سخن روز

وقتی زندگی چیز زیادی به شما نمی دهد ، دلیلش آن است که شما هم چیز زیادی از او نخواسته اید

آرشیو خبر
لینک خبرگزاری ها
خبرگزاری ایرنا
خبرگزاری ایسنا
خبرگزاری موج
خبرگزاری تسنیم
خبرگزاری فارس
 خبرگزاری مهر
خبرگزاری تابناک 
هنر در طبیعت نهفته است و متعلق است به کسی که آن را از طبیعت استخراج کند (تولستوی)                           در تعلیمات دینی ما  و در سنت انبیاء و اولیاء درختکاری ، آبیاری و به طور کلی آباد سازی زمین و مزرعه و مرتع و پرورش دام و طیور عبادت محسوب می شود (مقام معظم رهبری )                                 همه جواب ها در طبیعت نهفته است (بل)                               بکاشتند و بخوردیم ، کاشتیم و خوردند      چو بنگری همه برزگران یکدیگریم  (مرزبان نامه)                                             درختان خشک در مسیر تند باد ها شکسته خواهند شد ، پس در مسیر زندگی انعطاف پذیر باشید .                                        اگر چه در کنار جنگل زندگی می کنی  ولی قدر درخت و چوب را بدان   ( ضرب المثل چینی )                                               برگ درختان سبز در نظر هوشیار      هر ورقش دفتری است معرفت کردگار                                        طبیعت بزرگترین دانشگاه و پر رمز و راز ترین کلاس برای بشریت است

ارزیابی مقایسه ی روش های تجربی در برآورد دبی اوج لحظه ای

محمد حسین نساجیان کارشناس ارشد آبخیزداری

پذیرفته شده در مجله Environment, pharmacology and life science در کشور هند نمایه شده در پایگاه داده های علمی ISI)

چکیده
با توجه به اهمیت برآورد دبی اوج لحظه ای در حوزه ی آبخیز جهت مطالعات آبخیزداری در این تحقیق سعی شده با مقایسه روابط تجربی مناسب ترین روش را انتخاب کرد. در این مطالعه از روابط تجربی استدلالی،فولر، شماره ی منحنی استفاده شده است و داده های بدست آمده از فرمول های آن در هر زیر حوضه در دوره بازگشت های2،10، 50، 200ساله محاسبه گردید. همچنین دبی آب عبوری از پلی که در هر یک از زیر حوضه ها وجود داشت به عنوان دبی محتمل محاسبه شد.این مطالعه برای 32 زیر حوضه در شهرستان اردستان واقع در استان اصفهان صورت گرفت. در نهایت به منظور مقایسه روش های تجربی برآورد دبی در هر زیر حوضه ، در هر دوره بازگشت به طور جداگانه از نرم افزار spss استفاده شد. نتایج نشان داد که بین روش استدلالی وفولر اختلاف معنی داری مشاهده نشده است اما بین روش استدلالی و شماره ی منحنی همچنین روش فولر و شماره ی منحنی اختلاف معنی داری  (p<0.05) مشاهده گردید و در اکثر موارد برآورد روش شماره منحنی بیشتر از روش فولر و روش فولر بیشتر از روش استدلالی است که می توان این چنین برداشت کرد که هر چه مساحت حوضه بیشتر می شود اختلاف نتایج حاصل از روش استدلالی با فولر نیز بیشتر می شود..
واژگان کلیدی: اردستان، دبی اوج لحظه ای، روش تجربی

مقدمه
با تمام اهمیتی که آب در مسایل زیستی و اقتصادی کشور دارد و کاربرد علم هیدرولوژی در سطح کشور هر ساله شاهد سیلاب های شدید در نقاط مختلف کشورمان هستیم .در هيدرولوژي اغلب لازم است اندازه پيشامدها را در محل‌هايي كه هيچ گونه داده مشاهده‌اي صورت نگرفته برآورد كنيم. بعنوان نمونه طرح يك آبگذر در يك بزرگراه و يا طراحي سرريز براي يك سد اصلاحي در يك آبراهه نياز اساسي به برآورد دبي اوج در دوره برگشت خاصي دارد كه ممكن است در منطقه مد نظر آماري وجود نداشته باشد.
در این باره در خارج و داخل از کشور مطالعاتی صورت گرفته که می توان به موارد زیر اشاره کرد. می می کو (1990)در یونان نشان داد که علاوه بر بارش متوسط حوضه و مساحت ، سه فاکتور شیب آبراهه اصلی ،فراوانی آبراهه و شاخص مربوط به خاک نقش بیشتری در بروز دبی های سیلابی دارند.
چیو(1992) تحقیقاتی در زمینه استفاده همزمان طوق و شکاف انجام داد. وی با استفاده همزمان طوق و شکاف نتایج خوبی در کنترل آبشستگی به دست آورد. وی مشاهده کرد که طوقه ای به قطر دو برابر قطر پایه ، حدود 20 درصد عمق آبشستگی را کاهش می دهد ، در حالیکه اگر یک شکاف به عرض b25/0(یک چهارم عرض پایه) نیز اضافه شود ، عمق آبشستگی به صفر خواهد رسید.
رودیر (1993)با مطالعه روی داده های سیل در حوضه های غرب آفریقای مرکزی به این نتیجه رسید که متغیرهای ضریب رواناب در رابطه با عوامل فیزیوگرافیک حوضه مهمترین تاثیر را در سیلاب ها داشته اند .
تلوري (1382) كارايي برخي روش‌هاي تجربي نظير كريگر، هورتون و فولر را براي برآورد بيشترين بده سيل از حوضه آبخيز كرخه مورد ارزيابي قرار داده و به اين نتيجه رسيده است كه روش فولر به دليل در نظر گرفتن ويژگي‌هاي زمين ريخت شناسي كمي، پوشش گياهي و اقليم، روشي مناسب در برآورد بيشترين بده سيلاب در اغلب زير حوضه‌هاي منطقه مورد مطالعه بوده است
يزداني و همكاران (1385) در مطالعه‌اي كه بر روي 10 حوضه آبخيز در منطقه آذربايجان و شمال البرز انجام دادند، 7 روش تعيين بيشترين بده سيل را مورد ارزيابي قرار دادند. نتايج نشان داد كه از بين روش‌هاي كريگر، ماير، هورتون، بريد و مك ايليريت، SCS، ترسيمي SCS و FHWA براي تمامي حوضه‌هاي مورد مطالعه روش ترسيمي كمترين و روش FHWA بيشترين خطا را دارد.

