6 geriausi potvynių išleidimo įvertinimo metodai
Šiame straipsnyje apžvelgiami šeši pagrindiniai potvynių išleidimo įvertinimo metodai. Metodai yra šie: 1. Sulaikymo-nutekėjimo metodas 2. Empirinės formulės 3. Racionalus metodas 4. Kryžminis skerspjūvio plotas ir lovos nuolydis 5. Skerspjūvio ir greičio sritis, stebima tilto vietoje 6. Galimi įrašai.
# 1 metodas.
Upės baseinas yra upės, iš kurios upė gauna vandens, valdymo sritis. Upės baseinas apskaičiuojamas pagal kontūro žemėlapį ir apskaičiuojamas potvynių išleidimas pagal „išjungimo“ formulę.
Krituliai matuojami lietaus matuokliais milimetrais. Nuo kasdienio kritulių kiekio nustatomas metinis kritulių kiekis zonoje. Metinis kritulių kiekis įvairiose vietose skiriasi, todėl užregistruotas kritulių kiekis, labai ilgas, ty penkiasdešimt metų, yra labai naudingas norint gauti didžiausią kritulių kiekį per šį laikotarpį.
Didžiausios potvynio iškrovos apskaičiavimas turi būti pagrįstas šiuo didžiausiu registruotu kritulių kiekiu. 3.1 lentelėje pateikiamas kritulių kiekis skirtingose Indijos Sąjungos dalyse 15 metų (1935–1949 m.).
Nuotėkis apibrėžiamas kaip vandens dalis iš viso kritulių nuotėkio baseine, einančiame į vandens telkinį, kanalą ar upę. Be to, nereikia paminėti, kad visas kritulių kiekis nepasiekia vandens telkinio, nes tam tikras kiekis dirvožemyje mirkomas į dirvožemio vandens sluoksnius, tam tikras kiekis yra įsisavinamas augalija, tam tikras kiekis išgarinamas ir likęs tik srautas į kanalą ar upę.
3.1 ir 3.2 pav. Parodyta, kaip lietaus vanduo pasiekia kanalą arba upę iš baseino.
Srovės ar upės baseinas prieš sienos plotą gaunamas pažymint kontūro žemėlapio keteros liniją ir matuojant plotą, uždengtą šia keteros linija, naudojant plano matuoklį arba atsekamojo popieriaus grafikus.
Intensyvaus lietaus kritimo galimybė tuo pačiu metu per visą didelio baseino plotą yra mažesnė, todėl gali būti imamas mažesnis nuotėkio procentas. Kitas svarbus veiksnys, lemiantis nuotėkio procentą, yra baseino forma.
3.1 ir 3.2 pav. Parodyti dviejų tipų baseinai. Įprasto vieno baseino vandentakis yra ilgas ir siauras, turintis daug trumpų intakų, jungiančių pagrindinį upelį.
Tokioje nuotėkio zonoje trumpesnės trukmės audros, dėl kurių susidaro didžiausias potvynis, nepasieks tilto vietos beveik tuo pačiu metu, ir toks nuotėkis tokiame baseine bus mažesnis nei ventiliatoriaus formos baseinas.
Pastaruoju atveju intakai yra ilgesni ir mažesni, todėl jų nuotėkis pasiekia tilto vietą beveik tuo pačiu metu, todėl srautas trumpiau trunka. Taigi, net jei baseinas, kiekis, kritulių kiekis ir tt yra vienodi abiejų tipų baseinams, nuotėkis tilto vietoje bus geresnis nei ventiliatoriaus nuotėkio baseinas nei įprastai vienam baseinui.
Priklausomai nuo baseino formos ir pobūdžio, nuotėkio procentas svyruoja nuo 20 iki 70 proc. Dirvožemio poringumas; tai yra, ar smėlio, molio ar uolų; ankstesnio prisotinimo laipsnis; miško plotas; ežerų, tvenkinių, pelkių, dirbtinių rezervuarų ir tt buvimas; nustatyti nuotėkio procentą.
Todėl, įvertinant potvynio nuotėkį iš baseino, reikia tinkamai atsižvelgti į minėtus veiksnius.
Kaip aptarta anksčiau, nuotėkis priklauso nuo šių veiksnių:
i) dirvožemio poringumo laipsnis ir prisotinimo lygis baseine.
ii) baseino forma ir nuolydis.
