بارش

1. بارش موسوی ندوشنی زمستان 1383 دانشگاه صنعت آب و برق

2. بارش • عنصر ورودی به چرخه آب می‌باشد و به صور زیر ظاهر می‌شود: • باران • برف • تگرگ • عوامل زیر می‌تواند روی نوع بارش موثر واقع شود. • فشار جو • دما • باد • ارتفاع دانشگاه صنعت آب و برق

3. عناصر مولد بارش • برای تشکیل بارش سه عامل زیر ضرورت دارد. • رطوبت • بخار آب ناشی از تبخیر آب دریاها و اقیانوس‌ها • برودت • برای اینکه بخار آب به نقطه اشباع برسد. • ذرات ریز معلق در جو • گرد و غبار • نمک آب‌های شور • انواع بارش بر حسب مکانیزم سرد شدن توده بخار تعیین می‌شود. دانشگاه صنعت آب و برق

4. این بارش بصورت محلی عمل می‌کند. این بارش کوتاه مدت است. این بارش توام با رعد و برق است. باران بخار آب جابجایی (convection) توده ابر دانشگاه صنعت آب و برق

5. اشباع شدن بارش هوای خشک بخار آب کوه بارش (orographic) دانشگاه صنعت آب و برق

6. خصوصیات جبهه‌ای (frontral) • این بارش از یک منطقه پر فشار به یک منطقه کم فشار نتیجه می‌شود. • این بارش نتیجه بالا آمدن هوای گرم روی هوای سرد است. • این بارش معمولاً در اشل وسیع رخ می‌دهد. • سیلاب‌ها معمولاً از نوع بارش ایجاد می‌گردد. دانشگاه صنعت آب و برق

7. جبهه‌ای (frontral) سطح جبهه هوای سرد هوای گرم باران دانشگاه صنعت آب و برق

8. اندازه‌گیری باران • باران در یک منطقه، در محل‌هایی تحت عنوان ایستگاه‌های باران‌سنجی اندازه‌گیری می‌شود. • برای اندازه‌گیری از باران‌سنج استفاده می‌گردد. • متداول‌ترین باران‌سنج معمولی، باران‌سنج 8 اینچی است که در شکل مقابل دیده می‌شود. دانشگاه صنعت آب و برق

9. اندازه‌گیری برف • اگر ریزش‌های جوی به صورت برف باشد، اندازه‌گیری آن توسط باران‌سنج میسر است. • معمولاً در ماه‌های سرد فقط استوانه خارجی باران‌سنج را در معرض ریزش قرار می‌دهند و برف جمع‌شده در آن را به تدریج گرم می‌کنند و ارتفاع آب معادل برف را اندازه می‌گیرند. • هر سانتیمتر برف تقریبا معادل یک میلمتر باران است. به عبارت دیگر آب معادل برف تقریباً برابر 1:10 ارتفاع خود برف می‌باشد. این نسبت تقریبی است و در عمل بستگی به چگالی برف دارد. دانشگاه صنعت آب و برق

10. نتایج حاصل از باران‌سنج • در باران‌سنج ارتفاع بارندگی بر حسب میلی‌متر اندازه‌گیری می‌شود. • البته در مناطق پر باران برای بیان ارتفاع از واحدهایی چون سانتی‌متر و اینچ نیز استفاده می‌شود. • در یک بازه زمانی مشخص ارتفاع بارندگی با هم جمع می‌شود. مثلا ارتفاع بارندگی در یک روز حاصل جمع بارندگی روزانه است. • بنابراین مشخصه دیگری از بارندگی اهمیت پیدا می‌کند که مدت یا زمان تداوم بارندگی نامیده می‌شود. دانشگاه صنعت آب و برق

11. سری مختلف در بارندگی • بارندگی روزانه • بارندگی ماهانه • بارندگی سالانه • بارندگی حداکثر روزانه • هر کدام از این سری دارای مشخصات آماری خاص خود هستند. • در تجزیه و تحلیل جمع‌آوری آب‌های سطحی بالاخص از سطح شهرها، بارندگی‌های با زمان تداوم کمتر از روز دارای اهمیت است. به عبارت دیگر تجزیه و تحلیل رگبارها باید مد نظر قرار گیرد. دانشگاه صنعت آب و برق

