مقالات
الگوي توزیع زمانی بارش در استان سیستان و بلوچستان
الگوي توزیع زمانی بارش در استان سیستان و بلوچستان
عباس خاك سفیدي ، نادر نورا، نادر بیرودیان و علی نجفی نژاد
دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه آبخیزداري، دانشگاه علوم کشاورزي و منابع طبیعی گرگان، استادیار گروه آبخیزداري،
دانشگاه علوم کشاورزي و منابع طبیعی گرگان، دانشیار گروه آبخیزداري، دانشگاه علوم کشاورزي و منابع طبیعی گرگان
تاریخ پذیرش: 1 /2/ 88 تاریخ دریافت: 87/2/28
مقدمه
طراحی بیشتر تأسیسات مهندسی نیازمند درك کامل و جامع از میزان نزولات جوي به اضافه توزیع زمانی آنها می باشد. کاربرد الگوهاي توزیع زمانی بارش موجب افزایش دقت در شبیه سازي هیدرولوژیکی حوزه هاي آب خیز می شود. یکی از اصلی ترین عوامل مورد نیاز در تهیه و توسعه مدل هیدرولوژیکی حوزه هاي آب خیز شناخت توزیع زمانی بارش می باشد. ساخت سدها و تأسیسات آبی براي توسعه طرح هاي آب و خاك و تأمین آب شرب و کشاورزي نیازمند مطالعات وسیع هیدرولوژیکی است. برخی از این مطالعات براي برآورد و پیش بینی سیلاب و رسوب می باشد که در طراحی مخازن و سرریز سدها اهمیت فراوان دارند. یکی از راه هاي ممکن در برآورد سیلاب طراحی در یک حوزه، استفاده از آمار بارش در انتخاب باران طراحی می باشد. باران طراحی با چند خصیصه از قبیل: مقدار کل باران، تداوم کل، توزیع زمانی باران، معرفی و مشخص می شود. الگوي توزیع زمانی بارش که در واقع نحوه تغییر شدت بارش در طول مدت بارندگی است، تأثیر مستقیمی بر حجم، دبی اوج سیلاب و حجم رسوب می گذارد. گام نخست در برآورد سیلاب طرح در یک حوزه آب خیز از طریق استفاده از آمار بارش، انتخاب یک رگبار ویژه می باشد. باران طرح که خود مولد سیلاب طرح در حوزه هاي آب خیز است داراي ویژگی هایی نظیر چگونگی توزیع زمانی مقدار باران در طول مدت بارندگی است. در زمینه توزیع زمانی بارش هاي رگباري و تعیین الگوي توزیع زمانی در پایه هاي زمانی متفاوت مطالعات و تحقیق هاي گوناگونی صورت پذیرفته که برخی از این مطالعات به شرح زیر می باشند:
- هرشفیلد ( 1962 ) با استفاده از داده هاي 50 ایستگاه هواشناسی که در سراسر ایالات متحده آمریکا 18 و 24 ساعت را ،12 ، پراکنده بودند 300 رگبار شدید را انتخاب و به تفکیک، مجموعه بارش هاي 6 استخراج کرده و یک الگوي میانگین براي هر پایه زمانی تهیه کرد. به لحاظ تشابه این الگو در 4 پایه زمانی، هرشفیلد با جداسازي آنها یک نمودار شاخص براي سراسر ایالات متحده آمریکا ارایه نمود و بیان داشت که با توجه به شرایط متفاوت هوا و اقلیم در مناطق مختلف، تیپ هاي توزیع زمانی بارش یکسان نمی باشد.
- پیل گریم و کردري ( 1975 ) الگوي توزیع زمانی بارش در منطقه سیدنی استرالیا را با استفاده از 50 رگبار شدید با پایه هاي زمانی مختلف مربوط به 51 سال آماري به روش ترسیمی و محاسباتی ارایه نمودند.
