طراحي سيستم جمع‌آوري و دفع آب باران (بخش دوم)

۶ ماه قبل ۴۲۵ ۰

در روش تحلیل آماری ابتدا کلیه رگبارهای حداکثر سالانه با تدوامهای مورد نظر از جمله 15، 30، 45 و ... دقیقه استخراج می گردد. سپس کلیه ارقام موجود در یک سری آماری از رگبارها (مثلا کلیه ارقام رگبارها 30 دقیقه ای) به ترتیب نزولی مرتب شده و سپس احتمال وقوع تجربی هر یک به شکل زیر محاسبه می گردد :

آب باران، محاسبات آب باران

که در آن P احتمال وقوع تجربی، m رتبه رگبار در سیستم مرتب شده نزولی فوق الذکر و n تعداد کل رگبارها می باشد. پس از محاسبه خصوصیات آماری هر سری رگبار با تداوم مشخص، یعنی تعیین میانگین و انحراف معیار آنها، می توان با استفاده از رابطه زیر عمق یا شدت رگبار با دوره بازگشت معین T (XT) را محاسبه نمود.

آب باران، محاسبات آب باران

که در آن X  میانگین عمق یا شدت رگبار، Sx انحراف معیار رگبار و KTضریبی است که با توجه به نوع توزیع آماری و خصوصیات آماری داده ها از جداول استاندارد استخراج می شود.

توزیع های متداول آماری عبارتند از گامبل، پیرسون، لوگ نرمال، لوگ پیرسون و لوگ گامبل که مناسبترین برازش ملاک انتخاب بهترین توزیع خواهد بود. لازم به ذکر است که چنانچه طول سری زمانی به اندازه کافی بزرگ باشد، احتمال تجربی P ذکر شده که معادل یک بر روی T می باشد، خودبخود مقدار شدت یا عمق بارندگی با دوره بازگشت T را برای بارندگی با تداوم مشخص بدست می دهد. برای تسهیل کار براحتی می توان از برنامه های کامپیوتری موجود در این رابطه استفاده نمود.

رابطه شدت و مدت _ مشاهدات نشان می دهد که مقدار شدت حداکثر بارندگی در یک زمان تداوم مشخص به نسبت عکس زمان تداوم بارندگی تغییر می کند. به عبارت دیگر هر چه زمان تداوم بارندگی کمتر باشد، حداکثر شدت بارندگی بیشتر خواهد بود. این مفهوم بایستی در مطاعات زهکشی مساحت های کوچک در قالب منحنی های شدت حداکثر بر حسب مقادیر مختلف زمان تداوم بارندگی به دقت بررسی و لحاظ گردد. در حالت کلی در توصیف ارتباط بین شدت بارندگی و زمان تداوم آن از روابطی مانند زیر استفاده می شود.

آب باران، محاسبات آب باران، شدت بارش

که در آن i شدت متوسط بارندگی و t زمان بارندگی است. رابطه فوق را جهت احتساب فراوانی بارندگی با دوره بازگشت T می توان به شکل زیر نوشت :

آب باران، محاسبات آب باران، شدت بارش

ضرایب a، b، c در رابطه فوق همانطور که ذکر شد، از تحلیل فراوانی بارندگی های حداکثر سالانه نقطه ای تعیین خواهد شد. با ترکیب نتایج تحلیلهای شدت-مدت و همچنین شدت-فراوانی، محنی های IDF برای 101 ایستگاه موجود در کشور تعیین گردیده است. همچنین سازمان هواشناسی کشور نیز منحنی های IDF را برای 58 ایستگاه ارائه نموده است. روابط ارائه شده برای ایستگاه های سپنوپتیک سازمان هواشناسی کشور به همراه چند نمونه از منحنی های IDF در انتهای این بخش ارائه شده است.

در مواردی که آمار و داده های کافی برای کاربرد روش تحلیل مستقیم آماری رگبارها موجود نباشد، می توان از نتایج مبتنی بر تجربیات بین المللی استفاده نمود. نمونه ای از نتایج حاصل از تجربیات فوق در دو جدول زیر آمده است. در جدول (3-5) نسبت عمق بارندگی با تداوم t دقیقه به بارندگی یک ساعته برای تداوم های مختلف و برای T=10 سال ارائه شده است. جدول (4-5( نیز ضرایب لازم جهت تبدیل بارندگی t ساعته را به دوره بازگشت های مختلف غیر از 10 سال ارائه می کند. 

آب باران، محاسبات آب باران، شدت بارش

شدت چنین رگباری 132 میلیمتر در ساعت خواهد بود.

