Top 6 Methoden voor schatting van de uitstoot van overstromingen
Dit artikel werpt licht op de zes belangrijkste methoden voor het schatten van hoogwaterafvoer. De methoden zijn: 1. Methode voor catch-run-off 2. Empirische formules 3. Rationele methode 4. Doorsnedeoppervlakte en helling van het bed 5. Gebied van dwarsdoorsnede en Velocity zoals waargenomen op bridge-locatie 6. Beschikbare records.
Methode # 1. Methode catch-run-off:
Het stroomgebied is het commandiegebied van een rivier waarvan de rivier de watertoevoer krijgt. Het stroomgebied wordt berekend op basis van de contourkaart en de waterlozing wordt geschat op basis van de formule "Run-off" .
De regenval wordt gemeten door regenmeters in millimeter. Uit de dagelijkse neerslag van neerslag wordt jaarlijkse neerslag voor een zone bepaald. De jaarlijkse regenval varieert van plaats tot plaats en daarom is de geregistreerde neerslag gedurende een aanzienlijke periode, zeg vijftig jaar, zeer nuttig om de maximale neerslag te krijgen die tijdens deze periode is geregistreerd.
De schatting van de maximale hoogwaterafvoer moet gebaseerd zijn op deze maximale geregistreerde regenval. Tabel 3.1 geeft het neerslagrecord in verschillende delen van de Indiase Unie voor een periode van 15 jaar (1935-1949).
Afvloeiing wordt gedefinieerd als het aandeel water uit de totale regenval in het stroomgebied dat naar de waterloop, het kanaal of de rivier loopt. Het is overbodig om te vermelden dat de volledige hoeveelheid regenval de waterkoers niet bereikt, aangezien een hoeveelheid in de grond wordt gedrenkt om de ondergrondse waterlagen te vormen, een deel wordt opgenomen door de vegetatie, een deel wordt verdampt en de rest stroomt alleen naar het kanaal of de rivier.
Hoe het regenwater het kanaal of de rivier bereikt vanuit het stroomgebied, wordt getoond in Fig. 3.1 en Fig. 3.2.
Het stroomgebied van de stroom of rivier stroomopwaarts van de bruglocatie wordt verkregen door de noklijn van de contourkaart te markeren en het gebied te meten dat wordt omgeven door deze noklijn met behulp van een planmeter of calqueerpapiergrafieken.
De mogelijkheid van intensieve regenval die tegelijkertijd over het hele gebied van een groot stroomgebied valt, is minder en daarom kan een geringer percentage van afvloeiing worden genomen. Een andere belangrijke factor die het percentage afvloeiingen bepaalt, is de vorm van het stroomgebied.
Fig. 3.1 en Fig. 3.2 tonen twee typen stroomgebieden. In normaal enkel stroomgebied is het stroomgebied lang en smal met een aantal korte zijtakken die zich bij de hoofdstroom voegen.
In een dergelijk stroomgebied zullen stormen van kortere duur die de maximale vloedafvoer veroorzaken, de bruglocatie niet bijna tegelijkertijd bereiken en zal een dergelijke afvloeiing in een dergelijk stroomgebied minder zijn dan die in een waaierachtige vorm van stroomgebied.
In het laatste geval zijn de zijrivieren langer en weinigen in aantal en daarom zal hun afvloeiing bijna gelijktijdig de bruglocatie bereiken, waardoor daardoor concentratie van stroming tijdens stormen van kortere duur wordt veroorzaakt. Vandaar dat, zelfs als het stroomgebied, de hoeveelheid, de duur van de regenval, enz. Hetzelfde zijn voor beide soorten stroomgebieden, de afwatering op de bruglocatie meer zal zijn voor waaiervormig stroomgebied dan voor het normale individuele stroomgebied.
Het afvloeiingspercentage varieert van 20 procent tot 70 procent, afhankelijk van de vorm en aard van het stroomgebied. Porositeit van de bodem; dat wil zeggen, of zandig, kleiachtig of rotsachtig; mate van eerdere verzadiging; gebied bedekt met bos; aanwezigheid van meren, vijvers, moerassen, kunstmatige reservoir enz .; bepaal het percentage afvloeiing.
Bij het schatten van de afvoer van overstromingen vanuit het verzorgingsgebied worden daarom de bovengenoemde factoren naar behoren in aanmerking genomen.
Zoals eerder besproken, hangt de afvloeiing af van de volgende factoren:
(i) Mate van porositeit en mate van verzadiging van de bodem in het stroomgebied.