12. شدت بارندگی • مشخصه سوم بارندگی را شدت نامند. • شدت را می‌توان به صورت نسبت تغییرات ارتفاع به تغییرات زمان بیان نمود. • این مشخصه را با i نشان می‌دهند و معمولاً با واحد mm/hr آنرا بیان می‌کنند. البته واحدهای cm/hr و یا in/hr وجود دارد. • برای محاسبات عملی رابطه فوق را بصورت زیر می‌نویسند. دانشگاه صنعت آب و برق

13. باران‌سنج ثبات یا باران‌نگار • این وسیله می‌تواند تغییرات ارتفاع بارندگی را بطور پیوسته نسبت به زمان ثبت نماید. • ابزار فوق به دو صورت وجود دارد. • باران‌نگار ترازویی • باران‌نگار سیفونی دانشگاه صنعت آب و برق

14. باران‌نگار ترازویی دانشگاه صنعت آب و برق

15. باران‌نگار سیفونی • این نوع باران‌نگار که تقریباً متداول‌ترین باران‌سنج است. با مکانیزم زیر کار می‌کند. دانشگاه صنعت آب و برق

16. باران‌نگار سیفونی دانشگاه صنعت آب و برق

17. یک نمونه از گراف باران‌نگار سیفونی دانشگاه صنعت آب و برق

18. نمودار یک باران‌نگار سیفونی دانشگاه صنعت آب و برق

19. نمودار یک باران‌نگار سیفونی دانشگاه صنعت آب و برق

20. دانشگاه صنعت آب و برق

21. هیتوگراف (Hyetograph) دانشگاه صنعت آب و برق

22. منحنی شدت-مدت دانشگاه صنعت آب و برق

23. فراوانی و دوره بازگشت • هر حادثه طبیعی مثل بارندگی، آبدهی و ... با یک دوره تناوبی تکرار می‌گردد. یعنی به ازاء مقدار مشخص معلوم می‌شود که چقدر فراوانی دارد. • دوره بازگشت: متوسط زمانی است یک پدیده یکبار رخ می‌دهد و معمولاً آنرا با T نشان می‌دهند. با توجه به تعریف دوره بازگشت می‌توان دریافت که با مفهوم احتمال رابطه دارد و بصورت زیر است. دانشگاه صنعت آب و برق

24. منحنی شدت-مدت-فراوانی (IDF) • اگر به منحنی شدت-مدت عامل فراوانی نیز افزوده شود، آنگاه منحنی شدت-مدت-فراوانی حاصل می‌گردد. دانشگاه صنعت آب و برق

25. توزیع زمانی بارندگی • توزیع یکنواخت • برای حوضه‌های کوچک شهری مورد استفاده قرار می‌گیرد. i t D دانشگاه صنعت آب و برق

26. توزیع زمانی بارندگی الگو شده یا ساختگی • در این حالت توزیعی که برای مناطق دیگر در نظر گرفته شده است را می‌توان برای یک منطقه خاص به کار گرفت. دانشگاه صنعت آب و برق

27. توزیع زمانی بارندگی در حوضه آبریز قره‌سو دانشگاه صنعت آب و برق

28. ساختن یک هیتوگراف طرح (2) • بارش نازل شده در زمان‌های ۳۰ و ۹۰ عبارتست از: • بارش نازل شده بین زمان‌های ۳۰ و ۹۰ عبارتست از: • بارش نازل شده در زمان‌های ۱۰ و ۱۱۰ عبارتست از: دانشگاه صنعت آب و برق

29. ساختن یک هیتوگراف طرح (3) • بارش نازل شده بین زمان‌های ۱۰ و ۱۱۰ عبارتست از: • بارش نازل شده در زمان‌های ۰ و ۱۲۰ عبارتست از: • بارش نازل شده بین زمان‌های ۰ و ۱۲۰ عبارتست از: دانشگاه صنعت آب و برق

30. ساختن یک هیتوگراف طرح (4) دانشگاه صنعت آب و برق

31. تجزیه و تحلیل بارندگی منطقه‌ای • پراکندگی بارندگی را می‌توان به دو صورت بیان نمود: • پراکندگی در زمان (temporal) • پراکندگی در مکان (spatial) • همانطور که قبلاً ملاحظه شد تحلیل زمانی با یک ایستگاه اندازه‌گیری نیز کاملا میسر است. به عبارت دیگر تحلیل ما مبتنی بر یک نقطه است. • اما برای تحلیل مکانی لازم یک منطقه منظور شود و در این منطقه چندین ایستگاه اندازه‌گیری وجود داشته باشد. دانشگاه صنعت آب و برق

