Top 6 metoder til estimering af oversvømmelse
Denne artikel sætter lys på de seks bedste metoder til estimering af oversvømmelsesudladning. Metoderne er: 1. Catchment-Run-Off Metode 2. Empiriske Formler 3. Rationel Metode 4. Tværsnitsareal og Senghældning 5. Tværsnittsareal og hastighed som observeret ved Bridge Site 6. Tilgængelige Records.
Metode # 1. Fangst-Run-Off Metode:
Oplagringsområdet er kommandoen for en flod, hvorfra floden får vandforsyning. Afvandingsområdet beregnes fra konturkortet, og oversvømmelsen er estimeret ud fra "Run-off" -formlen.
Regnen er målt ved regnmålere i millimeter. Fra den daglige rekord af nedbør bestemmes det årlige nedbør for en zone. Den årlige nedbør varierer fra sted til sted, og derfor er den registrerede nedbør i en betydelig periode, sige halvtreds år, meget nyttig for at få den maksimale nedbør registreret i denne periode.
Opgørelsen af maksimal oversvømmelsesudledning skal baseres på denne maksimale registrerede nedbør. Tabel 3.1 giver regnskyl i forskellige dele af den indiske union i en periode på 15 år (1935-1949).
Afgang er defineret som andelen vand ud af den samlede nedbør i afvandingsområdet, der løber til vandløb, kanal eller flod. Det er unødvendigt at nævne, at den fulde mængde nedbør ikke når vandløbsbanen, da en vis mængde er gennemblødt i jorden for at danne undergrunds-vandlagene, en del er absorberet af vegetationen, en vis mængde fordampes og resten kun strømmer til kanalen eller floden.
Hvordan regnvandet når kanalen eller floden fra afvandingsområdet er vist i figur 3.1 og figur 3.2.
Afstrømningsområdet for strømmen eller floden op ad broen er opnået ved at markere konturkortets kantlinje og måle området omgivet af denne ryglinje ved hjælp af en planmåler eller sporpapirgrafer.
Muligheden for intensiv nedbør falder samtidigt over hele det store afvandingsområde er mindre, og derfor kan en mindre procentdel af afstrømning tages. En anden vigtig faktor, der bestemmer procentdelen af afstrømning, er oplandets form.
Figur 3.1 og figur 3.2 viser to typer afvandingsanlæg. I normalt enkeltopløb er vandskredet langt og smalt med en række korte bifloder, der tilslutter hovedstrømmen.
I en sådan opsamling vil stormme af kortere varighed, der forårsager den maksimale udstrømning af vandet, ikke nå broen næsten på samme tid, og som sådan afstrømning i et sådant afvandingsområde vil være mindre end det i en fladlignende form af afvandingsområdet.
I sidstnævnte tilfælde er bifloderne længere og få i antal, og derfor vil deres afrømning nå broområdet næsten samtidigt, hvilket vil medføre koncentration af strømmen under storme af kortere varighed. Selv om afvandingsområdet, mængden, nedbørens varighed mv er ens for begge typer afvandingsområder, vil afrømningen ved broen være mere for ventilationsformet opland end for normalt enkeltopland.
Procentvis afvigelse varierer fra 20 procent til 70 procent afhængigt af oplandets form og karakter. Porøsitet af jord; det vil sige om det er sandt, leragtigt eller stenet; grad af tidligere mætning skovområde Tilstedeværelse af søer, damme, sumpere, kunstige reservoir osv .; bestemme den procentvise afrunding.
Derfor skal de ovennævnte faktorer tages behørigt i betragtning ved vurderingen af oversvømmelsesudledningen fra afvandingsområdet.
Som diskuteret før afhænger afrømningen af følgende faktorer:
(i) Graden af porøsitet og grad af mætning af jorden i afvandingsområdet.
ii) Formen og hældningen af afvandingsområdet.
