أعلى 6 طرق لتقدير تصريف الفيضان
تلقي هذه المقالة الضوء على الطرق الستة الأولى لتقدير تصريف الفيضانات. الطرق هي: 1. طريقة التجميع - الانطلاقة 2. الصيغ التجريبية 3. الطريقة العقلانية 4. المنطقة المقطعية والمنحدرة 5. منطقة المقطع العرضي والسرعة كما هو ملاحظ في موقع Bridge 6. السجلات المتاحة.
طريقة # 1.طريقة التجميع - تشغيل - إيقاف:
منطقة مستجمعات المياه هي منطقة القيادة في النهر حيث يحصل النهر على إمدادات المياه. يتم حساب منطقة مستجمعات المياه من خريطة الكنتور ويتم تقدير تفريغ الفيضانات من صيغة "الجريان" .
يتم قياس هطول المطر بواسطة مقاييس المطر بالميليمتر. من السجل اليومي لهطول الأمطار ، يتم تحديد الأمطار السنوية للمنطقة. ويختلف هطول الأمطار السنوي من مكان إلى آخر ، وبالتالي فإن هطول الأمطار المسجل لفترة طويلة ، مثل 50 سنة ، مفيد للغاية في الحصول على الحد الأقصى من الأمطار المسجلة خلال هذه الفترة.
يجب أن يستند تقدير الحد الأقصى لتصريف الفيضانات إلى هذا الحد الأقصى من الأمطار المسجلة. يعطي الجدول 3.1 سجل هطول الأمطار في أجزاء مختلفة من الاتحاد الهندي لمدة 15 سنة (1935-1949).
يتم تعريف الجريان حيث أن نسبة المياه من إجمالي هطول الأمطار في منطقة مستجمعات المياه تصل إلى مجرى الماء أو القناة أو النهر. لا داعي لذكر أن الكمية الكاملة من الأمطار لا تصل إلى مجرى الماء حيث أن بعض الكمية غارقة في التربة لتشكل طبقات المياه الفرعية ، وبعضها يمتصه الغطاء النباتي ، وتبخر بعض الكمية ويتدفق الباقي فقط إلى القناة أو النهر.
ويبين الشكل 3-1 والشكل 3-2 كيفية وصول مياه الأمطار إلى القناة أو النهر من منطقة مستجمعات المياه.
يتم الحصول على منطقة مستجمعات المجرى أو النهر المنبع لموقع الجسر من خلال وضع علامة على خط التلال لخريطة الكفاف وقياس المساحة المحصورة بواسطة خط التلال هذا بمساعدة مقياس خطة أو رسوم بيانية بحثية.
إن إمكانية هطول الأمطار بكثافة في نفس الوقت على كامل مساحة مستجمعات المياه الكبيرة أقل ، وبالتالي يمكن أخذ نسبة أقل من الجريان. عامل مهم آخر الذي يحدد نسبة الجريان هو شكل مستجمع المياه.
يوضح الشكل 3.1 والشكل 3.2 نوعين من المستجمعات. في مستجمع واحد عادي ، تكون مستجمعات المياه طويلة وضيقة بعدد من الروافد القصيرة التي تنضم إلى التيار الرئيسي.
وفي مثل هذا المستجمع ، لن تصل العواصف ذات المدة الأقصر والتي تسبب الحد الأقصى من إفرازات الفيضان إلى موقع الجسر تقريبًا في نفس الوقت ، وبالتالي فإن مثل هذا الجريان السطحي في منطقة المستجمعات سيكون أقل من ذلك في شكل مستجمع يشبه المروحة.
وفي الحالة الأخيرة ، تكون الروافد أطول وعددًا قليلًا وبالتالي ، فإن جريانها سيصل إلى موقع الجسر في وقت واحد مما يؤدي إلى تركيز التدفق خلال العواصف القصيرة المدة. ومن ثم ، حتى إذا كانت منطقة مستجمعات المياه وكمية ومدة سقوط الأمطار وما إلى ذلك هي نفسها لكلا النوعين من مستجمعات المياه ، فإن جريان المياه في موقع الجسر سيكون أكثر بالنسبة لمستجمعات المياه على شكل مروحة مقارنة بالمستجمع العادي الوحيد.
