Top 5 methoden voor schatting van piekstroom

Lees dit artikel om meer te weten te komen over de belangrijke methoden voor het schatten van de piekstroom, dwz (1) Empirische formules, (2) Envelopcurven, (3) Rationale methode, (4) Hydrograafmethode van een eenheid en (5) Frequentieanalyse!

1. Empirische formules:

In deze methode wordt het gebied van een stroomgebied of een stroomgebied overwegend beschouwd. Alle andere factoren die de piekstroom beïnvloeden, worden samengevoegd in een constante.

Een algemene vergelijking kan worden geschreven in de vorm:

Q = CA ⁿ

Waarbij Q piekstroom of snelheid van maximale ontlading is

C is een constante voor het stroomgebied

A is het gebied van het stroomgebied en n is een index

De constante voor een stroomgebied is bereikt, na rekening te hebben gehouden met de volgende factoren:

(a) Bekkenkenmerken:

(i) Gebied,

(ii) Vorm, en

(iii) Helling.

(b) Stormkenmerken:

(i) Intensiteit,

(ii) Duur,

(iii) Distributie.

beperkingen:

1. Deze methode houdt geen rekening met de frequentie van overstroming.

2. Deze methode kan niet universeel worden toegepast.

3. Het fixeren van constante is erg moeilijk en exacte theorie kan niet naar voren gebracht worden voor zijn selectie.

Ze geven echter een redelijk accuraat beeld van de piekstroom voor de stroomgebieden die ze vertegenwoordigen. Enkele belangrijke empirische formules worden hieronder genoemd.

(i) De formule van Dicken:

Het werd vroeger alleen in Noord-India geadopteerd, maar nu kan het in de meeste staten van India worden gebruikt na een juiste aanpassing van de constante.

Q = CM ^3/4

Waarbij Q ontlaadt in m ³ / sec.

M is het stroomgebied in km ² .

C is een constante.

Afhankelijk van het vangstgebied en de hoeveelheid regen varieert C van 11, 37 tot 22, 04 zoals vermeld in tabel 5.1.

(ii) De formule van Ryve:

Deze formule wordt alleen gebruikt in Zuid-India.

Q = CM ^2/3

C = 6, 74 voor gebieden binnen 24 km van de kust.

= 8, 45 voor gebieden binnen 24 -161 km van de kust.

= 10.1 voor beperkte heuvelachtige gebieden.

In het slechtste geval is de waarde van C gestegen tot 40, 5.

(iii) De formule van Inglis:

Deze formule wordt alleen gebruikt in Maharashtra. Hier worden drie verschillende gevallen in aanmerking genomen.

(a) Alleen voor kleine oppervlakten (het is ook van toepassing op waaiervormig stroomgebied).

Q = 123, 2√A

(b) Voor gebieden tussen 160 tot 1000 km ²

Q = 123, 2√A-2, 62 (A-259)

(c) Voor grote gebieden Q = 123.2A / √A +10.36

In alle vergelijkingen is A een gebied in km ² .

2. Envelopcurve:

Het is een andere methode om de piekstroom te schatten. Het is gebaseerd op de aanname dat de hoogst bekende piekstroom per oppervlakte-eenheid die in het verleden in één stroomgebied in een gebied is geregistreerd, in de toekomst in een ander stroomgebied in hetzelfde gebied of een regio met vergelijkbare hydrologische eigenschappen kan voorkomen.

Er wordt een grafiek gemaakt door de hoogste piekstromen die per eenheidsgebied van het stroomgebied worden waargenomen af ​​te zetten tegen hun stroomgebieden in de regio. De punten die in de grafiek zijn verkregen, worden vergezeld door een envelopcurve. De eenmaal geconstrueerde curve kan worden gebruikt om de waarschijnlijke maximale piekstroom voor elk bassin in dat gebied te berekenen.

Deze methode werd vroeger gegeven door Creager Justin en Hinds in de VS.

De vergelijking met de curve was van het type:

q = C. A ⁿ waarbij q de piekstroom per oppervlakte-eenheid vertegenwoordigt

A vertegenwoordigt het stroomgebied

C is een constante, en

n is een index.

Door beide zijden van de bovenstaande vergelijking te vermenigvuldigen met het gebied van het bassin 'A', krijgen we

Q = CA ^{n + 1}

waarbij Q de piekstroom weergeeft.

