زمان تمرکز

جریان رواناب ها در سطوح شیب دارعلت اصلی آشفتگی دامنه ها و تولید رسوب برای رودخانه ها هستند.هرچه سرعت جابجایی رواناب ها بیشتر و زمان تمرکز آنها کمتر باشد،نشان دهنده حساسیت سطوح برای سایش بیشتر توسط آب های جاری است.با بررسی زمان تمرکز و سرعت رواناب ها در سطوح شیب دار می توان پتانسیل ایجاد سیلاب ها و رسوب زایی دامنه ها را مورد بررسی قرار داد .حوضه اوجان چای که در دامنه های شرقی کوهستان سهند قرارگرفته است ،دارای دامنه هایی است که سطح آنها توسط آبکندهای متعددی بریده شده و یکی از رسوب زاترین زیرحوضه های آجی چای محسوب می شود. در این مقاله برای برآورد زمان تمرکز رواناب سطحی در سطوح دامنه های حوضه اوجان چای ،سطح حوضه بر حسب محدوده های جمع آوری به بیش از 140 زیرحوضه کوچک تقسیم بندی شده و تمامی محاسبات با    استفاده از داده های برگرفته از ویژگی های این زیرحوضه ها صورت گرفته است.در این محاسبات،بخشی از اطلاعات از نقشه های رقومی گرفته شده و بخشی از داده های مورد نیاز از بررسی ها و سنجش های میدانی بدست آمده است .برای برآورد زمان تمرکز و سرعت جابجایی رواناب ها در سطح این زیرحوضه از روابط مختلفی استفاده شده است( Tc1,Tc,Tti,Tt,Tl1,V1,V,.. )که درآنها متغیرهای بارش ،شیب،نوع آبراهه ها و...دخیل داده شده است.نتایج حاصل از بکارگیری این روابط در حوضه اوجان چای نشان می دهدکه میزان تمرکز رواناب ها در آبراهه ها در بخش های شمالی و جنوبی حوضه که شیب دامنه ها زیاد است بالامی باشد.نتایج بررسی ها حاکی از این است که سرعت جابجایی رواناب ها با توجه به نوع متغیرهایی مورد بررسی مانند،شیب ،نوع بارش ،نوع سازندهای سطحی و نوع آبراهه ها در بخش های مختلف حوضه مورد مطالعه ،بسیار متفاوت است .

زمان تمرکز یکی از مهم ترین پارامترهای فیزیکی هر حوضه آبریز است و آن عبارت از مدت زمانی است که دورترین قطره آب نسبت به نقطه تمرکز لازم دارد تا مسیر خود را طی کند و به نقطه تمرکز برسد . اگر بارانی با شدت یکنواخت و برای مدت بسیار طولانی روی حوضه ای ببارد و شدت آن زیادتر از ظرفیت نفوذ باشد بلافاصله جریان رواناب از نقطه تمرکز شروع می شود. از شروع روان اب تا زمانی که دبی به مقدار ثابت خود می رسد مدتی به  طول می انجامد که آن را زمان تمرکز می گویند (علیزاده، 1367) از آنجا که در فرمول محاسبه زمان تمرکز پارامتر شماره منحنی 1 وجود دارد لذا برای محاسبه این متغیر نیز لازم است مطالعات گسترده ای در زمینه ضریب نفوذپذیری خاک – کاربری اراضی منطقه – ضریب نگه داشت سطحی انجام گیرد که در این رابطه نمونه برداری و آزمایشات متعددی از قسمت های مختلف حوضه انجام یافته و مقادیر نفوذ پذیری خاک تعیین شده است . محاسبه پهنه های نفوذپذیری خاک و کاربری اراضی تحت شرایط فعلی حوضه و تهیه نقشه های مزبور از نتایج این بخش از مطالعات بوده است. پس از ارائه فرضیات و انجام محاسبات مربوط به تفکیک زیر حوضه اقدام به محاسبه مقدار شماره منحنی درسطح حوضه ها شده که در نهایت نقشه پلیگون های شماره منحنی ترسیم و ارائه شده است. در نهایت مقدار زمان تمرکز حوضه و زیرحوضه ها بر حسب ساعت و بر اساس رابطه به دست آمده از سرویس حفاظت خاک آمریکا 2 محاسبه و برآورد گردیده که می تواند در کلیه محاسبات هیدرولوژی مؤثر واقع گردد.

سیل از جمله پدیده هایی است که هرساله خسارات فراوانی را به بار می آورد و همواره مورد توجه کارشناسان هیدرولوژی بوده است. عواملی نظیر فیزیوگرافی، ژئومورفولوژی و عوامل انسانی می تواند این پدیده را در حوضه ها تسریع ببخشد. ازآنجایی که در طرحهای بهره برداری از منابع آب، کنترل سیلاب، سدسازی، عملیات آبخیزداری و اکثر زمینه های مطالعات هیدرولوژی، دبی سیلاب اهمیت دارد لذا دقت مطالعات و درجه ایمنی طراحی تأسیسات وسازه های آبی بستگی زیادی به روش مطالعات دارد .در تحقیق حاضر پتانسیل سیلاب حوضه های آبخیز زیلکی و فیره رود با استفاده از روشSCS مطالعه و با هم مقایسه گردید. ابعاد هیدروگراف حوضه ها با توجه به مقادیر بارش 24 ساعته ، زمان تمرکز ، شماره منحنی، بارش مازاد، زمان تا اوج و دبی اوج بدست آمد، سپس هیدروگراف سیل برای هر یک از حوضه ها در دوره های زمانی 2 ، 5 ، 10 ، 25 ، 50 و 100 سال محاسبه گردید. نتایج نشان داد که با توجه به فیزیوگرافی و مرفولوژی حوضه فیره رود، توان سیل خیزی این حوضه بالاتر از حوضه زیلکی است.

