أعلى 5 طرق لتقدير تدفق الذروة
اقرأ هذه المقالة للتعرف على الطرق المهمة في تقدير تدفق الذروة ، أي ، (1) الصيغ التجريبية ، (2) منحنيات المظروف ، (3) الطريقة العقلانية ، (4) طريقة هيدروجراف الوحدة ، و (5) تحليل التردد!
1. الصيغ التجريبية:
في هذه الطريقة يتم اعتبار منطقة حوض أو مستجمع مياه بشكل أساسي. يتم دمج جميع العوامل الأخرى التي تؤثر على تدفق الذروة في ثابت.
يمكن كتابة معادلة عامة في الشكل:
Q = CA n
حيث Q هو ذروة التدفق أو معدل التفريغ الأقصى
C هو ثابت للاستجماع
A هي مساحة المستودع و n عبارة عن فهرس
تم التوصل إلى الثابت لمستودع ، بعد أخذ العوامل التالية في الاعتبار:
(أ) خصائص الحوض:
(ط) المنطقة ،
(ثانيا) الشكل ، و
(3) المنحدر.
(ب) خصائص العواصف:
(ط) الشدة ،
(2) المدة ،
(3) التوزيع.
محددات:
1. لا تأخذ هذه الطريقة في الاعتبار تواتر الفيضان.
2. لا يمكن تطبيق هذه الطريقة بشكل شامل.
3. تحديد الثابت أمر صعب للغاية ولا يمكن طرح النظرية الدقيقة لاختياره.
ومع ذلك ، فإنها تعطي فكرة دقيقة إلى حد ما عن تدفق الذروة لمستجمعات المياه التي يمثلونها. بعض الصيغ التجريبية الهامة مذكورة أدناه.
(ط) صيغة Dicken:
كان يستخدم سابقا فقط في شمال الهند ولكن الآن يمكن استخدامه في معظم الولايات في الهند بعد التعديل السليم للثابت.
س = سم 3/4
حيث Q هو التفريغ في م 3 / ثانية.
M هي منطقة الاستجماع بالكيلومتر 2 .
C هو ثابت.
وفقاً لمجموع مستجمعات الأمطار وكمية الأمطار ، تتراوح درجة الحرارة C من 11.37 إلى 22.04 على النحو الوارد في الجدول 1.5.
(ii) صيغة Ryve:
يتم استخدام هذه الصيغة فقط في جنوب الهند.
س = سم 2/3
= 6.74 للمناطق الواقعة على بعد 24 كم من الساحل.
= 8.45 للمناطق في غضون 24 —161 كم من الساحل.
= 10.1 للمناطق الجبلية المحدودة.
في أسوأ الحالات ، وجد أن قيمة C ترتفع إلى 40.5.
(ج) صيغة Inglis:
يتم استخدام هذه الصيغة فقط في ولاية ماهاراشترا. هنا ثلاث حالات مختلفة تؤخذ بعين الاعتبار.
(أ) بالنسبة للمناطق الصغيرة فقط (ينطبق أيضًا على مستجمعات المياه على شكل مروحة).
س = 123.2√A
(ب) للمناطق الواقعة بين 160 و 1000 كيلومتر مربع
Q = 123.2√A-2.62 (A-259)
(ج) للمناطق الكبيرة Q = 123.2A / √A +10.36
في جميع المعادلات A هي المساحة بالكيلومتر 2 .
2. منحنى المظروف:
إنها طريقة أخرى لتقدير تدفق الذروة. وهو يستند إلى افتراض أن أعلى تدفق ذروة معروف لكل وحدة مساحة مسجلة في الماضي في أحد الأحواض في منطقة ما قد يحدث في المستقبل في حوض آخر في نفس المنطقة أو منطقة تمتلك خصائص هيدرولوجية مماثلة.
يتم إنشاء رسم بياني بالتخطيط لأعلى تدفقات قمة لوحظت في وحدة المساحة في المستودع مقابل مناطق مستجمعات المياه في المنطقة. يتم ضم النقاط التي تم الحصول عليها على الرسم البياني بواسطة منحنى مغلف. يمكن استخدام المنحنى الذي تم إنشاؤه مرة واحدة لحساب التدفق الأقصى المحتمل للذروة لأي حوض في تلك المنطقة.
أعطيت هذه الطريقة سابقا من قبل Creager Justin و Hinds في الولايات المتحدة الأمريكية.
كانت معادلة المنحنى من النوع:
q = C. A n حيث يمثل q تدفق الذروة لكل وحدة مساحة
يمثل A منطقة مستجمعات المياه
C هو ثابت ، و
ن بعض الفهرس.
بضرب طرفي المعادلة أعلاه حسب مساحة الحوض "A" ، نحصل عليه
Q = CA n + 1
حيث يمثل Q تدفق الذروة.