(ii) De vorm en helling van het stroomgebied.
(iii) Obstakels om te stromen zoals wortels van bomen, struiken enz.
(iv) Mate van vegetatie.
(v) Toestand van de teelt.
(vi) Hoeveelheid verdamping.
(vii) Intensiteit van neerslag; Afvloeiing is meer als dezelfde hoeveelheid neerslag, zeg 50 mm, binnen een zeer korte periode van, zeg, twee uur is dan gespreid gedurende een langere periode van, zeg, 24 uur, in welk geval het zich in de vorm van miezert.
(viii) Totale hoeveelheid neerslag in het stroomgebied.
Methode # 2. Empirische formules :
De vloedafvoer kan worden geëvalueerd door gebruik te maken van verschillende empirische formules met betrekking tot het gebied van het stroomgebied en een bepaalde coëfficiënt afhankelijk van de locatie van het stroomgebied.
i) De formule van Dicken
Deze formule (oorspronkelijk bedacht voor Noord-India maar kan nu worden gebruikt in de meeste staten van India met de wijziging van de waarde van de coëfficiënt C) wordt gegeven door:
Illustratief voorbeeld 1:
Het gebied van een stroomgebied is 800 km2. Het gebied ligt binnen 150 km in West-India. van kust. Schat de maximale vloedafvoer met behulp van de verschillende empirische formules en vergelijk de vloedafvoeren:
Deze formule is alleen van toepassing op Madras (Tamil Naidu) en geeft als zodanig een lage waarde die niet wordt beschouwd
Vergelijking van overstromingslozingen uitgewerkt met verschillende empirale formules:
Methode # 3. Rationele methode:
Als R de totale regenval in cm is gedurende een tijdsduur van T uur, dan wordt de gemiddelde intensiteit van de neerslag, I in cm per uur genomen over de totale duur van de storm gegeven door
I = R / T (3.6)
Voor een klein tijdsinterval, t, kan de intensiteit van neerslag, i, meer zijn zoals duidelijk kan zijn uit Fig. 3.3 omdat de gemiddelde intensiteit voor een klein tijdsinterval, t, meer is dan de gemiddelde intensiteit voor de gehele tijdsperiode, T.
De relatie tussen i en I kan worden weergegeven als:
Waar C een constante is en voor alle praktische doeleinden als eenheid kan worden beschouwd.
Als t = één uur en corresponderende i wordt genomen als i "en de waarde van I wordt genomen uit vergelijking 3.6
Uit vergelijking 3.9, i o (regenval van één uur) kan worden uitgewerkt als de totale neerslag R en de duur van de zwaarste storm bekend zijn. Het is raadzaam om een aantal zware stormen over een langere periode te spreiden en voor elk geval kan deze worden berekend en de maximale waarde van U moet worden genomen als de één uur durende regenval in de regio voor de schatting van de afvoer van de vloed.
Uit een verslag van de meteorologische afdeling, Govt. van India zijn de waarden van i o voor verschillende plaatsen in de Indiase Unie weergegeven in tabel 3.2:
Tijd van concentratie wordt gedefinieerd als de tijd die het aflopen in beslag neemt om de bruglocatie te bereiken vanaf het verste punt van het stroomgebied dat wordt aangeduid als het kritieke punt.
Aangezien de tijd van concentratie afhankelijk is van de lengte, helling en de ruwheid van het stroomgebied, wordt een relatie vastgesteld met deze factoren, zoals hieronder:
Waar T c = Concentratieduur in uren.
H = Niveau dalen van het kritieke punt naar de plaats van de brug in meters.
L = Afstand van het kritieke punt tot de locatie van de brug in Km.
De waarden van H en L zijn te vinden op de contourkaart van het verzorgingsgebied.
De kritieke intensiteit van regenval, I c, corresponderend met de concentratietijd, T c, is afgeleid van vergelijking 3.9, waarbij I = I c overeenkomend met T = Tc .
Schatting van de run-off:
Een centimeter regenval over een oppervlakte van een hectare geeft een afname van 100 cu. m per uur. Daarom zal een regenval van I c cm per uur over een oppervlakte van A hectare een afvloeiing van 100 AI c cu veroorzaken. m per uur.
