1. Drainage Engineering
Rainfall and Runoff

2. از آبياري به عنوان علم بقا Science of Survival اسم برده مي شود.
شرط اساسي براي كشاورزي آبي موفق تأمين و نگهداري از لايه خاك به نحوي است كه تعادل لازم بين رطوبت اكسيژن و نمك براي رشد مناسب گياه تأمين كند. زهكشي يكي از عمليات اساسي براي تأمين چنين تعادلي است.
در نيتجه مي‌توان گفت اگر آبياري علم بقاي بشر است زهكشي تأمين كننده بقاي آبياري است. پس اهميت زهكشي به اندازه اهميت آبياري است.
اهميت زهكشي: دوام كشاورزي فارياب بدون زهكشي غير ممكن است.

8. جريانات سطحي بايد در ارزيابي زهكش مدنظر قرار گيرد
جريانات سطحي بايد در ارزيابي زهكش مدنظر قرار گيرد. از آنجا كه تمام جريانات آبي به لحاظ توپوگرافي به سمت نقاط پايين دست حركت مي‌كنند در نتيجه خروجي نهايي هم آبهاي سطحي و زيرزميني بايد به يك خروجي واحد ختم شود. در نتيجه ملاحظات طراحي بايد شامل ظرفيت لازم براي تخليه هر دو منبع باشد.
در اراضي مسطح و در مناطق مرطوب هدف از زهكشي خارج كردن عمق معيني از آب مازاد سطحي در يك مدت معين است. ظرفيت سيستم زهكش‌هاي سطحي براساس مقدار رواناب حداكثر كه عملا" باعث ايجاد يك لايه آب سطحي است تعيين مي‌شود.
در اراضي شيب دار اهداف زهكش شامل مهار كردن حداكثر رواناب در موقعيت معيني از حوزه آبريز است. اين جريان عبارتست از جرياني كه بر روي سطح زمين ايجاد شده و در مسير شيب جريان مي‌بايد اين جريان تعيين كننده سطح مقطع كانالهاي زهكش و يا كالورت و زيرگذر و سيفونهاست.

9. معمولاً: در تابستان بارندگي > تبخير
در زمستان تبخير > بارندگي
طول دوره زمستان: زمستان از نقطه نظر زهكشي عبارتست از دوره‌اي كه خاك در حد ظرفيت زراعي يا خيس تر باشد. درطول اين دوره‌ است كه زهكشها عمل كرده و مزاياي زهكشي مؤثر پديدار مي‌شود. متوسط طول دوره بيانگر درجه شدت مشكل زهكشي است.

10. باران طرح
هرچه حد باران طرح بالاتر باشد احتمال وقوع آن كمتر است (دوره تناوب)
معمولا" 25-5 سال

11. باران طرح: design rainfall
بحراني‌ترين واقعه بارندگي است كه سيستم زهكشي بايد قادر باشد آن را از زمين خارج سازد.
با افزايش دوره بازگشت (يا كاهش فراواني وقوع) ارتفاع بارندگي افزايش پيدا مي‌كند.
منحني فراواني وقوع

12. باران طرح يك پارامتر اقتصادي است.
لزوم بهينه‌سازي نسبت درآمد به هزينه

13. تحليل اقتصادي هزينه‌ها و زيان‌هاي حاصل از اجراي طرح زهكشي
بستگي به محصول (مراتع= 2 ساله، زراعي= 5 ساله، باغي= 10 ساله)
نوع زهكش

14. هرچه حد باران طرح بالاتر باشد احتمال وقوع آن كمتر است
حداكثر رواناب: تخمين براساس تناوب باران، اطلاعات رواناب معمولا موجود نيست
دبي طرح: تعيين كننده ظرفيت انهار زهكشي
انتخاب باران طرح از طريق تجزيه وتحليل داده‌هاي بارندگي
بارندگي بيشتر احتمال وقوع كمتر
دوره برگشت باران طرح براي زهكشهاي اصلي < كولكتور < زهكشهاي داخل مزرعه
درجه 1  درجه 2  درجه 3  هيدروگراف زهكشهاي داخل مزرعه  هيدروگراف باران

15. دو روش متفاوت براي تعيين رواناب طرح
آناليز آماري رواناب‌هاي اندازه‌گيري شده با دوره تناوب معين (روش مستقيم)
آناليز آماري باران‌هاي اندازه‌گيري شده (تبديل اين مقدار به رواناب طرح با استفاده از يك رابطه معين) رايج‌تر چرا كه آمار درازمدت از بارندگي بيشتر از آمار رواناب است.