Kanwar Sain en Karpov hebben twee envelopcurven ontwikkeld die voldoen aan de Indiase omstandigheden, zoals weergegeven in Fig. 5.4. Eén curve is ontwikkeld voor de rivieren in Zuid-India en de andere voor Noord- en Centraal-Indiase rivieren.

3. Rationele methode:

Deze methode is ook gebaseerd op het principe van de relatie tussen neerslag en afvoer en kan daarom worden beschouwd als vergelijkbaar met de empirische methode. Het wordt echter rationele methode genoemd omdat de eenheden van de gebruikte hoeveelheden ongeveer numeriek consistent zijn. Deze methode is populair geworden vanwege de eenvoud.

De formule wordt als volgt uitgedrukt:

Q = PIA

waarbij Q de maximale afvoer is in cumec

P is de afvoercoëfficiënt die afhankelijk is van de kenmerken van het stroomgebied. Het is een verhouding van afvoer: regenval. (P-waarden worden later gegeven).

I is de intensiteit van regenval in m / sec voor de duur die ten minste gelijk is aan "tijd van concentratie".

En A is het gebied van het stroomgebied in m ² .

Tijd van concentratie:

Het is de tijd die het regenwater nodig heeft dat op het verste punt van het afvoerbassin valt om het meetpunt voor de ontlading te bereiken. Het wordt gegeven door de formule

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

waar t _c tijd is van concentratie in uren,

L is de lengte van de afvoerbekken in m gemeten langs rivierkanaal tot aan het verste punt aan de rand van het bekken.

S is de gemiddelde helling van het bassin vanaf het verste punt tot het meetpunt voor de afvoer.

Veronderstellingen:

De rationele formule wordt gegeven op de volgende veronderstellingen:

(i) Een piekstroom wordt in elk afwateringsbekken geproduceerd door een neerslagintensiteit die voortduurt gedurende een periode die gelijk is aan de tijd van concentratie van de stroming op het beschouwde punt.

(ii) De piekstroom die het gevolg is van enige regenintensiteit bereikt maximale waarde wanneer de regenintensiteit langer duurt dan de tijd van concentratie.

(Hi) De maximale piekstroom als gevolg van langdurige regenintensiteit zoals hierboven genoemd is de eenvoudige fractie.

(iv) De afvloeiingscoëfficiënt is hetzelfde voor alle stormen met verschillende frequenties in een bepaald afwateringsbekken.

(v) De frequentie van de piekstroom is dezelfde als die van de regenintensiteit voor een bepaald stroomgebied.

Tijdens het definiëren van de piekstroom. Wanneer de regenval zoveel lang genoeg aanhoudt dat alle delen van het drainage-gebied gelijktijdig afvoer naar een uitlaat bijdragen, wordt piekstroom bereikt. Uiteraard moet de regenval doorgaan totdat het water dat op het verste punt valt ook het meetpunt voor de afvoer bereikt. Als de regenval gelijkmatig vanaf het begin plaatsvindt, is de tijd van concentratie gelijk aan de tijd van het evenwicht wanneer effectieve regenval gelijk is aan directe afvoer.

Beperkingen van de Rationele Methode:

(i) Het is duidelijk dat naarmate de omvang van het stroomgebied toeneemt, niet aan alle veronderstellingen kan worden voldaan. Vandaar dat voor grote stroomgebieden het nut van een rationele formule twijfelachtig is.

(ii) Voor zeer grote en complexe stroomgebieden voordat het water de uitlaat bereikt vanaf het verste punt als de regenval ophoudt, is er geen mogelijkheid dat een volledig stroomgebied zijn deel van de afvloeiing tegelijkertijd aan de afzet toevoegt. In dergelijke gevallen is de vertragingstijd van de piekstroom kleiner dan de tijd van concentratie. In de bovenstaande omstandigheden geeft de rationale formule geen maximale piekstroom.

Vanzelfsprekend is de rationele formule toepasbaar voor kleine en eenvoudige afvoerbassins waarvoor de tijd van concentratie bijna gelijk is aan de vertragingstijd van de piekstroom.

(iii) Men ziet dat een rationele formule betere resultaten oplevert voor verharde gebieden met drainages met vaste en stabiele afmetingen. Daarom wordt het in de volksmond alleen gebruikt voor stedelijke gebieden en kleine stroomgebieden, wanneer een gedetailleerde studie van het probleem niet gerechtvaardigd is. (Het meest geschikte stroomgebied ligt in de orde van 50 tot 100 ha). Omdat overstromingsrecords niet beschikbaar zijn voor kleine gebieden, is deze methode handig.

