Top 5 Metoder til Estimering af Peak Flow

Læs denne artikel for at lære om de vigtige metoder til estimering af peak flow, dvs. (1) Empiriske formler, (2) Konvolutkurver, (3) Rationel metode, (4) Enhedshydrograph Metode og (5) Frekvensanalyse!

1. Empiriske formler:

I denne metode anses området for et bassin eller et afvandingssted hovedsageligt. Alle andre faktorer, der påvirker toppestrømmen, slås sammen i en konstant.

En generel ligning kan skrives i formularen:

Q = CA ⁿ

Hvor Q er peak flow eller rate of maximum discharge

C er en konstant for afvandingen

A er afvandingsområdet og n er et indeks

Konstanten for et afvandingsanlæg ankommer til efter at have taget følgende faktorer i betragtning:

(a) Basin egenskaber:

(i) Område,

(ii) Form og

(iii) Hældning.

(b) Stormegenskaber:

(i) Intensitet,

(ii) Varighed,

(iii) Distribution.

Begrænsninger:

1. Denne metode tager ikke højde for hyppighed af oversvømmelse.

2. Denne metode kan ikke anvendes universelt.

3. Fastgørelse af konstant er meget vanskelig, og eksakt teori kan ikke fremhæves for dens valg.

Men de giver en ret præcis ide om peak flow for de afvandingsområder, de repræsenterer. Nogle vigtige empiriske formler er nævnt nedenfor.

(i) Dicken's formel:

Det var tidligere kun vedtaget i Nordindien, men nu kan det bruges i de fleste stater i Indien efter korrekt ændring af konstanten.

Q = CM ^3/4

Hvor Q er udladning i m ³ / sek.

M er afvandingsområde i km ² .

C er en konstant.

Ifølge afvandingsområdet og mængden af ​​nedbør varierer C fra 11, 37 til 22, 04 som angivet i tabel 5.1.

(ii) Ryves formel:

Denne formel anvendes kun i det sydlige Indien.

Q = CM ^2/3

C = 6, 74 for områder inden for 24 km fra kyst.

= 8, 45 for områder inden for 24 -161 km fra kyst.

= 10, 1 for begrænsede kuperede områder.

I værste tilfælde er det konstateret, at værdien af ​​C går op til 40, 5.

(iii) Inglis formel:

Denne formel anvendes kun i Maharashtra. Her tages der hensyn til tre forskellige sager.

(a) Kun for små arealer (Det gælder også for ventilatorformet opland).

Q = 123, 2√A

(b) For områder mellem 160 og 1000 km ²

Q = 123, 2√A-2, 62 (A-259)

(c) For store arealer Q = 123, 2A / √A +10, 36

I alle ligningerne er A et område i km ² .

2. Konvolutkurve:

Det er en anden metode til estimering af peak flow. Det er baseret på den antagelse, at højeste kendte peak flow pr. Enhedsareal, der tidligere er registreret i et bassin i en region, kan forekomme i fremtiden i et andet bassin i samme region eller en region, der har lignende hydrologiske egenskaber.

En graf er konstrueret ved at tegne de højeste spidsstrømme, der observeres pr. Areal af afvandingsområdet mod deres afvandingsområder i regionen. De punkter, der er opnået på grafen, er forbundet med en konvolutkurve. Den engang konstruerede kurve kan bruges til at beregne den sandsynlige maksimale toppestrøm for ethvert bækken i den pågældende region.

Denne metode blev tidligere givet af Creager Justin og Hinds i USA.

Ligningen til kurven var af typen:

q = C. A ⁿ hvor q repræsenterer spidsstrømmen pr. enhedsareal

A repræsenterer afvandingsområdet

C er en konstant, og

n er noget indeks.

Ved at gange begge sider af ovenstående ligning efter område af bassinet 'A' får vi

Q = CA ^{n + 1}

hvor Q repræsenterer topstrømmen.

