مجموعه آموزش هیدرولوژی - طوفان طراحی حاصل از منحنی های IDF :: بیسین - سایت تخصصی مهندسی آب

ابزار وبمستر

Bootstrap Example

عضويت در خبرنامه ايـميـل پايگاه بيسيــن - عضويت پس از کليک بر روي لينک فعال سازي که براي شما ارسال خواهد شد تکميل مي شود




مجموعه آموزش هیدرولوژی - طوفان طراحی حاصل از منحنی های IDF


2.2 طوفان طراحی حاصل از منحنی های IDF

1.2.2 بارندگی توزیع یکنواخت زمان

بارندگی با توزیع زمان یکنواخت با یک شدت ثابت در طول مدت آن مشخص می شود، که برابر با زمان تمرکز حوضه برای مناطق کوچک در نظر گرفته شده است. شدت با فرمول کلی زیر محاسبه می شود:



جایی که:

  • Sپارامتر وابسته به مکان و احتمال بیش از حد p است. برای p مشخص (معمولاً برای p = 1٪) مقدار Sp به صورت خطوط هم مقدار که روی نقشه ترسیم شده اند، داده می شود. به عنوان مثال، نقشه با خطوط هم مقدار پارامتر S1% مشتق شده توسط Platageaدر سال (1966) برای قلمرو رومانی در شکل 2.1 ارائه شده است.
  •  پارامتر که می تواند به صورت جانبی گرایش شدت را ایجاد کند در حالی که مدت زمان td بسیار کوچک می شود (به عنوان مثال برای مناطق حوضه های بسیار کوچک زیر 1 کیلومتر مربع).
  •  tمدت زمان است.
  •  پارامتری که بین 0.5-0.67 متفاوت است. نقشه رومانی با خطوط هم مقدار n در شکل 2.2 نشان داده شده است.


کاربردی از فرمول حاضر در مطالعات Drobot and Serban در سال (1999) آورده شده است.


شکل 1.2 خطوط هم مقدار پارامتر S1%.


شکل 2.2 خطوط هم مقدار پارامتر n.


در حالی که از فرمول منطقی استفاده می شود، فرض توزیع ثابت زمان شدت طوفان طراحی منجر به دست کم گرفتن تخلیه اوج طراحی می شود، به ویژه برای مناطق و حوضه های با مساحت بیش از 5-10 کیلومتر مربع. به عنوان مثال، در منطقه لیون (Musy, 1998) احتمال وجود دو نیمه باران در مدت زمان 60 دقیقه فقط 5٪ است. حتی در این حالت توزیع یکنواخت شدت اثبات نمی شود. توزیع متوسط برای دو نیمه از عمق 60 دقیقه بارندگی به ترتیب 74 و 26 درصد است.


2.2.2 طوفان مرکب

مفهوم طوفان مرکب از طوفان یکنواخت به واقعیت نزدیکتر است. وقوع طوفان مرکب نیز بر اساس منحنی IDF است. فرضیه اصلی طوفان ترکیبی این است که حداکثر شدت هایی که در طول مدت معین به طور متوسط ​​انجام می شوند، همان هایی است که از منحنی های IDF بدست می آید. مراحل محاسبه به شرح زیر است:

  • اول از همه، کل مدت طوفان طراحی تعیین می شود.
  • برای یک احتمال خاص بیش از حد p (فرکانس) و مدت زمان بارندگی td (مربوط به زمان تمرکز حوضه) برآورد طوفان شدت متوسط ​​با معادله بالا تعیین می شود.
  • کل مدت td در فواصل زمانی جزئی t1, t2 = t1 + Δtt3 = t2 + Δt… tn = tn-1 + Δt, تقسیم می شود، جایی که Δt (دقیقه) یک مرحله زمانی ثابت است. برای تمام مقادیر مدت جمع شده t1, t2t3… tn شدت متوسط  ​​با استفاده از همان رابطه حاضر ارزیابی می شود.
  • سپس برای فواصل زمانی t1, t2t3… tn عمق تجمع باران با استفاده از رابطه حاصل می شود:



  • در حال حرکت به جلو (فروارد)، عمق بارندگی برای هر مرحله زمانی به عنوان تفاوت بین مقادیر دو عمق طوفان تجمع یافته بعدی مربوط به هر بازه زمانی تعیین می شود و سپس شدت طوفان برای هر دهانه زمان مانند شکل 3.2 نشان داده شده است، رابطه:



شکل 3.2 ساخت طوفان مرکب.


  • نمودار کاهش شدت (شکل 3.2) ممکن است با قرار دادن حداکثر شدت در مرکز مدت طوفان "مرتب شود" همانطور که ​​در شکل 4.2 نشان داده شده است.