در شرایطی که فقط آمار مربوط به بارندگی های حداکثر 24 ساعته موجود باشد، برای تبدیل آن به بارندگی های حداکثر با تداوم کمتر یا بیشتر نیز می توان از نتایج حاصل از تحلیل اطلاعات از بارندگی های رخ داده در سایر کشورها استفاده کرد. به عنوان مثال شکل زیر بر اساس تجربیات دفتر حفاظت خاک آمریکا (SCS) پیشنهاد گردیده است.

آب باران، محاسبات آب باران، شدت بارش

 

آب باران، محاسبات آب باران، شدت بارش

توزیع مکانی و زمانی بارندگی

ارقام بارندگی های ثبت شده در هر ایستگاه هواشناسی، منحصرا مقدار بارش در همان ایستگاه را نمایندگی می کند. برای تبدیل بارندگی های متسط نقطه ای به بارندگی های منطقه ای می توان از روش های زیر استفاده نمود :

1. روش میانگی حسابی

2. روش چند وجهی تیسن

3. روش منحنی های هم باران

در صورت وجود داده های کافی و دقت در ترسیم منحنی های هم باران، روش سوم از دقت بیشتری برخوردار است؛ لیکن در مورد مناطق نسبتا مسطح و فاقد عوارض توپوگرافیک، روش تیسن نیز قابل استفاده می باشد. لازم بذکر است که روش های فوق عمدتا در مطالعات رژیم عمومی بارندگی و طی داده های بلند مدت ماهانه و سالیانه استفاده می گردند و یا در پروژه های پر اهمیت که پردازش انبوهی از اطلاعات پایه توجیه پذیر است. از طرفی روابط شدت-مدت-فراوانی حاصل از تحلیل های ذکر شده، برای بارندگی های حداکثر همان ایستگاه بوده و به عبارتی روابط بارندگی های نقطه ای است و فقط برای منطقه محدودی در اطرف ایستگاه قابل قبول می باشد. در مورد حوضه هایی که مساحت آن از چندین کیلومتر مربع بیشتر است، جریان های مربوط به سیلاب مبنای طرح به مشاهدات باران سنجی در چندین ایستگاه و نقطه مختلف بستگی دارد و تصحیح منطقه ای مورد نیاز است.

تصحیح منطقه ای به طور کلی اختلاف بین مقادیر بارندگی های نقطه ای اندازه گیری شده در مرکز بارندگی و بارندگی منطقه ای پیرامون آن با کاهش عمق کل بارندگی بیشتر و با افزایش تداوم بارندگی کمتر می شود. همچنین با افزایش مساحت نیز افزایش می یابد. بنابراین مقادیر عمق بارندگی حاصل از منحنی های فوق بایستی جهت کاربردهای منطقه ای اصلاح گردند. بر این اساس مطالعات مختلفی در مناطق مختلف دنیا جهت ایجاد ارتباط بین عمق بارندگی و مساحت صورت گرفته است. در بسیاری موارد جهت تبدیل بارندگی های نقطه ای به منطقه ای از روابط، اشکال و جداول بدست آمده بر مبنای تحلیل داده ها در مناطق مشخص دیگر استفاده می شود. نمونه ای از دسته روابط فوق به قرار زیر است :

آب باران، محاسبات آب باران، شدت بارش

که در آن C ضریب تبدیل بارندگی نقطه ای به بارندگی منطقه ای ، A مساحت منطقه مورد نظر بر حسب کیلومتر مربع 0 < A < 1000    و K ضریب تابع مدت بارندگی که از رابطه زیر برآورد می شود.

آب باران، محاسبات آب باران، شدت بارش

که t مدت بارندگی بر حسب ساعت است.

همچنین شکل های زیر نمونه ای از نتایج مطالعات مربوط به ضریب تاثیر منطقه ای را نشان می دهند. تا زمانی که مطالعات جامع مشابه برای ایران صورت نگرفته است، می توان با علم به محدودیت های آن ها از نمودارها، جداول و روابط فوق به صورت احتیاط آمیز استفاده نمود. راه حل دقیق برای این موضوع انجام تجزیه و تحلیل منطقه ای به منظور تعمیم منحنی های شدت – مدت – فراوانی (IDF) نقطه ای به منطقه ای است.

 

*این مطلب ادامه دارد ...

لینک مطالب مرتبط :

طراحی سیستم جمع آوری و دفع آب باران (بخش سوم)

 

منبع : بخشی از کتاب تاسیسات بهداشتی ساختمان - مولف : پیمان ابراهیمی ناغانی، بهنام آسایش - انتشارات نوآور


۰ دیدگاه