Topp 5 Metoder för uppskattning av toppflöde
Läs den här artikeln för att lära dig om de viktiga metoderna för uppskattning av toppflödet, dvs. (1) Empiriska formler, (2) Kuvertkurvor, (3) Rationell metod, (4) Enhetshydrografmetod och (5) Frekvensanalys!
1. Empiriska formler:
I denna metod anses område av ett bassäng eller ett avrinningsområde huvudsakligen. Alla andra faktorer som påverkar toppflödet sammanfogas i en konstant.
En allmän ekvation kan skrivas i formuläret:
Q = CA n
Där Q är toppflöde eller hastighet av maximal urladdning
C är en konstant för avloppet
A är avrinningsområdet och n är ett index
Konstanten för ett avrinningsområde kommer fram till efter att ha beaktat följande faktorer:
(a) Baskarakteristika:
(i) Område,
(ii) Form och
(iii) sluttning.
(b) Stormegenskaper:
(i) Intensitet,
(ii) Varaktighet,
(iii) Distribution.
begränsningar:
1. Denna metod tar inte hänsyn till översvämningsfrekvensen.
2. Denna metod kan inte tillämpas universellt.
3. Fastställande av konstant är mycket svårt och exakt teori kan inte föras fram för sitt val.
De ger emellertid ganska noggrann uppfattning om toppflödet för de avrinningsområden de representerar. Några viktiga empiriska formler nämns nedan.
(i) Dickens formel:
Det var tidigare antaget endast i norra Indien men nu kan det användas i de flesta stater i Indien efter korrekt modifiering av konstanten.
Q = CM 3/4
Där Q är urladdning i m 3 / sek.
M är avrinningsområde i km 2 .
C är en konstant.
Enligt avrinningsområdet och mängden nederbörd varierar C från 11, 37 till 22, 04 enligt tabell 5.1.
(ii) Ryves formel:
Denna formel används endast i södra Indien.
Q = CM 2/3
C = 6, 74 för områden inom 24 km från kusten.
= 8, 45 för områden inom 24 -161 km från kusten.
= 10, 1 för begränsade kuperade områden.
I värsta fall konstateras att värdet på C går upp till 40, 5.
(iii) Inglis Formel:
Denna formel används endast i Maharashtra. Här beaktas tre olika fall.
(a) Endast för små områden (Det gäller även för fläktformat upptag).
Q = 123, 2√A
b) För områden mellan 160 och 1000 km 2
Q = 123, 2 / A-2, 62 (A-259)
(c) För stora områden Q = 123, 2A / √A + 10, 36
I samtliga ekvationer är A ett område i km 2 .
2. Kuvertkurva:
Det är en annan metod för uppskattning av toppflödet. Det bygger på antagandet att högsta kända toppflöde per enhetareal som tidigare registrerats i ett bassäng i en region kan uppstå i framtiden i ett annat bassäng i samma region eller en region som har liknande hydrologiska egenskaper.
En graf är konstruerad genom att kartlägga de högsta toppflödena som observeras per enhetens areal av avrinningen mot sina avrinningsområden i regionen. Poängen som erhållits i diagrammet är förenade med en kuvertkurva. Den ena konstruerade kurvan kan användas för att beräkna det sannolika maximala toppflödet för varje bassäng i den regionen.
Denna metod gavs tidigare av Creager Justin och Hinds i USA.
Ekvationen till kurvan var av typen:
q = C. A n där q representerar toppflödet per enhetsarea
A representerar avrinningsområdet
C är en konstant, och
n är något index.
Genom att multiplicera båda sidor av ovanstående ekvation med område av bassänget 'A' får vi
Q = CA n + 1
där Q representerar toppflödet.
Kanwar Sain och Karpov har utvecklat två kuvertkurvor för att passa indiska förhållanden som visas i figur 5.4. En kurva har utvecklats för floderna i södra Indien och den andra för norra och centrala indiska floder.
3. Rationell metod:
Denna metod bygger också på principen om förhållandet mellan nederbörd och avrinning och kan därför anses likna empirisk metod. Det kallas dock rationell metod eftersom enheterna i de använda kvantiteterna är ungefär numeriskt konsekventa. Denna metod har blivit populär på grund av dess enkelhet.
Formeln uttrycks som följer:
Q = PIA
där Q är toppladdning i cumec
P är avrinningskoefficient som beror på avrinningsområdets egenskaper. Det är ett förhållande av avrinning: nederbörd. (P-värden ges senare).
Jag är intensiteten av nederbörd i m / sek under hela tiden lika med "koncentrationstid".
Och A är avrinningsområdet i m 2 .
Koncentrationstid:
Det är den tid då regnvattnet faller på avloppsbasens avlägsna punkt för att nå utmatningsmätpunkten. Den ges av formeln
t c = 0, 000324 L 0, 77 / S 0, 358
där tc är koncentrationstiden i timmar,
L är avloppsbasans längd i m mätt längs flodkanalen upp till den längsta punkten på bassängens periferi.
S är den genomsnittliga lutningen av bassängen från den längsta punkten till den utmatningsmätpunkt som övervägs.
antaganden:
Den rationella formeln ges på följande antaganden:
(i) Ett toppflöde produceras på vilket avrinningsområde som helst med en regnintensitet som fortsätter under en period som är lika med tiden för koncentration av flödet vid den aktuella punkten.
(ii) Toppflödet som härrör från någon regnintensitet uppnår maximalt värde när regnintensiteten varar för tiden lika med eller större än koncentrationstiden.
(Hi) Maximal toppflöde som härrör från långvarig regnintensitet som nämnts ovan är dess enkla fraktion.
