הצבת מודל גשם - נגר uh להערכת גאויות תכן בנחל איילון...

להערכת UHהצבת מודל גשם-נגר גאויות תכן בנחל איילון וביובליו

דר' איזבלה שנציס

( המים רשות ע"י הוזמן ( 2009-2010המחקר .2010בדצמבר ותוצאותו הוגשו בדו"ח סופי

בנחל איילון וביובליו, כולל גאויות תכן מרביות הערכת מטרת המחקר

Unit Hydrograph מודל גשם-נגר, ע"י הצבת ספיקת שיא, נפח והידרוגרף

(UH) תוך

שימוש משותף במידע הידרומטרי ונתוני הגשם, )1(

ניתוח סטטיסטי של סופות גשם היסטוריות,)2(

מערכות )3( ושינויי עירונית בניה הרחבת תשתיות, בפיתוח התחשבות

ניקוז באגן.

שהיא אירוע גאות תכן שיא או Project Maximal Flood (PMF)המחקר מבוסס על קונספציות

תכן" "גאות קריטיים. נגר היווצרות בתנאי הבולטת הגשם סופת ע"י הנוצר המרבי הזרימה

האגן כתגובת תכןמוגדרת או לגשם Project Maximal Storm (PMS) קיצונית סופה שמהווה

נקבע על בסיס ניתוח סטטיסטי אזורי של סופות היסטוריות עם גשם תכן)מקסימאלית( באזור.

עובי ועוצמות גשם מרביים.

את מציע רב-שנים עולמי גשם-נגר ניסיון ככלי UHמודל ליניארי( – דטרמיניסטי )מסוג להערכת גאות תכן לפי גשם תכן. במחקר הופעלה תוכנת

HEC-HMS Flood Hydrograph Package by US Army Corps of Engineers, Vers. 3.3, 2005

למודל.פלט וקלט מהווים בהתאמה והידרוגרף הגאות מהלך גשם בסופה

Empirical coefficients for computing a synthetic unit hydrograph often are presented in

technical literature as being applicable to basins described only in general terms, such as

rolling hills or coastal plains. These unit hydrographs often are used to design minor civil

works projects. However, these unit hydrographs and empirical equations are not acceptable

for use in PMF-hydrograph computations, unless there is documented evidence of their

applicability, or proof that applicability can be developed. Such justification must be done as

special regional studies (Chow, 1988).

( לנחל איילון. special regional study )מחקר אזורי מיוחדהעבודה הנוכחית מהווה

לאגנים קטנים PMF-UH Clarkבמחקר נעשה שימוש בניסיון הנרכש ביישום שיטת

(. 2007ובינוניים בארץ )שנציס,

מ.מ.) ממשרד קקורין ילנה ד"ר השתתפה יועצים 1997בעבודה מהנדסים )

"דרום".

שדה של סטטיסטיות הערכות ועל גשם נתוני על תחל"ס לאנשי להודות ברצוני

( ששימשו כרקע הכרחי למחקר הנוכחי.2007הגשם בישראל )ארבל וכו',

“Program HEC-HMS is designed to simulate the precipitation-runoff processes of dendritic

watershed systems. It is designed to be applicable in a wide range of geographic areas for

solving a broad range of problems. This includes large river basin water supply and flood

hydrology to small urban or natural watershed runoff… studies of water availability, urban

drainage, flow forecasting, future urbanization impact, reservoir spillway design, flood

damage reduction, floodplain regulation, wetlands hydrology, and systems operation”

(User’s manual, HEQ-HMS, Version 3.3, 2005).

שלבי המחקר:

( תיאור תחום המחקר GIS ,)

ע"י המנוקזים לתת-אגנים חלוקתו שאינם או הידרומטריות תחנות

מנוטרים,

( אטים שטח ( Impervious Areaזיהוי התצפית בתקופת שינוייו ,GIS)ע"י תוך

AutoCAD ומפות טופוגראפיות.)

הוכן בסיס נתונים המיועד למטרות המחקר )אירועים היסטוריים של סופות גשם וגאויות(

כיול נעשה(Calibrationו לנחל איילון Clark UH ( של מודל גשם-נגר Validation )אישור( . אירועי גשם-זרימה40יותר מ- ויובליו ע"י ניתוח וחישוב

כיול המודל לפי גאויות המדודות בתת-אגנים

בתחנת איילון–כביש בית 31.12.91-5.01.92מרכיבי גאות 17165דגן-יהוד,

אישור המודל

בתחנת איילון–כביש בית 15-18.12.92מרכיבי גאות 17165דגן-יהוד,

הוכן המחקר, למטרות הכרחי הפרמטרים כרקע את UHמודל שיוצר תת-אגנים ומאפייני הסופתי הגשם עובי לבין הפרמטרים ערכי בין הקשרים

באיילון.

