معرفی شبیه سازی هیدرولیکی دوبعدی جریان به عنوان روشی جهت تخمین زمان تمرکز

نوع مقاله : مقاله کامل (پژوهشی)

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشگاه جهرم، جهرم، فارس، ایران

2 گروه مهندسی علوم آب دانشکده کشاورزی دانشگاه جهرم

3 گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه جهرم، جهرم، ایران

چکیده

زمان تمرکز پارامتری اساسی در برآورد سیلاب جهت طراحی انواع سازه های هیدرولیکی است. لذا انتخاب روش صحیح برآورد زمان تمرکز از اهمیت خاصی برخوردار است. هدف از این تحقیق ارائه روشی نوین جهت محاسبه زمان تمرکز بر اساس مفهوم اصلی آن یعنی مدت زمان لازم جهت حرکت آب از دورترین نقطه هیدرولوژیکی حوضه تا خروجی آن می‌باشد. بدین منظور مدل‌سازی حرکت آب به وسیله شبیه‌سازی هیدرولیکی دوبعدی صورت گرفته است. حوضه آبریز علی‌آباد در استان فارس به عنوان مطالعه موردی انتخاب گردیده و زمان تمرکز آن به وسیله روش ردیاب محلول نمک تعیین گردیده است. نتایج اندازه‌گیری صحرایی جهت صحت‌سنجی شبیه‌سازی عددی مورد استفاده قرار گرفته است. غیر از شبیه‌سازی عددی، مقادیر زمان تمرکز با استفاده از 48 معادله تجربی محاسبه گردید از میان روش‌های تجربی محاسبه زمان تمرکز، حداکثر خطای بدست آمده بیش از سیصد درصد و حداقل خطای بدست آمده معادل 7/6 درصد می‌باشد. نتایج شبیه‌سازی عددی نیز بسته به تعریف و مقادیر مختلف پارسل آب بین 3 تا 27 درصد خطا داشته‌اند که در مقایسه با روش‌های تجربی نتایج بسیار بهتری می‌باشد. به طور کلی نتایج نشان می‌دهد که از میان روش‌های تجربی مورد استفاده سه روش کمترین خطا را در مقایسه با داده‌های اندازه‌گیری شده داشته‌اند که برای حوضه مورد مطالعه و حوضه‌های با ویژگی‌های هیدرولوژیکی مشابه پیشنهاد می‌گردد. همچنین شبیه‌سازی هیدرولیکی یک روش کارآمد جهت تعیین زمان تمرکز برای هر نوع حوضه آبریز معرفی می‌گردد.

