نفوذ آب به داخل خاک را نفوذ گویند. نفوذ از یک نقطه به نقطه دیگر بسیار متغیر است، زیرا سرعت نفوذ آب در خاک بستگی به خصوصیات فیزیکی و شیمیائی خاک دارد. یکی از خصوصیات فیزیکی خاک، نفوذ آب به داخل خاک می‌باشد. نفوذ بر حسب تعریف عبارتست از وارد شدن آب از سطح زمین به داخل خاک. نفوذ یکی از مهم‌ترین پارامترهای خاک است. شرایط فیزیکی خاک مانند ساختمان خاک، بافت خاک، رطوبت اولیه خاک و شرایط فیزیولوژیک خاک مانند خلل و فرج ایجاد شده توسط کرمها و... و همچنین کیفیت آب خاک و دمای آب در نفوذ آب در خاک تأثیر دارند.

با استفاده از داده های جدول بندی شده زیر، برآوردی از Bifurcation Ratio ،R_B، نسبت طول، R_L و نسبت منطقه ای، R_A را بدست آورید. همچنین، برای همان داده ها ، الف) مساحت حوضه را تعیین کنید، ب) طول کل جریان ها، ج) تراکم زهکشی، D_d و د) طول متوسط ​​جریان زمینی، L_o را بدست آورید.

با استفاده از داده های زیر،Recession Constants آب زیرزمینی را به دست آورید. جدول زیر ساختار یک هیدروگراف کل جریان را نشان می دهد.

با فرض اینکه حوضه به عنوان یک مخزن خطی پاسخ می دهد، هیدروگراف به شرح زیر است:

مسیریابی سطح استخر به یکی از روش های مستقیم برای محاسبه جریان خروجی مخزن با توجه به هیدروگراف ورودی (زمان در مقابل جریان) به همراه اطلاعات مربوط به تخلیه حوضه نسبت به ارتفاع اشاره دارد. در اینجا اصطلاح مخزن در زمینه مهندسی فنی مورد استفاده قرار می گیرد و استفاده از این روش برای دریاچه های طبیعی کاربرد ندارد. این روش برای هرکدام از افراد قابل استفاده است که در آن می توانید یک رابطه یک به یک بین تخلیه و ارتفاع فرض کنید.

معرفی

هنگامی که طوفان بزرگ یا مجموعه ای از طوفان ها در قسمت بالایی یک حوضه رودخانه اتفاق می افتد، اثرات طوفان (ها) بر سطح رودخانه در بخش آبخیز بالای رودخانه قبل از اثرات طوفان شناخته می شود. تا به قسمت های پایین دست حوضه رودخانه برسد. به عنوان مثال، اگر مجموعه اصلی طوفان های بارانی در مینسوتا وجود داشته باشد، اثرات سطح رودخانه می سی سی پی در سنت پاول از اوایل شناخته می شود. مسیریابی سیل امکان پیش بینی تخلیه قله، سطح اوج رودخانه و زمان رسیدن اوج در نقاط پایین دست رودخانه مانند راک آیلند، سنت لوئیس و حتی نیواورلئان را فراهم می کند. در این مقاله توضیحات کلی در مورد روش های مسیریابی سیلاب با استفاده از هیدروگراف های بالادست و پایین دست ارائه شده است. برخی از جزئیات در مورد معادلات مسیریابی سیل به روش محدب ارائه خواهد شد.

سیل صدساله سیلی است که هرساله ۱ درصد احتمال دارد که رخ دهد. سیل صدساله همچنین به ۱ درصد سیل که هرساله ممکن رخ دهد، اشاره دارد. سیل صدساله بطورکلی به عنوان یک نرخ صدساله بیان شده‌است. براساس نرخ جریان ۱۰۰ساله انتظار می‌رود که در یک نهر، رودخانه یا سیستم اب سطحی که انتظار می‌رود. سطح اب سیل می‌تواند به عنوان منطقه طغیان ترسیم شود. دشت سیلابی به دشت‌های سیلابی ۱۰۰ساله اشاره دارد که ممکن است شکل بگیرد و در نتیجه در دادن مجوزهای ساخت و ساز، مقررات زیست‌محیطی و بیمه سیل بسیار اهمیت دارد. برآورد نرخ جریان ۱۰۰ ساله و امار رودخانه‌های دیگر در ایالات متحده در دسترس است.

سیل 100 ساله چیست؟

اکثر مردم شرایط، سیل 100 ساله، طوفان 50 ساله یا سیل 200 ساله را به عنوان توصیف بزرگی از طوفان یا سیل شنیده اند. ما می دانیم که هر چه قبل از وقوع سیل سال قبل بیشتر باشد، تأثیر آن بر سطح رودخانه و هر چیزی که در جلگه رودخانه وجود دارد، بیشتر خواهد بود. همچنین، ما از کلمات 'سیل 100 ساله' می فهمیم که دوره بازگشت سیل 100 سال دارد یا به عبارت دیگر، فقط باید به طور متوسط ​​در هر 100 سال اتفاق می افتد. اما سؤالات باقیمانده این است که "آیا یک سیل 100 ساله ممکن است برای سال بعد هم رخ دهد؟"و" احتمال وقوع آن در هر دوره زمانی معین چقدر است؟ "

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.