طور كانوار سين وكاروبوف منحنيين مغلفين لملاءمة الظروف الهندية كما هو موضح في الشكل 5.4. وقد تم تطوير منحنى واحد للأنهار في جنوب الهند والآخر للأنهار الشمالية والهنود الوسطى.
3. الطريقة العقلانية:
وتستند هذه الطريقة أيضا إلى مبدأ العلاقة بين هطول الأمطار والجريان السطحي وبالتالي يمكن اعتبارها مشابهة للطريقة التجريبية. ومع ذلك ، يطلق عليه الأسلوب العقلاني لأن وحدات الكميات المستخدمة متناسقة عدديًا تقريبًا. أصبحت هذه الطريقة شائعة بسبب بساطتها.
يتم التعبير عن الصيغة على النحو التالي:
س = بيا
حيث Q هو ذروة التفريغ في cumec
P هو معامل الجريان السطحي الذي يعتمد على خصائص منطقة مستجمعات المياه. إنها نسبة الجريان السطحي: هطول الأمطار. (يتم إعطاء قيم P فيما بعد).
أنا كثافة الأمطار في م / ثانية لمدة لا تقل عن "وقت التركيز".
و A هي مساحة المستودع في m 2 .
وقت التركيز:
هذا هو الوقت الذي يستغرقه سقوط مياه الأمطار في أقصى نقطة من حوض الصرف للوصول إلى نقطة قياس التفريغ. يتم إعطاؤه بواسطة الصيغة
t c = 0.000324 L 0.77 / S 0.358
حيث t c هو وقت التركيز بالساعة ،
L هو طول حوض الصرف في م يقاس على طول قناة النهر حتى أبعد نقطة على محيط الحوض.
S هو متوسط انحدار الحوض من أبعد نقطة إلى نقطة قياس التفريغ قيد النظر.
الافتراضات:
يتم إعطاء المعادلة العقلانية على الافتراضات التالية:
(1) يتم إنتاج ذروة التدفق في أي حوض تصريف بكثافة سقوط الأمطار التي تستمر لفترة تساوي زمن تركيز التدفق عند النقطة قيد النظر.
‘2‘ يبلغ ذروة التدفق الناجم عن أي شدة هطول أمطار قيمة قصوى عندما تستمر شدة سقوط الأمطار في الوقت الذي يساوي أو يتجاوز وقت التركيز.
(مرحبا) الحد الأقصى لتدفق الذروة الناتج عن شدة هطول الأمطار على المدى الطويل كما ذكر أعلاه هو جزء بسيط.
(4) إن معامل الجريان السطحي هو نفسه لجميع العواصف ذات الترددات المختلفة في حوض تصريف معين.
(5) تواتر تدفق الذروة مماثل لتكرار سقوط الأمطار في حوض صرف معين.
أثناء تحديد ذروة التدفق. عندما يستمر هطول الأمطار لفترة طويلة بما فيه الكفاية بحيث تساهم جميع أجزاء منطقة الصرف في نفس الوقت في الجريان السطحي إلى مخرج يتم الوصول إلى تدفق الذروة. من الواضح أن الأمطار يجب أن تستمر حتى يسقط الماء في أبعد نقطة تصل أيضًا إلى نقطة قياس التفريغ. إذا كان هطول المطر يحدث بمعدل موحد منذ البداية فإن وقت التركيز سيكون مساوياً لوقت الاتزان عندما يكون هطول الأمطار الفعال مساوياً للفيض المباشر.
حدود الطريقة العقلانية:
(ط) من الواضح أنه كلما زادت مساحة منطقة مستجمعات المياه ، لا يمكن تحقيق جميع الافتراضات. ومن ثم ، فبالنسبة لمناطق مستجمعات المياه الكبيرة ، فإن فائدة الصيغة المنطقية مشكوك فيها.
(2) بالنسبة لمناطق تجمع كبيرة ومعقدة للغاية قبل أن تصل المياه إلى المخرج من أبعد نقطة إذا توقف هطول الأمطار عندئذ لا يوجد احتمال أن يسهم مستجمع كامل بحصتها في الجريان السطحي للمنفذ في آن واحد. في مثل هذه الحالات ، يكون وقت الذروة لتدفق الذروة أصغر من وقت التركيز. في الظروف المذكورة أعلاه ، لا تعطي الصيغة العقلانية أقصى قدر من تدفق الذروة.
من الواضح أن المعادلة العقلانية قابلة للتطبيق على أحواض الصرف الصغيرة والبسيطة التي يكون وقت التركيز فيها مساويًا تقريبًا للوقت المتأخر لتدفق الذروة.
