ترجمه منوال نرم افزار شبیه سازی بارش – روانآب HEC- HMS

صاحب اثر: سازمان آب و برق خوزستان

نوع محتوی: طرح پژوهشی

زبان: فارسی

شناسه ملی سند علمی: R-1047526

تاریخ درج در سایت: 25 مهر 1397

دسته بندی علمی: نرم افزار - مهندسی آب و هیدرولوژی

مشاهده: 1,335

تعداد صفحات: 210

سال انتشار: 1385

نسخه کامل طرح پژوهشی منتشر نشده است و در دسترس نیست.

من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این طرح پژوهشی:

https://civilica.com/doc/1047526

پیش گفتار طرح پژوهشی

سیستم مدلسازی هیدرولوژیک HEC-HMS متعلق به گروه مهندسان ارتش آمریکا بوده وبرای شبیه سازی بارش-رواناب که جایگزین نرم افزار HEC-1 شده است به کار می رود. این نرم افزار علاوه بر HEC-1 در علوم رایانه و مهندسی هیدرولوژی دستاورد مهمی محسوب میشود محصولی از برنامه توسعه و تحقیق مهندسی هیدرولوژی شرکت رسته عمران شهری می باشد. این برنامه قابلیت های بیشتری نسبت به نرم افزار HEC-1 در شبیه سازی وروندیابی سیلاب دارامی باشد.قابلیت هایی نظیر شبیه سازی ذوب برف ،آنالیز دوره بازگشت سیلاب ها، ساختارهای خروجی مخزن و شکست سد جهت اضافه شدن به نرم افزار HEC-HMSدر دست بررسی می باشد اما هنوز به تثبیت نرسیده است.قابلیت تحلیل خسارت ناشی از سیل در نرم افزار HEC-1 در این مقوله نمی گنجد و به طور جداگانه توسط نرم افزار HEC-FDA بررسی می شود.چند قابلیت مهم و جدید در این برنامه موجود است که در HEC-1 نیست که این موارد عبارتند از : شبیه سازی هیدروگراف پیوسته سیلاب در مدت زمان طولانی و محاسبه جریان پخش شده با استفاده از ترسیم شبکه سلولی شبیه سازی شده حوزه آبریز.

شبیه سازی پیوسته ممکن است با استفاده از یک بازنمایی ساده از رطوبت خاک بصورت تک مخزنی یا با یک مدل پیچیده با پنج مخزن که شامل ذخیره گیرش خیمه ای ، نفوذ عمقی خاک و دو لایه آب زیر زمینی می باشد، انجام پذیرد.جریانی که به طور سه بعدی پراکنده می شود را می توان با انتقال خطی(مادکلارک) در حالتی که بارش و نفوذ که در شبکه سلولی شبیه سازی شده است،محاسبه کرد.این برنامه شامل یک میانبر کاربر گرافیکی ، مولفه های تحلیل هیدرولوژیکی ومجموعه برنامه های مربوط به سازماندهی و ذخیره کردن داده و امکانات مربوط به گزارش گیری و گرافیک می باشد.برنامه تولید محصول جدید ترکیبی از زبانهای برنامه نویسی C++ ، C و فورترن می باشد.موتور حسابگر و میانبر کاربر گرافیکی در زبان برنامه نویسی هدف گرای C++ نوشته شده است.ا لگوریتم های فرآیند هیدرولوژیک در فورترن نوشته شده و در زیر تابع libHydro سازماندهی می شود. مرتب کردن داده ها با استفاده از زیر تابع HEClib انجام می شود.اگر چه همه به یک برنامه اجرایی متصل هستند اما بین میانبر ، موتور شبیه سازی و پایگاه داده انفصال های مشخصی وجود دارد.اساس نیازمندی های ایالات متحده در استفاده از ورودی و نتایج خروجی به شیوه مرسوم ایالات متحده یا متریک باشد و هر وقت لازم باشد به طور خودکار می توان آن را تبدیل واحدنمود.این برنامه توسط پرسنل و مشاوران گروه HEC انجام شده است.خانم ا لیزابت پری وHEC بخش عمده ای از میانبر های کاربر گرافیکی و مو لفه های مختلف را برای ساختن برنامه پرداخته ، ساخته و یکسان سازی کرده است.آقای پاول الی که یک مقاطعه کار بود موتور محاسباتی و زیر تابع های الگوریتمی هیدرولیک را تهیه نمود. ویلیام شفنبرگ و HEC طرح میانبر کاربر گرافیکی برای محاسبه رطوبت خاک را ارائه کرد.توماس ایوانز و HEC برای ذخیره سازی داده های شبکه بندی شده الگوریتم هایی را ارائه داد.ریچارد رایشل که یک پیمانکار بود برنامه کاربر گرافیکی را برای محاسبه رطوبت خاک طراحی کرد.شانون نیو بولد که مقاطعه کار بود میانبر کاربر گرافیکی مدل هواشناسی را ساخت.تاد بنیت و HECکمیت های فنی که منجر به طراحی روش محاسبه تلفات رطوبت خاک می شد را ارائه کرد.جسیکا توماس و HEC برنامه آزمایش را اجرا و یک سری اسناد اعتباری را ایجاد نمود. این برنامه ادامه یافت تا از افراد مختلفی که در ایجاد نسخه های قبلی همکاری کرده بودند استفاده شود.جان پیترز وHEC تا زمان بازنشستگی اش در سال 1998انجمن برنامه ریزی و تولید را اداره می کرد.در طول این مدت او میانبر کاربر گرافیکی را طراحی کرده و امر برنامه ریزی و تولید را سازماندهی نموده و اولین نسخه این راهنما را نوشت.آرتور پابست ، HECوتانی اسلوکام که مشاور بودند ورودی های لازم برای طراحی زبان برنامه نویسی هدف گرای این برنامه را تهیه دیدند.اسلوکام همچنین نمایش نموداری مدل حوزه آبریزرا رمز گذاری کرد.ویلیام چارلی وHEC طرحی را برای موتور محاسبه گرساخت.دیوید فورد که یک مشاور بود برای هدف و محتوای سیستم عامل بهینه نظریاتی ارائه داد.تروی نیکولینی ، HECوانجمن برنامه آزمایش نسخه 1betaو شماره جدید را مدیریت کرد.دانشجویان زیادی از دانشگاه کالیفرنیا مانند دیویس به عنوان کارمند پاره وقت (موقت)در HEC کار کرده و به امر برنامه ریزی و تولید نرم افزار آزمایش و مستند سازی اطلاعات کمک زیادی کردند:این دانشجویان عبارتند از کن شبردوجک گاسمن ودان استیون.این برنامه تحت نظارت ''پروژه برنامه ریزی و تولید نرم افزار نسل جدید HECبا مدیریت دارلی دیویس ساخته شد.آرلین فلدمان که رییس انجمن تحقیق بود طراحی کلی ، برنامه ریزی ، تولید و آزمایش و مستند سازی اطلاعات مربوط به برنامه را سازماندهی کرد.