32. کارهای مقدماتی در تحلیل منطقه‌ای • قبل از هرگونه تحلیل و محاسبه‌ای باید موارد زیر را مد نظر داشت. • انتخاب پایه زمانی مشترک • کنترل کیفیت آمارهای موجود • بازسازی نواقص آماری دانشگاه صنعت آب و برق

33. انتخاب پایه زمانی مشترک دانشگاه صنعت آب و برق

34. کنترل کیفیت، صحت و همگن بودن آمارها • آمار موجود را می‌توان از نظر کیفیت، با استفاده از روش‌های زیر کنترل نمود. • مقایسه آمار هم‌زمان ایستگاه‌های مختلف در یک منطقه کم و بیش یکنواخت • کنترل مقادیر خیلی کم و یا خیلی زیاد • کنترل اعداد جا افتاده • معمولاً در هر ایستگاه اندازه‌گیری به علل گوناگون، در پاره‌ای از اوقات اندازه‌گیری انجام نشده است و گه‌گاه دیده می‌شود که برای آن جا خالی منظور می‌گردد، این شیوه عمل ابهام‌آور است چون معلوم نیست که جای خالی نمایانگر عدد صفر است و یا داده اندازه‌گیری نشده است. دانشگاه صنعت آب و برق

35. منحنی جرم مضاعف دانشگاه صنعت آب و برق

36. بازسازی نواقص آماری • برای بازسازی نواقص آماری روش‌های گوناگونی وجود دارد، که بصورت زیر است: • استفاده از ایستگاه‌های معرف • روش نسبت نرمال • روش همبستگی بین ایستگاه‌ها • روش محور مختصات دانشگاه صنعت آب و برق

37. روش IDW شمال C B A غرب E D جنوب دانشگاه صنعت آب و برق

38. 130 mm 125 mm 100 mm 140 mm متوسط بارندگی روی یک منطقه • چگونه می‌توان متوسط بارندگی روی منطقه (در مکان) را محاسبه نمود؟ دانشگاه صنعت آب و برق

39. میانگین حسابی • با استفاده از رابطه زیر می‌توان میانگین را محاسبه نمود. • که در آن N تعداد ایستگاه‌های اندازه‌گیری و Pi ارتفاع باران در هر ایستگاه • این روش در حالات زیر برای استفاده مناسب است. • منطقه نسبتاً بصورت دشت باشد. • ایستگاه‌ها بطور یکنواخت در منطقه توزیع شده باشد. دانشگاه صنعت آب و برق

40. روش تیسن (Thiessen) • در این روش بین ایستگاه‌ها مثلث‌بندی می‌شود و عمود منصف‌های آنها رسم می‌گردد تا منطقه را به سطوحی تقسیم کند که از آنها به عنوان وزن‌های ایستگاه‌ها مورد استفاده قرار می‌گیرد. دانشگاه صنعت آب و برق

41. بین ایستگاه‌های مختلف درویابی می‌شود. از ایستگاه‌ها برای ایجاد خطوط همتراز که دارای ارتفاع یکسان هستند، استفاده می‌شود. از بین روش‌های گفته شده، روش رایج‌تری است. روش‌های محاسبه درونیابی متعدد است که از بین آن‌ها می‌توان به روش‌های زیر اشاره نمود. ترسیم دستی حداقل مربعات فاصله معکوس (IDW) کریجینگ (kriging) خطوط همباران دانشگاه صنعت آب و برق

42. روش نقاط شبکه‌بندی شده دانشگاه صنعت آب و برق

43. بهینه نمودن شبکه پایش (monitoring network) • در یک شبکه پایش داده‌ها دو عامل بسیار اهمیت دارد. • تعداد نقاط اندازه‌گیری • وضعیت قرار گرفتن نقاط اندازه‌گیری نسبت به هم • در یک منطقه 7 ایستگاه بارانسنجی وجود دارد که بارندگی متوسط سالانه آنها در پایه زمانی مشترک برابر 320، 380، 350، 440، 560، 700 و 290 میلیمتر است. حداکثر خطا را 10 درصد فرض کنید. • بنابراین فعلا 7 ایستگاه وجود دارد، اما باید 5 ایستگاه دیگر نیز احداث شود. دانشگاه صنعت آب و برق