(iii) hindringer for at flyde som rødder af træer, buske osv.
iv) vegetationsgrad
v) dyrkningsstatus.
(vi) Fordampningsgrad.
vii) Nedbørens intensitet Afløb er mere, hvis samme mængde nedbør siger, at 50 mm ligger inden for en meget kort periode, dvs. to timer, end det spredes i en længere periode på, dvs. 24 timer i hvilket tilfælde det er i form af dyser.
viii) Samlet mængde nedbør i afvandingsområdet.
Metode # 2. Empiriske Formler :
Flodudladningen kan evalueres ved anvendelse af forskellige empiriske formler, der involverer afvandingsareal og en del koefficient afhængigt af afvandingsstedets beliggenhed.
i) Dicken's formel
Denne formel (oprindeligt udtænkt for Nordindien, men kan nu bruges i de fleste af indiens stater med ændringen af værdien af koefficienten C) er givet ved:
Illustrativt eksempel 1:
Omfanget af et afvandingsområde er 800 sq.km. Området ligger i Vestindien inden for 150 km. fra kysten. Anslå den maksimale oversvømmelsesudledning ved at anvende de forskellige empiriske formler og sammenligne oversvømmelsesudledningerne:
Denne formel gælder kun for Madras (Tamil Naidu) State og som sådan giver lav værdi, som ikke overvejes
Sammenligning af oversvømmelsesudledninger udarbejdet af forskellige empiriske formler:
Metode # 3. Rationel metode:
Hvis R er den samlede nedbør i cm i en varighed på T timer, så er den gennemsnitlige intensitet af nedbør, jeg i cm pr. Time taget over den samlede varighed af stormen, givet af
I = R / T (3, 6)
I et lille tidsinterval t kan intensiteten af nedbør være mere som det kan ses af figur 3.3, da den gennemsnitlige intensitet for et lille tidsinterval t er mere end middelintensiteten for hele tidsperioden, T.
Forholdet mellem jeg og jeg kan vises som:
Hvor C er en konstant og kan tages som enhed for alt praktisk formål.
Hvis t = en time og tilsvarende i er taget som jeg "og værdien af I er taget fra ligning 3.6
Fra ligning 3, 9 kan jeg o (1 times nedbør) udarbejdes, hvis den samlede nedbør R og varigheden af den alvorligste storm er kendt. Det anbefales at overveje en række tunge storme spredt over en længere periode, og jeg kan beregnes for hvert tilfælde, og den maksimale værdi af U skal tages som en times nedbør i regionen til vurdering af oversvømmelse af oversvømmelse.
Fra en rekord af Meteorological Department, Govt. af Indien, er værdierne for i o for forskellige steder i den indiske union gengivet i tabel 3.2:
Koncentrationstidspunktet defineres som tidspunktet for afløbet for at nå broen fra det fjerneste punkt af afvandingsområdet, der betegnes som det kritiske punkt.
Da koncentrationstidspunktet er afhængig af længden, hældningen og ujævnheden af afvandingsområdet, etableres et forhold med følgende faktorer som nedenfor:
Hvor T c = Koncentrationstid i timer.
H = Fald i niveau fra det kritiske punkt til broen i meter.
L = Afstand fra det kritiske punkt til broen i Km.
Værdierne for H og L findes fra konturplanet for afvandingsområdet.
Den kritiske intensitet af nedbør, Ic, svarende til koncentrationstiden, Tc, er afledt af ligning 3.9 i betragtning af I = Ic svarende til T = Tc .
Estimering af afvikling:
Et centimeter af nedbør over et areal på en hektar giver et afløb på 100 cu. m pr. time. Derfor vil en nedbør på 1 cm pr. Time over et område på A hektar medføre en afrunding på 100 AI c cu. m pr. time.
Hvis der tages hensyn til tab som følge af absorption mv, er afrømningen givet af:
Q = 100 PI C A cu.m pr. Time
= 0, 028 PI C A cu.m / sek (3, 12)
Hvor P = koefficient afhængig af jordens porøsitet, vegetationskort, indledende tilstand af mætning af jord osv.