Als rekening wordt gehouden met verliezen als gevolg van absorptie, enz. Wordt de afvloeiing gegeven door:
Q = 100 PI C A cu.m per uur
= 0, 028 PI C A cu.m / sec (3.12)
Waarbij P = coëfficiënt afhankelijk van de porositeit van de grond, de begroeiing, de aanvankelijke verzadigingstoestand van de bodem enz.
De waarden van P voor verschillende omstandigheden van het stroomgebied worden gegeven in tabel 3.3:
Naast de coëfficiënt, P, wordt een andere coëfficiënt, f, ingevoerd in de formule voor het berekenen van de run-off. Naarmate het stroomgebied groter en groter wordt, is de mogelijkheid om de afdaling naar de bruglocatie gelijktijdig vanuit alle delen van het stroomgebied te bereiken, steeds minder en als zodanig wordt de waarde van f geleidelijk verminderd als het stroomgebied wordt vergroot.
Tabel 3.4 geeft de waarde van f in vergelijking 3.13 afgeleid van vergelijking 3.12 met de introductie van de coëfficiënt, f, daarin.
Q = 0, 028PfI c A cu.m / sec. (3.13)
Illustratief voorbeeld 2:
Het stroomgebied van een rivier is 800 Sq. Km. en is samengesteld uit zandige grond met dikke vegetatieve dekking. De lengte van het stroomgebied is 30 Km. en de verlaagde niveaus van het kritieke punt en de bruglocatie zijn respectievelijk 200 m en 50 m.
Ontdek de piekontlading door de Rationele Methode, ervan uitgaande dat de regenval in 5 uur 20 cm is. Wat zal de piekafvoer zijn als het stroomgebied van kleiachtige grond licht bedekt is of van steile maar beboste rots?
Maximale piekafvloeiing, uit vergelijking 3.13
Q = 0, 028 Pfl c A cu.m / sec
In het onderhavige geval voor stroomgebieden bestaande uit zandige grond met dichte begroeiing,
A = 800 vierkante km = 80.000 hectare; P uit tabel 3.3 = 0.10; f uit tabel 3.4 = 0.60; I c = 2, 98 cm / uur
. . . Q = 0, 028 PfI c A = 0, 028 x 0, 10 x 0, 60 x 2, 98 x 80.000 = 400 cum / sec.
Wanneer het stroomgebied van kleiige bodem licht bedekt is, P van tabel 3.3 = 0, 50, blijven de waarden van A, f en I c zoals voorheen.
. . . Q = 0, 028 PfI c A = 0, 028 x 0, 50 x 0, 60 x 2, 98 x 80.000 = 2003 cum / sec.
In het geval van een stroomgebied met steile maar beboste rots, P van tabel 3.3 = 0, 80
. . . Q = 0, 028 PfI c A = 0, 028 x 0, 80 x 0, 60 x 2, 98 x 80.000 = 3204 cum / sec.
Daarom kan uit het illustratieve voorbeeld worden opgemerkt dat de piekafloop erg afhankelijk is van de aard van het stroomgebied, andere factoren dezelfde blijven en varieert van 400 cum / sec tot 3204 cum / sec wanneer de mate van porositeit en de opname van het stroomgebied is zeer hoog of zeer laag.
De Rationele Methode is daarom zeer realistisch en houdt rekening met alle relevante factoren die de piekafvloeiing reguleren. De empirische formules houden geen rekening met deze factoren behalve enige aanpassing in de waarde van de coëfficiënt C en zijn daarom niet erg realistisch.
Methode # 4. Doorsnede en helling van het bed :
Door deze methode wordt de ontlading berekend uit de Manning-formule,
Waarbij A = het oppervlak van de doorsnede van de stroom gemeten vanaf HFL
n = de Rendosity-co-efficiënt.
R = de hydraulisch gemiddelde diepte en gelijk aan de verhouding van het dwarsdoorsnedeoppervlak tot de bevochtigde omtrek, P
S = de bedhelling van de stroom gemeten over een redelijk lange afstand.
In een stroom met niet-erodeerbare banken en bed blijven de vorm en de grootte van de doorsnede praktisch hetzelfde tijdens een overstroming als op normale tijden en daarom kunnen de normale doorsnede en de omtrek worden gebruikt voor het berekenen van de ontlading .
Maar in een stroom die door het alluviumgebied stroomt, kunnen het dwarsdoorsnedeoppervlak en de omtrek tijdens de hoogste overstromingen als gevolg van het schuren van de oevers en het bed veranderen en als zodanig moet bij het schatten van de maximale vloedafvoer de diepte van de straal worden bepaald. eerst en de waarden van het dwarsdoorsnedeoppervlak en de omtrek kunnen dan worden berekend door niveaus van het bed met bepaalde intervallen te nemen.