- کیفر و چو ( 1975 ) با استفاده از منحنی هاي شدت- مدت- فراوانی اقدام به تعیین الگوي زمانی رگبار طراحی شهر شیکاگو نمودند. آنها براي تعیین نقطه اوج بارندگی هیتوگراف رگبار طراحی خود، از (r) داده هاي بارندگی شهر شیکاگو استفاده نموده و با تحلیل هاي فراوانی، پارامتر محل اوج رگبار طراحی 0 (در این الگو زمان تداوم رگبار واحد می باشد) محاسبه کردند. / را براي این شهر معادل 375
- چاو و ین ( 1980 ) در استرالیا براي 8 ناحیه اصلی آب و هوایی، علاوه بر رسم منحنی هاي شدت- 72 ساعته و براي دوره ،12 ، مدت- فراوانی، الگوهاي توزیع زمانی بارش را براي بارش هاي 1 بازگشت 20 و 50 سال در قالب نقشه هایی تهیه کرده اند. (1989 ) ضمن بررسی موقعیت زمانی شدیدترین جزء بارندگی در - دفتر عمران ایالت متحده عظیم ترین بارش هاي ثبت شده در آمریکا، بیان داشته که شدیدترین جزء بارش به جاي وسط، در فاصله یک سوم از انتهاي بارندگی (یا دو سوم از زمان شروع بارش) قرار دارد و چنین الگویی را الگوي بیش ترین بارش محتمل تلقی کرده که براي محاسبه بیش ترین سیلاب محتمل به کار می رود.
- بزرگ زاده ( 1995 ) نحوه استخراج الگوهاي توزیع زمانی بارش هاي 24 ساعته چند ایستگاه باران نگار شمال کشور را براساس روشSCS تشریح نموده و الگوهاي تیپ منطقه را به طور عموم بین تیپ هاي شمال کشور راگزارش کرد.
- طالب بیدختی ( 1995 ) با استفاده از روش هاي پیل گریم و هاف، الگوي توزیع زمانی بارش در 7 ایستگاه استان سمنان را استخراج کرده است. در روش پیل گریم بارش هاي شدید براي 5 پایه زمانی12 و 24 ساعته انتخاب و نمودار تجمعی بی بعد آنها ترسیم و منحنی متوسط در هر تداوم ،6 ،3 ،1 استخراج گردیده است. براساس نتایج به دست آمده از این روش درصد بیشتري از مقدار بارش در بخش میانی زمان تداوم بارش اتفاق می افتد. در روش هاف رگبارها به چهار چارك تقسیم بندي شده است. این تقسیم بندي براساس این که شدیدترین قسمت بارش در کدام یک از چارك ها به وقوع پیوسته است استوار می باشد در این روش بیش ترین احتمال وقوع براي چارك سوم و کم ترین فراوانی براي چارك هاي اول و چهارم گزارش شده است.
- ملایی و تلوري ( 1995 ) الگوي توزیع زمانی بارش براي 4 ایستگاه باران سنج استان کهکیلویه و بویراحمد را به صورت منطقه اي با استفاده از روش محاسباتی پیل گریم به دست آوردند و نتیجه گرفتند 3 و 9 ساعته، حداکثر مقدار بارش در 25 درصد دوم بوده و در ،2 ، که در بارش هاي با تداوم 1 12 و 18 ساعته، حداکثر مقدار بارش در 25 درصد سوم و در بارش هاي با تداوم 24 ، بارش هاي 6 ساعته حداکثر مقدار بارش در 25 درصد چهارم به وقوع پیوسته است و با افزایش مدت تداوم بارش، حداکثر مقدار بارش از 25 درصد دوم زمان تداوم به سمت انتهاي مدت تداوم ( 25 درصد چهارم) انتقال می یابد.
- رضیئی ( 2000 ) الگوي توزیع زمانی بارش را در 13 ایستگاه باران نگار استان تهران با استفاده از 6 و 12 ساعته مورد بررسی ،2 ، روش هاي احتمالاتی هاف و محاسباتی پیل گریم براي بارش هاي 1 قرار داده و نتیجه گرفت که در رگبارهاي 1 ساعته حداکثر مقدار بارش در چارك اول و یا دوم، در رگبارهاي 2 ساعته حداکثر در چارك دوم و سوم و در پایه هاي زمانی 6 و 12 ساعته حداکثر در چارك دوم و سوم می باشد. در این بررسی مقدار بارش حداکثر در چارك هاي دوم و سوم رگبارها گزارش شده و تعداد رگبارهایی که حداکثر مقدار بارش در آنها در چارك هاي اول و چهارم قرار دارند اندك بود و با افزایش پایه زمانی رگبار نقطه اوج بارندگی به انتهاي رگبار میل پیدا می کند.