تتراوح نسبة الجريان السطحي من 20 في المائة إلى 70 في المائة تبعا لشكل وطبيعة المستجمعات. مسامية التربة أي ، سواء كان رملية أو طينية أو صخرية ؛ درجة التشبع السابق ؛ المنطقة التي تغطيها الغابات ؛ وجود البحيرات والبرك والمستنقعات وخزان اصطناعي وغيرها ؛ تحديد نسبة الجريان.
لذلك ، عند تقدير تصريف الفيضانات من منطقة مستجمعات المياه ، يجب أن تؤخذ العوامل المذكورة أعلاه بعين الاعتبار.
كما تمت مناقشته من قبل ، يعتمد الجريان على العوامل التالية:
(ط) درجة المسامية ودرجة تشبع التربة في منطقة مستجمعات المياه.
(2) شكل وانحدار منطقة مستجمعات المياه.
(3) عقبات تتدفق مثل جذور الأشجار والشجيرات وما إلى ذلك.
(رابعا) درجة الغطاء النباتي.
(5) حالة الزراعة.
(السادس) مقدار التبخر.
(7) كثافة المطر. الجريان السطحي هو أكثر إذا كان مقدار الأمطار نفسه يقول 50 ملم خلال فترة قصيرة جدا ، مثلا ، ساعتين من الانتشار لفترة أكبر من ، مثلا ، 24 ساعة في هذه الحالة يكون على شكل رذاذ.
(8) مجموع كمية الأمطار في منطقة مستجمعات المياه.
طريقة # 2. الصيغ التجريبية :
يمكن تقييم تفريغ الفيضانات باستخدام صيغ تجريبية متعددة تشمل منطقة المستجمع وبعض المعامل اعتمادًا على موقع المستودع.
ط) ديكنز الفورمولا
هذه المعادلة (التي تم وضعها في الأصل في شمال الهند ولكن يمكن الآن استخدامها في معظم ولايات الهند مع تعديل قيمة المعامل C) تعطى من خلال:
مثال توضيحي 1:
تبلغ مساحة المستودع 800 كيلومتر مربع. تقع المنطقة في غرب الهند على بعد 150 كم. من الساحل. تقدير الحد الأقصى لتفريغ الفيضانات باستخدام الصيغ التجريبية المختلفة ومقارنة تصريفات الفيضانات:
تنطبق هذه الصيغة على ولاية مدراس (ولاية تاميل نايدو) فقط ، وبالتالي فهي تعطي قيمة منخفضة لا تعتبر كذلك
مقارنة تصريفات الفيضانات عملت بها صيغ صيغية مختلفة:
طريقة # 3.طريقة عقلانية:
إذا كان R هو إجمالي هطول الأمطار بالسنتيمتر لمدة T ساعة ثم متوسط شدة سقوط الأمطار ، فإن I بالسنتيمتر بالساعة التي يتم أخذها خلال المدة الإجمالية للعاصفة يتم إعطاؤها بواسطة
I = R / T (3.6)
بالنسبة لفاصل زمني صغير ، t ، يمكن أن تكون شدة سقوط الأمطار ، i ، أكثر كما يتضح من الشكل 3.3 لأن كثافة المتوسط لفاصل زمني صغير ، t ، هي أكثر من متوسط شدة الفترة الزمنية بأكملها ، T.
العلاقة بين أنا و أنا قد تظهر على النحو التالي:
حيث C هو ثابت ويمكن اعتباره وحدة لجميع الأغراض العملية.
