3.8 مدل های آبریز اندازه متوسط

1.3.8. مدل های مخزن

با توجه به طرح کلی مدل های مخزن ارائه شده در شکل 10.8، تغییر در زمان آب موجود برای تشکیل رواناب با رعایت عملکرد یک سری مخازن که سعی در ذخیره سازی ذخیره آب در حوضه آبریز در سطوح مختلف دارند، اصلاح می شود. این مخازن مطابق با قوانین مختلف پیشنهاد شده توسط نظریه های پدیده های ضمنی در تشکیل رواناب، آب ذخیره شده را پر و آزاد می کنند. آب حاصل از بارندگی به عنوان رهگیری بر روی برگ های سایبان ذخیره می شود و در ادامه روی سطح آبریز که به عنوان مخزن اول تصور می شود، می افتد. مخزن سطح اول آب ذخیره شده در سطحی را که تبخیر از آن کم می شود، شبیه سازی می کند. با رسیدن به یک آستانه، آب جریان اولین مخزن با جریان آب سطحی به شبکه رودخانه رهاسازی می شود.

4.3 اندازه گیری تغییرات در منطقه حرا

1.4.3 چرا حرا را اندازه گیری کنیم؟

باتلاق های حرا اکوسیستم های بین جزر و مدی جنگلی هستند که در سطح جهانی تقریباً بین N32° (برمودا) تا S39° (ویکتوریا، استرالیا) توزیع می شوند. حرا عملکردهای حیاتی در سطح چشم انداز مربوط به تنظیم آب شیرین، مواد مغذی و رسوبات ورودی به مناطق دریایی را انجام می دهند. آنها همچنین به کنترل کیفیت آبهای ساحلی دریایی کمک می کنند و از اهمیت حیاتی به عنوان سایتهای پرورش و رشد برای پرندگان، ماهیها و سخت پوستان برخوردار هستند. تخمین زده شده است که نزدیک به دو سوم از کل ماهی های جمع آوری شده در سطح جهان در محیط دریایی در نهایت به سلامت اکوسیستم های ساحلی گرمسیری بستگی دارد. بعلاوه مانگروس مقدار زیادی ماده و انرژی را از زمین و دریا دریافت می کند و استخرهای مهمی را برای ذخیره کربن تشکیل می دهد (Lucas و همکاران، 2014).

1.7 اصول کلی

از نظر تئوری، دو روش برای تجزیه و تحلیل سیستم وجود دارد:

• روش تحلیلی، شامل تقسیم یک سیستم در اجزای آن است که پس از آن یک به یک تجزیه و تحلیل می شود.
• روش سیستمیک، بررسی پدیده ها و فرآیندهای پیچیده به عنوان یک کل، دارای رفتار و ویژگی هایی که متعلق به اجزای سیستم نیستند بلکه متعلق به تعامل آنها هستند.

1.7 اصول کلی آنالیز سیستم ها با استفاده از مدل سازی ریاضی

از نظر تئوری، دو روش برای تجزیه و تحلیل سیستم وجود دارد:

• روش تحلیلی، شامل تقسیم یک سیستم در اجزای آن است که پس از آن یک به یک تجزیه و تحلیل می شود.
• روش سیستمیک، بررسی پدیده ها و فرآیندهای پیچیده به عنوان یک کل، دارای رفتار و ویژگی هایی که متعلق به اجزای سیستم نیستند بلکه متعلق به تعامل آنها هستند.

8.6 اظهارات نهایی

رویکرد هیدرولیکی به عملکرد مسیریابی با پیچیدگی روند انتشار جریان از طریق یک رودخانه یا یک شبکه رودخانه قابل توجیه است.

حتی اگر علاقه هیدرولوژیکی به مسئله مسیریابی را بتوان با برخی از مدل های نوع یکپارچه برآورده کرد، دلایل ایمنی برای هر پروژه رودخانه ای ضرورت محاسبه دقیق تر متغیرهای جریان را ایجاد می کند.

5.6 طرح تفاضل محدود برای مدل موج پویا

ساده ترین طرح صریح مشتقات جزئی را در نقطه شبکه (x_j,t_i+1) از نظر مقادیر در نقاط مجاور (x_j-1,t_i), (x_j,t_i) و  (x_j+1,t_i) تقریب می زند (شکل 3.6 ) به شرح زیر است:

4.6 حل عددی مدلهای مسیریابی توزیع شده

معادلات Saint-Vénant معادلات دیفرانسیل جزئی هستند که به طور کلی باید با روش های عددی حل شوند. این روش ها را می توان روی معادلات اصلی سنت ونانت یا برای حل مجموعه ای از معادلات تبدیل شده ریاضی، که فرم مشخص معادلات سن ونت نامیده می شود، به کار برد. به عنوان مثال، جفت V-h (6.17) معادل فرم مشخص است:

ORNL DAAC همچنین چندین ابزار زیر مجموعه MODIS و VIIRS برای زیر مجموعه سازی داده ها دارد. با استفاده از ابزار جهانی زیر مجموعه، می توانید برای هر مکان روی زمین، به عنوان GeoTIFF و در قالب متن، از جمله نمودارهای سری زمانی تعاملی و موارد دیگر، یک زیر مجموعه درخواست کنید. کاربران با وارد کردن مختصات جغرافیایی سایت و محدوده اطراف آن سایت، از یک پیکسل تا 201 201 201 کیلومتر، سایتی را مشخص می کنند. از مجموعه داده های موجود، می توانید یک تاریخ مشخص کنید و سپس از MODIS Sinusoidal Projection یا Geographic Lat / Long انتخاب کنید. برای درخواست داده نیاز به ورود به سیستم Earthdata دارید.