- بنی اسدي و همکاران ( 2003 ) الگوي توزیع زمانی بارش را به روش ترسیمی پیل گریم براي استان کرمان استخراج کردند. آنها مقدار بارش حداکثر را براي تداوم هاي 1 و 2 ساعته در 25 درصد اول 9 و 12 ساعته، حداکثر مقدار بارش را در 25 درصد دوم، براي تداوم 18 و ، تداوم، براي تداوم هاي 6 24 ساعته، حداکثر مقدار بارش را به ترتیب در 25 درصد چهارم و سوم گزارش نمودند.
- تلوري و همکاران ( 2003 ) الگوي توزیع زمانی بارش را براي حوزه هاي شرقی و غربی دریاي خزر با استفاده از روش هاي هاف و پیل گریم تهیه کردند و گزارش نمودند که الگوهاي میانگین بارش هاي با تداوم بیش از 12 ساعته داراي توزیع زمانی به نسبت یکنواخت بوده و در بارش هاي کمتر از 12 ساعت بیش از 50 درصد از مقدار بارش در یک دوم مرکز بارش به وقوع می پیوندد.
- حاتمی یزد و همکاران ( 2005 ) براي تعیین الگوي توزیع زمانی بارش در پایه هاي زمانی 1 ، 3، 6، 9، 18 و 24 ساعته در استان خراسان بزرگ با استفاده از گراف هاي باران نگار 18 ایستگاه باران سنج ،12 ثبات و تعیین عمق بارش در فواصل زمانی مشخص و تقسیم بندي به چهار چارك (چارك اول، دوم، سوم و چهارم) و اعمال روش رتبه بندي به نتایج زیر دست یافت: الف- در اغلب بارش هاي کوتاه مدت که زمان بارندگی کمتر از 4 ساعت است شدت بارندگی در 25 درصد اول (چارك اول) حداکثر می باشد. ب- در بارش هاي بلندمدت (مدت زمان بیش از 4 ساعت)، بیش ترین شدت بارش در 25 درصد دوم (چارك دوم) به وقوع می پیوندد. ج- به طورکلی در استان خراسان بزرگ که از نظر اقلیمی خشک و نیمه خشک می باشد، در نیمه اول بارندگی بیش از 50 درصد
بارش اتفاق می افتد.
- گلکار ( 2006 ) براي تعیین الگوهاي توزیع زمانی در شهرهاي بم، تهران، شیراز و گرگان با 48 ساعته از روش هاي پیل گریم و هاف استفاده کرد و نتیجه گرفت که: ،24 ،12 ،6 ،3 ، تداوم هاي 1 ، 3، 6، 9، 18 و 24 همه الگوهاي 50 درصد چارك هاي مختلف تهران و گرگان بسیار شبیه به هم بوده و می توان این الگوها را در صورت نبود یکی به جاي دیگري جایگزین کرد. با مقایسه نمودار احتمال تجربی 50 درصد روش هاف مشاهده کردند که به جز تداوم 48 ساعته تهران، سایر تداوم هاي ایستگاه هاي تحت بررسی شباهت زیادي به هم ندارند.
براساس نتایج به دست آمده از تحقیق هاي انجام شده توسط محققان، ملاحظه می شود که روش هاي مختلفی جهت تعیین الگوي توزیع زمانی رگبارها وجود داشته که در هر منطقه با توجه به شرایط اقلیمی منطقه، اهمیت در طرح هاي منابع آب و همچنین آمار موجود، نتایج با هم اختلاف داشته و نتایج به دست آمده در حوزه هاي دیگر کاربرد ندارد. با توجه به آب و هواي خشک و بیابانی استان سیستان و بلوچستان، هدف از تهیه این مقاله به کارگیري روش محاسباتی پیل گریم، براي تعیین مناسب ترین الگوي توزیع زمانی بارش هاي رگباري در استان می باشد.