إذا كانت t = ساعة واحدة وما يقابلها i مأخوذة في شكل i „وتم أخذ قيمة I من المعادلة 3.6
من المعادلة 3.9 ، i (ساعة واحدة من هطول الأمطار) يمكن العمل عليها إذا كان إجمالي هطول الأمطار R ومدة أشد العواصف معروفة. من المستحسن النظر في عدد من العواصف الشديدة المنتشرة على مدى فترة طويلة ويمكن حساب i لكل حالة ، ويتم أخذ القيمة القصوى لشدة الأمطار في الساعة الواحدة في المنطقة لتقدير تصريف الفيضانات.
من سجل لدائرة الأرصاد الجوية ، ومشاريع سياحية. من الهند ، ترد قيم I i لأماكن مختلفة من الاتحاد الهندي في الجدول 3.2:
يتم تعريف وقت التركيز على أنه الوقت الذي تستغرقه جولة الإعادة للوصول إلى موقع الجسر من أبعد نقطة في المستودع الذي يسمى نقطة الحرجة.
نظرًا لأن وقت التركيز يعتمد على الطول ، والانحدار ، وخشونة المستجمع ، يتم تأسيس علاقة مع هذه العوامل على النحو التالي:
حيث T ج = زمن التركيز بالساعة.
H = سقوط في المستوى من النقطة الحرجة إلى موقع الجسر بالأمتار.
L = المسافة من النقطة الحرجة إلى موقع الجسر بالكيلومتر.
يمكن العثور على قيم H و L من الخريطة الكنتورية لمنطقة التجميع.
تشتق الكثافة الحرجة للأمطار ، I c ، المقابلة لوقت التركيز ، T c ، من المعادلة 3.9 باعتبار I = I c المقابلة لـ T = T c .
تقدير الجريان:
يعطي سنتيمتر واحد من الأمطار على مساحة هكتار واحد جريانًا من 100 متر مكعب. م في الساعة. لذلك ، سوف يتسبب هطول أمطار cmc للساعة الواحدة فوق منطقة A hectare في حدوث جريان قدره 100 AI c cu. م في الساعة.
إذا اعتبرت الخسائر الناتجة عن الامتصاص وما إلى ذلك ، فإن الجريان يعطى بواسطة:
Q = 100 PI C A cu.m per hour
= 0.028 PI C A cu.m / sec (3.12)
حيث P = المعامل اعتمادًا على مسامية التربة ، الغطاء النباتي ، الحالة الأولية لتشبع التربة وما إلى ذلك.
قيم P للحالات المختلفة لقسم منطقة مستجمعات المياه الواردة في الجدول 3.3:
بالإضافة إلى المعامل ، P ، يتم إدخال معامل آخر ، f ، في صيغة حساب الجريان. وبما أن مساحة مستجمعات المياه تزداد وأكبر ، فإن إمكانية الوصول إلى الجسر إلى موقع الجسر في وقت واحد من جميع أجزاء المستجمعات المائية تكون أقل وأقل وبالتالي تقل قيمة f تدريجياً مع زيادة مساحة مستجمعات المياه.
ويعطي الجدول 3.4 قيمة f في المعادلة 3-13 المستمدة من المعادلة 3-12 مع إدخال المعامل ، f ، فيه.
Q = 0.028PfI c A cu.m / sec. (3.13)
المثال التوضيحي 2:
منطقة مستجمعات النهر 800 متر مربع. كم. وتتكون من تربة رملية مع غطاء نباتي كثيف. طول المستجمع هو 30 كم. والمستويات المنخفضة للنقطة الحرجة وموقع الجسر هي 200 م و 50 م على التوالي.
تعرف على ذروة تدفق العاصفة بالطريقة العقلانية بافتراض أن معدل هطول الأمطار في 5 ساعات هو 20 سم. ماذا سيكون ذروة التفريغ إذا كانت منطقة مستجمعات المياه من التربة الطينية المغطاة بشكل خفيف أو من الصخور الحادة ولكن المشجرة؟
الحد الأقصى لذروة الانطلاق ، من المعادلة 3-13
Q = 0.028 Pfl c A cu.m / sec
في الحالة الراهنة لمنطقة مستجمعات المياه تتكون من تربة رملية مع نباتات كثيفة ،
A = 800 sq.km = 80،000 هكتار ؛ P من الجدول 3.3 = 0.10 ؛ و من الجدول 3.4 = 0.60 ؛ ج = 2.98 سم / ساعة
. . . Q = 0.028 PfI c A = 0.028 x 0.10 x 0.60 x 2.98 x 80،000 = 400 cum / sec.