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.

با توجه به وقوع سیلاب‌های فروردین ماه ۹۸، برخی گمانه‌زنی‌ها بر این است که بهار ۹۹ نیز این تجربه تکرار خواهد شد؛ ولی به اعتقاد محققان بارش‌های بهار ۹۹ در شرایط نرمال و همراه با رعد و برق‌های زیاد است، ضمن آنکه به گفته آنها در حال حاضر به دلیل عدم رعایت حریم رودها و ساخت و ساز در دشت‌های سیلابی، کشور همچنان از وقوع سیل آسیب‌پذیر است که لازم است با آموزش‌های همگانی و برآورد وقوع سیل و مدل‌سازی سیلاب‌های کشور، ریسک ناشی از مخاطرات سیل را کاهش داد.

مهندسین ارتش آمریکا (USACE) در حال ساخت قابلیت های جدید شبیه سازی و تجزیه و تحلیل کیفیت آب در برنامه های موجود در رودخانه  مخزن و شبیه سازی رواناب موجود در حوضه ها (HEC-RAS ،HEC-ResSim و HEC-HMS) هستند که مورد استفاده گسترده ای از طرف USACE است. و سازمان های دیگر این قابلیت ها نیاز به بازسازی، مدیریت و ارزیابی اثرات اکوسیستم اقتصادی مبتنی بر علمی را پشتیبانی می کنند. ترمیم اکوسیستم یکی از مأموریت های اصلی USACE است. هدف از فعالیت های مرمت اکوسیستم USACE، بازگرداندن عملکرد، ساختار و فرآیندهای قابل توجه اکوسیستم است که تخریب شده است. تلاش های ترمیم اکوسیستم شامل بررسی مشکلات موجود در تخریب سیستم و توسعه ابزارهای جایگزین برای حل آنها است.

با هدف مدیریت سیلاب و جریان‌های سطحی؛

مدیرعامل شرکت آب منطقه‌ای گلستان از انجام مطالعات پس از سیلاب در پنج محور حوضه‌های آبریز "گرگانرود"، "قره‌سو" و "اترک" خبر داد. "علی نظری" با اعلام این خبر گفت: مطالعات پیش‌بینی سیلاب، مدیریت ریسک و ساماندهی رودخانه‌های حوضه‌ آبریز گرگانرود، قره‌سو و اترک با هدف مدیریت سیلاب و جریان‌های سطحی توسط تیم‌های مشاوره‌ای خبره انجام می‌شود.

در طول زمان آب و هوا، توپوگرافی سطح زمین را از طریق تعامل بین بارندگی، رواناب و فرسایش در حوضه های زهکشی شکل می دهد. مشخصات طولی یک رودخانه (ارتفاع در مقابل فاصله از پایین دست) یک ویژگی مهم مورفولوژیکی است که تاریخچه تکامل حوضه زهکشی را منعکس می کند، بنابراین شکل آن باید تشخیصی منطقه ای آب و هوا و تعامل آن با سطح زمین بدست دهد. اما، هر دو تشخیص اثرات اقلیمی در پروفایل های طولی و رمز گشایی در ساز و کارهای آب و هوایی توسعه آنها به دلیل فقدان داده های جهانی مربوطه و همچنین اثرات متغیر تکتونیک، سنگ شناسی، خصوصیات سطح زمین و فعالیت های انسانی چالش برانگیز بوده اند. در اینجا ما مجموعه ای از مجموعه داده های 333502 پروفایل طولی رودخانه را ارائه می دهیم، و از آن برای کشف تفاوت های شکل کلی (مقعر) در مناطق آب و هوایی استفاده می کنیم.

تغییرات آب و هوا منجر به نگرانی در مورد افزایش سیلاب های رودخانه ای شده است که ناشی از ظرفیت بیشتری برای نگهداری آب در یک جو گرم است. این نگرانی ها با شواهدی مبنی بر افزایش خسارت های اقتصادی ناشی از سیل در بسیاری از نقاط جهان، از جمله اروپا تقویت می شود. هرگونه تغییر در سیلاب رودخانه می تواند پیامدهای ماندگار در طراحی اقدامات حفاظت از سیلاب و پهنه بندی خطر سیل داشته باشد. با این حال، مطالعات موجود قادر به شناسایی یک سیگنال تغییر آب و هوایی در مقیاس قاره پایدار در مشاهدات تخلیه سیل در اروپا نیستند، به دلیل محدود بودن فضای مکانی و تعداد ایستگاه های هیدرومتریک. در اینجا ما الگوهای آشکار منطقه ای از افزایش و کاهش در سیلاب رودخانه مشاهده شده در پنج دهه گذشته در اروپا را نشان می دهیم، که مظاهر تغییر آب و هوا هستند.