شکل 4.2 طوفان طراحی بر اساس روش طوفان مرکب.


3.2.2 روش دنباله بحرانی بارندگی

این روش که در سال 1965 توسط ایالات متحده به دست آمد، فرض بارش 4 روزه شرکت کننده در تشکیل سیل را در نظر می گیرد. توالی بحرانی با افزایش تدریجی شدت بارندگی طی چهار روز در نظر گرفته شده، به روشی تعریف می شود، به گونه ای که در آغاز طوفان سیلاب، خاک در رطوبت قابل توجهی قرار گیرد. چنین توزیع زمانی بارندگی منجر به حداکثر رساندن حجم سیل و اوج تخلیه می شود زیرا طوفان محرک بر روی خاک مرطوب سقوط می کند و از این رو نفوذ نفوذ ناچیز خواهد بود. در جدول 2.1 مراحل محاسبه به عنوان مثال ارائه شده است به شرح زیر [Stanescu, 1995]:

  • برای چندین برآورد استاندارد از مدت زمان بارندگی و یک دوره بازگشت خاص تصویب شده T، عمق بارش با استفاده از منحنی IDF تعیین می شود. مقادیر استاندارد مدت زمان 1، 2، 3، 4، 5، 6، 12، 18، 24، 48، 72 و 96 ساعت (4 روز) است.
  • در جدول 2.2 عمق بارندگی برای مقادیر استاندارد طول مدت و برای فرکانس های 1/2 ، 1/10 و 1/100 سال ارائه شده است.


جدول 1.2 عمق باران (میلی متر) در مقادیر مختلف استاندارد طول طوفان.

Standard duration D (hours)
Frequency (years)
1/2
1/10
1/100
1
50
67.5
95
2
65
87.5
125
3
72
100
145
4
80
107.5
157.5
5
82.5
115
167.5
6
85
120
175
12
100
140
205
18
107.5
150
222.5
24
112.5
157.5
235
48
132.5
190
285
72
145
210
317
96
157.5
225
342.5
Time interval (hours)
Hourly rainfall distribution over 6 hour-duration
0-1
50
67.5
95
1-2
15
20
30
2-3
7.5
12.5
20
3-4
7.5
7.5
12.5
4-5
2.5
7.5
10
5-6
2.5
5.0
7.5
Time interval (hours)
6 hour-distribution over 24 hour-duration
0-6
85
120
175
6-12
15
20
30
12-18
7.5
10
17.5
18-24
5.0
7.5
12.5
Time interval (hours)
24 hour-distribution over four days
0-24
112.5
157.5
235
24-48
20
37.5
50
48-72
12.5
20.0
32
72-96
12.5
15
25.5


  • در طول 6 ساعت زمان، توزیع ساعتی عمق (یا شدت) با تمایز مقادیر بعدی عمق بارندگی بدست می آید. به طور مشابه، توزیع 6 ساعته در بازه زمانی 24 ساعته و توزیع 24 ساعته در طول سه روز باقیمانده ارزیابی می شود.
  • توزیع زمان عمق باران از شدت مربوط به روز اول فاصله 72-96 و سپس به فواصل 48-72 و 24-48 ساعت (یعنی به ترتیب معکوس) محاسبه می شود.
  • سپس برای 3 روز اول عمق بارندگی 15، 20 و 32.5 میلی متر است. روز چهارم در سه دوره 6 ساعته با عمق های 7.5، 10 و 20 میلی متر تقسیم می شود. در طول آخرین دوره 6 ساعته، عمق طوفان به صورت ساعتی 5، 7.5، 7.5، 12.5، 20 و 67.5 میلی متر توزیع می شود. توزیع زمان در فواصل زمانی 6 ساعت، 24 ساعت و سه روز برای فرکانس 1/10 سال در جدول 2.2 نشان داده شده است و کاتالیست باران طراحی در شکل 5.2 ارائه شده است.

جدول 2.2 توزیع زمان عمق بارندگی.

Time interval (hours)
Time distribution of the rainfall depth - h (mm)
Total depth (mm)
 
3 days
6 hours
1 hours
 
96-72
15
   
15
72-48
20
   
35
48-24
32.5
   
67.5
24-18
 
7.5
 
75
18-12
 
10
 
85
12-6
 
20
 
105
6-5
   
5.0
110
5-4
   
7.5
117.5
4-3
   
7.5
125
3-2
   
12.5
137.5
2-1
   
20.0
157.5
1-0
   
67.5
225

شکل 5.2. هایتوگرافی طوفان طراحی با مدت زمان 4 روز.