عندما تكون منطقة المستجمعات من التربة الطينية المغطاة بشكل خفيف ، P من الجدول 3.3 = 0.50 ، تبقى قيم A و f و I c كما كانت من قبل.
. . . Q = 0.028 PfI c A = 0.028 x 0.50 x 0.60 x 2.98 x 80،000 = 2003 cum / sec.
في حالة منطقة مستجمعات الصخور الحادة ولكن المشجرة ، P من الجدول 3.3 = 0.80
. . . Q = 0.028 PfI c A = 0.028 x 0.80 x 0.60 x 2.98 x 80،000 = 3204 cum / sec.
لذلك ، يمكن الإشارة من المثال التوضيحي إلى أن ارتفاع الذروة يعتمد اعتمادًا كبيرًا على طبيعة المستجمع ، وتبقى العوامل الأخرى كما هي ، وتختلف من 400 إلى ثانية مع 3204 / ثانية عندما تكون درجة المسامية و امتصاص منطقة مستجمعات المياه مرتفع جدا أو منخفض جدا.
لذلك ، تعتبر الطريقة العقلانية واقعية للغاية ، وتعتبر جميع العوامل ذات الصلة التي تنظم ذروة الجريان. لا تعتبر المعادلات التجريبية هذه العوامل باستثناء بعض التعديل في قيمة المعامل C وبالتالي ، فهي ليست واقعية إلى حد كبير.
طريقة # 4. عبر منطقة الاقسام والمنحدر السرير :
بهذه الطريقة يتم حساب التفريغ من معادلة مانينغ ،
حيث A = مساحة المقطع العرضي للتيار المقاسة من HFL
ن = البساطه بالاشتراك مع الكفاءة.
R = عمق المتوسط الهيدروليكي ويساوي نسبة منطقة المقطع العرضي ، إلى محيط مبلل ، P
S = تم قياس ميل المنحدر في المجرى على مسافة طويلة بشكل معقول.
في مجرى يحتوي على بنوك ونباتات غير قابلة للتعرية ، يبقى شكل وحجم المقطع العرضي متماثلين تقريباً خلال الفيضان كما في الأوقات العادية ، وبالتالي ، يمكن استخدام المقطع العرضي والمحيط في حساب التفريغ. .
ولكن في مجرى مائي يتدفق عبر منطقة الأفيون ، قد تتغير المنطقة المستعرضة والمحيط خلال أعلى فيضانات بسبب تجريف البنوك والسرير ، وبالتالي في تقدير الحد الأقصى من إفرازات الفيضان ، يجب التأكد من عمق النقاء أولاً ثم يمكن حساب قيم منطقة المقطع العرضي والمحيط عن طريق أخذ مستويات السرير على فترات زمنية معينة.
وتعتمد قيمة الكفاءة المشتركة للوجود على طبيعة السرير وبنك المجرى ، ويتعين اتخاذ العناية المناسبة عند اختيار القيمة الصحيحة لهذا التعاون المشترك من أجل الحصول على التصريف الصحيح. ترد بعض القيم الخاصة بالزوجة المتشاركة في الكفاءة ، n ، في الجدول أدناه لمختلف أنواع ظروف السطح.
المثال التوضيحي 3:
النهر له مستويات السرير عند أعلى فيضان على فترات معينة كما هو موضح في الشكل 3.4. RL من أدنى الأسرة في 500 متر المنبع و 500 المصب هي 107.42 م و 105JO م على التوالي. احسب أقصى إفرازات الفيضانات إذا كان النهر لديه بنوك نظيفة ومستقيمة إلى حد ما ، ولكن لديه بعض الأعشاب والحجارة.