برای ادامه مطلب روی متن زیر کلیک کنید:
الگوي توزیع زمانی بارش در استان سیستان و بلوچستان
طراحی بیشتر تأسیسات مهندسی نیازمند درك کامل و جامع از میزان نزولات جوي به اضافه توزیع زمانی آنها می باشد. کاربرد الگوهاي توزیع زمانی بارش موجب افزایش دقت در شبیه سازي هیدرولوژیکی حوزه هاي آب خیز می شود. یکی از اصلی ترین عوامل مورد نیاز در تهیه و توسعه مدل هیدرولوژیکی حوزه هاي آب خیز شناخت توزیع زمانی بارش می باشد. ساخت سدها و تأسیسات آبی براي توسعه طرح هاي آب و خاك و تأمین آب شرب و کشاورزي نیازمند مطالعات وسیع هیدرولوژیکی است. برخی از این مطالعات براي برآورد و پیش بینی سیلاب و رسوب می باشد که در طراحی مخازن و سرریز سدها اهمیت فراوان دارند. یکی از راه هاي ممکن در برآورد سیلاب طراحی در یک حوزه، استفاده از آمار بارش در انتخاب باران طراحی می باشد. باران طراحی با چند خصیصه از قبیل: مقدار کل باران، تداوم کل، توزیع زمانی باران، معرفی و مشخص می شود. الگوي توزیع زمانی بارش که در واقع نحوه تغییر شدت بارش در طول مدت بارندگی است، تأثیر مستقیمی بر حجم، دبی اوج سیلاب و حجم رسوب می گذارد. گام نخست در برآورد سیلاب طرح در یک حوزه آب خیز از طریق استفاده از آمار بارش، انتخاب یک رگبار ویژه می باشد. باران طرح که خود مولد سیلاب طرح در حوزه هاي آب خیز است داراي ویژگی هایی نظیر چگونگی توزیع زمانی مقدار باران در طول مدت بارندگی است. در زمینه توزیع زمانی بارش هاي رگباري و تعیین الگوي توزیع زمانی در پایه هاي زمانی متفاوت مطالعات و تحقیق هاي گوناگونی صورت پذیرفته که برخی از این مطالعات به شرح زیر می باشند:
- هرشفیلد ( 1962 ) با استفاده از داده هاي 50 ایستگاه هواشناسی که در سراسر ایالات متحده آمریکا 18 و 24 ساعت را ،12 ، پراکنده بودند 300 رگبار شدید را انتخاب و به تفکیک، مجموعه بارش هاي 6 استخراج کرده و یک الگوي میانگین براي هر پایه زمانی تهیه کرد. به لحاظ تشابه این الگو در 4 پایه زمانی، هرشفیلد با جداسازي آنها یک نمودار شاخص براي سراسر ایالات متحده آمریکا ارایه نمود و بیان داشت که با توجه به شرایط متفاوت هوا و اقلیم در مناطق مختلف، تیپ هاي توزیع زمانی بارش یکسان نمی باشد.
- پیل گریم و کردري ( 1975 ) الگوي توزیع زمانی بارش در منطقه سیدنی استرالیا را با استفاده از 50 رگبار شدید با پایه هاي زمانی مختلف مربوط به 51 سال آماري به روش ترسیمی و محاسباتی ارایه نمودند.
