نرم افزار WMS یک رابط کاربری سفارشی برای مدل HEC-1 می باشد که راه حل ساده ای برای تنظیم پارامترهای مدل ارائه می دهد و درواقع یک رابط کاربری گرافیکی برای اجرای مدل و تجسم نتایج می باشد. نرم افزار WMS، اطلاعات پس زمینه را از منابع گوناگون GIS و CAD جمع آوری می کند و شما می توانید داده های آنلاین (نقشه ها، تصاویر، ارتفاع، کاربری زمین و جنس خاك) را از پایگاه داده های متعدد به دست آورید. این نرم افزار به شما اجازه می دهد تا با استفاده از گرافیک های OpenGL بهینه شده با مدل های واقعی در محیط سه بعدی ارتباط برقرار کنید و برای ارائه پاورپوینت، چاپ و نمایش های تحت وب، عکس های واقعی و انیمیشن های خود را ایجاد کنید. در این نوشته به بررسی مدل سازی طوفان تک رخداد شامل بارش، تلفات، هیدروگراف واحد و روندیابی جریان با مدل HEC-1 در نرم افزار WMS خواهیم پرداخت. پس با ما همراه باشید.
چرا مدل HEC-1 را در WMS استفاده کنیم؟
نرم افزار WMS یک رابط سفارشی برای مدل HEC-1 پیش بینی کرده تا راه حلی ساده برای برپایی پارامتر های مدل و رابط های گرافیکی کاربر ارائه دهد که نتایج مدل را اجرا کرده و به تصویر بکشد. جمع آوری داده های پس زمینه از منابع مختلف از GIS گرفته تا CAD و دسترسی به داده های آنلاین تعداد زیادی از پایگاه دادهی نقشه ها، تصاویر، رقوم ارتفاعی، کاربری زمین و داده های خاک را برعهده می گیرد. WMS این امکان را به شما می دهد تا این امکان را داشته باشید از بهینه کردن گرافیک OpenGL تصاویر رندر شده واقعی و انیمیشن برای پاورپوینت، پرینت و ارائه های تحت وب بسازید.
مروری بر مدل HEC-1
مدل HEC-1 توسط مرکز مهندسین هیدرولوژی در کالیفرنیا توسعه داده شده و مدت زمان طولانی یکی از برنامه های استاندارد صنعتی برای تجزیه و تحلیل هیدرلوژی بوده است. این مدل برای یک طوفان تک رخداد با مدل پارامترهای توزیع شده است که شامل چندین گزینه برای مدل سازی بارندگی، تلفات، هیدروگراف های واحد و مسیریابی جریان است.
رابط HEC-1 موجود در WMS، ورود و مدیریت داده های ورودی و نمایش نتایج تجزیه و تحلیل را آسان می کند. مدل HEC-1 به منظور شبيه سازي پاسخ سطوح رواناب حوضه رودخانه به بارش با معرفي حوضه به عنوان يك سيستم ارتباطي از اجزاء هيدرولوژيك و هيدروليكي است. هر جزء مدل یک جنبه از روند بارش-رواناب درون یک بخش از حوضه است که معمولا به عنوان زیرحوضه شناخته می شود.
یک جزء ممکن است نماینده یک رواناب سطح، یک کانال جریان یا یک مخزن باشد. نمایندگی یک جزء نیاز به یک مجموعه ای از پارامترها را مشخص می کند که ویژگی های خاصی از مولفه و روابط ریاضی است که فرآیندهای فیزیکی را توصیف می کنند. نتیجه فرآیند مدل سازی، محاسبه هیدروگراف جریان در مکان های مورد نظر در حوضه رودخانه است.
مدل HEC-HMS
مدل HEC-HMS توسعه یافته شده مدل HEC-1 ست. اگر فکر می کنید که تنها رابط گرافیکی برای نمایش نمودارها و تصاویر رنگی به آن اضافه شده در طرز فکر خود تجدید نظر کنید. در ادامه با ما باشید تا تفاوت های بنیادین در محاسبات مشخصات پارامتر ها را برای شما شرح دهیم.
الف) محاسبه جریان پایه هیدروگراف با روش Recession
روش مذکور شامل یک ثابت بازگشتی برای مشخص کردن نرخ کاهش جریان بازگشتی نسبت به زمان است .در HEC-HMS این پارامتر بصورت درصدی از جریان بازگشتی فعلی نسبت به جریان بازگشتی یک روز قبل تعریف شده است . در HEC-1 این پارامتر RTIOR نامیده می شود و بصورت درصدی از جریان بازگشتی فعلی نسبت به همین جریان در یک ساعت بعد تعریف شده است.
روش Recession برای جداسازی دبی پایه از رواناب مستقیم در رخداد های تک واقعه کاربرد دارد . دبی پایه بخشی از جریان رودخانه است که به طور مستقیم از بارش مازاد در طول یک رویداد توفان تولید شده است . این مقدار معادل با جریانی است که بدون داشتن سهمی از بارندگی همراه رواناب مستقیم جریان دارد . برآورد دبی پایه با استفاده از رابطه Recession یا رابطه بازگشتی و تفکیک این جریان از رواناب مستقیم در هیدروگراف کاربرد دارد.
ب) هیدروگراف واحد کلارک
متد کلارک هیدروگراف واحدی را تولید می کند که بصورت تئوری مقدارنامحدودی عرض دارد زیرا هر عرض روی انتهای هیدروگراف واحد بوسیله ضرب عرض قبلی در کسری ثابت محاسبه می شود . در هردو روش مدل سازی HEC-1 و HEC-HMS انتهای هیدروگراف واحد هنگامی که حجم نمایش داده شده از 0.995 عبور میکند تمام می شود . درHEC-HMS مقادیر عرض ها تا جایی که مقدار حجم به 1.000 برسد تنظیم می شوند . این قسمت که تنظیم کننده عرض ها برای رسیدن به حجم واحد است در مدل HEC-1 انجام نمی پذیرد .
ج) مشخصات فیزیکی کانال
مشخصات فیزیکی کانال به همراه منشور مقاطع عرضی به طرق مختلفی در دو مدل HEC-1 و Hec-HMS تولید می شود . در HEC-HMS مشخصات از مشخصات فیزیکی کانال محاسبه می شوند که در عوض در مدل HEC-1 مشخصات کانال با فرمول هایی که بر اساس فرضیات موج سینماتیک هستند محاسبه می شود. در مدل HEC-HMS مساحت جریان در مقاطع عرضی از پارامترهای فیزیکی مقاطع محاسبه می شود که W عرض زیرین کانال ، Z شیب کناره ها ،y عمق جریان می باشد. سرعت جریان از فرمول مانینگ محاسبه می شود.
د) مقاطع عرضی 8 نقطه ای
مقاطع عرضی 8 نقطه ای برای محاسبه در مشخصات هیدرولیکی کانال ها بصورت متفاوتی در دو مدل HEC-1 و HEC-HMS محاسبه می شوند. در HEC-HMS عمق جریان برای دبی داده شده از مشخصات مقاطعه عرضی داده شده بدست می آید و سپس مساحت، عرض بالا ،سرعت موج برای آن عمق از داده های مقاطع عرضی محاسبه می شود. در HEC-1 دبی، مساحت، عرض بالا و سرعت موج برای 20 عمق محاسبه شده ودر جدولی ذخیره می شود.
