روندیابی سیل
به دنبال دخالت و ویرانی های انسان در کره زمین ، حال آثار و تبعات منفی این امور گریبان گیر همه موجودات کره زمین شده است . آثاری مثل : نابودی مراتع و جنگل ها ، فرسایش خاک ، گرمایش زمین و غیره و غیره . یکی از مسائل عمده در هیدرولوژی مهندسی که ضرورت آن بیش از پیش احساس می شود ، پیش بینی چگونگی طغیان و فروکش سیل یا صعود و نزول هیدروگراف رودخانه در نقطه مشخصی از آن است . این مساله را می توان با روش روندیابی یا روندیابی سیل مورد تحلیل قرار داد . مفهوم اصلی روندیابی سیل آن است که اگر مشخصات هیدروگراف را در نقطه ای از رودخانه داشته باشیم ، چگونه بتوانیم از روی نقطه موردنظر هیدروگراف را در نقطه دیگر در پایین دست تخمین بزنیم . مسلماً هیدروگراف های این دو نقطه مشابه نخواهد بود زیرا خصوصیات مسیری که آب از آن گذشته یا در آن جریان دارد ، شکل هیدروگراف را نغییر می دهد . تغییر شکل هیدروگراف در دو جهت است . اول این که زمان رسیدن به نقطه اوج در پایین دست ، دیرتر از زمان رسیدن به اوج در هیدروگراف بالادست خواهد بود که دلیل این امر هم روشن است ؛ زیرا نقطه دوم نسبت به نقطه اول فاصله دارد و مدتی به طول می انجامد تا آب این مسیر را طی کند . اختلاف زمان وقوع اوج هیدروگراف در نقطه بالادست و اوج هیدروگراف در نقطه پایین دست را جابجایی گویند . دوم این که دبی اوج هیدروگراف در پایین دست کمتر از دبی اوج هیدروگراف در بالادست می باشد . علاوه بر آن قله یا پیک هیدروگراف پایین دست تیز نیست و حالت پهن و مسطح به خود می گیرد . همچنین زمان لازم برای عبور موج سیل در نقطه پایین دست مدتی بیشتر از هیدروگراف بالادستی خواهد بود که این حالت را پایین افتادگی یا فروکش دبی اوج می گویند .
انواع روش های روندیابی سیل
روش های روندیابی سیل دو گروه می باشند . یکی از این گروه ها روندیابی هیدرولوژیکی است که از اصل پیوستگی جریان و رابطه بین دبی و ذخیره موقت آب در طول مسیر استفاده می شود که روش های نسبتاً ساده و آسانی بوده و نتایج حاصله برای استفاده در کارهای آبی نیز از دقت کافی برخوردار است . در روش های دیگر از اصول پیچیده هیدرولیک و قوانین جریان های غیرماندگار در آبراهه روباز استفاده می شود که به آن ها روندیابی هیدرولیکی گفته می شود . انتخاب نوع روش در روندیابی سیل به ماهیت مساله و داده های موجود بستگی دارد . در عملیات معمول هیدرولوژی بیشتر از روش های ساده و نوع اول استفاده می شود ؛ زیرا انجام آن ، هم با دست و هم با کامپیوتر امکان پذیر است ، حال آن که در روش های دوم استفاده از کامپیوتر اجتناب ناپذیر بوده و علاوه بر آن به اطلاعات وسیع هیدرولیکی نیز نیازمندیم. روشهای مسیریابی هیدرولوژیکی اساسا از معادله تداوم را استفاده می کنند. این در صورتی است که روش های هیدرولیکی معادله تداوم را همراه با معادله حرکت ناپایدار استفاده می کند . معادله تداوم استفاده شده در همه مسیر یابی هیدرولوژیکی به عنوان معادله اولیه بیان می کند که تفاوت بین نرخ جریان و خروج برابر با نرخ تغییر ذخیره سازی است .
روندیابی جریان
علت اصلی انجام فرآیند روندیابی یک جریان در آبراهه ، محاسبه تاخیر زمانی و نیز میزان تضعیف جریان از محل ورودی جریان به آبراهه تا محل خروج جریان از آبراهه است . علت این تاخیر زمانی و تضعیف ، طول و شیب و همچنین دیگر خصوصیات آبراهه است .
انواع روش های روندیابی جریان
- روش موج سینماتیکی (kinematic wave ) : روش روندیابی جریان موج سینماتیکی ، معادلات جریان کاملا ناپایدار را با صرف نظر کردن از نیروهای ماند و فشار تقریب می کند . همچنین در این روش فرض بر آن گرفته می شود که شیب انرژی با شیب بستر رودخانه برابر است بنابریان این روش برای رودخانه های نسبتا شیبدار بسیار مناسب است . همچنین این روش در مناطق شهری که کانال های طبیعی اطلاح شده اند و شیب و شکل طبیعی یافته اند ، نتایج مناسبی را ایجاد می کند .
- روش تاخیری ( Lag ) : روش روندیابی تاخیری فقط نشان دهنده انتقال موج است . در این روش فرآیند تضعیف جریان یا پخشودگی در نظر گرفته نمی شود بنابراین روش فوق برای آبراهه های کوتاه با زمان سفر قابل پیشبینی که در آنها زمان سفر با عمق جریان تغییر نمی نماید ، بکار می رود .
- روش پالس اصلاح شده ( Modified Puls ) : این روش اغلب روش روندیابی ذخیره ای یا روندیابی آبگیر مسطح نامیده می شود . روش فوق از قانون بقای جرم استفاده می کند و ارتباط میان ذخیره و دبی را برای مسیریابی جریان از طریق تقسیم بندی آبراهه بکار می برد . این روش برای زمانی مناسب است که به علت وجود تنگ شدگی در آبراهه پس رفت جریان رخ دهد و طول پس رفت جریان تمامی آبراهه را تحت تاثیر قرار دهد .
- روش ماسکینگام ( Muskingum ) : این روش نیز از قانون بقای جرم برای روندیابی جریان در آبراهه استفاده می کند . با این وجود ، فرض مسطح بودن سطح آب در این روش وجود ندارد بلکه سطح آب خطی غیر مسطح فرض می شود . در نتیجه امکان محاسبه ذخیره افزایش یافته در طول دوره اوج گیری سیل و نیز ذخیره کاهش یافته در دوره فروکش آن وجود دارد .
- روش ماسکینگام-کونگ ( Muskingum-cunge ) : این روش براساس ترکیبی از قانون بقای جرم و بخش انتشار قانون بقای اندازه حرکت است . این روش گاهی به عنوان روش ضریب متغیر اطلاق می شود و همچنین قابلیت ارائه تضعیف موج جریان را داراست و در آبراهه هایی با شیب کوچک قابل استفاده است .
- روش تجربی ( Straddle Stagger ) : در این روش تجربی در مقدار زمانی مشخص ، جریان ورودی تاخیر می یابد . جریان های تاخیر یافته در مقدار زمان مشخصی میان گیری می شوند و جریان خروجی را ایجاد می کنند .