مواد و روش ها
موقعیت جغرافیایی محدوده مطالعاتی
محدوده ی مطالعاتی ظفرقندواقع در شهرستان اردستان که در فاصله ۱۱۸ کیلومتری شمال شرق مرکز
استان اصفهان قرار گرفته است. این محدوده در ۳۳ درجه و ۲۳ دقیقه پهنای شمالی و ۵۲ درجه و ۲۲ دقیقه طول شرقی نسبت به نیمروز گرینویچ قرار دارد و دارای 32 زیرحوزه می باشد.
شکل(1)موقعیت منطقه مورد مطالعه در شهرستان اردستان و استان اصفهان

روش های مورد استفاده
جهت طراحي سازه‌هاي آبي در مناطقي كه داده‌هاي هيدرولوژي براي تعيين سيلاب وجود ندارد، فرمولهاي تجربي زيادي از طرف هيدرولوژيست‌ها پيشنهاد شده است (كه اغلب با مناطق خاصي مطابقت دارند. در اين جا سه روش كه امكان استفاده آنها بيشتر مي‌باشد انتخاب شد.
روش اول  رابطه ی استدلالی
اين روش براي حوضه‌هاي كوچك به ويژه در هيدرولوژي شهري جهت طراحي مجاري فاضلاب مورد استفاده قرار مي‌گيرد.
(1)
Q - حداكثر سيلاب
A - مساحت حوضه شركت كننده در جريان
I - شدت رگبار m.m/h
C - ضريب جريان سطحي، از جدول مربوط به جامعه آمريكايي مهندسين عمران ASCE و كميته آلودگي آب WPCE از رگبارهاي منفرد حاصل شده است.
روش دوم رابطه ی فولر
جهت محاسبه دبي حداكثر سيل با دوره برگشتهاي مختلف پيشنهاد شده است:
(2)
 
(3)
كه در آن
=  ميانگين دبي‌هاي ماگزيمم هر سال (طغيان سالانه) از داده‌هاي آماري
= دبي حداكثر سيل با دوره برگشتهاي مختلف
= دبي حداكثر لحظه‌اي
روش سوم برآورد ارتفاع رواناب در روش شماره منحنی (Curve Number)یاسرویس حفاظت خاک آمریکا(SCS)
در این روش که بر اساس مشاهدات متعدد در حوضه های معرف و در اقالیم مختلف آمریکا بنا شده است، ارتفاع رواناب ناشی از باران از رابطه زیر به دست می آید که در مورد بارش های به صورت برف نمی تواند مورد استفاده قرار گیرد و آب پایه را نیز در بر نمی گیرد(میشرا و همکاران، 2006؛ یعقوب زاده و همکاران، 1388؛ اکبر پورو شریفی، 1385؛ ملکی نژاد کوثری، 1387،  Walker & Hawkins, 2003؛ Das، Sadeghi et al, 2000، NEH-4, 1984). رابطه به صورت زیر می باشد.

