به طور معمول، مناطق زهکشی کمتر از 250 هکتار دوره بازگشت بیش از 25 سال را تضمین می کنند. با این حال، مناطق بزرگتر، تا 10 هزار هکتار و فراتر از آن، ممکن است دوره های بازگشت تا 100 سال یا بیشتر را توجیه کنند.
8. چگونه مفهوم دوره بازگشت به 100 سال را می توان نشان داد؟
ایده تعیین یک دوره بازگشت 100 ساله به عنوان یک هنجار برای محاسبات سیل در ایالات متحده، به طور گسترده، اما احتمالاً کاملاً دقیق، به پروفسور گیلبرت اف. وایت منتسب شده است. در اینجا ما سندی با عنوان مصاحبه با گیلبرت اف. وایت از مارتین رویس نقل می کنیم (در سال 2005)
"این ایده بسیار جالب وجود دارد که می تواند در سیل فرکانس کافی وجود داشته باشد و برای مقابله با آن نباید تلاش کرد. اداره بیمه فدرال بیمه یک درصد از بازه عود یکصد ساله را انتخاب کرد. و بعضی از ما در این امر دخیل بودیم زیرا ما تشخیص دادیم که آنها در ابتدا باید رقمی برای استفاده از آن داشته باشند. سیل یک درصدی انتخاب شد. من فکر می کنم جیم گودارد و همکاران TVA طرفین این انتخاب محسوب می شدند، مفهومی که از سیل Intermediate Regional TVA گرفته شده به نظر می رسد رقم نسبتاً معقولی است. ما معمولاً برای وقایع با بسامد بسیار کمتر از اصطلاح سیل فاجعه بار استفاده می کنیم. "
(op. نقل، صفحه 56) (ج 1960).
9. PMP چیست؟
PMP مخفف عبارت حداکثر بارش محتمل است. حتی اگر نام آن از یک احتمال دلالت داشته باشد، در واقع اولین P در PMP به صورت عبارت "ممکن" تعبیر می شود. PMP به حداکثر رساندن منطق باران رویداد است که در یک مکان جغرافیایی مشخص انتظار می رود، برای مدت زمان معین. تخمین های PMP، از جمله ارقام عمومی و مبتنی بر آمار، از اوایل دهه 1960 در ایالات متحده انجام شده است.
10- مدت زمان بازگشت 10،000 سال چیست؟
در کشورهایی که فاقد PMP عمومی هستند، استفاده از دوره بازگشت 10،000 سال به جای PMP معمولی است. ارزش 10،000 سال برای چندین دهه جهت تعیین حداکثر دوره بازگشت برای طراحی هیدرولوژیکی استفاده شده است. این معادل de-facto از یک مقدار حداکثر عملی است.
11. آیا می توان PMP را از دوره بازگشت 10،000 ساله به دست آورد؟
PMP مبتنی بر آمار در مکانهایی استفاده می شود که PMP عمومی در دسترس نیست (پونس، 1989، ص 454). غیر معمول نیست که PMP مبتنی بر آماری متفاوت از دوره بازگشت 10،000 ساله و بر اساس رقوم آماری باشد.
12. چه هنگامی از زمان بازگشت 10،000 سال استفاده می شود؟
برای مکانهایی که PMP های عمومی نشده توسعه نیافته اند و در مواردی که وقایع شدید زندگی انسان را به خطر بیندازد، دوره های بازگشت بیش از 100 سال، شامل 200، 500، 1000، 2000، 5000 و 10،000 ضروری است. مقادیر تا 10000 سال برای طغیان اضطراری و هیدروگرافهای تخته در طراحی سد استفاده می شود.
13. چه شرایطی برای بازگشت 100 سال در ایالات متحده استفاده می شود؟
در عمل هیدرولوژیکی ایالات متحده، دوره های برگشت تا 100 سال استفاده می شود. فراتر از این آستانه، رسوبات طراحی به عنوان مجموع P100 به علاوه کسری از تفاوت بین P100 و PMP گرفته می شوند. به عنوان مثال، برای سد کلاس (c)، سرویس حفاظت از منابع طبیعی (NRCS) میزان بارش هیدروگراف سرریز اضطراری برابر با 100 درصد P100 به علاوه 26٪ اختلاف بین PMP و P100 را مشخص می کند (NRCS TR- 60: سدهای خاکی و مخازن).
از نظر کارآیی، این بدان معنی است که میزان بارندگی طراحی میانگین وزنی P100 و PMP است. این رسوبات، در چارچوب یک مدل رواناب بارش، برای محاسبه هیدروگراف طغیان طراحی استفاده می شود. برای یک سد کلاس (c)، از PMP برای محاسبه PMF (احتمال حداکثر سیل) یا هیدروگراف تابلوی آزاد استفاده می شود.