فهرست مطالب طرح پژوهشی

پیش گفتار

فصل (1) : مقدمه

1-1- طرح کلی

1-2 - ترکیبات مدل حوزه آبریز

1-3 - تلفات

1-4 -تلفات بارش

1-5 - روندیابی کانال‌های باز

1-6 - آنالیز داده‌های هواشناسی

1-7 - شبیه‌سازی بارش ـ رواناب

1-8 - تخمین پارامترها

1-9- مروری بر راهنما

1-10-محتویات

1-11-استانداردهای مستندسازی(اطلاعات نموداری)

فصل (2) : نصب برنامه

2-1- سیستم مورد نیاز برنامه

2-2- ملزومات سخت افزاری

2- 3- سخت‌افزاری که برای نصب نرم‌افزار توصیه می‌گردد

2-4- چگونگی نصب برنامه

2-5- محیط Microsoft windows

فصل( 3) : مروری بر محیط نرم‌فزار HEC-HMS

3-1- شروع نرم‌افزار HEC-HMS

3-2- صفحه تعریف پروژه

3-3- نوار فهرست

24 3-4- اجزاء تشکیل دهنده پروژه (Components) 13

25 3-5- Datastorage (ذخیره داده‌ها) 13

26 3-6- مراحل بکارگیری 14

27 3-6-1 ایجاد یک پروژه جدید 15

28 3-6-2- ورود داده‌های یک ایستگاه 15

29 3-6-3- ایجاد مدل حوزه آبریز 15

30 3-6-4- ایجاد مدل هواشناسی 15

31 3-7- ایجاد کنترل خصوصیات یک پروژه 16

32 3-8- شبیه سازی ودیدن نتایج 16

33 3-9- خارج شدن از نرم افزار HEC-HMS 17

34 فصل (4) : کار با پروژه های بارش رواناب 18

35 4-1- ایجاد ومدیریت پروژه ها 18

36 4-2- دایرکتوری وفایل ها 24

37 4-3- فایل هایی که توسط نرم افزار ایجاد میگردند 24

38 4-4- فایل هایی که توسط کاربر ایجاد میگردند 25

39 4-5- فایل DSS(DESIGHN SUPPORT SYSTEM) 25

40 4-6- فایل های DSS خارج از نرم افزار HEC - HMS 26

41 4-7- بررسی داده های ایستگاهی (بارندگی ودبی) 26

42 4-8- ایجاد ایستگاههای DSS خارج از برنامه 27

43 4-9- ایجاد ایستگاههایی که به صورت دستی تکمیل میگردند 30

44 4-10- ویرایش ایستگاههایی که قبلا ایجاد شده اند 31

45 4-11- باز نگری داده های موجود در ایستگاهها 33

46 4-12- حذف کردن استگاهها 36

47 4-14- خصوصیات پروژه 36

48 4-15- ورود داده های نرم افزار HEC-1 39

49 فصل) 5( : مدل حوزه‌های آبریز 42

50 5-1-ایجاد حوزه‌های آبریز و مدیریت آنها 42

51 5-2- صفحه Basin Model(مدل حوزه آبریز) 45

52 5-3- اجزاء هیدرولوژیکی 47

53 5-3-1- زیرحوزه آبریز 47

54 5-3-2- مسیرروندیابی رودخانه (Reach) 48

55 5-3-3- مخزن 48

56 5-3-4- اتصال (Junction) 48

57 5-3-5- انحراف آب((Diversion 48

58 5-3-6- منبع (Source) 49

59 5-3-7- چاه(sink) 49

60 5-4- صفحه مدل حوزه آبریز((Basin Model 49

61 5-5-نوار فهرست 5

62 5-5-1- منوی File 50

63 5-5-2-منوی Edit 50

64 5-5-3- منوی Parameters 51

65 5-5-4-منوی Simulate 51

66 5-5-5- منوی View 51

67 5-5-6-منوی Map 52

68 5-5-7- منوی HELP 52

69 5-5-8- ابزارها 53