حل:
يمكن العثور على منطقة المقطع العرضي في HFL عن طريق تقسيم المنطقة إلى شرائح مثل BPC ، PCDO ، ODEN الخ:
المحيط المبلل P في HFL هو خط السرير BCDEFGHI وهو عبارة عن تجميع لطول الخط BC ، CD ، DE إلخ. ويمكن عمل هذا الطول على النحو التالي (انظر الشكل 3.5):
منحدر السرير ، S ، هو اختلاف مستوى السرير الأقل عند 500 متر في المنبع و 500 متر في اتجاه مجرى النهر مقسومًا على المسافة.
طريقة # 5.مساحة المقطع العرضي والسرعة كما هو ملاحظ في موقع Bridge :
يتم قياس مساحة المقطع العرضي من خلال اتخاذ سلسلة من مستويات النهر في HFL على فترات زمنية معينة. يتم تحديد السرعة في هذه الحالة في الموقع عن طريق القياس المباشر للسرعة في مكان الحساب النظري من منحدر السرير الخ.
لقياس السرعة مباشرة ، ينقسم النهر إلى أجزاء قليلة من الحكمة ومن ثم يتم تحديد السرعة لكل قسم بواسطة تعويم سطح يوضع في مركز كل قسم.
ويلاحظ الوقت الذي يستغرقه الطفو لتغطية مسافة ثابتة من قبل ساعة توقف والمسافة التي تقطعها الطفو مقسوما على الوقت الذي يستغرقه هو سرعة سطح التيار. يتم تحديد سرعة السطح هذه لكل قسم ويتم الحصول على قيمة متوسط الوزن لغرض تقدير تصريف الفيضان.
تكون السرعة أقل في المنطقة المجاورة للسرير والبنوك وتعني عند الخط المركزي للتيار عند نقطة 0.3 d تحت سطح الأرض حيث d هو عمق المياه (انظر الشكل 3.6). إذا كانت V ، هي السرعة عند السطح ، V b هي السرعة في القاع ، و V m هي السرعة المتوسطة ، ثم قد تنشأ علاقتها في المعادلة التالية ،
V m = 0.7 V s = 1.3 V b (3.15)
بعد تحديد السرعة المتوسطة للتيار ، يتم الحصول على تصريف الفيضان بواسطة ؛
Q = AV m (3.16)
الطريقة رقم 6. السجلات المتاحة :
في بعض الحالات ، قد يكون من الممكن الحصول على أقصى إفراز للفيضان يتم قياسه في مواقع السد أو الوابل. هذه القيمة يمكن مقارنتها بالقيمة النظرية المتضمنة ويمكن تحديد قيمة نهائية. وبالتالي فإن تصريف الفيضان ، رغم أنه واقعي للغاية ، يعاني من عيب واحد. عمر السجل ، حيث أن السدود أو القناطر أغلبها من البناء الحديث.
يفضل أن يكون تفريغ الفيضان الحد الأقصى لقيمة 100 سنة المسجلة للجسور الهامة وقيمة 50 سنة المسجلة للجسور الأقل أهمية. تُعرَّف المصطلحات "قيمة 100 سنة" و "قيمة 50 سنة" بأنها تفريغ ذروة مؤقتة تحدث "في المتوسط" مرة واحدة خلال 100 عام أو مرة واحدة خلال 50 سنة.
ﺗﻌﻨﻲ ﻋﺒﺎرة "ﻓﻲ اﻟﻤﺘﻮﺳﻂ" ﺟﻤﻴﻊ ﺗﺼﺮﻳﻔﺎت اﻟﺬروة اﻟﺘﻲ ﺗﻤﺖ ﻣﻼﺣﻈﺘﻬﺎ ﻋﻠﻰ ﻣﺪى ﻓﺘﺮة 100 ﺳﻨﺔ أو 50 ﺳﻨﺔ ﺣﺴﺒﻤﺎ ﺗﻜﻮن اﻟﺤﺎﻟﺔ وﻣﺘﻮﺳﻂ اﻟﻘﻴﻢ.
