نظرية هيدروغراف الوحدة: التعريف والقيود والمزايا

اقرأ هذه المقالة للتعرف على التعريف والافتراضات والقيود والمزايا في نظرية هيدروغراف الوحدة!

تعريف الوحدة الهيدروغرافية:

وهو مخطط هيدروغرافي نموذجي للجريان السطحي المباشر الذي يتولد من سنتيمتر واحد من سقوط أمطار فعلي يسقط بمعدل موحد على كامل حوض التصريف بشكل منتظم خلال مدة محددة. هطول الأمطار الفعلي هو ذلك الجزء من الأمطار الذي يساهم بشكل كامل في الجريان السطحي المباشر. ولذلك ، يمكن تعريف وحدة الهيدروغراف أيضًا على أنها مخطط هيدروغرافي لحوض تصريف يعطي سنتيمترًا واحدًا من الجريان السطحي المباشر من عاصفة مطيرة ذات مدة محددة.

الافتراضات في نظرية هيدروغراف الوحدة:

تستند نظرية وحدة الهيدروغراف على افتراضات معينة.

الافتراضات الرئيسية هي التالية:

(1) يتم توزيع الأمطار الفعلية بشكل موحد على كامل حوض الصرف.

(2) هطول المطر الفعلي يحدث بشكل موحد خلال مدة محدده.

ويستدعي هذا الشرط اختيار العواصف ذات المدة القصيرة جداً التي تنتج عموماً أمطاراً كثيفة وفعالة تقريباً ، ومن شأنها أن تنتج ذروة مفردة محددة جيداً للهيدروغراف من قاعدة زمنية قصيرة. يمكن وصف هذه العاصفة بأنها "عاصفة وحدة".

(3) ستنتج الأمطار المطرية الفعالة من فترة (وحدة) متساوية مخططات هيدروجرافية للجريان السطحي المباشر ذات قاعدة زمنية ثابتة أو ثابتة.

(4) تتناسب إحداثيات الهيدوغرافات المباشرة للمياه ذات القاعدة الزمنية نفسها (أي الهيدروغراف بسبب الأمطار الفعلية ذات الكثافة المختلفة ولكنها متساوية المدة) بشكل مباشر مع إجمالي كمية الجريان السطحي المباشر الذي يمنحه كل مخطط هيدروغرافي. هذا الافتراض المهم يسمى مبدأ الخطية أو التناسب أو التراكب.

(5) يعكس المخطط المائي للجريان السطحي من حوض تصريف معين ، نتيجة لنمط معين من الأمطار ، جميع الخصائص الفيزيائية المدمجة للحوض. وبعبارة أخرى ، فإن مخطط هيدروغراف الجريان السطحي المباشر الناتج عن نمط معين من الأمطار الفعلية سيبقى ثابتًا بغض النظر عن وقت حدوثه. هذا الافتراض يسمى مبدأ الثبات الزمني.

حدود نظرية Hydrograph الوحدة:

(1) نظريا ، ينطبق مبدأ وحدة الهيدروغراف على حوض التصريف من أي حجم. لكن من الناحية العملية ، نادرًا ما تحدث أمطار فعالة موزعة بشكل موحد في مناطق واسعة. أيضا على مناطق كبيرة ونادرا ما يكون هطول الأمطار فعالًا في جميع المواقع ، في غضون المدة المحددة. من الواضح أن مساحة حوض الصرف أقل ، ستكون فرص تحقيق الافتراضات المذكورة أعلاه. الحجم المحدود لحوض الصرف يعتبر 5000 كم ² . بالإضافة إلى ذلك ، تتضاءل مصداقية طريقة وحدة الهيدروغراف.

عندما تتجاوز مساحة حوض الصرف بضعة آلاف كم ² . يجب تقسيم المستودع إلى أحواض فرعية والوحدات الهيدروغرافية المطورة لكل حوض فرعي. ويمكن بعد ذلك تقدير تصريف الفيضانات في منفذ الحوض من خلال الجمع بين فيضانات الحوض الفرعي واعتماد إجراءات توجيه الفيضانات.

(2) لا يمكن تطبيق طريقة وحدة الهيدروغراف عندما يقع جزء هام من هبوب العواصف كالثلج لأن الجريان السطحي للذوبان يحكم أساسًا بالتغيرات في درجات الحرارة.

(3) أيضا عندما تكون المساحة المغطاة بالثلج في حوض الصرف كبيرة ، تصبح طريقة hydrograph غير قابلة للتطبيق. والسبب هو أن أمطار الأمطار تتخللها حزمة الثلج وقد تتسبب في تأخير الجريان السطحي بشكل مختلف في ظروف مختلفة من أكياس الثلج.

(4) تتغير خصائص الأحواض الفيزيائية مع الفصول ، والبنى التي صنعها الإنسان في الحوض ، وظروف التدفق الخ. ومن الواضح أن مبدأ الثبات الزمني لا يكون صحيحًا إلا عندما يتم تحديد وقت وحالة حوض التصريف.

(v) من الشائع أن لا عاصمتين مطريتين لهما نفس النمط في الزمان والمكان. ولكن من غير العملي استخلاص مخطط هيدروغرافي منفصل لكل نمط شدة زمني محتمل. لذلك ، بالإضافة إلى الحد من مساحة حوض التصريف التي تصل إلى 5000 كيلومتر ^{مربع في} حالة تحديد العواصف ذات المدة الأقصر ، فإنه يتم اختيار 1/3 إلى 1/4 من وقت الذروة بحيث لا تختلف أنماط جريان المياه بشكل كبير.

(6) مبدأ الخطية ليس صحيحًا تمامًا أيضًا. ويرجع ذلك إلى أنه بسبب التباين في نسبة مكونات السطحية السطحية والجوفية ومياه الجريان السطحي خلال العواصف الأصغر والأكبر خلال نفس المدة ، فإن الحد الأقصى من الهيكلة (الذروة) للوحدة الهيدروغرافية المستمدة من العاصفة الأصغر يكون أصغر من ذلك المستمد من العاصفة الأكبر. من الواضح أن شخصية ومدة فترة الركود التي هي دالة لتدفق الذروة ستكون مختلفة أيضًا. عندما يُنظر إلى وجود غير خطي ملموس ، من الضروري استخدام مخططات هيدروغرافية مشتقة فقط لإعادة بناء الأحداث ذات الحجم المماثل.

(7) يمكن استخدام وحدة الهيدروغراف نظرياً لإنشاء هيدروغراف فيضان ناتج عن عاصفة لها نفس مدة الوحدة. من الواضح أنه يستلزم بناء العديد من وحدات الهيدروغراف لتغطية فترات مختلفة من العواصف. لكن من الناحية العملية ، يُرى أن التسامح بنسبة ± 25٪ في وحدة المساحة الهيدروغرافية مقبول. وهكذا يمكن تطبيق الهيدروغراف لمدة ساعتين على العواصف التي تتراوح مدتها بين 1.5 و 2.5 ساعة.