تماس با ما
گروه تلگرام ما
هشدارهای ما
آمار و اطلاعات
پروژه
محاسبات دبی اوج رواناب - روش Rational
روش منطقی یک فرمول تجربی است که معمولاً در مناطق شهری برای محاسبه نرخ‌های اوج رواناب به منظور طراحی ساختارهای زهکشی استفاده می‌شود. این روش در برآورد رواناب در نواحی نسبتاً کوچک مانند بام‌ها و پارکینگ‌ها مفید است. استفاده از معادله منطقی باید محدود به مساحت‌های زهکشی کمتر از 20 هکتار (انجمن عمومی کارهای عمومی آمریکا، 1974) با نوع پوشش و شیب تقریباً یکنواخت باشد.
- خروجی مورد نیاز: فقط دبی اوج
- مساحت زهکشی: کمتر از 20 هکتار
ضمیمه A-1: محاسبات دبی اوج رواناب
روش منطقی - ASCE، 1992 و روس میلر، 1980
شرح روش:
روش منطقی برای تعیین دبی‌های اوج از نواحی زهکشی کوچک استفاده می‌شود. این روش به طور سنتی برای اندازه‌گیری لوله‌های فاضلاب طوفان، کانال‌ها و دیگر سازه‌های آبریز استفاده می‌شود که رواناب از نواحی زهکشی کمتر از 20 هکتار را هدایت می‌کنند.
فرمول منطقی به صورت زیر است:
Q = CiA
که در آن:
- Q = نرخ اوج رواناب بر حسب فوت مکعب در ثانیه
- C = ضریب رواناب، یک ضریب تجربی که نشان دهنده رابطه بین بارش و رواناب است.
- i = شدت میانگین بارش بر حسب اینچ در ساعت برای زمان تمرکز (Tc) برای یک دوره بازگشت یا فراوانی انتخابی.
- A = مساحت حوضه به هکتار
- Tc = زمان میانگین شدت بارش بر حسب دقیقه که معمولاً به عنوان زمان تمرکز شناخته می‌شود و برابر با زمانی است که برای جریان آب از دورترین نقطه هیدرولیکی حوضه به نقطه طراحی نیاز است.
فرایند کلی برای تعیین دبی اوج:
مرحله 1: تعیین مساحت ناحیه زهکشی.
مرحله 2: تعیین ضریب رواناب C برای نوع خاک/پوشش در ناحیه زهکشی.
- اگر استفاده از زمین و پوشش خاک در ناحیه زهکشی یکنواخت باشد، می‌توان مقدار C را از جداول زیر تعیین کرد.
- اگر شرایط پوشش خاک متعدد باشد، باید میانگین وزنی انجام شود.
مرحله 3: تعیین زمان میانگین شدت بارش، Tc، به دقیقه برای ناحیه زهکشی.
زمان مورد نیاز برای جریان آب از دورترین نقطه هیدرولیکی آن حوضه فرعی که بیشترین دبی را ایجاد می‌کند به نقطه طراحی.
مرحله 4: تعیین عامل شدت بارش i برای طوفان طراحی انتخابی.
- این کار با استفاده از نمودارهای شدت بارش - فراوانی - مدت زمان انجام می‌شود که به طور مداوم به‌روزرسانی می‌شوند و از دیگر منابع دقیق‌تر در نظر گرفته می‌شوند.
- نمودار مربوط به محل نزدیک‌ترین به سایت پروژه را انتخاب کنید.
- وارد کردن محور "مدت زمان" نمودار با زمان تمرکز محاسبه شده، Tc و حرکت به صورت عمودی و افقی برای یافتن عامل شدت بارش i.
مرحله 5: دبی اوج (Q - بر حسب فوت مکعب در ثانیه) را از معادله فوق تعیین کنید.
فرضیات:
- نرخ اوج رواناب در هر نقطه تابع مستقیم مساحت زهکشی حوضه فرعی و شدت میانگین بارش در طول زمان تمرکز به آن نقطه است.
- دوره بازگشت نرخ دبی اوج همانند دوره بازگشت شدت میانگین بارش یا رویداد بارش است. در حالی که تغییرات مربوط به حوضه مانند شرایط رطوبت مقدماتی ممکن است باعث شکست این رابطه شود، این فرضیه در روش‌های برآورد جریان اوج یا هیدروگراف‌ها به طور گسترده‌ای استفاده می‌شود.
- بارش به طور یکنواخت بر حوضه تقسیم شده است.