(iii) kliūtys srautui, pvz., medžių šaknys, krūmai ir kt.
iv) vegetacijos laipsnis.
v) auginimo valstybė.
vi) garavimo kiekis.
vii) kritulių intensyvumas; Nusileidimas yra daugiau, jei toks pat kritulių kiekis sako 50 mm per labai trumpą laikotarpį, ty, dvi valandas, nei pasklinda ilgesnį laiką, ty, 24 valandas, tokiu atveju jis yra purškiamas.
viii) bendras kritulių kiekis baseine.
# 2 metodas. Empirinės formulės :
Potvynių išleidimą galima įvertinti naudojant įvairias empirines formules, apimančias baseino plotą ir tam tikrą koeficientą, priklausantį nuo baseino vietos.
i) „Dicken“ formulė
Ši formulė (iš pradžių sukurta Šiaurės Indijai, bet dabar gali būti naudojama daugumoje Indijos valstybių, pakeičiant koeficiento C vertę) pateikiama:
Iliustracinis pavyzdys 1:
Vandens baseino plotas yra 800 kv. Teritorija yra Vakarų Indijoje per 150 km. iš kranto. Apskaičiuokite didžiausią potvynių išleidimą naudojant įvairias empirines formules ir palyginkite potvynių išsiskyrimą:
Ši formulė taikoma tik „Madras“ („Tamil Naidu“) valstybei ir todėl suteikia mažą vertę, kuri nelaikoma
Įvairių empirinių formulių parengtų potvynių išmetimo palyginimas:
# 3 metodas. Racionalus metodas:
Jei R yra bendras kritulių kiekis cm per T valandą, tada vidutinis kritulių intensyvumas, I cm, per valandą, paimtas per visą audros trukmę.
I = R / T (3.6)
Nedideliu laiko intervalu, t, kritulių intensyvumas i, gali būti didesnis, kaip matyti iš 3.3 pav., Nes vidutinis intensyvumas mažam laiko intervalui t yra didesnis už vidutinį intensyvumą per visą laikotarpį, T.
Ryšys tarp i ir I gali būti rodomas kaip:
Kur C yra pastovus ir gali būti laikomas vienybe visais praktiniais tikslais.
Jei t = viena valanda ir atitinkama i yra i „ir I vertė yra paimta iš 3.6 lygties
Iš 3.9 lygties, i o (Vienos valandos kritulių) gali būti parengta, jei žinoma bendra R kritulių suma ir didžiausios audros trukmė. Patartina apsvarstyti, ar tam tikras ilgai trunkančias audras sklinda, o i o gali būti apskaičiuojamas kiekvienu atveju, o didžiausia U vertė laikoma vienos valandos kritulių kiekiu regione, norint įvertinti potvynį.
Iš meteorologijos departamento įrašo Govt. Indijos, i o vertės įvairiose Indijos Sąjungos vietose yra pateiktos 3.2 lentelėje:
Koncentracijos laikas apibrėžiamas kaip laikas, per kurį nuotėkis pasieks tilto vietą nuo tolimiausio baseino taško, kuris vadinamas kritiniu tašku.
Kadangi koncentracijos laikas priklauso nuo baseino ilgio, nuolydžio ir šiurkštumo, nustatomas ryšys su šiais veiksniais:
Kur T c = Koncentracijos laikas valandomis.
H = kritimas lygiu nuo kritinio taško iki tilto vietos metrais.
L = atstumas nuo kritinio taško iki tilto vietos km.
H ir L reikšmes galima rasti iš baseino kontūro žemėlapio.
Kritinis kritulių intensyvumas, I c, atitinkantis koncentracijos laiką, T c, apskaičiuojamas pagal 3.9 lygtį, atsižvelgiant į I = I c, atitinkantį T = T c .
Nuotėkio įvertinimas:
Vienas centimetras kritulių per vieną hektarą sudaro 100 kub. m per valandą. Todėl A hektaro ploto I c cm kritimas per valandą sukels 100 AI c cu nuotėkį. m per valandą.
Jei laikomi nuostoliai dėl sugerties ir pan., Tada nuotėkį nurodo:
Q = 100 PI C Cu.m per valandą
= 0, 028 PI C Cu.m / sek (3.12)
Kur P = koeficientas, priklausantis nuo dirvožemio poringumo, augalijos dangos, pradinės dirvožemio prisotinimo būklės ir kt.