P-værdierne for forskellige forhold i afvandingsområdet er angivet i tabel 3.3:
Foruden koefficienten P indføres en anden koefficient f i formlen til beregning af afrømningen. Da afvandingsområdet bliver større og større, er muligheden for at nå afgang til broområdet samtidig fra alle dele af afvandingen mindre og mindre, og dermed reduceres værdien af f gradvist, da afvandingsområdet øges.
Tabel 3.4 giver værdien af f i ligning 3.13 afledt af ligning 3.12 med indførelsen af koefficienten, f, deri.
Q = 0, 028PfI c A cu.m / sek. (3.13)
Illustrativt eksempel 2:
Flodens afvandingsområde er 800 kvm. Km. og er sammensat af sandjord med tyk vegetation dækning. Afløbets længde er 30 Km. og de reducerede niveauer af det kritiske punkt og brostedet er henholdsvis 200 m og 50 m.
Find ud af stormstormafladningen ved den rationelle metode, forudsat at nedbør på 5 timer er 20 cm. Hvad er toppen afladning, hvis oplandet er af lerjord, der er let dækket eller af stejle, men skovklædte sten?
Maksimal peak run-off, fra ligning 3.13
Q = 0, 028 Pfl c A cu.m / sek
I det foreliggende tilfælde for afvandingsområdet bestående af sandjord med tyk vegetation,
A = 800 sq.km = 80.000 hektar; P fra tabel 3.3 = 0, 10; f fra tabel 3.4 = 0, 60; I c = 2, 98 cm / time
. . . Q = 0, 028 PfIc A = 0, 028 x 0, 10 x 0, 60 x 2, 98 x 80, 000 = 400 cum / sek.
Når afvandingsområdet er af lerjord, der er let dækket, er P fra tabel 3.3 = 0, 50, værdierne A, f og I c tilbage som tidligere.
. . . Q = 0, 028 PfIc A = 0, 028 x 0, 50 x 0, 60 x 2, 98 x 80, 000 = 2003 cum / sek.
I tilfælde af afvandingsområde med stejle, men skovklædte sten, P fra tabel 3.3 = 0.80
. . . Q = 0, 028 PfIc A = 0, 028 x 0, 80 x 0, 60 x 2, 98 x 80, 000 = 3204 cum / sek.
Det kan derfor bemærkes fra det illustrative eksempel, at topafstrømningen er meget afhængig af opsamlingens natur, andre faktorer forbliver de samme og varierer fra 400 cum / sec til 3204 cum / sec, når porøsitetsgraden og Opsamling af afvandingsområdet er meget høj eller meget lav.
Den rationelle metode er derfor meget realistisk og betragter alle relevante faktorer, der regulerer top-off-off. De empiriske formler overvejer ikke disse faktorer undtagen en justering i værdien af koefficienten C og er derfor ikke særlig realistiske.
Metode nr. 4. Tværsnitsområde og sengelænde :
Ved denne metode beregnes udladningen fra Mannings formel,
Hvor A = tværsnitsarealet af strømmen målt fra HFL
n = rugosity co-effektiv.
R = den hydrauliske middeldybde og lig med forholdet mellem tværsnitsareal og vådt omkreds, P
S = strømmenes bunnlinje målt over en rimelig lang afstand.
I en strøm med ikke-eroderbare banker og seng forbliver formen og størrelsen af tværsnittet stort set den samme under en oversvømmelse som ved normale tidspunkter, og derfor kan det normale tværsnit og omkredsen anvendes til beregning af udledningen .
Men i en strøm, der strømmer gennem alluviumregionen, kan tværsnitsarealet og omkredsen ændre sig under højeste oversvømmelser som følge af skuringen af bankerne og sengen og som sådan ved beregning af den maksimale oversvømmelsesudledning skal dybden af skure konstateres først og værdierne af tværsnitsarealet og omkredsen kan derefter beregnes ved at tage niveauer af sengen med bestemte intervaller.