Clark UHפרמטים של מודל זמן ריכוז Time of concentration, h מקדם אגירותStorage coefficient, h מקדמי איבודיםInitial loss, mm

Const loss rate, mm/h זמן איחור של גל גאותLag time, h

שלבי המחקר:

באגן מרחבית גשם התפלגות בדיקת בכל איילון סופתי גשם ושיחזור

תת-אגןלפי מדידות בתחנות הגשם הרושמות -

של אופטימאלית הצגה בתנאי - ההידרוגרף,

למודל הנגר מקדם בהתאמת - פרמטרים.

תכן גשם PMS 1%_24hקביעת איילון עוצמות באגן לכל 1%)עם

במשך זמן תוך 24פרקי שעות הסופה במוקד התחשבות

וברדוקציה של עובי גשם לפי שטח.

. UH ע"י מודל 1%לגשם תכן בנחל איילון וביובליו כתגובה 1%גאויות תכן הערכת

השוואת ספיקות שיא במחקר זה להערכותן בשיטות אחרות

איילון-שפך

איילון-שכונת עזרא, 17168

איילון-כביש בית דגן-יהוד

,17165

נטוף,

17155

איילון-לוד, 1714

4אגן

671 621 527 251 136שטח, קמ"ר

17.2 15.2 12.3 5.5 3.0נפח,

מלמ"ק

690 637 554 265 199

ספיקת שיא, מ"ק

לשנייה

באגן איילון1%מאפייני גאויות תכן

השוואת תוצאות המחקר למדידות היסטוריות ולהערכות בשיטות אחרות

יישום מודל גשם-נגרUH באפיק נחל המתוכננים השפעת המאגרים להערכה של במורד נחל איילון1%גאויות תכן על נטוף

Storage, 103 m3 Outflow, m3/s Inflow, m3/s

4מאגר 1מאגר

תכן גאות נטוף 1%הילוך בנחל המאגרים שני של מערכת ע"י משה )לפי האפיק במורד

(2011צ'ברוצקי,

משטר גאויות נוכחי

אחרי הכנת המאגרים

Junction (17144+17155)Ayalon-Lod, 17144Natuf, 17155

בצומת איילון-נטוף1%שינוי גאות תכן

תכן השוואת גאויות של לאורך 1%הידרוגרפים נוכחי במשטר איילון נחל כחול( אפיק )צבע

להידרוגפים שלאחר בניית המאגרים באפיק נחל )צבע אדום( נטוף

כתוצאת מהכנת המאגרים בנחל נטוף, משך הגאות שעות וספיקת 96 ל- 48במורד נחל איילון עלה מ-

מ"ק לשנייה.200שיא ירדה ב-

יישום מודל גשם-נגרUH תוך התחשבות בפיתוח 1%להערכת שינוים צפויים בגאויות תכן תשתיות, הרחבת בניה עירונית ושינויי מערכות ניקוז באגן.

לשנת איילון נחל אפשר 2020במורד )ספיקת שיא 1%לצפות לעלית גאות תכן

ב- 40ב- ונפח לשנייה מ"ק מלמ"ק, 1 מוקדם ולשיא ביותר( זהירה בהערכה

דק'(.30יותר )כב-

באיילון ויובליו כתגובה ל- 2% גאויות תכןהערכת User-Specified Hyetographs שנבחרו מסופות היסטוריות וגרמו לשתי הגאויות המרביות המדודות במורד איילון.

איילון – כביש בית דגן-יהוד

1דגם 2דגם

1דגם

2דגם

מאופיינות ע"י ספיקת שיא 2%גאויות תכן בהשוואה יותר גדול ונפח יותר נמוכה

1%לגאויות תכן

2%גאויות תכן

סיכום

הצבת שהיא המחקר של העיקרית המטרה הושגה גשם-נגר Unit מודל

Hydrograph (UH) ויובליו גאויות תכן מרביות בנחל איילון להערכת.

)'הוצעו לצרכנים )מהנדסים, מתכננים וכו( גאויות תכןPMF )1%-באגן 2% ו

(.PMSלגשם תכן )איילון )באתרים הנבחרים( כתגובה

המוצעת: מה היתררונות של השיטה

למידע בנוסף היסטוריות גשם סופות על במידע שימוש בסיסי: מידע השלמת הידרומטרי,

ספיקת שיא, נפח והידרוגרףכולל הערכת גאות תכן,

באגןבכל אתר מדוד או בלתי מדוד אפשרות הערכת גאות תכן ,

גשם-נגר במודל וגמיש שימוש יעיל הידרולוגיככלי ובמיוחד לתכנון בתנאי - בחוץ למצב המנוטר עד עכשיו - כולל האגן המשתנים בעתיד פיתוח תשתיות,

הרחבת בניה עירונית, שינויי מערכות ניקוז, איגום הנגר ושינויי אקלים.

השיטה מוכנה ליישום באגן איילון.

ניתן להתאים את השיטה לאזורים אחרים בארץ.