- کیفر و چو ( 1975 ) با استفاده از منحنی هاي شدت- مدت- فراوانی اقدام به تعیین الگوي زمانی رگبار طراحی شهر شیکاگو نمودند. آنها براي تعیین نقطه اوج بارندگی هیتوگراف رگبار طراحی خود، از (r) داده هاي بارندگی شهر شیکاگو استفاده نموده و با تحلیل هاي فراوانی، پارامتر محل اوج رگبار طراحی 0 (در این الگو زمان تداوم رگبار واحد می باشد) محاسبه کردند. / را براي این شهر معادل 375
- چاو و ین ( 1980 ) در استرالیا براي 8 ناحیه اصلی آب و هوایی، علاوه بر رسم منحنی هاي شدت- 72 ساعته و براي دوره ،12 ، مدت- فراوانی، الگوهاي توزیع زمانی بارش را براي بارش هاي 1 بازگشت 20 و 50 سال در قالب نقشه هایی تهیه کرده اند. (1989 ) ضمن بررسی موقعیت زمانی شدیدترین جزء بارندگی در - دفتر عمران ایالت متحده عظیم ترین بارش هاي ثبت شده در آمریکا، بیان داشته که شدیدترین جزء بارش به جاي وسط، در فاصله یک سوم از انتهاي بارندگی (یا دو سوم از زمان شروع بارش) قرار دارد و چنین الگویی را الگوي بیش ترین بارش محتمل تلقی کرده که براي محاسبه بیش ترین سیلاب محتمل به کار می رود.
- بزرگ زاده ( 1995 ) نحوه استخراج الگوهاي توزیع زمانی بارش هاي 24 ساعته چند ایستگاه باران نگار شمال کشور را براساس روشSCS تشریح نموده و الگوهاي تیپ منطقه را به طور عموم بین تیپ هاي شمال کشور راگزارش کرد.
- طالب بیدختی ( 1995 ) با استفاده از روش هاي پیل گریم و هاف، الگوي توزیع زمانی بارش در 7 ایستگاه استان سمنان را استخراج کرده است. در روش پیل گریم بارش هاي شدید براي 5 پایه زمانی12 و 24 ساعته انتخاب و نمودار تجمعی بی بعد آنها ترسیم و منحنی متوسط در هر تداوم ،6 ،3 ،1 استخراج گردیده است. براساس نتایج به دست آمده از این روش درصد بیشتري از مقدار بارش در بخش میانی زمان تداوم بارش اتفاق می افتد. در روش هاف رگبارها به چهار چارك تقسیم بندي شده است. این تقسیم بندي براساس این که شدیدترین قسمت بارش در کدام یک از چارك ها به وقوع پیوسته است استوار می باشد در این روش بیش ترین احتمال وقوع براي چارك سوم و کم ترین فراوانی براي چارك هاي اول و چهارم گزارش شده است.
- ملایی و تلوري ( 1995 ) الگوي توزیع زمانی بارش براي 4 ایستگاه باران سنج استان کهکیلویه و بویراحمد را به صورت منطقه اي با استفاده از روش محاسباتی پیل گریم به دست آوردند و نتیجه گرفتند 3 و 9 ساعته، حداکثر مقدار بارش در 25 درصد دوم بوده و در ،2 ، که در بارش هاي با تداوم 1 12 و 18 ساعته، حداکثر مقدار بارش در 25 درصد سوم و در بارش هاي با تداوم 24 ، بارش هاي 6 ساعته حداکثر مقدار بارش در 25 درصد چهارم به وقوع پیوسته است و با افزایش مدت تداوم بارش، حداکثر مقدار بارش از 25 درصد دوم زمان تداوم به سمت انتهاي مدت تداوم ( 25 درصد چهارم) انتقال می یابد.
- رضیئی ( 2000 ) الگوي توزیع زمانی بارش را در 13 ایستگاه باران نگار استان تهران با استفاده از 6 و 12 ساعته مورد بررسی ،2 ، روش هاي احتمالاتی هاف و محاسباتی پیل گریم براي بارش هاي 1 قرار داده و نتیجه گرفت که در رگبارهاي 1 ساعته حداکثر مقدار بارش در چارك اول و یا دوم، در رگبارهاي 2 ساعته حداکثر در چارك دوم و سوم و در پایه هاي زمانی 6 و 12 ساعته حداکثر در چارك دوم و سوم می باشد. در این بررسی مقدار بارش حداکثر در چارك هاي دوم و سوم رگبارها گزارش شده و تعداد رگبارهایی که حداکثر مقدار بارش در آنها در چارك هاي اول و چهارم قرار دارند اندك بود و با افزایش پایه زمانی رگبار نقطه اوج بارندگی به انتهاي رگبار میل پیدا می کند.
