بخشی از مقاله
بررسي توزيع زماني رگبارهاي ايستگاه سينوپتيک رشت به روش هاف
چکيده
براي تهيه هيدروگراف جريان هاي سطحي حوضه ها يا کاربرد مدلهاي رياضي براي تبديل بارندگي به رواناب سطحي حوضه ها، توزيع زماني بارندگي ضرورتًا بايد تعيين يا انتخاب شود. تعيين الگوي توزيع زماني بارندگي در بسياري از نقاط دنيا بر اساس تحليل داده هاي محلي انجام گرديده است که از مهمترين آنها ميتوان به تحقيقات هاف (Huff) در ايالات متحده اشاره نمود. هاف طي سالهاي ١٩٦٧ تا ١٩٩٠ اقدام به تعيين الگوي توزيع زماني بارندگي در بخش هاي مختلف ايالت ايلينويز آمريکا نموده است و روش به کار رفته توسط وي در مناطق مختلف بر روي داده هاي محلي اعمال و الگوي توزيع زماني بارندگي در آن مناطق جهت استفاده در تحليل هاي مربوط به سيلاب تعيين گرديده است . در اين تحقيق الگوي توزيع زماني رگبارهاي ايستگاه سينوپتيک رشت در استان گيلان مورد بررسي قرار گرفته است . با استفاده از روشي که هاف ارائه کرده است ، تعداد ٢٩٠ رخداد بارش شديد(رگبار) ايستگاه رشت طي سالهاي ١٩٧٠ تا ١٩٩٨ مورد تجزيه و تحليل قرار گرفته و منحنيها و جداول توزيع زماني رگبارهاي آن استخراج گرديده است . در اين بررسي مشخص گرديد که ٢٧، ٢٨، ٢٦ و ١٩ درصد از رگبارهاي ايستگاه رشت به ترتيب از تيپ چارکهاي اول ، دوم ، سوم و چهارم بوده است . هاف گزارش کرده است که بيشتر رگبارهاي کوتاه مدت ايالت ايلينويز از تيپ رگبارهاي چارکهاي اول و دوم بوده است در حالي که در ايستگاه رشت بارشهاي کوتاه مدت از تيپهاي متنوع چارکهاي اول تا چهارم بوده است .
واژه هاي کليدي: رگبار ، بارندگي، الگوي توزيع زماني، روش هاف .
١-مقدمه
توزيع زماني بارندگي يا نحوة تغييرات بارندگي در طول مدت بارش در روش هاي سنتي و رايج برآورد سيلاب (نظير روش استدلالي ) مورد نياز نميباشد اما براي تهيه هيدروگراف جريان هاي سطحي حوضه ها يا کاربرد مدلهاي رياضي براي تبديل بارندگي به رواناب سطحي حوضه ها و زير حوضه ها ضرورتاً بايد تعيين يا انتخاب شود. از آنجا که تأثير توزيع زماني بارندگي در حداکثر دبي سيلاب و شکل هيدروگراف مربوطه قابل توجه است ، تعيين يا انتخاب الگوي توزيع زماني نيز طبعاً اهميت دارد. روش کار در تعيين الگوي توزيع زماني رگبار در هر منطقه تجزيۀ آماري رگبارهاي مشاهده شده است .
