ยูนิตไฮโดรกราฟ

ยูนิตไฮโดรกราฟคือการตอบสนองของน้ำท่าของพื้นที่รับน้ำต่อปริมาณน้ำฝนยังผลหนึ่งหน่วย โดยถือว่าพื้นที่รับน้ำเป็นระบบเชิงเส้นที่สามารถใช้ในการทำนายไฮโดรกราฟของน้ำท่วมได้

Definition

ยูนิตไฮโดรกราฟคือไฮโดรกราฟของน้ำท่าโดยตรงที่เกิดจากน้ำฝนยังผลหนึ่งหน่วย (เช่น หนึ่งเซนติเมตร) ที่ตกกระจายอย่างสม่ำเสมอทั่วพื้นที่รับน้ำในช่วงระยะเวลาที่กำหนด ซึ่งใช้เป็นฟังก์ชันการตอบสนองเชิงเส้นของพื้นที่รับน้ำ

Scope

หัวข้อนี้ครอบคลุมคำจำกัดความและข้อสมมติฐานของยูนิตไฮโดรกราฟ การหาค่าจากพายุที่สังเกตได้ การนำไปใช้ทำนายน้ำท่าโดยการสังวัตนาการ (convolution) รวมถึงยูนิตไฮโดรกราฟสังเคราะห์และยูนิตไฮโดรกราฟชั่วขณะ เป็นแนวทางระบบเชิงเส้นแบบคลาสสิกในการแปลงปริมาณน้ำฝนเป็นน้ำท่า ซึ่งได้นำเสนอในเชิงกายภาพในหัวข้อกลไกการเกิดน้ำท่า

Core questions

• ยูนิตไฮโดรกราฟคืออะไร และมีข้อสมมติฐานอะไรบ้าง?
• ยูนิตไฮโดรกราฟได้มาอย่างไรจากข้อมูลปริมาณน้ำฝนและน้ำท่าที่สังเกตได้?
• มีการนำไปใช้ทำนายไฮโดรกราฟของน้ำท่าจากพายุได้อย่างไร?
• ยูนิตไฮโดรกราฟสังเคราะห์และยูนิตไฮโดรกราฟชั่วขณะคืออะไร?

Key concepts

• น้ำฝนยังผล (ส่วนเกิน)
• น้ำท่าโดยตรง
• ความเป็นเชิงเส้นและการซ้อนทับ
• การสังวัตนาการ (Convolution)
• ยูนิตไฮโดรกราฟชั่วขณะ
• ยูนิตไฮโดรกราฟสังเคราะห์

Key theories

ทฤษฎียูนิตไฮโดรกราฟ

เชอร์แมนเสนอว่าน้ำท่าโดยตรงเป็นสัดส่วนกับน้ำฝนยังผล และการตอบสนองของพื้นที่รับน้ำนั้นคงที่และสามารถรวมกันได้ ดังนั้นไฮโดรกราฟจากพายุใดๆ สามารถสร้างขึ้นได้โดยการปรับขนาดและซ้อนทับยูนิตไฮโดรกราฟ (การสังวัตนาการ)

ระบบเชิงเส้นและยูนิตไฮโดรกราฟชั่วขณะ

ยูนิตไฮโดรกราฟได้รับการขยายความให้เป็นฟังก์ชันการตอบสนองแบบอิมพัลส์ (impulse response) ของระบบเชิงเส้นที่ไม่แปรผันตามเวลา นำไปสู่ยูนิตไฮโดรกราฟชั่วขณะและแบบจำลองเชิงแนวคิดของการตอบสนองของพื้นที่รับน้ำ

Clinical relevance

ยูนิตไฮโดรกราฟยังคงเป็นเครื่องมือที่ใช้กันอย่างแพร่หลายและเข้าใจง่ายสำหรับการประมาณค่าปริมาณน้ำท่วมออกแบบและการทำนายปริมาณน้ำฝน-น้ำท่าในอุทกวิทยาเชิงวิศวกรรม รวมถึงในพื้นที่ที่ไม่มีสถานีวัดน้ำผ่านยูนิตไฮโดรกราฟสังเคราะห์ และเป็นพื้นฐานแนวคิดสำหรับแบบจำลองพื้นที่รับน้ำหลายแบบ

History

เชอร์แมนได้นำเสนอวิธีการยูนิตกราฟในปี 1932 ทศวรรษต่อมาได้มีการทำให้เป็นทางการมากขึ้นผ่านทฤษฎีระบบเชิงเส้น ยูนิตไฮโดรกราฟชั่วขณะ (ดูจและคณะ) และยูนิตไฮโดรกราฟสังเคราะห์สำหรับพื้นที่รับน้ำที่ไม่มีสถานีวัด ทำให้เป็นรากฐานสำคัญของอุทกวิทยาประยุกต์

Key figures

• LeRoy K. Sherman
• James C. I. Dooge
• Ven Te Chow

Seminal works

• sherman1932
• chow1988
• dooge1959

Frequently asked questions

เหตุใดยูนิตไฮโดรกราฟจึงถูกเรียกว่าเป็นวิธีการเชิงเส้น?

เนื่องจากสมมติฐานที่ว่าการเพิ่มปริมาณน้ำฝนยังผลเป็นสองเท่าจะทำให้ปริมาณน้ำท่าเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่า (ความเป็นสัดส่วน) และการตอบสนองต่อปริมาณน้ำฝนที่เพิ่มขึ้นต่อเนื่องสามารถรวมกันได้ (การซ้อนทับ) ข้อสมมติฐานเชิงเส้นเหล่านี้ทำให้สามารถสร้างไฮโดรกราฟของพายุใดๆ ได้โดยการสังวัตนาการปริมาณน้ำฝนกับยูนิตไฮโดรกราฟ

ยูนิตไฮโดรกราฟสังเคราะห์คืออะไร?

คือยูนิตไฮโดรกราฟที่ประมาณค่าจากลักษณะของพื้นที่รับน้ำ เช่น พื้นที่ ความลาดชัน และเวลาการไหลถึงจุดรวมน้ำ แทนที่จะได้มาจากข้อมูลปริมาณน้ำฝน-น้ำท่าที่สังเกตได้ ซึ่งช่วยให้สามารถนำวิธีการนี้ไปใช้กับพื้นที่รับน้ำที่ไม่มีสถานีวัดได้