نقشه سیلاب رودخانه مدینه در نزدیکی بندرا، تگزاس

ابزار جدیدی برای آمادگی سیلاب در حال حاضر برای رودخانه مدینا در نزدیکی بندرا، تگزاس، از سازمان زمین شناسی ایالات متحده، اداره رودخانه بندر شهرستان و منطقه زیرزمینی و شورای توسعه آب تگزاس در دسترس قرار گرفته است. منابع شامل دو ایستگاه جدید جیپیاس جریان واقعی USGS در بالادست از بندرا، مجموعه ای از نقشه های طغیان سیل برای یک کشش 23 مایل در امتداد رودخانه مدینا و ابزار ارتباطی آنلاین است.

کلمه فرسایش که در انگلیسی و فرانسه به آن اروژن و اروزیون می گویند از ریشه لاتین ارودری به معنی ساییدگی است و عبارت است از ساییده شدن سطح زمین. به طور کلی فرسایش به فرآیندی گفته می شود که طی آن ذرات از بستر اصلی خود جداشده و به کمک یک عامل انتقال دهنده به مکانی دیگر حمل می شود. در صورت یکه عامل جدا کننده ذرات از بستر و انتقال آنها آب باشد به آن فرسایش آبی گفته می شود.

عوامل موثر در فرسایش آبی

عوامل اقلیمی

در بین عوامل اقلیمی باران، تگرگ، برف، یخبندان، دما و باد می توانند از عوامل موثر در ظهور فرسایش آبی باشند.

این نرم افزارها و مواد مرتبط (داده ها و اسناد و مدارک) توسط سازمان زمین شناسی ایالات متحده (USGS) جهت منافع عمومی و پیشرفت علم استفاده کنندگان در دسترس قرار گرفته است. شما ممکن است، بدون هیچ گونه هزینه یا با پرداخت هزینه از این ابزارها استفاده، کپی برداری، اصلاح، یا توزیع توسط یک نرم افزار و هر آثار مشتق شده از آن، و اسناد آن نمایید. این موضوع را به توجه به حقوق نرم افزاری USGS کاربران، باید بررسی کنید.

شما می توانید دیگر نسخه های الکترونیکی و یا چاپی گزارش USGS و اسناد و مدارکی که در توزیع نرم افزار گنجانده شده است از اینجا دریافت کنید.

نرم افزار The Hydrologic Engineering Center River Analysis System یا HEC-RAS  توسط مهندسان ارتش ایالات متحده امریکا ساخته شد و به رایگان در دسترس عموم قرار گرفت. برنامه هک راس توانایی مدل کردن کامل شبکه ها ،کانال ها و رودخانه های شاخه ای یا تکی را دارا می باشد  این برنامه می تواند جریان های ماندگار یا ناماندگار ، زیر بحرانی یا فوق بحرانی  را به خوبی ترسیم کند. این برنامه برای طراحی کالورت ازاستاندارد FHWA کمک می گیرد که در سایت سی ویل دفترچه ی طراحی  نیز در صورت نیاز قرار داده شده است.

دیگر ویژگی ها:

• آنالیز جریان ماندگار و ناماندگار
• طراحی کالورت
• طراحی پل
• طراحی سازه های جانبی (Lateral Structures  )
• طراحی سریز ها
• و ...

انواع مدل های شبیه ساز

مدل های شبیه سازی به دو گروه اصلی تقسیم می شوند: مدل های فیزیکی و مدل های ریاضی. مدل فیزیکی، یک ارائه فیزیکی از دنیای واقعی است به نحوی که در ساختار، ساده تر ولی خصوصیاتی مشابه با دنیای واقعی دارد. یک مثال از مدل های فیزیکی حوضه های آبخیز، شبیه سازهای باران و حوضه های آزمایشگاهی است. مدل ریاضی (حاوی) یک نگرش یا برداشت ذهنی از دنیای واقعی است که خصوصیات مهم ساختاری واقعیت را حفظ می کند. از آنجا که مدل های فیزیکی در اصل تغییرناپذیرند، در مقایسه با مدل های ریاضی از انعطاف کم تری برخوردارند. مدل های ریاضی اغلب توسط کامپیوتر اجرا می شوند و مدل های کامپیوتری نامیده می شوند. بیش تر مدل های کامپیوتری در سه دهه اخیر توسعه یافته اند. ساخت مدل های فیزیکی حوضه ها گران است و از کارایی محدودی برخوردارند. در حالی که مدل های ریاضی به آسانی در دسترس قرار می گیرند، از نظر تغییر ورودی ها به راحتی انعطاف پذیرند و نسبتا گران نیستند. بنابراین عجیب نیست که مدل های ریاضی برای حل مسایل حوضه ها بیش تر مورد استفاده قرار گیرد.