- بنی اسدي و همکاران ( 2003 ) الگوي توزیع زمانی بارش را به روش ترسیمی پیل گریم براي استان کرمان استخراج کردند. آنها مقدار بارش حداکثر را براي تداوم هاي 1 و 2 ساعته در 25 درصد اول 9 و 12 ساعته، حداکثر مقدار بارش را در 25 درصد دوم، براي تداوم 18 و ، تداوم، براي تداوم هاي 6 24 ساعته، حداکثر مقدار بارش را به ترتیب در 25 درصد چهارم و سوم گزارش نمودند.
- تلوري و همکاران ( 2003 ) الگوي توزیع زمانی بارش را براي حوزه هاي شرقی و غربی دریاي خزر با استفاده از روش هاي هاف و پیل گریم تهیه کردند و گزارش نمودند که الگوهاي میانگین بارش هاي با تداوم بیش از 12 ساعته داراي توزیع زمانی به نسبت یکنواخت بوده و در بارش هاي کمتر از 12 ساعت بیش از 50 درصد از مقدار بارش در یک دوم مرکز بارش به وقوع می پیوندد.
- حاتمی یزد و همکاران ( 2005 ) براي تعیین الگوي توزیع زمانی بارش در پایه هاي زمانی 1 ، 3، 6، 9، 18 و 24 ساعته در استان خراسان بزرگ با استفاده از گراف هاي باران نگار 18 ایستگاه باران سنج ،12 ثبات و تعیین عمق بارش در فواصل زمانی مشخص و تقسیم بندي به چهار چارك (چارك اول، دوم، سوم و چهارم) و اعمال روش رتبه بندي به نتایج زیر دست یافت: الف- در اغلب بارش هاي کوتاه مدت که زمان بارندگی کمتر از 4 ساعت است شدت بارندگی در 25 درصد اول (چارك اول) حداکثر می باشد. ب- در بارش هاي بلندمدت (مدت زمان بیش از 4 ساعت)، بیش ترین شدت بارش در 25 درصد دوم (چارك دوم) به وقوع می پیوندد. ج- به طورکلی در استان خراسان بزرگ که از نظر اقلیمی خشک و نیمه خشک می باشد، در نیمه اول بارندگی بیش از 50 درصد
بارش اتفاق می افتد.
- گلکار ( 2006 ) براي تعیین الگوهاي توزیع زمانی در شهرهاي بم، تهران، شیراز و گرگان با 48 ساعته از روش هاي پیل گریم و هاف استفاده کرد و نتیجه گرفت که: ،24 ،12 ،6 ،3 ، تداوم هاي 1 ، 3، 6، 9، 18 و 24 همه الگوهاي 50 درصد چارك هاي مختلف تهران و گرگان بسیار شبیه به هم بوده و می توان این الگوها را در صورت نبود یکی به جاي دیگري جایگزین کرد. با مقایسه نمودار احتمال تجربی 50 درصد روش هاف مشاهده کردند که به جز تداوم 48 ساعته تهران، سایر تداوم هاي ایستگاه هاي تحت بررسی شباهت زیادي به هم ندارند.
براساس نتایج به دست آمده از تحقیق هاي انجام شده توسط محققان، ملاحظه می شود که روش هاي مختلفی جهت تعیین الگوي توزیع زمانی رگبارها وجود داشته که در هر منطقه با توجه به شرایط اقلیمی منطقه، اهمیت در طرح هاي منابع آب و همچنین آمار موجود، نتایج با هم اختلاف داشته و نتایج به دست آمده در حوزه هاي دیگر کاربرد ندارد. با توجه به آب و هواي خشک و بیابانی استان سیستان و بلوچستان، هدف از تهیه این مقاله به کارگیري روش محاسباتی پیل گریم، براي تعیین مناسب ترین الگوي توزیع زمانی بارش هاي رگباري در استان می باشد.
برای ادامه مطلب روی متن زیر کلیک کنید:
الگوي توزیع زمانی بارش در استان سیستان و بلوچستان
دسته بندی :
آب۱۴۰۴ دی ۹, سهشنبه