پيلگيرم (١٩٧٦) در استرليا جهت تعيين الگوي توزيع زماني رگبارها روشي را ارئه کرده است که در آن ابتدا کليه بارندگيهايي که مدت يکسان و برابري دارند به چند قسمت تجزيه ميشوند و سپس شديدترين قسمت هر رخداد بارش تعيين ميگردد[١]. سپس با تجزيه آماري کليه بارش هاي با تداوم مورد نظر فراواني وقوع جابجايي بخش هاي مختلف بارش در طول مدت کل بارندگي با تداوم مشخص ، آشکار مي گردد. ين و چاو(١٩٨٠) تحقيقات بسيار مفصل و گسترده اي درباره قريب به ٧٥٠٠ بارندگي يک تا پنج ساعته مربوط به شرايط اقليمي و جغرافيايي مختلف ايالات متحده را انجام دادند و نشان دادند که غالباً ميتوان از يک الگوي ساده مثلثي براي توصيف توزيع بارانهاي کوتاه مدت استفاده کرد، کاربرد اين روش مستلزم استخراج توزيع مثلثي بي بعد بارندگيهاي در هر منطقه است [٢]. بومن (١٩٨١) نيز روش سادة رياضي براي سنتز الگوي توزيع بارندگي محلي با استفاده از داده هاي شدت - مدت - فراواني بارندگي ارائه کرده است [٣] دفتر حفاظت خاک ايالات متحده چهار تيپ مختلف توزيع زماني بارندگي ٢٤ ساعته جهت محاسبۀ هيدروگراف سيلابهاي حوضه ها در مناطق مختلف ايالات متحده ارائه کرده است که بر اساس نقشه هاي توزيع جغرافيايي بارندگي در مناطق مختلف آن کشور تهيه شده است [٤]. هاف (١٩٧٦ و ١٩٩٠) با بررسي بارش هاي شديد ايالت ايلينويز در سطحي حدود ٤٠٠ مايل مربع که فاقد تغييرات شديد ارتفاعي بوده است ، الگوي توزيع زماني رگبارهاي شديد اين منطقه را بشکل احتمالاتي ارائه کرده است تا بدين تر يب با استفاده از روابط و منحني هاي ارائه شده بتوان تغييرات کمي بارندگي در طول مدت بارش را تعيين کرد، ضمن ينکه شکل احتمالاتي روابط مذکور امکان استفاده از آنها را در آناليز فرکانس و دورة بازگشت طرح ها فراهم آورده است [٥و٦]. امين و همکاران (٢٠٠٠) با آناليز داده هاي بارندگي چهار ايستگاه مختلف استان فارس به روش هاف الگوي توزيع زماني بارندگي را در اين منطقه تعيين کرده اند[٧]. در ساير مناطق ايران يز از جمله تهران ، خراسان ، سمنان و کردستان مطالعاتي در زمينه تعيين الگوي توزيع زماني رگبارها صورت گرفته است .
در اين تحقيق با آناليز اطلاعات باران نگار ايستگاه سينوپتيک رشت در استان گيلان الگوي توزيع زماني بارندگي در اين ايستگاه به روش هاف مورد بررسي قرار گرفته است .
٢- مواد و روش ها
تجزيه و تحليل توزيع زماني رگبار فقط در ايستگاههايي مقدور است که مجهز به باران سنج هاي ثبات باشند. اين گونه تجهيزات فقط در تعدادي از ايستگاههاي بارانسنجي از جمله ايستگاههاي سينوپ يک سازمان هواشناسي کشور وجود دارد. ايستگاه سينوپ يک رشت در موقعيت جغرافيايي ٤٩ درجه و ٣٩ دقيقه طول شرقي و ٣٧ درجه و ١٢ دقيقه عرض شمالي و در ارتفاع ٣٧ متر از سطح دريا واقع گرديده است .
در روش هاف امکان بررسي توزيع زماني بارش نقطه اي در يک ايستگاه يا بارش منطقه اي در چندين ايستگاه در سطح منطقه مورد مطالعه وجود دارد. در بررسي بارش هر يستگاه بصورت مجزا ابتدا بايد با بررسي رخدادهاي بارش ثبت شده بارش هاي شديد را بعنوان رگبار تفکيک نمود. هاف (١٩٧٦ و١٩٩٠) بارش هاي با حداقل ٦ ساعت تأخير نسبت به هم را بعنوان بارش هاي مجزا تعريف نموده است و در صورتي که مقدار بارندگي در طول يک بارش مجزا بيش از ٠.٥ اينچ (١٢.٧ ميليمتر) باشد آن را بعنوان بارش شديد يا رگبار تلقي کرده است . وي پس از تفکيک رگبارهاي نقطه اي سري زماني مقدار تجمعي رگبار را بي بعد کرده سپس با تقسيم دورة زماني رگبار به چهار بخش مساوي و مقايسه مقدار بارش در هر بخش بسته به اينکه مقدار بارش در کدام چارک زماني بيشتر بوده است آن رگبار را به يکي از دسته هاي چهارگانه چارک اول ، دوم ، سوم و چهارم نسبت داده است [٥و٦].