کلیدواژه‌ها


Alizadeh, A. (2009). Principles of Applied Hydrology. 26th Edition, Astan Ghods Razavi, Publications. 802.
American Society of Civil Engineers. (1997). Flood runoff analysis., ASCE Press. New York.
Azadnia, F., Rostami, N. and Kamalimoghadam, R. (2009). Comparison of some empirical methods for evaluation of the time of concentration (TC) in maime basin of ilam province. Iranian Water Research Journal. 3(4), 1-8. (In Persian).
Azizian, A. (2018). Uncertainty analysis of time of concentration equations based on first-order-analysis (FOA) method.  American Journal of Engineering and Applied Sciences, 11(1), 327-341. (In Presian)
Chow, V.T. (1959). Open-Channel Hydraulics, Mc graw-Hill. New York.
Dasturani, M.T., Talebi, A., Abdollahvand, A. and Moghadamnia, A.R. (2011). Investigation the effect of Automatic Methods of Physical Parameters Estimation on Rivers (by GIS) on the Precision of Time of Concentration Relations of Concentrated Flows. 7thNational Conference on Watershed Engineering and Sciences, Isfahan Technical University, Isfahan Iran. (In Persian)
Dastourani, M.T., Abdollahvand, A., Osareh, H., Talebi, A. and Moghaddamnia, A. (2011). Determination of application of some experimental relations of concentration time for estimation ofsurveying time in waterway. Journal of Watershed Management Research. 99, 42-52. (In Persian).
Eslamian, S. and Mehrabi, A. (2005). Determination of experimental relations in estimation of concentration time in mountainous watershed basins. Journal of Natural Resources and Agricultural Sciences. 12(5), 23-34 (In Persian)
Eslamian, S. and Soroush, Y. (2006). Comparison of experimental formula and flood hydrograph analysis method for estimation of concentration time. The 1st Regional Conference on Water, Islamic Azad University of Iran,Behbahan, Iran (In Persian).
Fang, X., Thompson, D., Cleveland, T. and Pradhan, P. (2008). Time of concentration estimated using watershed parameters determined by automated and manual methods. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 134(2), 202-211.
Fang, X., Thompson, D.B., Cleveland, T.G., Pradhan, P. and Malla, R. (2008). Time of Concentration estimated using watershed parameters determined by automated and manual methods. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 134(2), 202-211.
Goitom, T.G. (1989). Evaluation of TC methods in a small rural watershed, channel flow and catchment runoff: Centennial of Manning formula and Kuichling_ rational formula. Yen B.C. (Ed). University of Virginia, U.S. National Weather Service and University of Virginia.
Green, J.I. and Nelson, E.J. (2002). Calculation time of concentration for hydrologic design and analysis using geographic information system vector objects. Journal of Hydroinformatics. 4(2), 75-81.
Ghafari, G. and Talebi Z. (2016). Evaluation some of the Empirical Relations to Estimate the Concentration Time and Identify the Most Important Physiographic Factors Affecting in Gheshlagh. (in presian)
Grimaldi, S., Petroselli, A., Tauro, F. and Porfiri, M. (2012). Time of concentration: a paradox in modern hydrology. Hydrological Sciences Journal. 57(2), 217-228.
de Almeida, I.K., Almeida, A.K., Gabas, S.G. and Sobrinho, T.A. (2017). Performance of methods for estimating the time of concentration in a watershed of a tropical region. Hydrological Sciences Journal, 62 (14), 2406-2414.
Michailidi, E.M., Antoniadi, S., Koukouvinos, A., Bacchi, B. and Efstratiadis, A. (2018). Timing the time of concentration: shedding light on a paradox. Hydrological Sciences Journal. 63(5), 721-740.
Mirzayi, S. and Raoof, M. (2015). Comparing experimental methods and analyzing flood hydrograph in estimating time of concentration, case study: Atashgah Watershed, Ardabil Province. Watershed Engineering and Management. 6(4), 407-414. (In Persian).
Gericke, O.J. and Smithers, J.C. (2014). Review of methods used to estimate catchment response time for the purpose of peak discharge estimation. Hydrological sciences journal. 59(11), 1935-1971.
Pavlovic, S.B. and Moglen, G.E. (2008). Discretization issues in travel time calculation. Journal of hydrologic engineering. 13(2), 71-79.
Perdikaris, J., Gharabaghi, B. and Rudra, R. (2018). Reference time of concentration estimation for ungauged catchments. Earth Sci. Res. 7, 58-73.
Razmjuie, N., Mahdavi, M., Sarvi, M. and Motamadevaziri, B. (2012). Investigation Some Empirical Equations in Estimation of Time of Concentration (Case Study: Vardij Watershed, Tehran Province). 2nd National Conference on Agricultural Sustainable Development and Safe Environment, Mashad, Iran. (In Persian).
Sadatinejad, S.J., Heydari, M.A., Honarbakhsh, Abdollahi, K.H. and Mozdianfard, M.R.  (2012). Modelling of concentration time in north Karoon River basin in Iran. World Applied Sciences Journal. 17(2), 194-204.
Safavi, H. (2014). Engineering Hydrology, 3rd edition, Arkan Dansesh Publications. (In Persian)
Shahbazi, A., Khalighisigarodi, S., Malakian, A. and Salajagheh, A. (2015). Selection of the best empirical formula to estimate time of concentration in urban watersheds (Case study: Mahdasht town). Journal of Range and Watershed Management. 67(3), 419-435. (In Persian).
Sharifi, S. and Hosseini, S.M. (2011). Methodology for identifying the best equations for estimating the time of concentration of watersheds in a particular region. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 137(11), 712-719. (In Persian).
Thomason, C. (1994). Hydraulic design manual.Texas Department of Transportation, Austin, USA.
USDA-NRCS. (1986). Urban hydrology for small watersheds. Technical Retease No.55.
USDA Natural Resource Conservation Service. (2010). Time of concentration. National Engineering Handbook – Part 630. Chapter 15.
Williams, G.B. (1922). Flood discharges and the dimensions of spillways in india. Engineering (London), 121(9), 321-322.