Taşkın Deşarjının Tahmini için En Önemli 6 Yöntem
Bu makale sel deşarjının tahmini için ilk altı yönteme ışık tutuyor. Metotlar: 1. Yakalama-Akma Yöntemi 2. Ampirik Formüller 3. Rasyonel Yöntem 4. Kesit Alan ve Yatak Eğimi 5. Köprü Alanında Gözlemlenen Kesit Alanı ve Hız Alanı 6. Mevcut Kayıtlar.
Yöntem # 1. Catchment-Run-Off Yöntemi:
Su havzası, bir nehrin su temini aldığı bir komuta alanıdır. Su tutma alanı kontur haritasından hesaplanır ve taşma deşarjı “ Akıntı ” formülünden tahmin edilir.
Yağışlar milimetre cinsinden yağmur ölçerler tarafından ölçülür. Günlük yağış kayıtlarından bir bölge için yıllık yağış belirlenir. Yıllık yağış, bölgeden bölgeye değişmektedir ve bu nedenle, elli yıl gibi önemli bir süre boyunca kaydedilen yağış miktarı, bu dönemde kaydedilen maksimum yağmuru elde etmek için çok yararlıdır.
Maksimum taşma deşarjının tahmini, kaydedilen bu maksimum yağışa dayanacaktır. Tablo 3.1, 15 yıl boyunca (1935-1949) Hindistan Birliği'nin farklı bölgelerinde yağış kaydını vermektedir.
Akma, suyun su yoluna, kanala veya nehre akan havza alanındaki toplam yağış dışı su oranı olarak tanımlanır. Bir miktar toprak alt tabakasını oluşturmak için toprakta ıslandığından, bir miktar bitki örtüsü tarafından emildiğinde, bir miktar buharlaştığında ve sadece geri kalan akarken, toplam yağış miktarının su akışına ulaşmadığını belirtmeye gerek yok. Kanal veya nehir için.
Yağmur suyunun kanala veya nehre havza alanından nasıl ulaştığı, Şekil 3.1 ve Şekil 3.2'de gösterilmiştir.
Köprü sahasının üstündeki derenin ya da nehrin toplama alanı, kontur haritasının sırt çizgisini işaretleyerek ve bu sırt çizgisi tarafından çevrelenen alanı bir plan metre veya izleme kağıdı grafikleri yardımı ile ölçerek elde edilir.
Büyük bir havza alanının tümünün üzerine aynı anda yoğun yağış olasılığı düşüktür ve bu nedenle daha az bir akma yüzdesi alınabilir. Akma yüzdesini belirleyen bir diğer önemli faktör, havza şeklidir.
Şekil 3.1 ve Şekil 3.2, iki toplama türünü göstermektedir. Normal tek havzada havza, ana akıma katılan birkaç kısa koldan oluşan uzun ve dardır.
Bu tür bir havzada, maksimum taşma deşarjına neden olan daha kısa süreli fırtınalar, köprü bölgesine neredeyse aynı anda ulaşmayacak ve bu havzadaki akıntı, fan benzeri bir havza biçiminden daha az olacaktır.
İkinci durumda, kolları daha uzun ve az sayıdadır ve bu nedenle, bunların kayması neredeyse aynı anda köprü bölgesine ulaşacak ve böylece kısa süreli fırtınalar sırasında akışın yoğunlaşmasına neden olacaktır. Bu nedenle, toplama alanı, miktarı, yağış süresi vb. Her iki toplama türü için aynı olsa bile, köprü sahasındaki akıntı, fan şeklinde tutma için normal tekli yakalamaya göre daha fazla olacaktır.
Yüzde akma, havza şekline ve doğasına bağlı olarak yüzde 20 ile yüzde 70 arasında değişmektedir. Toprağın gözenekliliği; yani, kumlu, killi veya kayalık; önceki doygunluk derecesi; ormanla kaplı alan; göllerin, göletlerin, bataklıkların, yapay rezervuarın vs. varlığı; kaçma yüzdesini belirler.
Bu nedenle, havza alanından taşkın tahliyesini tahmin ederken, yukarıda belirtilen faktörler usulüne uygun olarak dikkate alınmalıdır.
Daha önce de tartışıldığı gibi, kaçma aşağıdaki faktörlere bağlıdır:
(i) Toplama alanındaki gözeneklilik derecesi ve toprağın doygunluk derecesi.
(ii) Havza alanının şekli ve eğimi.
(iii) Ağaç kökleri, çalılar vs. gibi akacak engeller.
(iv) Bitki örtüsü derecesi.
(v) Uygulama alanı.
(vi) Buharlaşma miktarı.
(vii) Yağışın yoğunluğu; Aynı miktarda yağış, 50 mm'nin çok kısa bir süre içerisinde, yani 24 saat boyunca daha geniş bir süre boyunca yayılmasından iki saat sonra yaşanması durumunda, daha fazladır, bu durumda drizzling şeklindedir.
(viii) Su toplama alanında toplam yağış miktarı.
Yöntem # 2. Ampirik Formüller :
Taşkın deşarjı, havzanın bulunduğu bölgeye bağlı olarak bir miktar katsayı ve havza alanını içeren çeşitli ampirik formüller kullanılarak değerlendirilebilir.
i) Dicken'in Formülü
Bu formül (başlangıçta Kuzey Hindistan için geliştirilmiştir, ancak şimdi Hindistan eyaletlerinin çoğunda C katsayısının değerinin değiştirilmesiyle kullanılabilir):
Örnek Örnek 1:
Bir havza alanı 800 metrekaredir. Bölge 150 km içinde Batı Hindistan'da yer almaktadır. Kıyıdan Çeşitli ampirik formülleri kullanarak maksimum taşma deşarjını tahmin edin ve taşma deşarjlarını karşılaştırın:
Bu formül sadece Madras (Tamil Naidu) Eyaleti için geçerlidir ve bu nedenle dikkate alınmayan düşük bir değer verir.