می توان مشاهده کرد که بارندگی در 3 روز اول و حتی در سه دوره 6 ساعته اول به خیس شدن خاک کمک می کند در حالی که طوفان توزیعی یک ساعته دوره چهارم منجر به رواناب حداکثر می شود. در این مثال زمان تمرکز یک ساعت در نظر گرفته شده است. اگر اندازه حوضه متضمن زمان متغیر متفاوتی باشد، آخرین دوره 6 ساعته به چنین روشی به پارتیشن تقسیم می شود، حداقل آخرین بازه زمانی باید با زمان تمرکز مطابقت داشته باشد.


4.2.2 طوفان طراحی "نوع شیکاگو"

این روش (Keifer and Chu, 1957) تعیین یک hyetograph مصنوعی را می توان از رابطه تجربی منحنی IDF شروع کرد. بیایید فرم کلی فرمول Talbot IDF را در نظر بگیریم:



جایی که:

  •  imean شدت متوسط در طول طوفان.
  •  a, b, c عملکرد پارامترهایی از مکان و فرکانس


نقل قول:



کجا: tb زمان قبل از بالاترین شدت باران (دقیقه) است


و:


td = tb + ta


که tb مدت زمان طوفان است که لحظه حداکثر شدت را دنبال می کند.


از معادلات بالا می توان نتیجه گرفت:


tb = r · td


و:


ta = (1 - r) · td


جایی که tb در سمت چپ قله طوفان اندازه گیری می شود در حالی که ta در سمت راست حداکثر مقدار طوفان اندازه گیری می شود همانطور که در شکل 6.2 نشان داده شده است.


شکل 6.2 ساخت هایتوگرافی از نوع شیکاگو.


از آنجا که شدت آن به مدت زمان بستگی دارد، فرد در نظر می گیرد: 


سپس، طوفان کل در طول مدت زمان نوشته شده است:



این عبارت امکان تعیین شدت طوفان را برای فواصل زمانی مختلف قبل و بعد از حداکثر مقدار فراهم می کند. با توجه به اینکه  می توان نوشت:



از طرف دیگر طوفان کل I = imean · td است و بنابراین:



با توجه به روابط حاضر می توان مقادیر i, ia و ib را تعیین کرد، به شرح زیر:







موقعیت شدت اوج در hyetograph به شرح زیر تعیین می شود:

ضریب r شکل hyetograph را از نظر موقعیت قله مشخص می کند. ضریب r با پردازش هایتوگرافی ثبت شده طوفان ها با در نظر گرفتن چندین مقدار  tr از طول باران شدید در مجاورت قله طوفان و محاسبه میانگین مقدار (r(tr مشاهده شده برای همه طوفان های ثبت شده تعیین شده، تعیین می شود. سپس مقدار نهایی با استفاده از وزنه های tr بدست می آید، بدین ترتیب:



چندین محقق برخی از مقادیر r را برای طوفان در مکان های مختلف تجزیه و تحلیل کرده اند. این مقادیر به شکلی نزدیک به یکدیگر هستند که در جدول 3.2 نشان داده شده است.


جدول 3.2 مقادیر r برای طوفان نوع شیکاگو.

Location
r
Source
Baltimore (1958)
0.399
Mc. Pherson
Chicago (1957)
0.375
Keifer and Chu
Cincinnati (1973)
0.325
Preul and al.
Ontario (1978)
0.488
Marsalek
Philadelphia (195x)
0.414
Mc. Pherson


طبق نظر Debordes در سال (1974) ضریب r به طور مساوی در فاصله (0، 1) توزیع می شود به طوری که محتمل ترین مقدار نزدیک به مقدار 0.5 یافت می شود. تا آنجا که تأثیر موقعیت قله طوفان وجود دارد، 
Debordes و Raous در سال (1976) نشان داده اند که بالاترین میزان تخلیه قله با فرض همان حجم طوفان برای قله های تأخیر، یعنی r بزرگتر از 0.5 و کوچکتر از 1 بدست می آید. واقعیت واضح است، زیرا نفوذ در حالت قرار دادن اوج طوفان در نیمه اول مدت بارش (r بزرگتر از 0.5 و کوچکتر از 1) بیشتر است، همانطور که در شکل 7.2 نشان داده شده است. Serban و Balut در سال (1975) بسیاری از وقایع طوفان در رومانی را مورد تجزیه و تحلیل قرار دادند و آنها نتیجه گرفتند که دو نوع باران شدید وجود دارد: یکی عدم تقارن مثبت با جبهه های سرد و مسدود و دیگری با عدم تقارن منفی با جبهه های گرم یا ثانویه. نوع دوم توزیع مربوط به میزان بارندگی ضعیف تری نسبت به طوفان های نوع اول است که از جبهه های سرد و خاموش منشا می گیرند. نسبت بین حجم کل و حجم بارانی که می بارد تا زمان ثبت شدت اوج در شکل 8.2 ارائه شده است.