(iv) Avloppskoefficienten är samma för alla stormer med varierande frekvenser på ett visst avloppsbas.
(v) Toppflödesfrekvensen är densamma som för nedbördsintensiteten för ett visst avrinningsområde.
Medan du bestämmer toppflödet. När regn fortsätter under så lång tid att alla delar av dräneringsområdet samtidigt bidrar till avloppet till ett utlopp, uppnås toppflöde. Självklart måste regnskuret fortsätta tills vatten som faller längst bort når också utmatningsmätpunkten. Om regnet uppstår med en jämn hastighet direkt från början kommer koncentrationstiden att vara lika med tiden för jämvikt när effektivt nederbörd är lika med direkt avrinning.
Begränsningar av den rationella metoden:
(i) Det är uppenbart att alla antaganden inte kan uppfyllas, eftersom omfattningen av avrinningsområdet ökar. För stora avrinningsområden är användningen av rationell formel tvivelaktig.
ii) För mycket stora och komplexa avrinningsområden innan vattnet når utlopp från den längsta punkten, om regnet upphör, är det inte möjligt att hela avrinningen bidrar samtidigt till sin andel av avrinningen till utloppet. I sådana fall är lagringstiden för toppflödet mindre än koncentrationstiden. Under ovanstående omständigheter ger den rationella formeln inte maximal toppflöde.
Självklart är den rationella formeln tillämplig för små och enkla avrinningsbassänger för vilken koncentrationstid nästan är lika med toppflödet.
(iii) Det ses att rationell formel ger bättre resultat för belagda områden med dräneringar med fasta och stabila dimensioner. Därför används den allmänt endast för stadsområden och små avrinningsområden när detaljerad studie av problemet inte är motiverat. (Den mest lämpade avrinningsområdet är av storleksordningen 50 till 100 ha). Eftersom översvämningsregister inte är tillgängliga för små områden är den här metoden lämplig.
(iv) Valet och valet av värdet på (P) avrinningskoefficienten är den mest subjektiva saken och kräver god bedömning. Annars kommer det sannolikt att införa väsentlig oriktighet.
Förädling av rationell metod:
Som en förfining delas avrinningsbassängen i zoner av konturer. Varje zon är så vald att koncentrationen av varje zon är densamma. Varje zon tilldelas därefter lämpligt värde av (P) avrinningskoefficienten beroende på områdets ogenomtränglighet. Den totala urladdningen tas som summering av utsläpp från olika zoner. Genom att använda detta värde av total utsläpp kan den genomsnittliga avloppskoefficienten för avloppsbehållaren utarbetas.
Områdena i det lilla avrinningsområdet är 500 ha.
Använd rationell formel och utnyttja följande data beräkna toppflöde:
Avrinningsområdet är under olika markanvändningar och värdet av "P" för olika kategorier är följande:
Regnskurmen fortsatte i 5 timmar och gav 30 cm regn under denna period. Den längsta punkten från avloppsutloppet är 10 km bort och höjdsskillnaden mellan platserna är 100 m.
Q = PIA = 0, 5 X {0, 3 / (5X6X0X60)} X 500 X 10 4 = (0, 15 / 36) X 10 4 = 41, 6 cumec
4. Enhetshydrografmetod:
I det sista kapitlet nämns redan att den största ordinaten av enhetens hydrograf multiplicerad med det effektiva nederbörd (i cm) som uppstår i enhetens varaktighet ger toppflödet. Till detta belopp kan basflödet också tillsättas för att få totalt toppflöde. Metoden är helt förklarad och exempel löst i det sista kapitlet för att göra proceduren klar. Vid ungauged bassänger kan Snyder's Snythetic unit hydrograph utvecklas för att uppskatta toppflödet.
5. Frekvensanalys:
Definition av frekvensanalys:
Frekvensanalys är en metod som innefattar studier och analys av tidigare uppgifter (historiska data) av hydrologiska händelser för att förutsäga framtida sannolikheter (chanser) för förekomsten. Det bygger på antagandet att tidigare data är indikativa för framtiden.
Frekvensanalys görs för att uppskatta olika saker som årliga avrinningsvariationer, frekvenser av översvämningar, torka, nederbörd etc. Med andra ord är det primära målet med frekvensanalysen av hydrologiska data (t.ex. översvämningshändelser) att bestämma återkommande intervall för hydrologiska händelser av en given storlek.
För sådan analys har så kallade sannolikhetskurvor använts. Med tanke på de observerade uppgifterna (till exempel maximala utsläpp för uppskattning av maxflöde, genomsnittliga årliga utsläpp för årliga variationer etc.) är uppgiften att hitta en teoretisk kurva vars ordinater sammanfaller med de observerade. God överenskommelse om en teoretisk kurva med en empirisk en säkerställer att extrapoleringen rätt kan göras.
När strömflöden av tillräcklig längd och tillförlitlighet är tillgängliga kan de ge tillfredsställande uppskattningar. Uppskattningarnas noggrannhet minskar med graden av extrapolering. Det anses av någon att extrapolering endast kan göras upp till dubbelt så lång tid för vilken data som finns tillgängliga. Till exempel, för att få en 100 års översvämning är 50 år rekord nödvändigt. Otillräcklighet i registrerade data gör det emellertid obligatoriskt att använda kortsiktiga data för att förutsäga 1000 och 10 000 års översvämningar också.
Frekvensanalys är en metod som innefattar statistisk analys av inspelad data för att uppskatta översvämningsstyrkan hos en specificerad frekvens. Det kräver därför kunskap om statistik för att uppskatta tydligt metoderna för frekvensanalys.