پس از بررسي و تحليل آماري رگبارهاي منتسب به گروهاي چهارگانه فوق الذکر با استفاده از تحليل فرکانس دسته منحنيهاي بي بعد شده توزيع زماني رگبار با احتمالات ١٠ الي ٩٠ درصد را ترسيم و نت يج را به صورت منحني و جدول ارائه کرده است . وي با بررسي رگبارهاي منتسب به هر يک از گروه هاي چهارگانه چارک اول تا چهارم ايالت ايلينويز(١٩٩٠) نتيج گيري کرده است که بيشتر بارش هاي با تداوم ٦ ساعت يا کمتر در گروه چارک اول قرار گرفته اند و به همين ترتيب نشان داده است که بارش هاي با تداوم بيش از ٦ ساعت و کمتر از ١٢ ساعت در گروه چارک دوم ، بارش هاي با تداوم ١٢ الي ٢٤ ساعت در گروه چارک سوم و بارش هاي با تداوم بيش از ٢٤ ساعت در گروه چارک چهارم قرار گرفته اند. لذا توصيه نموده است تا در طرح هاي کنترل سيلاب انتخاب توزيع زماني رگبار طرح متناسب با تداوم رگبار مورد نظر صورت پذيرد بعنوان مثال در صورتي که رگبار طرح داراي تداوم ٦ ساعت يا کمتر باشد بهتر است از توزيع زماني چارک اول استفاده شود[٦].
٣- نتايج وبحث
جهت بررسي الگوي توزيع زماني رگبارهاي ايستگاه سينوپتيک رشت به روش هاف ابتدا کليه داد هاي بارندگي اين ايستگاه از سال ١٩٧٠ تا ١٩٩٨ (حدود ١٠٠٠ رخداد بارش ) جمع آوري شده و بارش هاي با حداقل ٦ ساعت تأخير نسبت به هم به صورت بارش مجزا در نظر گرفته شده است . سپس از بين کليه بارش هاي موجود، بارش هاي با عمق بيش از ١٠ ميليمتر به عنوان رگبار انتخاب گرديده ، که در نهايت تعداد ٢٩٠ رگبار بدست آمده است . در مرحله بعد سري هاي زماني تجمعي مربوط به کليه رگبارهاي انتخاب شده را به صورت بي بعد در آورده و بر اساس روش هاف به چهار گروه چارک هاي اول تا چهارم تقسيم کرده ايم . اساس تقسيم بندي رگبارها به چارک هاي اول تا چهارم بدين تر يب است که اگر کل بازة زماني رگبار به چهار بخش تقسيم شود بسته به اينکه بيشترين مقدار رگبار در کدام چارک اتفاق افتاده است رگبار به گروههاي چهارگانه چارک اول تا چهارم نسبت داده ميشوند. در جدول (١) تعداد رگبارهاي منسوب به هر يک از گرو هاي چهارگانه در ايستگاه سينوپتيک رشت را طي دوره ... آماري ١٩٧٠ تا ١٩٩٨ نشان ميدهد.
پس از دسته بندي رگبارها، آناليز فرکانس در هر يک از گروه هاي چهارگانه انجام گرديده است که نتايج اين تحليل بصورت منحني هاي توزيع زماني بيبعد با احتمالات ١٠ تا ٩٠ درصد رسم و جداول توزيع زماني رگبار تهيه شده است . در اشکال (١) الي (٤) دسته منحنيهاي توزيع زماني بيبعد رگبارهاي مربوط به هر يک از گروه هاي چهارگانه چارک اول تا چهارم ايستگاه سينوپ يک رشت با احتمالات ١٠، ٥٠ و٩٠ درصد ارائه شده است . جدول (٢) نيز مقادير بيبعد شده مقدار تجمعي بارندگي در طول مدت بارش را در هر يک از گروه هاي چهارگانه با احتمالات ١٠، ٥٠ و ٩٠ درصد نشان ميدهد.