و در آن :
Q: ارتفاع رواناب،
P: ارتفاع بارندگی 24 ساعته،
و S حداکثر توان نگهداری مربوط به انترسپشن و نفوذ در خاک و ذخیره سطحی است.
تحقیقات اخیر نشان می دهد که ضریب 2/0 برای S شاید برای رگبارهای بزرگ در مناطق غیرشهری مناسب باشد ولی برای رگبارهای کوچک و متوسط زیاد می باشد و احتمالاً برای مناطق شهری نیز زیاد است. جمع مقدار نفوذ برای یک رخداد بارش به صورت زیر خواهد بود(:

برای  شدت نفوذ(f)برابر است با :

که i شدت بارش  است.
مقدار تلفات کل یا S، توسط رابطه ای، با یک عامل بدون بعد  (Dimensionless) به نامCN (Curve Number)، ارتباط می یابد.
بر حسب اینچ
بر حسب سانتی متر
بر حسب میلی متر
 
مطالعات صحرایی:
1-برآورد دبی بیشینه :به منظور برآورد بده بیشینه با استفاده از روش مانینگ به سطح مقطع آبراهه نیاز بود که برای این منظور ضمن عرصه گردشی و بازدید صحرایی سطح مقطع تمامی آبراهه های مربوطه برداشت گردید. بعد از برداشت ارتفاع  نقاط از كف آبراهه تا خط تراز(خطي است كه داغ آب سيلاب هاي گذشته را به هم متصل ميكند) و فاصله ي اين نقاط از یکدیگر، اطلاعات مورد نظر را وارد نرم افزارمربوطه
كرده و مقطع آبراهه را ترسيم نموده و با استفاده از گزينه هاي مربوطه  مساحت مقطع آبراهه  برآورد گردید . درشکل شماره (2) نمونه ای از مقاطع ترسیم شده به کمک نرم افزار ارائه شده است.
 



شکل شماره(2)ترسیم سطح مقطع آبراهه ها به کمک نرم افزار Auto CAD
 
2- برآورد ابعاد دهانه ی پل: برای نیل به هدف مقایسه وجود ارتباط منطقی بین بده بیشینه عبوری و دهانه پل ها، ابعاد دهانه تمامی پل های مورد مطالعه برداشت گردید.
3- برآورد مقاومت فشاری بتن:به منظور برآورد مقاومت فشاری بتن مورد استفاده در پل ها به وسیله چکش اشمیت ، به صورت تصادفی سه نقطه از مقطع پل ضربه زده شد و متوسط اعداد بدست آمده به عنوان مقاومت فشاری انتخاب گردید.
4- برآورد وجود و عدم وجود آبشستگي:به منظور برآورد وجود و عدم وجود آبشستگي و ميزان آبشستگي در پايه پل هاي منطقه مورد مطالعه ، طي بازديد هاي صحرايي از منطقه ي مذكور ،اكثر پايه ها در معرض آبشستگي نبوده و يا اگر بودند ميزان آبشستگي آن ها به غير از هفت  مورد قابل توجه نبودند نبودند که میزان آبشستگی آنها در جدول (1) ارائه شده است .
شماره کد میزان آبشستگی (cm)
1 100 5
2 103 5
3 105 10
4 107 10
5 108 4
6 109 6
7 126 5
جدول شماره (1) ميزان آبشستگي در پايه پل هاي منطقه مورد مطالعه
 
قابل ذکر است که تمامی نقشه های توپوگرافی با مقیاس 1:25000 از محدوده مورد مطالعه با تمامی جزئیات به صورت رقومی شده از ادارات مربوطه تهیه و نقاط برداشت شده شامل پل ها و آبراهه های مربوطه به کمک نرم افزارهای مربوطه
[2] بر روی آن پیاده گردید.
از آنجایی که فرمول های تجربی عمدتاً بر اساس خصوصیات فیزیوگرافی حوضه ها بنا شده اند، لذا این خصوصیات از حوضه های مورد مطالعه که به کمک تکنیک های کاربردی در سامانه اطلاعات جغرافیایی
[3] استخراج شده اند .
تجزیه و تحلیل داده ها
در مطالعه ی حاضر براي مقايسه روش ها ابتدا تابعيت داده­ها از توزيع نرمال به وسيله آزمون شاپيرو- ويلك
[4] مورد بررسي قرار گرفت. چون داده ها نرمـال نبـودند ، براي مقايسـه كلـي از آزمـون غيرپارامـتريـک کروسکال واليس[5] و در صورت مشاهده تفاوت (05/0>p) بين گونه­ها، آزمون من­ ويتني يو[6] براي مقايسه دو به دو روش ها استفاده ­شد.
نتایج
پس از جمع آوري اطلاعات مربوط به خصوصيات فيزوگرافي منطقه مورد مطالعه ، به كمك روش هاي فولر ، منطقي(استدلالی) ، شماره منحني و مانینگ سيلاب هاي متحمل حوضه با دوره ي بازگشت هاي 2 ، 10 ،50و200 ساله برآورد گردید .در اين پژوهش سعي بر آن شد كه ميان روش هاي برآورد سيلاب در منطقه مورد مطالعه مقايسه اي صورت گيرد و بهترين روش از لحاظ منطقي بودن برآورد سيلاب انتخاب گردد. نتایج روش استدلالی،فولر،شماره منحني به طور خلاصه در جدول (2)،(3)،(4)،(5) ارائه شده است.
 

 
 
بازدید : 2973 18 خرداد 1393 ساعت 01:44 ب.ظ
 
درحال بارگزاری
درحال بارگزاری
درحال بارگزاری
جستجو در سایت
آخرین ویدئوها