Kanwar Sain og Karpov har udviklet to konvolutkurver for at passe indiske forhold som vist i figur 5.4. Der er udviklet en kurve for floderne i Sydindien og den anden for nordlige og centrale indiske floder.

3. Rationel metode:

Denne metode er også baseret på princippet om forholdet mellem nedbør og afstrømning og kan derfor anses for at ligne empirisk metode. Det kaldes dog rationel metode, fordi enhederne af de anvendte mængder er omtrent numerisk konsistente. Denne metode er blevet populær på grund af sin enkelhed.

Formlen udtrykkes som følger:

Q = PIA

hvor Q er topudladning i cumec

P er afstrømningskoefficient, der afhænger af oplandets karakteristika. Det er et forhold mellem afstrømning: nedbør. (P-værdier gives senere).

Jeg er intensiteten af ​​nedbør i m / sek i varigheden i det mindste lig med "koncentrationstid".

Og A er område af afvandingsområdet i m ² .

Koncentrationstidspunkt:

Det er den tid, regnvandet falder på det fjerneste punkt i drænbassinet for at nå udløbsmålingspunktet. Det er givet ved formlen

t _c = 0, 000324 L ^{0, 77} / S ^{0, 358}

hvor t _c er koncentrationstid i timer,

L er længden af ​​drænbassinet i m målt langs flodkanalen op til det fjerneste punkt på bækkenets periferi.

S er den gennemsnitlige hældning af bassinet fra det fjerneste punkt til det udledte målepunkt under overvejelse.

Forudsætninger:

Den rationelle formel er givet på følgende forudsætninger:

(i) En spidsstrømning produceres på ethvert drænbehandlingsområde med en nedbørintensitet, der fortsætter i en periode svarende til tidspunktet for koncentrationen af ​​strømmen på det pågældende punkt.

(ii) Spidsstrømmen som følge af en hvilken som helst nedbørstensintensitet opnår maksimumsværdi, når nedbørens intensitet varer for tiden, der er lig med eller større end koncentrationstiden.

(Hi) Den maksimale toppestrøm som følge af langvarig nedbørintensitet som nævnt ovenfor er dens simple fraktion.

(iv) Afrømningskoefficienten er den samme for alle storme af varierende frekvenser på et givet drænområde.

(v) Frekvensstrømmen er den samme som for regnfældningsintensiteten for et givet drænbehandlingsområde.

Mens du bestemmer peak flow. Når nedbør fortsætter i så lang tid, at alle dele af dræningsområdet samtidig bidrager til afløb til en udgang, opnås peak flow. Naturligvis skal nedbøren fortsætte, indtil vandet falder på det fjerneste punkt også når udløbsmålingspunktet. Hvis regnen forekommer ensartet lige fra begyndelsen, vil koncentrationen være lig med tidspunktet for ligevægt, når effektiv nedbør svarer til direkte afstrømning.

Begrænsninger af den rationelle metode:

(i) Det er klart, at som følge af stigningen i afvandingsområdet øges alle antagelser ikke. Derfor er brugbarheden af ​​rationel formel for tvivlsom for store afvandingsområder.

ii) For meget store og komplekse afvandingsområder, før vandet når udløb fra det fjerneste punkt, hvis nedbør ophører, er der ikke mulighed for, at hele oplandet bidrager med sin andel af afstrømning til udløbet samtidigt. I sådanne tilfælde er lagretiden for peak flow mindre end koncentrationstiden. Under de ovennævnte omstændigheder giver den rationelle formel ikke maksimal peak flow.

Det er klart, at den rationelle formel er anvendelig for små og enkle drænbehandlingsbassiner, for hvilken koncentrationstid er næsten lig med spidsbelastningen for spidsstrømmen.

(iii) Det ses, at den rationelle formel giver bedre resultater for asfalterede områder med dræninger med faste og stabile dimensioner. Derfor bruges den kun i byområder og små oplande kun, når detaljeret undersøgelse af problemet ikke er berettiget. (Afvandingsområdet er bedst egnet i størrelsesordenen 50 til 100 ha). Da oversvømmelser ikke er tilgængelige for små områder, er denne metode fundet praktisk.