Earthdata Search ابزاری برای کشف مجموعه داده های مشاهده زمین است که از سیستم داده و اطلاعات رصد زمین ناسا (EOSDIS) و همچنین ایالات متحده و آژانس های بین المللی در رشته های علوم زمین استفاده می شود. کاربران (از جمله افرادی که اطلاعات خاصی از داده ها ندارند) می توانند با سفارشی سازی مجموعه های داده انتخاب شده، مجموعه داده ها را جستجو کرده و در مورد آنها بخوانند، پرونده های داده را بر اساس تاریخ و منطقه جستجو کنند، پیش نمایش تصاویر را مرور کنند و درخواست پرونده های داده را بارگیری یا ارسال کنند.

بیلان آب برای حوضه های آبخیز منفرد را می توان با استفاده از داده های سنجش از دور برای بارش، تبخیر و تعرق و رواناب تخمین زد. همه داده ها را می توان از GLDAS در همان وضوح زمانی و مکانی از طریق جیووانی بدست آورد. چند مورد را باید در نظر گرفت: به واحدها توجه داشته باشید - برای تغییر به واحدهای مورد نیاز، ممکن است محاسبات در سیستم GIS انجام شود. به عنوان مثال، بارندگی و ET بر حسب کیلوگرم در مترمکعب است. برای داده های سالانه، باید داده ها را در 3600 ثانیه در ساعت، در 24 ساعت در روز و سپس در 365 روز در سال ضرب کنید. داده های رواناب در همان واحدهای فوق قرار دارند اما در فواصل 3 ساعته جمع آوری می شوند و بنابراین باید در 8 (3 ساعت در روز) و سپس در 365 روز در سال ضرب شوند. هنگامی که داده ها در واحدهای مناسب قرار گرفتند، می توانید با استفاده از ابزار محاسبه رستری ET و رواناب را از بارش کم کرده و بودجه آب تخمینی را بدست آورید. تجزیه و تحلیل آماری متعدد موجود در یک برنامه GIS می تواند اطلاعات بیشتری در مورد روندها فراهم کند.

2.6 طبقه بندی مدل های توزیع شده روندیابی

هر یک از مجموعه های فوق معادلات Saint-Vénant معمولاً یک مدل موج پویا نامیده می شود و کاملترین مدل مسیریابی توزیع شده یک بعدی برای انتشار جریان در امتداد کانال ها را نشان می دهد. چنین مدلی شامل تمام معانی مهم برای فرایند جریان در معادله حرکت است:

ناسا در چند سال گذشته، قابلیت EOS (LANCE) در دسترس بودن مجموعه داده ها، NRT AMSR2 Daily L3 EWE-Grids معادل جهانی برف را اعلام کرده است. این مجموعه داده شامل داده های آب معادل برف (SWE) و پرچم های تضمین کیفیت است که به نیمکره شمالی و جنوبی 25 کیلومتری شبکه های زمینی مقیاس پذیر با مساحت برابر (شبکه های EASE) ترسیم شده اند. به دلیل اینکه داده ها از دستگاه Advanced Microwave Scanning Radiometer 2 (AMSR2) در ماهواره مأموریت مشاهدات تغییرات جهانی - آب "Shizuku" (GCOM-W1) به دست می آیند، تقریباً در زمان آنی تولید می شوند.

سیلاب و رانش زمین همراه با بارندگی بیشترین تعداد بلایای طبیعی را به خود اختصاص داده و بیش از هر نوع دیگر از بلایای طبیعی در سراسر جهان مردم را تحت تأثیر قرار می دهد. آژانس های آمریکایی و بین المللی و سازمان های غیردولتی به منظور درک تأثیرات انسانی و برنامه ریزی فعالیت های کاهش، به اطلاعات کمی دقیق در مورد وقوع سیل و رانش زمین به صورت جهانی نیاز دارند. پیشنهاد دهندگان اخیراً یک سیستم خطر جهانی (GHS) برای سیل و رانش زمین ایجاد کرده اند که از مشاهدات و مدل های ماهواره ای برای درک، نظارت و پیش بینی بهتر این نوع وقایع استفاده می کند. GHS از تجزیه و تحلیل بارش چندماهواره TRMM (TMPA) استفاده می کند که اطلاعات ده ماهواره را با هم ترکیب می کند، همه با تخمین باران از مأموریت اندازه گیری باران گرمسیری (TRMM) کالیبره می شوند.