P vertės įvairioms vandens baseino sąlygoms pateiktos 3.3 lentelėje:
Be koeficiento P, nuotėkio skaičiavimo formulėje, įvedamas kitas koeficientas f. Kadangi baseinas tampa didesnis ir didesnis, galimybė, kad nuotekos iš tilto vietos būtų pasiekiamos vienu metu iš visų baseino dalių, yra vis mažesnės, o f vertė palaipsniui mažėja, nes padidėja baseinas.
3.4 lentelėje pateikiama 3.13 lygtyje pateikta f reikšmė, gauta iš 3.12 lygties, įvedant koeficientą f.
Q = 0, 028PfI c Cu.m / sek. (3.13)
2 pavyzdys:
Upės baseinas yra 800 kv. Km. ir susideda iš smėlio dirvožemio su storu augmenijos danga. Vandens baseino ilgis yra 30 km. ir kritinio taško bei tilto vietos sumažėjimas yra atitinkamai 200 m ir 50 m.
Išsiaiškinkite didžiausio audros iškrovimo racionaliu metodu, darant prielaidą, kad 5 valandų kritulių kiekis yra 20 cm. Koks bus didžiausias nuotėkis, jei baseinas yra lengvai užsandarintas molinis dirvožemis arba kietas, bet miškas?
Didžiausias didžiausias nuotėkis iš 3.13 lygties
Q = 0, 028 Pfl c A cu.m / sek
Šiuo atveju vandens baseinas, kurį sudaro smėlio dirvožemis su stora augmenija, \ t
A = 800 kv. Km = 80 000 hektarų; P iš 3.3 lentelės = 0, 10; f iš 3.4 lentelės = 0, 60; I c = 2, 98 cm / val
. . . Q = 0, 028 PfIcA = 0, 028 x 0, 10 x 0, 60 x 2, 98 x 80 000 = 400 cum / sek.
Kai baseinas yra molingojo dirvožemio, lengvai uždengtas, P iš 3.3 lentelės = 0, 50, A, f ir I c vertės liko tokios, kaip ir anksčiau.
. . . Q = 0, 028 PfIcA = 0, 028 x 0, 50 x 0, 60 x 2, 98 x 80 000 = 2003 cum / sek.
Jei baseinas yra kietas, bet miškingas, P iš 3.3 lentelės = 0, 80
. . . Q = 0, 028 PfIcA = 0, 028 x 0, 80 x 0, 60 x 2, 98 x 80 000 = 3204 cum / sek.
Todėl, remiantis iliustraciniu pavyzdžiu, galima pastebėti, kad didžiausias nuotėkis labai priklauso nuo baseino pobūdžio, kiti veiksniai lieka nepakitę ir svyruoja nuo 400 C / s iki 3204 C / sek. baseino absorbcija yra labai didelė arba labai maža.
Todėl racionalus metodas yra labai realus ir atsižvelgia į visus svarbiausius veiksnius, kurie reguliuoja piko nuotėkį. Empirinės formulės neatsižvelgia į šiuos veiksnius, išskyrus kai kuriuos koeficiento C koregavimus, todėl nėra labai realistiški.
Metodas Nr. 4. Kryžminis skerspjūvio plotas ir lova :
Pagal šį metodą išleidimas apskaičiuojamas pagal Manning formulę,
Kur A = srauto skerspjūvio plotas, matuojamas nuo HFL
n = efektyvus derinys.
R = hidraulinis vidutinis gylis ir lygus skerspjūvio ploto santykiui su sudrėkintu perimetru, P
S = srauto nuolydis, išmatuotas per gana ilgą atstumą.
Srovėje, turinčioje nerūdijančius bankus ir lovą, skerspjūvio forma ir dydis išlieka beveik vienodi potvynio metu, kaip ir įprastais laikais, todėl apskaičiuojant išleidimą gali būti naudojamas normalus skerspjūvis ir perimetras. .
Tačiau upėje, tekančioje per alūlio regioną, didžiausias potvynis dėl kranto ir lovos valymo gali pasikeisti skerspjūvio plotas ir perimetras, todėl, įvertinant didžiausią potvynio išsiskyrimą, turi būti nustatytas valymo gylis pirma, tada galima apskaičiuoti skerspjūvio ploto ir perimetro vertes tam tikrais intervalais imant lovos lygius.