70 5-6- ایجاد شبکه اعضاء 55

71 5-7- ویرایشگرهای اجزاء 57

72 5-8-زیر حوزه 57

73 5-9- روشهای محاسبه تلفات در زیر حوزه‌ها 59

74 5-9-1- روش کمبود ومقدار ثابت 59

75 5-9-2-Green , Ampt 60

76 5-9-2 – روش SCS شبکه ‌بندی شده 61

77 5-9-3- روش SMA شبکه ‌بندی شده 62

78 5-9-4- روش نفوذ ثابت و اولیه 63

79 5-9-5- روش منحنی SCS 64

80 5-9-6- روش محاسبه نفوذ (Soil Moisture Accounting) SMA 65

81 5-10- روش‌های محاسبه هیدروگراف واحد 69

82 5-10-1- روش هیدروگراف واحد clark 70

83 5-10-2- روش موج سینما‌تیک 70

84 5-10-3- روش ModClark 75

85 5-10-4- روش هیدروگراف واحد اشنایدر 75

86 5-10-5-روش هیدروگراف واحد scs 76

87 5-10-6- هیدروگراف واحد تعریف شده توسط کاربر 77

88 5-11- روشهای محاسبه دبی پایه در زیرحوزه‌ 78

89 5-11-1- روش ثابت ماهانه 79

90 5-11-2- روش مخزن خطی 80

91 5-11-3- روش پس رفتگی 80

92 5-11- مسیر رودخانه (Reach) 81

93 5-12-1- موج سینما‌تیک 82

94 5-12-2- روش Lag یا تأخیر زمانی 83

95 5-12-3- روش پالس اصلاح شده: 84

96 5-12-4- روش روندیابی ماسکینگام 85

97 5-12-5- روش روندیابی ماسکینگام ـ کانج 8 نقطه‌ای 86

98 5-12-6- روش ماسکینگام ـ‌کانج با مقطع استاندارد: 87

99 5-12-7- مخزن 88

100 5-12-8- اتصال (Junction) 90

101 5-12-9- انحراف آب (Diversion) 91

102 5-12-10- چشمه (Source) 92

103 5-12-11- چاه (Sink) 93

104 5-13- ویرایشگر‌های یک جا (Global Editors) 94

105 5-14- هیدروگراف مشاهده شده 95

106 5-15- منحنی ایستگاههای هیدرومتری 96

107 5-16- خصوصیات مدل حوزه آبریز 98

108 5-17- نقشه پس زمینه 100

109 فصل) 6 : (مدل‌‌های هواشناسی 102

110 6-1- ایجاد مدل‌های هواشناسی و مدیریت آنها 102

111 6-1-1-صفحه اصلی مدل هواشناسی (MeteorologicModel) 107

112 6-1-2- لیست زیرحوزه‌ها 109

113 6-1-3- منطقه تبخیر وتعرق 111

114 6-2- روشهای تحلیل بارندگی 112

115 6-2-1- روش هیتوگراف کاربر 112

116 6-2-2- روش وزنی ایستگاههای باران‌سنجی 113

117 6-2-3- تعیین وزن ایستگاههای باران سنجی به روش فاصله معکوس 116

118 6-2-4- تحلیل بارش به روش شبکه بندی شده 118

119 6-2-5- روش فرکانس طوفان 119

120 6-2-6- روش پروژه طوفان استاندارد 120

121 6-3- روش محاسبه تبخیر و تعرق 121

122 6-3-1- متوسط ماهیانه تبخیر و تعرق 121

123 6-4- مشخصات مدل‌های هواشناسی 123

124 فصل( 7) : کنترل مشخصات پروژه 125

125 7-1-ایجاد و مدیریت کنترل مشخصات 125

126 7-2- تاریخ‌ و زمان‌ها 129

127 7-3- فاصله زمانی 130

128 فصل(8) : اجرای مدل ریاضی حوزه آبریز و دیدن نتایج 131

129 8-1- ایجاد و مدیریت اجرای مدل 131

130 8-2- نحوه اجراء وگزینه ها 136