2.5 روندیابی مخزن

همانطور که در مورد مسیریابی رودخانه، رابطه اساسی معادله پیوستگی است (شکل 16.5):

1.4 هیدروگراف واحد

1.1.4 اصول و تعاریف

هیدروگراف واحد (UH) یک حوضه آبریز به عنوان هیدروگراف حاصل از بارندگی موثر 1 میلی متر به طور مساوی در حوضه در طول زمان D تعریف می شود. مشخصات اصلی زیر هیدروگراف واحد در نظر گرفته شده است (شکل 1.4):

6.3 نتیجه گیری

عملکرد تولید نقش مهمی در تعیین موج سیل ناشی از طوفان باران دارد. جز اصلی تلفات آب نفوذ است اما با این وجود سایر اجزای تعادل آب در شرایط خاص ممکن است مهم باشند. از میان روشهای ارائه شده در این فصل می توان دو دسته را از هم تفکیک کرد: مواردی که از نظر جسمی مبتنی هستند و روشهای تجربی. روش های دسته اول البته از نظر مفهومی اثبات شده اند اما ارزیابی پارامترهای آنها نیاز به مقدار زیادی داده حاصل از اندازه گیری ها و محاسبات هزینه بردار زمان دارد. علاوه بر این، پارامترهایی که نشانگر ویژگی های نفوذ پذیری هستند، به ایزوتروپی اشاره دارند، که در مورد حوضه های متوسط ​​و حتی کوچک اینگونه نیست. چنین رویه هایی ممکن است برای موارد خاص که ایزوتروپی بدون عواقب عمده ای بر صحت نتایج فرض می شود، استفاده شود.

5.3 روش SCS

این روش از این مشاهده شروع می شود که نقاط نمایانگر حجم جریان زمینی در بالای خطی با شیب واحد یافت می شوند. اگر نوع خاک و سایبان آن، API و مدت زمان بارندگی در نظر گرفته شود، ممکن است جریان زمینی استنباط شود. با شروع این سخنان، موکوس (Musy, 1998) رابطه ای را ارائه داد که پارامترها به صورت شاخص بیان می شوند.

4.3 روش های حاصل از مفهوم ضریب همبستگی

1.4.3 پیشینه کلی

به طور کلی ترین ضریب رواناب به عنوان نسبت بین عمق رواناب (بارندگی خالص ذکر شده h_n) و عمق بارندگی (بارندگی جهانی ذکر شده h_b) تعریف می شود، بنابراین:

3.3 روش های حاصل از فرآیند نفوذ

1.3.3 شرح روند نفوذ

نفوذ به فرآیند نفوذ آب از لایه های بالایی خاک به لایه های عمیق تر، زمانی که خاک باران می بارد یا در معرض سیل قرار می گیرد، است. در ابتدا، آب نفوذ کرده تقاطع های خاکی را که در سطح وجود دارد، برآورده می کند و سپس به دلیل جاذبه از طریق خاک نفوذ می کند. نفوذ در هر سه جهت xyz عمل می کند. در حالی که نفوذ در جهت افقی آشکار می شود، جز نیروی جاذبه ناچیز است و آب فقط تحت تأثیر نیروهای جذب حرکت می کند. در حالی که نفوذ به صورت عمودی آشکار می شود، هر دو نیروی مویرگی و نیروی ثقل فعال هستند. نفوذ در شدت تشکیل رواناب، بر روی میزان تبخیر و تعرق، رطوبت خاک و ذخیره آب زیرزمینی عمل می کند. تعاریف مکمل زیر ذکر می شود:

1.3 مقدمه

شناخت کل بارندگی برای ارزیابی هیدروگراف سیلاب مستقیماً مفید نیست زیرا همه بارندگی های حوضه ای به رواناب تبدیل نمی شوند. در طی یک رویداد بارشی، بخشی از آن در برخی از لایه های خاک و همچنین در اثر "تلفات" ناشی از تبخیر و تعرق تحت تأثیر برخی از احتباس ها قرار می گیرد. بنابراین، اولین مرحله در استخراج هیدروگراف رواناب با شروع از کل بارندگی، تعیین مقدار مقادیر بارشی است که به روند تشکیل رواناب وارد نمی شوند، و سپس با اختلاف برای تخمین مقدار بارندگی که کاملاً به رواناب تبدیل می شود. به طور متعارف، آخرین کسری از بارش به عنوان "بارش موثر" یا "باران خالص" تعریف می شود. اصطلاح "بارندگی موثر" حفظ خواهد شد و مجموعه رویه ها و / یا مدل ها عملکرد تولید نامگذاری می شود. فرآیند تبدیل از هایتوگراف باران به هیدروگراف رواناب بسیار پیچیده است زیرا به بسیاری از خصوصیات حوضه آبشناسی، هواشناسی و فیزیوگرافی بستگی دارد. به همین دلیل است که عملکرد تولید به برخی فرضیات ساده متوسل می شود. با وجود این، روابط با هدف به دست آوردن بارندگی موثر اغلب دقیق است و منجر به راه حل های قابل قبول این مشکل می شود.