بخشی از مقاله
چکیده
در مواردی که در منطقهای فاقد آمار هیدرومتری قرار داشته و سازه هیدرولیکی تحت مطالعه سازهای بزرگ و مهم نظیر یک سد مخزنی باشد، استفاده از مدلهای ریاضی بارش – رواناب برای محاسبه هیدروگراف طراحی و دبی اوج اجتناب تاپذیر است. در چنین حالتی باید در مرحله اول هیتوگراف طراحی را بدست آورد. هیتوگراف محاسبه شده بطور قابل ملاحظهای بر روی شکل و مقدار اوج هیدروگراف حاصل اثر خواهد گذاشت.
در مناطق فاقد باراننگار، هیتوگراف طراحی با استفاده از روشهای تجربی و یا دادههای IDF - شدت، مدت، فراوانی - تولید میشوند و در صورتی که دسترسی به این اطلاعات غیر ممکن باشد معمولاﹰ از الگوهای توزیع زمانی تیپ از قبیل الگوهای تیپ SCS برای این منظور استفاده میشود. تحقیقات به عمل آمده نشان میدهد که در بسیاری از نقاط ایران و از جمله جنوب غربی کشور، الگوهای مزبور قابل استفاده نمیباشند.
یکی از راههای تولید مصنوعی هیتوگراف طراحی استفاده از روش بلوک های متناوب است که بر اساس منحنیهای IDF و در نظر گرفتن درصدی از زمان تمرکز حوزه، بارش طراحی را به بلوکهای متوالی شکسته و با قرار دادن بزرگترین بلوک در محلی از زمان تداوم بارش، توزیع زمانی خاصی را تولید و به این ترتیب هیتوگراف طراحی را بدست میدهد. بیشترین مساحت حوضه آبریز که استفاده از روش بلوکهای متناوب برای تعیین الگوی زمانی بارش طراحی در آنها مجاز شمرده شده است ١٠٠٠ کیلومتر مربع میباشد.
در این مقاله به چگونگی ساخت IDF منطقه طرح به کمک بارش ٢٤ ساعته و با استفاده از دو مدل ریاضی مختلف برای شبیه سازی بارشهای کوتاه مدت اشاره میشود. در ادامه، نحوه بکارگیری روش بلوک های متناوب برای محاسبه سیلاب طراحی در محل ایستگاه های جره بالا - محل احداث سد مخزنی شهید رئیس علی دلواری - و ایستگاه سعدآباد در پایین دست آن، روی رودخانه شاپور در استان بوشهر تشریح گردیده است. در پایان مقاله شاهد مقایسه هیدروگراف تولید شده و هیدروگراف واقعی ثبت شده در محل سد مخزنی و نیز هیدروگراف منتقل شده به محل ایستگاه سعدآباد با استفاده از روش هیدروگراف مصنوعی اشنایدر و تقریب نزدیک به واقعیت روش پیشنهادی خواهیم بود.
١- مقدمه
رگبار طراحی دارای ویژگیهایی چون دوره بازگشت، مدت، عمق، نقطه اوج، زمان رسیدن به نقطه اوج و توزیع زمانی بارش در طی رگبار طرح است. زمان رسیدن به اوج در باران طراحی بویژه در مدلهای بارش – رواناب از اهمیت بسیار بالایی برخوردار میباشد. اصولاﹰ اولین مقادیر بارندگی صرف پرکردن خلل و فرج خاک، چالاب و نفوذ میشوند. از این رو رواناب حاصله از بارندگیهایی که بیشترین مقدار بارش خود را در اولین چارک از زمان بارندگی فرو میریزند، دارای اوج شدیدی نمیباشند. بر اساس رابطه - ١ - ، هر چه مقدار tr به یک نزدیکتر باش، بدان معنی است که رگبار حداکثر مقدار بارش خود را در انتهای بارندگی فرو خواهد ریخت و مقدار روانآب بیشتری تولید خواهد کرد. در تعیین هیتوگراف طراحی با استفاده از روش بلوکهای متناوب، هدف اصلی تعیین ضریب اوجگیری متناسب با واقعیتهای منطقه به صورتی است که بزرگترین سیل را تولید نماید.
٢- سابقه مطالعات
روشهای تعیین الگوی توزیع زمانی را به طور کلی میتوان به دو دسته روشهای تولید مصنوعی الگوی توزیع زمانی و روشهای مبتنی بر دادههای مشاهدهای تقسیمبندی نمود. روش بلوکهای متوالی، رگبار طرح شیکاگو، رگبار طرح سیفالدا، رگبار طرح مثلثی شکل و الگوی رگبار مستطیل شکل از دسته اول و روشهای رتبهبندی پیلگریم١ و روش هاف2 از دسته دوم میباشند]٢و٣.[ هاف جهت تعیین الگوهای زمانی رگبارها بر اساس اینکه بیشترین مقدار بارندگی در کدامین چارک از تداوم رگبار اتفاق افتاده است، رگبارها را تقسیم بندی و الگوهای زمانی آنها را با احتمالات مختلف استخراج نموده است.
پیل گریم - ١٩٨٠ - نیز روش خود را بر اساس رتبهبندی مقادیر بارندگی دورههای مختلف رگبارها استوار نموده است. در این روش، او مقدار فراوانی رتبههای مختلف را در هر یک از دورهها محاسبه و بر اساس آن الگوهای زمانی رگبارها را استخراج نمود. یکی دیگر از روشهای مرسوم در تعیین الگوی زمانی بارش با استفاده از دادههای مشاهده ای، روشی ترسیمی است که به وسیله هرشفیلد٣ ارائه شده است]١.[ در این روش، کلیه رگبارهای مشاهده شده در یک تداوم و یا تداومهای مختلف روی یک صفحه مختصات برده شده و به صورت بی بعد به نمایش در میآیند، سپس به صورت چشمی و یا میانگینگیری، خطی از میان آنها عبور داده میشود که در واقع الگوی میانگین زمانی آنها میباشد.
از میان روشهای تولید مصنوعی هیتوگراف طراحی، یکی از مهمترین و پرکاربردترین آنها الگوهای تیپ بارندگی اداره حفاظت خاک آمریکا SCS - سابق و NRCS کنونی - میباشد. روشSCS برای محاسبه هیدروگراف سیلاب بسیاری از حوضههای درون شهری و برون شهری اقدام به تهیه الگوهای تیپ بارندگی نموده است. این اداره توزیع زمانی رگبارهای بحرانی را برای طراحی سدها و ساختمانهای کوچک معمولا یکنواخت فرض میکند. این روش همچنین الگوی تیپ بارندگیهای ٢٤ ساعته را برای محاسبه هیدروگراف سیلابهای بسیاری از حوضههای درون و برون شهری پیشنهاد کرده است]٤.[ الگوی مزبور مجموعه ای از چهار توزیع زمانی باران است که در شکل - ١ - نشان داده شده است .