17. ميانگين بارندگي
در يك منطقه يا حوزه آبريز:
ميانگين رياضي
ميانگين تايسن
روش خطوط هم باران

24. كاهش يكنواختي باران با افزايش سطح
افزايش يكنواختي با افزايش مدت بارندگي

25. تعین باران طرح برای موارد مختلف در دوره های متفاوتی بررسی می‌شود:
به لحاظ زراعی : فصل کشت
به لحاظ کنترل فرسایش: فصل غیر کشت – بدون پوشش گیاهی
حداکثر رواناب ممکن: تمام سال
مدت بارندگی:
کنترل فرسایش: بارندگی های چند ساعته
اراضی مسطح: بارندگی های چند روزه
زهکشی زیرزمینی: بارندگی های 5 روزه
زهکشی سطحي: بارندگی های 1 الي 2 روزه
دوره برگشت:
زهکشهای فرعی : سال
زهکشهای اصلی : سال
زهكش سطحي: 1 تا 2 سال
زهكشي زير سطحي: 2 تا 5 سال
زهكش اصلي: 5 تا 25 سال

26. متوسط دبي در مدت سيل: دبي طراحي
در نظر گرفتن ارتفاع آزاد (free board)

27. تبديل هيدروگراف در مسير كانال‌هاي زهكش

28. عمق تبديل هيدروگراف از طريق ذخيره موقت در مخزن

29. اثر زمان حركت جريان بر شكل هيدروگراف

30. روش غير مستقيم اندازه‌گيري دبي رودخانه: منحني دبي – اشل (rating curve)
قرائت ارتفاع سطح آب و رابطه شزي يا مانينگ

31. P= m/(N+1)
T= 1/P

32. محاسبه دبي زهكش‌هاي زيرزميني براي يك باران
(قانون يك سوم، يك سوم و يك سوم)

33. محاسبه دبي زهكش‌هاي سطحي براي يك باران
(قانون يك دوم و يك دوم)

34. تقسيم بندي زمين به سه منطقه از نظر زمان حركت

35. تركيب دبي خروجي براساس دبي زهكش‌ها و در نظر گرفتن زمان حركت در حوضه

36. برآورد دبي رواناب در حوضه‌هاي شيب‌دار
بالا بودن رواناب در زمين‌هاي شيب‌دار به خصوص در حالت بارندگي كوتاه مدت و شديد
بستگي دبي رواناب به شكل و خصوصيات فيزيوگرافي حوضه
كاربرد رابطه Q=q.A در حوضه‌هاي مسطح
روش استدلالي (rational)
براي اراضي با وسعت كم (كمتر از 200 هكتار)
روش شماره منحني (Curve Number)
براي حوضه‌هاي بزرگ (چند هزار هكتار)

37. روش استدلالي (rational)
فرض: شديدترين دبي از باران‌هايي حاصل مي‌شود كه مدت ريزش آنها برابر زمان تمركز حوضه باشد. علت؟
زمان تمركز : زماني كه طول مي‌ كشد تا دورترين قطره آب به نقطه تمركز برسد (فاصله هيدرولوژيكي نه فيزيكي)
Qp=C I A/360
Qp= peak discharge (m3.sec-1)
I= rainfall rate (mm.hr-1)
C= discharge coefficient (-)
A= area (ha) <200 ha
عدم كاربرد اين روش در حوضه‌هاي بزرگ: عدم يكنواختي باران در سراسر حوضه
ضريب دبي (C) بستگي به نفوذپذيري خاك، پوشش گياهي و شيب دارد (8/0-1/0)

38. تعيين ضريب جريان فرمول استدلالي

39. زمان تمركز (concentration time)
روش سرعت و مسافت
تخمين سرعت آب با توجه به شيب و پوشش خاك، فرمول شزي يا مانينگ
روش كرپيچ
براي اراضي به وسعت كمتر از 50 هكتار
Tc= concentration time (hr)
L = the longest travel length (m)
H= head difference (m)

40. سرعت آب در اراضي مختلف

41. گراف شماره منحني براي تبديل بارندگي به رواناب

42. شرايط روكش شده (آسفالت) S= 0 CN= 100

44. روش ساده براي تعيين شماره منحني (CN)
عامل شيب زمين در روش شماره منحني لحاظ نشده است.
اين روش را ميتوان براي شرايط با شيب كمتر از 5% مناسب دانست.

46. روش شماره منحني مثال: مدت بارندگي 2 ساعت دوره برگشت 10 سال
شدت بارندگي mm/h53

47. ضريب كاهش سطح عدم يكنواختي بارندگي در حوضه
كاهش شدت و مقدار بارندگي با افزايش سطح حوضه
كاهش ضريب زهكشي q (Q=q.A)
استفاده از ضريب كاهش سطح (a)
Q=q.Aa
مساحت حوضه بيشتر از 100 هكتار
اعمال ضريب كاهش بر روي سطح به جاي ضريب زهكشي

48. رابطه Cypress Creek براي حوضه‌هاي كمتر از 5000 هكتار
شيب كمتر از 5/0 درصد
باران طرح در اراضي كشاورزي: باران‌هاي 48 ساعته با دوره بازگشت 2 تا 5 ساله
مثال: باران طرح= 100 ميليمتر
CN=90
مقدار آب مازاد= 75 ميلي‌متر (3 اينچ)
Rc=3/48= 0.06 in/hr
q=17.3 qusec/sq mile

49. خصوصيات هيدروگراف در حوضه‌هاي شهري و كشاورزي

50. Thanx