روش مسیریابی ماسکینگام، جریان آب را در کانالهای باز براساس معادله تداوم و رابطه ذخیره سازی ماسکینگام مدل سازی می کند. مسیریابی ماسکینگام تخلیه موجود در رودخانه یا مجرای کانال را با توجه به هیدروگراف ورودی در انتهای بالادست محاسبه می کند. در اصل روش ماسکینگوم یک مدل مسیریابی جریان هیدرولوژیکی با پارامترهای معین است که با استفاده از دو معادله تبدیل امواج تخلیه در بستر رودخانه را توصیف می کند. معادله اول معادله تداوم (حفظ جرم) و معادله دوم رابطه بین ذخیره، ورودی و خروجی (معادله ذخیره-دبی) است. این معادلات در محدوده دسترسی رودخانه بین دو مقطع رودخانه اعمال می شود. پارامترهای مدل را می توان با چندین روش تخمین زد.

روشهای بسیاری برای پیش بینی ویژگیهای مشخصه حرکت موج سیل در امتداد رودخانه به منظور تعیین اقدامات لازم برای محافظت از جان و مال از اثر طغیان و بهبود مدیریت سیستم های مربوط به آب در امتداد طبیعی یا ساخته شده توسط انسان دنبال شده است. شناخت مسیرهای آبی با طیف گسترده ای از مطالعات مدل های جریان یابی روبرو است که اگر در حدود و محدودیت خود استفاده شوند، از دقت کافی برخوردار هستند.

مسیر یابی جریان می تواند به صورت دسته ای یا توزیعی طبقه بندی شود. در مسیریابی جریان یکنواخت یا مسیریابی هیدرولوژیکی، جریان به عنوان تابعی از زمان در یک مکان در امتداد یک مسیر آب محاسبه می شود، اما در مسیریابی جریان توزیع شده یا مسیریابی هیدرولیکی، جریان به صورت تابعی از زمان به طور همزمان در چندین مقطع عرضی در امتداد یک مسیر آب محاسبه می شود.

مدل های مسیریابی توزیع شده بیشتر بر اساس حل عددی معادلات سنت ونانت است. مدلهای مسیریابی پویا برای (1) امواج آرام طغیان در کانالهای شیب دار ملایم، یعنی دامنه های تقریباً کمتر از 0.10 درصد، مورد نیاز است. (2) شرایطی که اثرات آب پساب به دلیل جزر و مد، ورودی قابل توجه شاخه ها، انقباضات طبیعی، سدها و / یا پل ها مهم است. و (3) شرایطی که امواج از جزر و مد بزرگ، موج طوفان یا ورودی شاخه های بسیار بزرگ در بالادست گسترش می یابند. با ادامه روند افزایش سرعت محاسباتی رایانه ها و قابلیت های ذخیره سازی با کاهش هزینه ها، امکان اقتصادی استفاده از مدل های مسیریابی پویا برای طیف وسیعی از برنامه ها به طور پیوسته افزایش می یابد، زیرا مدل های پویا توانایی شبیه سازی صحیح گسترده ترین طیف انواع موج را دارند. 

روش ماسکینگام، که توسط مک کارتی (1938) توسعه داده شد، یک روش های محبوب مسیریابی جریان یکنواخت است. روش ماسکینگوم جایگزینی برای هدایت هیدروگراف ها از طریق جریان آب است که در ادبیات هیدرولوژیکی کاملاً اثبات شده است؛ و نیازمندی های متوسط ​​آن، آن را برای استفاده عملی جذاب می کند. روش ماسکینگام گاهی اوقات افت های منفی اولیه غیر واقعی در هیدروگراف محاسباتی ایجاد می کند. با این حال، نتایج منطقی دقیقی برای سیل های در حال افزایش متوسط ​​تا آهسته از طریق جریان های شیب دار با شیب ملایم فراهم می کند.

مسیریابی ماسکینگام بر اساس یک رابطه خطی فرض شده بین ذخیره کانال و تخلیه ورودی و خروجی است. و در نتیجه، ذخیره منشوری و ذخیره گوه ای را تشکیل می دهد. ذخیره سازی را در زیر خطی موازی با جریان ذخیره سازی منشور می نامند. آب واقع شده بین این خط و مشخصات واقعی ذخیره گوه ای است. پارامترهای مسیریابی در مدل ها معمولاً با استفاده از کالیبراسیون با استفاده از هیدروگراف تخلیه اندازه گیری شده بدست می آیند.

پیش از مطالعه بخش زیر، به نمونه مثال روندیابی سیل ماسکینگام مراجعه کنید.

روش تخمین - برآورد پارامتر در حوضه های آبریز محاسبه نشده

بر اساس پیشنهاد راهنمای تکنیکال نرم افزار HEC-HMS فرمولی به منظور تخمین ضرایب K و X ارائه شده است به شرح زیر. اگر جریانهای اندازه گیری شده مورد نیاز برای کالیبراسیون در دسترس نباشند، می توان K و X را از طریق مشخصات کانال تخمین زد. به عنوان مثال، EM 1110-2-1417 تخمین K را به شرح زیر پیشنهاد می کند:

• سرعت موج سیل، V_w را با استفاده از قانون Seddon تخمین بزنید، به شرح زیر:

جایی که B بالاترین عرض سطح آب است و dQ/dy شیب منحنی درجه بندی تخلیه در سطح مقطع کانال معادل است. به عنوان یک گزینه دیگر، سرعت موج سیل را می توان 1/33 تا 1/67 برابر سرعت متوسط ​​در نظر گرفت، که ممکن است با معادله Manning و اطلاعات هندسی مقطع کانال و یا رود برآورد شود.

• اکنون برآورد K به صورت زیر است:

تجربه نشان داده است که برای کانالهایی با شیب ملایم و جریان بیش از حد کناره ای، پارامتر X به 0.0 می رسد. برای جریانهای تندتر، با کانالهای کاملاً مشخص که جریان خروجی از کناره ندارند، X به 0.5 نزدیک خواهد شد. بیشتر کانالهای طبیعی در جایی بین این دو حد قرار دارند. X را Cunge به صورت زیر برآورد کرد:

جایی که Q_o یک جریان مرجع از هیدروگراف ورودی است. B عرض بالای منطقه جریان؛ S_o شیب اصطکاک یا شیب بستر؛ c سرعت موج سیل (celerity)؛ و Δx = طول آبراهه است. جریان مرجع یک مقدار متوسط برای هیدروگراف است که در میانه راه بین جریان پایه و جریان پیک قرار دارد.

بعلاوه خوب است بدانید که روش های نوع ماسکینگام (مسیریابی هیدرولوژیک) فقط حل تعادل جرم است، در حالی که "موج پویا" ، "موج انتشار" و "موج حرکتی" در حال حل تعادل جرم و تکانه (به طور کامل یا با ساده سازی) هستند، به این روش ها "مسیریابی هیدرولیکی" گفته می شود. مسیریابی هیدرولوژیک ساده و تخمینی است، و فقط برای تخمین تقریبی مناسب است، حتی اگر داده های سنج برای کالیبراسیون داشته باشید محدودیت های خود را دارد. در صورت عدم وجود داده های سنجش شده، می توانید روش های "مسیریابی هیدرولیکی" را اجرا کنید و سپس ماسکینگام خود را کالیبره کنید.

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