131 8-2-1- مولفه ها 136

132 8-2-2- گزینه نسبت 138

133 8-2-3- گزینه وضعیت شروع 140

134 8-2-4- ذخیره شرایط انتخاب شده 141

135 8-2-5- ثبت پیغام‌ها 142

136 8-2-6- مشاهده نتایج 143

137 8-2-7- جدول خلاصه جامع 144

138 8-2-8- نتایج اجزاء استاندارد 145

139 8-2-9-نتایج ویژه محاسبه نفوذ خاک با روش SMA 150

140 فصل )9: (کالیبراسیون مدل حوزه آبریز 154

141 9-1- چارچوب مورد نیاز برای کالیبراسیون مدل حوزه آبریز 154

142 9-2- تابع هدف 156

143 9-2-1- روش RMS (تحلیل ریشه دوم مربع میانگین وزنی خطاها) 156

144 9-2-2- جمع مربع خطاها 156

145 9-2-3-مجموع قدر مطلق خطاها 157

146 9-2-4-درصد خطا در پیک سیلاب 157

147 9-3- روش های جستجو 157

148 9-4- مقادیر اولیه و محدودیت‌ها 158

149 9-5- حساسیت پارامترها 160

150 9-6- بکارگیری صفحه مدیریت بهینه‌سازی 160

151 9-7- نوار فهرست Optimization Manager 162

152 9-8-نوار ابزار در صفحة Optimization Manager 164

153 9-9-تابع هدف 165

154 9-10-ایجاد اجراهای بهینه‌سازی 165

155 9-11-ایجاد و اجرای تکرار های بهینه سازی 166

156 9-12-نتایج یک تکرار 167

157 9-13-ثبت پیغام‌های یک تکرار 167

158 9-14-خلاصه نتایج یک تکرار 168

159 9-15-نمودار مقایسه جریان 169

160 9-16-نمودار پراکندگی 170

161 9-17-نمودار باقی مانده 171

162 9-18-نمودار تابع هدف 172

163 9-19-شکل شماتیکی بهینه‌سازی حوزه آبریز 173

164 9-20-نتایج یک اجراء 174

165 9-21-حذف تکرارهای اجرای مدل ریاضی حوزه آبریز 176

166 فصل (10) : مثال کاربردی 178

167 10-1-تشریح مسئله 178

168 10-2-ایجاد یک پروژه 181

169 10-3-ایجاد مدل حوزة آبریز 184

170 10-4-ایجاد اجزاء شبکه‌ای مدل حوزة آبریز 184

171 10-4-1-مراحل ایجاد شکل شماتیک حوزه آبریز 185

172 10-5-ورود داده‌های اجزاء مدل حوزة آبریز 187

173 10-6-ایجاد مدل هواشناسی حوزة آبریز 193

174 10-7-ایجاد کنترل مشخصات مدل حوزة آبریز 195

175 10-8-ایجاد و محاسبة یک اجرای مدل 196

176 10-9- مشاهده نتایج 197

177 10-10- شبیه سازی با شرایط آینده 200

178 10-10-1-ایجاد یک مدل حوزة آبریز اصلاح شده 201

179 10-10-2-اجرای شبیه سازی شهرسازی

180 ضمیمة A : فهرست منابع ومآخذ مورد استفاده 203

181 ضمیمة B : توصیف کننده‌های نام مسیر پروژه‌های فایل DSS 204

182 B-1- توصیف کننده‌ها 204

183 ضمیمه C : نوع فایل نقشه پس زمینه مدل حوزة آبریز 206

184 C-1- مشخصات فایل 206

185 ضمیمة : D نوع فایل شبکه بندی سلولی 209

186 D-1- مشخصات فایل شبکه بندی شده 209

نمایش کامل متن

کلیدواژه ها:

شبیه سازی بارش – روانآب ، HEC- HMS

نویسندگان

آرش بقال نژاد

محمود کاشفی پور