(iv) De keuze en selectie van de waarde van (P) de afvoercoëfficiënt is het meest subjectieve en vereist een goed beoordelingsvermogen. Anders zal het waarschijnlijk aanzienlijke onnauwkeurigheden introduceren.

Verfijning van rationele methode:

Als raffinement wordt het stroombekken soms door contouren in zones verdeeld. Elke zone is zo gekozen dat de tijd van concentratie van elke zone hetzelfde is. Elke zone krijgt dan de geschikte waarde van (P) de afvoercoëfficiënt afhankelijk van de ondoordringbaarheid van het gebied. De totale ontlading wordt genomen als optelling van ontladingen uit verschillende zones. Met behulp van deze waarde van de totale lozing kan de gemiddelde afvoercoëfficiënt voor het drainagebekken worden bepaald.

De gebieden van het kleine stroombekken zijn 500 ha.

Gebruik de rationale formule en maak gebruik van de volgende gegevens om de piekstroom te berekenen:

Het stroomgebied heeft een ander landgebruik en de waarde van 'P' voor verschillende categorieën is als volgt:

De regenstorm duurde 5 uur en gaf gedurende deze periode 30 cm neerslag. Het verste punt van de afvoer bevindt zich op 10 km afstand en het hoogteverschil tussen de locaties is 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. Hydrograafmethode van eenheid:

In het laatste hoofdstuk wordt al vermeld dat de grootste ordinaat van de hydrografische eenheid vermenigvuldigd met de effectieve regenval (in cm) die optreedt in de lengte van de eenheid de piekstroom geeft. Tot deze hoeveelheid kan de basisstroom ook worden toegevoegd om de totale piekstroom te verkrijgen. De methode is volledig uitgelegd en voorbeelden zijn in het vorige hoofdstuk opgelost om de procedure duidelijk te maken. In het geval van niet-beboste bassins kan Snyder's Snythetic unit hydrograaf worden ontwikkeld om de piekstroom te schatten.

5. Frequentieanalyse:

Definitie van frequentieanalyse:

Frequentieanalyse is een methode waarbij historische gegevens (historische gegevens) van hydrologische gebeurtenissen worden bestudeerd en geanalyseerd om de toekomstige kansen (kansen) van voorkomen te voorspellen. Het is gebaseerd op de aanname dat de gegevens uit het verleden indicatief zijn voor de toekomst.

Er wordt een frequentieanalyse uitgevoerd om verschillende zaken in te schatten, zoals jaarlijkse afvoerafwijkingen, frequenties van overstromingen, droogtes, regenval enz. Met andere woorden, het primaire doel van de frequentieanalyse van hydrologische gegevens (zeg vloedgebeurtenissen) is het bepalen van het herhalingsinterval van de hydrologische gebeurtenis van een gegeven grootte.

Voor dergelijke analyse zijn zogenoemde probabiliteitscurves gebruikt. Gezien de waargenomen gegevens (bijvoorbeeld maximale lozingen voor het schatten van maximale overstroming, gemiddelde jaarlijkse lozingen voor jaarlijkse variaties, enz.) Is het de taak een theoretische curve te vinden waarvan de ordinaten samenvallen met de geobserveerde waarden. Goede overeenstemming van een theoretische curve met een empirische curve zorgt ervoor dat de extrapolatie goed kan worden gedaan.

Wanneer er gegevensstromen van voldoende stroom en betrouwbaarheid beschikbaar zijn, kunnen deze voldoende schattingen opleveren. De nauwkeurigheid van de schattingen vermindert met de mate van extrapolatie. Sommigen vinden dat extrapolatie alleen kan worden uitgevoerd tot een verdubbeling van de periode waarvoor gegevens beschikbaar zijn. Om bijvoorbeeld 100 jaar lang overstromingen te krijgen, is een recordtijd van 50 jaar nodig. Als er echter onvoldoende gegevens zijn geregistreerd, is het verplicht om op korte termijn gegevens te gebruiken om overstromingen van 1000 en 10.000 jaar te voorspellen.

Frequentieanalyse is een methode waarbij statistische gegevens over opgenomen gegevens worden verzameld om de omvang van de vloed van een bepaalde frequentie te schatten. Het vereist daarom kennis van statistieken om de methoden van frequentieanalyse duidelijk te waarderen.