Værdien af rugosity-koeffektiviteten afhænger af sengens natur og strømmen, og det er nødvendigt at sørge for passende pleje ved at vælge den rigtige værdi af denne koefficient for at få den korrekte udledning. Nogle værdier af rugosity coefficient, n, er angivet i tabellen nedenfor for forskellige typer overfladeforhold.
Illustrativt eksempel 3:
En flod har sengens niveauer ved den højeste oversvømmelse med bestemte intervaller som vist i figur 3.4. RL af de laveste senge ved 500 m opstrøms og 500 nedstrøms er henholdsvis 107, 42 m og 105 jO m. Beregn den maksimale oversvømmelsesudledning, hvis floden har ret rene, lige bredder, men har nogle ukrudt og sten.
Opløsning:
Område med tværsnit A ved HFL kan findes ved at dividere området i strimler som BPC, PCDO, ODEN osv .:
Den befugtede perimeter P ved HFL er sengelinien BCDEFGHI, som er summen af længden af linjen BC, CD, DE osv. Disse længder kan udarbejdes som nedenfor (se figur 3.5):
Senghældning, S, er niveauforskellen mellem den laveste seng ved 500 m opstrøms og 500 m nedstrøms divideret med afstanden.
Metode nr. 5. Område med tværsnit og hastighed som observeret ved broen Site :
Tværsnittet måles ved at tage en række niveauer af floden ved HFL med bestemte intervaller. Hastigheden i dette tilfælde bestemmes på stedet ved direkte måling af hastigheden i stedet for teoretisk beregning fra sengenes hældning mv.
For at måle hastigheden direkte er floden opdelt i få sektioner breddevis og derefter bestemmes hastigheden for hver sektion af overfladens float placeret i midten af hvert afsnit.
Den tid, float tager for at dække en fast afstand, bemærkes af et stopur, og afstanden, som flåden rejste delvist med den tid, der er taget, er overfladens hastighed af strømmen. En sådan overfladehastighed skal bestemmes for hver sektion, og vægtværdiernes gennemsnitlige værdi opnås med henblik på estimering af oversvømmelsesafladning.
Hastigheden er mindst i nærheden af sengen og bankerne og betyder ved midtlinjen af strømmen ved et punkt 0, 3 d under overfladen hvor d er dybden af vandet (se figur 3.6). Hvis V er hastigheden ved overfladen, er V b hastigheden nederst, og V m er middelhastigheden, så kan deres forhold etableres i den følgende ligning,
V m = 0, 7 V s = 1, 3 V b (3, 15)
Efter bestemmelsen af strømhastigheden af strømmen opnås flodudladningen ved;
Q = AV m (3, 16)
Metode nr. 6. Tilgængelige poster :
I nogle tilfælde kan det være muligt at få den maksimale oversvømmelse af udledninger målt på vejr- eller spærrepladser. Denne værdi kan sammenlignes med den teoretiske udarbejdede værdi, og en endelig værdi kan vælges. Den således opnåede oversvømmelsesudledning, selvom den er meget realistisk, lider af en ulempe, dvs. Tallet for rekordet, da vejrtrækningerne eller barrages er for det meste af nyere konstruktion.
Oversvømmelsen skal fortrinsvis være maksimalt 100 års registreret værdi for vigtige broer og 50 års registreret værdi for mindre vigtige broer. Betegnelserne "100 års værdi" og "50 års værdi" defineres som øjeblikkelig topudladning, der forekommer "i gennemsnit" en gang i 100 år eller en gang på 50 år.
Udtrykket "i gennemsnit" betyder alle toppladninger som observeret over en periode på 100 år eller 50 år, alt efter hvad som er tilfældet, og gennemsnittet af toppe er taget.