De waarde van de Rendosity-coëfficiënt hangt af van de aard van het bed en de oever van de stroom en er moet goede zorg worden besteed aan het selecteren van de juiste waarde van deze co-efficiënt om de juiste ontlading te krijgen. Sommige waarden van de rugositeitscoëfficiënt, n, staan in de onderstaande tabel voor verschillende soorten oppervlaktecondities.
Illustratief voorbeeld 3:
Een rivier heeft de bedniveaus bij de hoogste overstroming met bepaalde intervallen, zoals weergegeven in Fig. 3.4. De RL van de laagste bedden op 500 m stroomopwaarts en 500 stroomafwaarts zijn respectievelijk 107, 42 m en 105JO m. Bereken de maximale hoogwaterafvoer als de rivier redelijk schone, rechte oevers heeft maar wel wat onkruid en stenen heeft.
Oplossing:
Gebied van doorsnede A bij HFL kan worden gevonden door het gebied te verdelen in stroken zoals BPC, PCDO, ODEN enz .:
De bevochtigde omtrek P bij HFL is de bedlijn BCDEFGHI die de som is van de lengte van lijn BC, CD, DE enz. Deze lengte kan worden uitgewerkt zoals hieronder (Zie Fig. 3.5):
Bedhelling, S, is het niveauverschil van het laagste bed op 500 m stroomopwaarts en 500 m stroomafwaarts gedeeld door de afstand.
Methode # 5. Gebied van doorsnede en snelheid zoals waargenomen op Bridge Site :
Het oppervlak van de doorsnede wordt gemeten door een aantal niveaus van de rivier op HFL te nemen met bepaalde tussenpozen. De snelheid wordt in dit geval ter plaatse bepaald door directe meting van de snelheid in plaats van theoretische berekening van bedhelling enz.
Om de snelheid rechtstreeks te meten, wordt de rivier in de breedte verdeeld in enkele secties en vervolgens wordt de snelheid voor elke sectie bepaald door de oppervlakte-zwevende plaat in het midden van elke sectie.
De tijd die de vlotter nodig heeft om een vaste afstand af te leggen, wordt genoteerd door een stopwatch en de afgelegde afstand door de vlotter gedeeld door de tijd die wordt afgelegd, is de oppervlaktesnelheid van de stroom. Een dergelijke oppervlaktesnelheid moet voor elke sectie worden bepaald en de gemiddelde gewichtswaarde wordt verkregen met het oog op schatting van de vloeduitstoot.
De snelheid is het minst in de buurt van het bed en de banken en gemiddelde op de middellijn van de stroom op een punt 0, 3 d onder het oppervlak waar d de waterdiepte is (zie figuur 3.6). Als V de snelheid aan het oppervlak is, is Vb de snelheid aan de onderkant en V m de gemiddelde snelheid, dan kan hun relatie worden vastgesteld in de volgende vergelijking:
V m = 0.7 V s = 1.3 V b (3.15)
Na het bepalen van de gemiddelde snelheid van de stroom, wordt de vloedlossing verkregen door;
Q = AV m (3.16)
Methode # 6. Beschikbare records :
In sommige gevallen kan het mogelijk zijn om de maximale waterafvoer te laten meten op stuw- of spervloerlocaties. Deze waarde kan worden vergeleken met de theoretische uitgewerkte waarde en er kan een definitieve waarde worden geselecteerd. De aldus verkregen watervloeiing, hoewel zeer realistisch, heeft één nadeel namelijk te weten. de ouderdom van het record, aangezien de stuwen of de stuwen meestal van recente constructie zijn.
De hoogwaterafvoer bedraagt bij voorkeur het maximum van 100 jaar geregistreerde waarde voor belangrijke bruggen en 50 jaar geregistreerde waarde voor minder belangrijke bruggen. De termen "100-jaarswaarde" en "50-jaarswaarde" worden gedefinieerd als kortstondige piekafvoer die "gemiddeld" eenmaal per 100 jaar of eenmaal in 50 jaar voorkomt.
De uitdrukking "gemiddeld" betekent alle piekafvoeren zoals waargenomen gedurende een periode van 100 jaar of 50 jaar zoals het geval kan zijn en het gemiddelde van de pieken wordt genomen.