- شدت بارش در طول مدت زمان برابر با Tc ثابت باقی می‌ماند. بر اساس سوابق بارش، این فرضیه برای دوره‌های زمانی کوتاه (چند دقیقه) صحیح است، اما با افزایش زمان، کمتر صادق می‌شود. در نتیجه، این فرضیه منجر به یک سوءتفاهم رایج شده است که مدت زمان طوفان برابر با Tc است. این از نظر نظری ممکن است، اما معمولاً مدت زمان کل طوفان به مراتب طولانی‌تر از Tc است. به همان اندازه مهم است که این مفهوم را در نظر بگیریم که Tc (زمان میانگین شدت بارش) می‌تواند در هر بخشی از مدت زمان کل طوفان رخ دهد؛ در آغاز، قبل، در حین یا بعد از بخش میانه؛ یا نزدیک به پایان. این مفهوم پیامدهای مهمی برای ضریب رواناب C و نحوه هم‌خوانی فرمول منطقی با چرخه هیدرولوژیکی دارد. اگر شدت بارش برای مدتی برابر با یا کمی بیشتر از Tc در ابتدای طوفان رخ دهد، شرایط رطوبت مقدماتی اهمیت پیدا می‌کند. اگر Tc نزدیک به پایان طوفان طولانی رخ دهد، ممکن است زمین اشباع شده باشد و ذخیره‌سازی فرورفتگی زمانی که Tc آغاز می‌شود، پر باشد.
- رابطه بین بارش و رواناب خطی است. اگر بارش دو برابر شود، رواناب نیز دو برابر می‌شود. این دقیق نیست زیرا متغیرهای زیادی وجود دارند که با یکدیگر تعامل دارند و رواناب را تعیین می‌کنند. در واقع، یکی از اشتباهات عمده در استفاده از فرمول این است که هر یک از متغیرها (C، i، A) مستقل از هم در نظر گرفته می‌شوند و به‌طور جداگانه تخمین زده می‌شوند. در واقع، بین متغیرها وابستگی‌هایی وجود دارد؛ با این حال، ابزارهای مورد استفاده برای تخمین متغیرها چنین رابطه‌ای را شناسایی نمی‌کنند.
- ضریب رواناب C برای طوفان‌هایی با هر مدت زمان یا فراوانی در حوضه ثابت است. این یکی از اشتباهات عمده افرادی است که از فرمول منطقی استفاده می‌کنند. C یک متغیر است و در هنگام طراحی یک سیستم آبریز طوفان، به‌ویژه یک فاضلاب طوفان، باید مقادیر مختلفی را برای بخش‌های مختلف در نظر بگیرد، حتی اگر استفاده از زمین ثابت باشد.
- فرمول منطقی تنها یک نقطه از هیدروگراف رواناب را تولید می‌کند، یعنی نرخ دبی اوج. در مواردی که هیدروگراف لازم است، باید از روش‌های دیگر استفاده شود.
- هنگامی که حوضه‌ها پیچیده می‌شوند و حوضه‌های فرعی ترکیب می‌شوند، فرمول منطقی تمایل دارد که جریان واقعی را بیش از حد برآورد کند. این برآورد بیش از حد منجر به اندازه‌گیری بزرگتر سیستم‌های مدیریت آب طوفان خواهد شد. به همین دلیل، باید از این فرمول برای توسعه‌های بزرگتر به عنوان مبنای تعیین نرخ‌های جریان پیش از توسعه استفاده نشود، که برای تعریف محدودیت‌های مورد نیاز برای کنترل نرخ اوج به کار می‌روند.
- برآوردهای مصنوعی بالا می‌تواند منجر به نرخ‌های رهایی بالاتر از شرایط موجود شود، که در نتیجه تأثیرات منفی در پایین‌دست خواهد داشت.
- این روش فرض می‌کند که شدت بارش بر روی کل حوضه به‌طور یکنواخت تقسیم شده است. این فرضیه فقط برای حوضه‌های کوچک و دوره‌های زمانی کوتاه صحیح است و به این ترتیب استفاده از فرمول را محدود به حوضه‌های کوچک می‌کند.
- نتایج استفاده از این فرمول معمولاً از کاربر به کاربر دیگر قابل تکرار نیست. تفسیرها و روش‌های مختلفی در استفاده از این فرمول وجود دارد. رویکرد ساده فرمول، به‌ویژه در کاربرد آن، نیازمند استفاده گسترده از قضاوت‌های ذهنی است.
- شدت‌های میانگین بارش استفاده شده در این روش هیچ رابطه‌ای با توالی زمانی الگوی واقعی بارش در طول طوفان ندارند. منحنی‌های شدت-مدت-فراوانی که توسط اداره هواشناسی تهیه می‌شوند، منحنی‌های توالی زمانی بارش نیستند. حداکثر‌های چندین مدت زمان که در این روش استفاده می‌شوند، لزوماً در ترتیب اصلی توالی خود نیستند؛ و جداسازی حداکثرها بر اساس اندازه یا مدت زمان ممکن است شباهت کمی به الگوی اصلی طوفان داشته باشد. در بسیاری از موارد، اگر نگوییم بیشتر موارد، شدت‌ها در همان منحنی فراوانی برای مدت‌های مختلف از طوفان‌های یکسان نیستند.
شناسه تلگرام مدیر سایت: SubBasin@
نشانی ایمیل: behzadsarhadi@gmail.com
(سوالات تخصصی را در گروه تلگرام ارسال کنید)
_______________________________________________________
پروژه تخصصی در لینکدین
در منابع آب
نظرات (۰)