Kietumo kooperatyvo vertė priklauso nuo lovos ir upės kranto pobūdžio, todėl reikia tinkamai pasirūpinti, kad būtų pasirinkta tinkama šio efektyvumo vertė, kad būtų gautas teisingas iškrovimas. Kai kurios atsparumo rugiams reikšmės, n, pateiktos toliau pateikiamoje lentelėje, skirtingų tipų paviršiaus sąlygoms.
3 pavyzdys:
Upė turi lovos lygius didžiausiu potvyniu tam tikrais intervalais, kaip parodyta 3.4 pav. Mažiausių lovų, esančių 500 m virš srovės ir 500 žemiau, RL atitinkamai yra atitinkamai 107, 42 m ir 105 JO. Apskaičiuokite maksimalų potvynio nutekėjimą, jei upė turi gana švarius, tiesius bankus, bet turi keletą piktžolių ir akmenų.
Sprendimas:
HFL skerspjūvio plotas A gali būti nustatomas padalijus plotą į juosteles, tokias kaip BPC, PCDO, ODEN ir tt:
Drėkinamasis perimetras P HFL yra lovų linija BCDEFGHI, kuri yra linijos BC, CD, DE ir kt. Ilgis. Šie ilgiai gali būti parengti taip, kaip nurodyta toliau (žr. 3.5 pav.):
Lovos nuolydis, S, yra žemiausio lovos, esančios 500 m prieš srovę, ir 500 m pasroviui skirtumas, padalytas iš atstumo.
# 5 metodas . Skerspjūvio ir greičio sritis, stebima tilto svetainėje :
Skerspjūvio plotas matuojamas tam tikrais laiko tarpais HFL upės lygiais. Šiuo atveju greitis nustatomas vietoje, tiesiogiai matuojant greitį vietoj teorinių skaičiavimų iš lovos šlaito ir kt.
Norėdami tiesiogiai matuoti greitį, upė yra padalinta į keletą sekcijų pločio ir tada kiekvienos sekcijos greitį lemia paviršiaus plūdurys, išdėstyti kiekvienos sekcijos centre.
Laikas, kurį plūdė užima tam, kad padengtų fiksuotą atstumą, pažymimas stabdymo laikrodžiu, o plūdės nuvažiuotas atstumas padalintas iš paimto laiko - srauto paviršiaus greitis. Toks paviršiaus greitis turi būti nustatomas kiekvienai sekcijai ir vidutinė svorio vertė nustatoma vertinant potvynį.
Greitis yra mažiausiai šalia lovos ir bankų, o vidurio srovės linijoje - 0, 3 d žemiau paviršiaus, kur d yra vandens gylis (žr. 3.6 pav.). Jei V yra greitis paviršiuje, Vb yra greitis apačioje ir V m yra vidutinis greitis, tada jų santykis gali būti nustatytas toliau pateiktoje lygtyje,
V m = 0, 7 V s = 1, 3 Vb (3, 15)
Nustačius vidutinį srovės greitį, nuotekų išleidimas gaunamas;
Q = AV m (3.16)
# 6 metodas. Galimi įrašai :
Kai kuriais atvejais gali būti įmanoma išmatuoti maksimalų potvynio iškrovimą gręžinių ar užtvarų vietose. Ši vertė gali būti lyginama su teoriškai parengta verte ir gali būti pasirinkta galutinė vertė. Taip gautas potvynių išleidimas, nors ir realus, kenčia nuo vieno trūkumo. rekordo amžius, nes nykštukai ar užtvarai dažniausiai būna neseniai statomi.
Potvynių nuotėkio atveju pageidautina, kad didžiausias tiltas būtų ne daugiau kaip 100 metų, o mažiau svarbių tiltų - 50 metų. Terminai „100 metų vertė“ ir „50 metų vertė“ apibrėžiami kaip trumpalaikis didžiausias išleidimas, kuris įvyksta „vidutiniškai“ kartą per 100 metų arba kartą per 50 metų.
Frazė „vidutiniškai“ reiškia visus didžiausius išleidžiamus teršalus, pastebėtus per 100 metų ar 50 metų laikotarpį, ir vidurkį.