یکی از روشهای کمی و تجربی در بررسی روابط اشکال مربوط به شبکه زهکشی و هیدروگراف استفاده از بعد فراکتال است هدف یافتن روابطی برای زمان تمرکز بر اساس بعد فراکتال با تولید هیدروگراف واحد مثلثی فراکتالی در زیر حوضه های رودخانه کلان ملایر است . بر این اساس، تمام زیر حوضه ها و آبراهه های حوضه با استفاده از نرم افزار GIS ARC تفکیک و با الگوریتم شمارش جعبه ای آنالیز و پردازش تصویر شدند. سپس با برازش منحنی بعد فراکتال حوضه با زمان تمرکز محاسباتی به روش کرپیچ ، زمان تمرکز جدید با توجه به بعد فراکتال به دست آمد. در نهایت با استفاده از زمان تمرکز جدید هیدروگراف واحد مثلثی فراکتالی تولید و مقایسه شدند بررسی و مقایسه هیدروگراف واحد NRCS و هیدروگراف واحد فراکتالی در زیر حوضه های 8 گانه حوضه سد کلان نشان می دهد که به جز زیر حوضه هایی که رده آبراهه پایینی دارند، مانند زیر حوضه (B ) و (E ) به ترتیب با مقدار RMSE 98/0 و 96/0 و در صد خطای دبی پیک 83/33 و 48/17 هیدروگراف ها انطباق خوبی با هم دارند. به صورتی که در برخی زیر حوضه ها نمودار ها ی بعد فراکتال و هیدروگراف NRCS کاملأ منطبق بوده و بین بعد فراکتال و هیدروگراف NRCS و مشاهداتی تطابق قابل قبولی وجود دارد . نتایج نشان می دهد که هر چه اختلاف ارتفاع حوضه بیشتر باشد تطابق هیدروگراف واحد NRCS و هیدروگراف واحد مثلثی کمتر است بررسی ها نشان می دهد که هیدروگراف های فراکتال در تمام زیر حوضه ها زمان تمرکز را نسبت به شبکه هیدروگرافی اصلاح نموده است . پیشنهاد می شود که هیدروگراف واحد فراکتالی با سایر پارامتر های هیدروژئومورفولوژیکی مانند ضریب شکل حوضه ، انجام و با هیدروگراف HEC–HMS بررسی شود.

در ایران با وجود پنج دهه از اجرای طرح های آبخیزداری و حفاظت خاک، همچنان روش ارزیابی کمی و کیفی مناسبی جهت بررسی این اقدامات ارائه نشده است. تغییر کاربری، چرای مفرط دام، فرسایش خاک، تغییر هندسه آبراهه ها ازجمله عوامل هستند که در اکوسیستم موجب به هم خوردن تعادل هیدرولوژیک آبخیز می شوند. عدم تعادل سیستمی در حوزه آبخیز شهری خرمبید سبب تشدید سیلاب های شهری، افزایش فرسایش و رسوب گذاری خاک در پشت سدهای مخزنی و تخریب اراضی کشاورزی و جاده ها و روستاها و در ادامه کاهش توان تولید، منابع تولیدی شده است. این تحقیق با هدف ارزیابی عملکرد پروژه های (مدیریتی، بیولوژیک و سازه ای) بر رواناب خروجی و منابع آب در آبخیز خرمبید در استان فارس انجام شده است. در این تحقیق ابتدا به منظور تعیین طول مسیر حرکت جدید آب ارتفاع چکدم ها، طول مخزن و شیب آبراهه ها در زیر حوضه هایی که پروژه های سازه ای انجام شده است اندازه گیری شد. سپس زمان تمرکز جدید با استفاده از روش برانسی-ویلیامز محاسبه شد. در گام بعدی اطلاعات لایه پوششی خاک از قبیل درصد تاج پوشش گیاهی، گروه های هیدرولوژیک و وضعیت پوشش گیاهی برای تعیین شماره منحنی و حداکثر توان نگهداری و نفوذ در خاک به دست آمد. با استفاده از روش SCS و تحلیل منطقه ای حجم رواناب برای زیر حوزه های مختلف بعد از اجرای عملیات آبخیزداری استخراج گردید. نتایج نشان داد که پروژه های آبخیزداری منجر به افزایش متغیرهایی ازجمله زمان تمرکز و طول آبراهه اصلی و کاهش 41 و 72 درصدی در حجم سیلاب سالانه به ترتیب در زیر حوضه های A و C شده است.