(3) من المعقول أن المعادلة العقلانية تعطي نتائج أفضل للمناطق المرصوفة ذات الصرف الثابت ذات الأبعاد الثابتة والمستقرة. لذلك ، فإنه يستخدم بشعبية في المناطق الحضرية والمستجمعات الصغيرة فقط عندما لا يكون هناك مبرر للدراسة التفصيلية للمشكلة. (إن منطقة التجميع الأكثر ملاءمة هي من 50 إلى 100 هكتار). بما أن سجلات الفيضانات غير متوفرة للمناطق الصغيرة ، فهذه الطريقة ملائمة.
(4) إن اختيار واختيار قيمة (P) لمعامل الجريان السطحي هو الشيء الأكثر موضوعية ويتطلب الحكم الجيد. خلاف ذلك فمن المرجح أن يقدم عدم دقة كبيرة.
صقل الطريقة العقلانية:
كتنقية في بعض الأحيان ينقسم حوض الصرف إلى مناطق من خلال خطوط. يتم تحديد كل منطقة بحيث يكون وقت تركيز كل منطقة هو نفسه. ثم يتم تعيين قيمة مناسبة لكل منطقة (P) لمعامل الجريان اعتمادًا على عدم حصانة المنطقة. يتم أخذ التفريغ الكلي كتجمع التصريف من مناطق مختلفة. يمكن استخدام هذه القيمة من إجمالي معدل التفريغ الجريان لمياه الصرف الصحي.
تبلغ مساحة حوض الصرف الصغير 500 هكتار.
باستخدام صيغة عقلانية واستخدام البيانات التالية حساب تدفق الذروة:
منطقة الاستجماع تحت استخدام الأراضي المختلفة وقيمة P 'لفئات مختلفة كما يلي:
استمرت العاصفة الممطرة لمدة 5 ساعات وأعطت 30 سم من الأمطار خلال هذه الفترة. أبعد نقطة من منفذ الصرف هي 10 كم وفرق الارتفاع بين المواقع 100 م.
Q = PIA = 0.5 X {0.3 / (5X6X0X60)} X 500 X 10 4 = (0.15 / 36) X 10 4 = 41.6 cumec
4. طريقة الهيدروغراف:
في الفصل الأخير ، ذُكر بالفعل أن أكبر إحداثية لهيدروغراف الوحدة مضروبة بالمطر الفعلي (بالسنتيمتر) الذي يحدث في فترة الوحدة ، يعطي تدفق الذروة. لهذا المبلغ الأساسي يمكن إضافة تدفق للحصول على مجموع ذروة التدفق. تم شرح الطريقة بالكامل وتم حل الأمثلة في الفصل الأخير لتوضيح الإجراء. في حالة الأحواض غير المقسمة يمكن تطوير هيدروغراف وحدة Snythetic Snyder لتقدير تدفق الذروة.
5. تحليل التردد:
تعريف تحليل التردد:
تحليل التردد هو طريقة تتضمن دراسة وتحليل السجلات السابقة (البيانات التاريخية) للأحداث الهيدرولوجية للتنبؤ بالاحتمالات المستقبلية (فرص) الحدوث. وهو قائم على افتراض أن البيانات السابقة تدل على المستقبل.
يتم إجراء تحليل التردد لتقدير أشياء مختلفة مثل التغيرات السنوية للجريان السطحي ، وتواتر الفيضانات ، والجفاف ، وهطول الأمطار وما إلى ذلك. وبعبارة أخرى فإن الهدف الأساسي لتحليل تردد البيانات الهيدرولوجية (مثل أحداث الفيضانات) هو تحديد فترة التكرار للحدث الهيدرولوجي من حجم معين.
لمثل هذا التحليل استخدمت ما يسمى منحنيات الاحتمالات. وبالنظر إلى البيانات الملاحظة (على سبيل المثال ، التصريفات القصوى لتقدير الحد الأقصى للفيضان ، ومتوسط التصريفات السنوية للتغيرات السنوية وما إلى ذلك) ، فإن المهمة تتمثل في العثور على منحنى نظري يتزامن مع تلك التنقيحات. اتفاق جيد من منحنى نظري مع واحد تجريبي يضمن أن الاستقراء يمكن القيام به بحق.
عند إتاحة سجلات الفيضانات ذات الطول والاعتمادية الكافيين ، قد ينتج عنها تقديرات مرضية. تقلل دقة التقديرات مع درجة الاستقراء. ويعتبر البعض أن الاستقراء يمكن أن يتم فقط لمضاعفة الفترة التي تتوفر بها البيانات. على سبيل المثال ، للحصول على 100 عام فيضان 50 عامًا ضروريًا. ومع ذلك ، فإن عدم كفاية البيانات المسجلة يجعل من الضروري استخدام بيانات قصيرة الأجل للتنبؤ بالفيضانات التي تبلغ 1000 و 10000 عام أيضًا.
تحليل الترددات هو طريقة تنطوي على تحليل إحصائي للبيانات المسجلة لتقدير حجم الفيضان لتردد معين. ولذلك ، يتطلب معرفة الإحصاءات أن تقدّر بوضوح طرق تحليل التردد.