(iv) Valget og valget af værdi af (P) afstrømningskoefficienten er den mest subjektive ting og kræver god vurdering. Ellers er det sandsynligt at indføre væsentlig unøjagtighed.

Forfining af rationel metode:

Som en raffinement er dræningsbassinet undertiden opdelt i zoner med konturer. Hver zone er så valgt, at koncentrationen af ​​hver zone er ens. Hver zone tildeles derefter passende værdi af (P) afløbskoefficienten afhængig af områdets uigennemtrængelighed. Den samlede udledning er taget som summation af udledninger fra forskellige zoner. Ved anvendelse af denne værdi af total udledning kan den gennemsnitlige afløbskoefficient for drænbehandlingen udarbejdes.

Områderne i det lille drænområde er 500 ha.

Ved hjælp af rationel formel og brug af følgende data beregnes peak flow:

Oplandet er under forskellige arealanvendelser, og værdien af ​​'P' for forskellige kategorier er som følger:

Regnmængden fortsatte i 5 timer og gav 30 cm regn i denne periode. Det fjerneste punkt fra afløbsudløbet er 10 km væk, og forskellen i højde mellem lokaliteterne er 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. Enhed Hydrograph Metode:

I det sidste kapitel er det allerede nævnt, at den største ordinat af enhedens hydrograf multipliceret med den effektive nedbør (i cm), der forekommer i enhedens varighed, giver spidsflowet. Til dette beløb kan også basisstrømmen tilsættes for at opnå total spidsstrømning. Metoden er fuldt forklaret og eksempler løst i det sidste kapitel for at gøre proceduren klar. I tilfælde af ungauged bassiner kan Snyder's Snythetic unit hydrograph udvikles til at estimere peak flow.

5. Frekvensanalyse:

Definition af frekvensanalyse:

Frekvensanalyse er en metode, der involverer undersøgelse og analyse af tidligere optegnelser (historiske data) af hydrologiske hændelser for at forudsige fremtidige sandsynligheder (chancer) for forekomsten. Det er baseret på antagelsen om, at de tidligere data er vejledende for fremtiden.

Frekvensanalyse er lavet for at estimere forskellige ting som årlige afstrømningsvariationer, frekvenser af oversvømmelser, tørke, nedbør osv. Med andre ord er det primære mål med frekvensanalysen af ​​hydrologiske data (f.eks. Oversvømmelseshændelser) at bestemme gentagelsesintervallet for det hydrologiske arrangement af en given størrelse.

Til sådan analyse er såkaldte sandsynlighedskurver blevet anvendt. I betragtning af de observerede data (for eksempel maksimale udledninger til estimering af maksimal oversvømmelse, gennemsnitlige årlige udledninger for årlige variationer mv.) Er opgaven at finde en teoretisk kurve, hvis ordinater falder sammen med de observerede. God aftale om en teoretisk kurve med en empirisk en sikrer, at ekstrapoleringen med rette kan udføres.

Når stream oversvømmelser af tilstrækkelig længde og pålidelighed er til rådighed, kan de give tilfredsstillende estimater. Nøjagtigheden af ​​estimaterne reduceres med graden af ​​ekstrapolering. Det betragtes af nogle, at ekstrapolering kun kan ske op til dobbelt så lang tid, for hvilken data er tilgængelige. For eksempel er der brug for en 100 års oversvømmelse på 50 år. Manglende registrerede data gør det imidlertid obligatorisk at bruge korttidsdata til at forudsige 1000 og 10.000 års oversvømmelser også.

Frekvensanalyse er en metode, der involverer statistisk analyse af registrerede data for at estimere oversvømmelsesstyrke for en specificeret frekvens. Det kræver derfor, at viden om statistikker klart sætter pris på metoderne til frekvensanalyse.