شکل 7.2 دو نوع بارندگی شدید.


شکل 8.2 نسبت بین حجم کل و حداکثر حجم طوفان.


مراحل زیر در حین استفاده از روش شیکاگو انجام می شود:


یک فاصله زمانی Δt و موقعیت قله طوفان را که توسط r داده شده است انتخاب کنید.

برای Δt انتخاب شده شدت پیک (حداکثر) را از فرمول محاسبه کنید:



ip شدت پیک را در اطراف قله توزیع کنید تا روابط  r.Δt قبل از اوج و:

(1-r).Δt 

مشخص باشد.


سپس شدت باران در شاخه سمت راست هیاتوگراف با استفاده از رابطه ارزیابی می شود:



 جایی که:

  •  y شدت باران بین نقاط ta1 و ta2؛
  •  ta1 زمان که مربوط به آغاز فاصله زمانی Δt اندازه گیری شده از اوج لحظه است (t = 0) ؛
  •  ta2 زمان که مربوط به پایان فاصله زمانی است: ta2 = ta1 + Δt


شدت باران در شاخه سمت چپ hyetograph با استفاده از رابطه ارزیابی می شود:



 جایی که:

  •  tb1 زمان مربوط به آغاز فاصله زمانی به سمت چپ، اندازه گیری شده از اوج لحظه (t = 0) ؛
  •  tb2 زمان که مربوط به پایان فاصله زمانی است: tb1 = tb1 + Δt.


روش شیکاگو در مواردی توصیه می شود که یک رویداد بسیار کوتاه باران باید مورد توجه قرار گیرد، به عنوان مثال طراحی شبکه فاضلاب یا هیدرولوژی سدهای بزرگ (Musy, 1998)


ویدیو آموزش فارسی نحوه محاسبه سیل طراحی سد - IDF




×

راهنماي حل مشکل دانلود: با توجه به مسدود شدن درايو گوگل در ايران از آي پي ديگر کشورها براي دانلود فايل ها استفاده کنيد.




سفارش پروژه داريد؟ يا قصد همکاري در انجام پروژه؟ و يا قصد فروش فايل خود؟

با فشردن دکمه زير يکي از بخش هاي "سفارش انجام پروژه" يا "همکاري با بيسين" و يا "فروش فايل" را انتخاب فرماييد




آمار آنلاين-مقايسه اي بارش در حوضه هاي اصلي کشور

منبع: وزارت نيرو - اين نمودار ممکن است براي دقايقي به دليل بروزرساني غير فعال شود



نظرات  (۰)

فرم ارسال نظر

ارسال نظر آزاد است، اما اگر قبلا در بیان ثبت نام کرده اید می توانید ابتدا وارد شوید.
شما میتوانید از این تگهای html استفاده کنید:
<b> یا <strong>، <em> یا <i>، <u>، <strike> یا <s>، <sup>، <sub>، <blockquote>، <code>، <pre>، <hr>، <br>، <p>، <a href="" title="">، <span style="">، <div align="">

درباره بهترين هاي بيسيـــن بدانيد...

Bird

يکي از مهمترين اهداف اين سايت تهيه آموزش هاي روان از ابزارهاي کاربردي علوم آب است.

اهميت مطالعات محيطي با ابزارهاي نوين در چيست؟

امروز با فارغ التحصيلي جمع کثير دانشجويان سالهاي گذشته و حال، با گذر از کمي گرايي ديگر صرف وجود مدارک دانشگاهي حرف اول را در بازار کار نمي زند؛ بلکه سنجش ديگري ملاک؛ و شايسته سالاري به ناچار! باب خواهد شد. يکي از مهم ترين لوازم توسعه علمي در هر کشور و ارائه موضوعات ابتکاري، بهره گيري از ابزار نوين است، بيسين با همکاري مخاطبان مي تواند در حيطه علوم آب به معرفي اين مهم بپردازد.

جستجو در بيسين


ابزارهاي نوين

بیسین - سایت تخصصی مهندسی آب

بیسین جهت ارائه مطالب و خدمات تخصصی در حیطه نرم افزارها و مدل های شبیه سازی مهندسی آب با رویکرد پژوهشی-آموزشی ایجاد شده است که توسعه خود را در گرو همکاری مخاطبان می بیند.

اطلاعات سايت

  • www.Basin.ir@gmail.com
  • بهزاد سرهادي
  • شناسه تلگرام: SubBasin
  • شماره واتساپ: 09190622992-098
  • شماره تماس: 09190622992-098

W3Schools