14. دوره زمان بازگشت در یک سد سد چیست؟
دوره برگشت قله سیل ناشی از شکست سد به حجم ذخیره شده در مخزن و مدت زمان یا زمان توسعه نقض بستگی دارد. اگر دومی کوتاه باشد، کمتر از 1 ساعت، اوج سیل حاصل می تواند مدت زمانی طولانی تر از 10،000 سال داشته باشد. بنابراین، در طراحی سد مهم است تا اطمینان حاصل شود که سرریز می تواند یک سیل شدید را پشت سر بگذارد.
15. آیا می تواند دوره های برگشتی متفاوت با همان پروژه متفاوت باشد؟
بله. هنگامی که همه عوامل دیگر یکسان هستند، دوره بازگشت انتخابی به اندازه منطقه زهکشی بستگی دارد. هرچه منطقه زهکشی کوچکتر باشد، دوره بازگشت کوتاه تر است. برعکس، هر چه منطقه زهکشی بزرگتر باشد، دوره بازگشت طولانی تر است. بنابراین، مناطق کوچکتر در یک حوضه معین دارای دوره بازگشت کوتاهتر خواهند بود. مثلاً 10 سال، در حالی که مناطق بزرگتر دوره بازگشت طولانی تری دارند، مثلاً 25، 50 یا حتی 100 سال. دلیل متفاوت برای تغییر دوره بازگشت (در همان پروژه) این است که احتمال وقوع شدت بارندگی خاص با کاهش در منطقه زهکشی افزایش می یابد. بنابراین، بیشتر از مناطق بزرگتر احتمال بارندگی در مناطق کوچک با حالت شدید وجود دارد.
طراحی یک پروژه کل زهکشی شهری (با مساحت های مختلف از چند هکتار تا صدها هکتار) با همان دوره بازگشت می تواند منجر به عدم طراحی در مناطق بزرگتر (در صورت استفاده از یک دوره کوتاه) یا طراحی بیش از حد در مناطق کوچکتر (در صورت طولانی بودن) شود.
16. چگونه گرم شدن جهانی بر طراحی اثر می گذارد؟
تحت سناریوهای مختلف گرمایش جهانی، پیش بینی می شود الگوهای اقلیمی تغییر کند. برخی از مناطق خشک می شوند و برخی دیگر مرطوب تر می شوند. رکورد کل بارش می تواند خطر محسوب شود. طرحی موجود یا برنامه ریزی شده، براساس سابقه موجود، به دلیل افزایش شدت بارندگی یا از خشکی به رطوبت، به دلیل افزایش در عمق بارندگی، احتمالاً با تغییر از رطوبت به خشکی کمتر محافظه کارانه خواهد شد.
17. چه کسی دوره بازگشت را انتخاب می کند؟
دوره بازگشت توسط طراح مهندسی، با مشورت با صاحب یا شخص تعیین شده وی، پس از انجام عمل محاسبات، انتخاب می شود. ارزیابی ریسک مهم است با توجه به انتخاب دوره بازگشت در رابطه با مقررات محلی و تجربه، از لیست زیر ممکن است بعنوان یک راهنما استفاده شود.
1 زهکشی شهری [کم خطر] (حداکثر 100 هکتار) 5 تا 10 سال
2. زهکشی شهری [خطر متوسط] (بیش از 100 هکتار) 25 تا 50 سال
3. تخلیه جاده 25 تا 50 سال
4. سرریز اصلی (سدها) 25 تا 100 سال
5. زهکشی بزرگراه 50 تا 100 سال
6. خاکریز [خطر متوسط] 50 تا 100 سال
7. زهکشی شهری [پرخطر] (بیش از 1000 هکتار) 50 تا 100 سال
8. توسعه سیل 100 سال
9. طراحی پل (اسکله) 100 تا 500 سال
10. خاکریز [پرخطر] 200 تا 1000 سال
11. سرریز اضطراری (سدهای) 100 تا 10،000 (PMP) سال
12. هیدروگراف فریبرد (برای سد کلاس (ج)) 10،000 (PMP) سال
مفهوم و نحوه محاسبه دوره بازگشت سیل - بخش دوم
ورود به بخش پروژه جامع هیدرولوژی
تماس واتساپ: 09190622992 (98+)
شناسه تلگرام مدیر سایت: Basin_Ir_bot@
نشانی ایمیل: www.Basin.ir@Gmail.com
(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)
_______________________________________________________
تماس با ما
تماس واتساپ
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
سفارش پروژه
در منابع آب
نظرات (۰)