حساب الفيضانات المائية

إن حساب الفيضان، هو طريقة تمكن المهندس من تحديد شدة الموجة الفيضانية وزمنها عند موقع معين على المجرى المائي، انطلاقاً من معرفة معطيات قياس التدفق في حال توفرها، أو من خلال إيجاد علاقة بين الهطل والجريان تمكنه من الحساب في حال عدم توفرها. عند توفر سلسلة قياسات للتدفق لفترة طويلة تمتد بين 20-30 عاماً، وبتطبيق نظرية الاحتمالات عليها، يمكننا تحديد القيم العظمى التي يمكن حدوثها.

بعد استنتاج الثوابت الاحصائية لسلسلة القياسات المتوفرة يتم إيجاد تابع التوزيع الاحتمالي المناسب لتمثيل هذه الظاهرة، حيث أنه من خلال هذا التابع يمكن وصف المجموع العام للقياسات، ومن ثم استنتاج قيمة التدفق خارج مجال المراقبات، أي نستنتج قيمة ما لفترة تكرار تتجاوز فترة القياس.

وكلما كانت فترة القياس طويلة، كلما كانت النتائج أكثر دقة، كذلك كلما كان عدد سنوات المراقبة وفترة التكرار التي تحسب من أجلها قيمة التدفق الأعظمي متقاربتين، كلما كانت النتائج أكثر دقة. كما أن جودة ودقة القياس تلعب دوراً كبيراً في صحة التنبؤات لذلك فإنه بعد الحصول على قيم التدفقات، يجب اختبار جودة هذه القياسات من حيث تجانسها، وذلك باستخدام طريقة المنحني الكمي المزدوج مثلاً، كما يجب اختبار وجود نقاط شاذة ضمن هذه المجموعة، من أجل أن يتم استبعادها.

إن القيم الشاذة تقع خارج المجال، وذلك عندما يكون عدد القياسات أكبر أو يساوي عشر قيم، حيث تحسب بعد استبعاد القيم الشاذة. هناك طرائق عديدة لحساب الفيضانات، ويقع على عاتق المهندس الهيدرولوجي اختيار الطريقة المناسبة، بحيث تتوافق مع المعطيات الهيدرولوجية المتوفرة، ومدى صلاحية هذه الطريقة لمنطقة الدراسة. واستناداً إلى طبيعة القياسات المتوفرة وعددها سنذكر فيما يأتي الطرائق التي يمكن استخدامها من أجل الحصول على التدفقات الأعظمية:

1.   إذا كانت سلسلة القياسات المتوفرة لفترة طويلة، فإنه تستخدم الطرق الإحصائية (تابع توزيع غاميل، تابع توزيع بيرسون الثالث) من أجل الحصول على قيم التدفقات الأعظمية باحتمال معين.

2.   عند توفر سلسلة قياسات لفترة قصيرة في موقع معين، مع وجود سلسلة قياسات أخرى لفترة طويلة في موقع مجاور. في هذه الحالة فإنه يتم إيجاد علاقة ارتباط بين القياسات في الفترة المشتركة بين الموقعين، ثم يتم تمديد فترة القياس القصيرة باستخدام علاقة الارتباط التي حصلنا عليها.

3.   عند توفر قياسات للتدفق لفترة قصيرة في موقع معين، وقياسات طويلة للهطل المطري لفترة طويلة في الحوض الساكب الخاص بهذا الموقع، تستخدم في هذه الحالة أحد الموديلات التي تصف علاقة الهطل المطري بالجريان، وذلك لتحديد التدفقات الناتجة عن هذه الهطولات.

4.   إذا لم تتوفر أية قياسات في الموقع المدروس، وتوفرت قياسات لفترة طويلة في موقع مجاور، فإنه يتم في هذه الحالة إيجاد علاقات تشابه بين الموقعين.

5.   عند توفر سلسلة قياسات طويلة للهطل المطري في الحوض المدروس، تستخدم في هذه الحالة موديلات تحديد علاقة الهطل المطري بالجريان.

6.   في حال عدم توفر أية قياسات، نستخدم في هذه الحالة الطرائق التجريبية.

حساب التدفق الأعظمي بالطرائق التجريبية

تم وضع علاقات تجريبية عديدة من قبل باحثين، قاموا بدراسة التدفقات الأعظمية في أنهار عدة تصلح هذه العلاقات لحساب التدفقات الأعظمية في هذه الأنهار وفي أنهار أخرى مشابهة لها من النواحي الطبيعية والهيدرولوجية من هذه العلاقات، علاقة فوللر، وهي علاقة تجريبية حصل عليها بعد دراسة الفيضانات في كثير من أنهار العالم التي تتميز بصفات متنوعة.

يمكن أيضاً حساب التدفقات الأعظمية باستخدام تابع توزيع غامبل حيث يستخدم هذا التابع لمعالجة القيم العشوائية المؤلفة من قيم عظمى، وهناك تابع آخر يستخدم لمعالجة القيم العشوائية المؤلفة من قيم دنيا، يسمى تابع التوزيع.