Çeşitli empiral formüllerle işlenen taşkın deşarjlarının karşılaştırılması:
Yöntem # 3. Rasyonel yöntem:
Eğer R, T saat boyunca cm cinsinden toplam yağışsa, ortalama yağış yoğunluğudur, fırtınanın toplam süresi boyunca alınan saatte cm cinsinden I değeri
I = R / T (3, 6)
Küçük bir zaman aralığı için, t, yağış yoğunluğu, yani, Şekil 3.3'ten açıkça görüleceği gibi olabilir, çünkü küçük bir zaman aralığı için ortalama yoğunluk, t, tüm zaman periyodunun ortalama yoğunluğundan daha fazladır, T.
İ ve ben arasındaki ilişki şöyle gösterilebilir:
C'nin sabit olduğu ve tüm pratik amaç için birlik olarak alınabileceği yer.
Eğer t = bir saatse ve karşılık gelen i, i olarak alınır ve I değeri de denklem 3, 6'dan alınır.
Denklem 3.9'dan, toplam yağış R ve en şiddetli fırtınanın süresi biliniyorsa, bir saatlik yağış yapılabilir. Uzun bir süre boyunca yayılmış bir dizi ağır fırtınanın göz önüne alınması tavsiye edilir ve her durum için hesaplanabilir ve taşma deşarjının tahmini için bölgenin bir saatlik yağışı olarak maksimum U değeri alınacaktır.
Meteoroloji Bölümü kayıtlarından Govt. Hindistan’ın, Hint Birliğinin çeşitli yerlerine ilişkin değerleri Tablo 3.2’de üretilmiştir:
Konsantrasyon süresi, kritik nokta olarak adlandırılan havzanın en uzak noktasından köprü bölgesine ulaşmak için akıntı tarafından geçen süre olarak tanımlanır.
Konsantrasyon süresi, uzunluğa, eğime ve kanalın pürüzlülüğüne bağlı olduğundan, aşağıdaki faktörlerle bir ilişki kurulur:
Nerede t c = Saat cinsinden konsantrasyon zamanı.
H = Kritik noktadan köprünün alanına metre cinsinden düşme.
L = Km cinsinden kritik noktadan köprünün bulunduğu yere uzaklık.
H ve L değerleri, toplama alanının kontur haritasından bulunabilir.
Konsantrasyon süresine (Tc) tekabül eden kritik yağış yoğunluğu (Ic), T = Tc'ye karşılık gelen I = Ic dikkate alındığında 3.9 denkleminden elde edilir.
Run-off tahmini:
Bir hektarlık bir alanda bir santim yağış, 100 cu akıntı veriyor. saatte m. Bu nedenle, bir hektarlık bir alanda saatte I cm cm bir yağış, 100 AI cu'luk bir akıma neden olacaktır. saatte m.
Absorpsiyon vb. Kaynaklı kayıplar göz önünde bulundurulursa, akıntı aşağıdakiler tarafından verilir:
Q = 100 PI C Saat başına cm
= 0.028 PI C A m / sn (3.12)
P = Toprağın gözenekliliğine bağlı katsayı, bitki örtüsü, toprağın doygunluğunun ilk durumu vb.
Yakalama alanının çeşitli koşulları için P değerleri Tablo 3.3'de verilmiştir:
Katsayıya ek olarak, P, bir başka katsayı, f, formülü, akıntıyı hesaplamak için eklenir. Havza alanı büyüdükçe genişledikçe, havzanın tüm bölümlerinden eşzamanlı olarak köprü sahasına akma olasılığı daha az ve az olur ve bu nedenle havza alanı arttıkça f değeri yavaş yavaş azalır.
Tablo 3.4, 3.12 nolu denklemden türetilen 3.13 nolu f katsayısının f, katsayısı olan f'nin değerini göstermektedir.
Q = 0.028PfI c Cu.m / sn. (3.13)
Açıklayıcı Örnek 2:
Bir nehrin toplama alanı 800 Sq'dır. Km. kalın bitki örtüsü örtülü kumlu topraktan oluşur. Kanalın uzunluğu 30 Km'dir. ve kritik nokta ve köprü bölgesinin düşük seviyeleri sırasıyla 200 m ve 50 m'dir.
5 saat içinde yağışın 20 cm olduğunu varsayarak Rational Method ile en yüksek fırtına deşarjını öğrenin. Toplama alanı hafifçe kaplanmış killi topraktan veya dik ancak ağaçlık kayadan oluşuyorsa, en yüksek deşarj ne olur?
3.13 denkleminden maksimum tepe akması
Q = 0.028 Pfl c Bir m / m
Mevcut durumda kalın bitki örtüsü ile kumlu topraktan oluşan havza alanı,
A = 800 km2km = 80.000 hektar; Tablo 3.3'den P = 0.10; tablo 3.4'den f = 0.60; I c = 2, 98 cm / saat
. . . Q = 0.028 PfI c A = 0.028 x 0.10 x 0.60 x 2.98 x 80.000 = 400 cum / sn.
Toplama alanı hafif toprakla kaplandığında, tablo 3.3 = 0.50'dan P, A, f ve I c değerleri eskisi gibi kalır.
. . . Q = 0.028 PfI c A = 0.028 x 0.50 x 0.60 x 2.98 x 80.000 = 2003 cum / sn.
Sarp ama ormanlık kaya ile toplama alanı durumunda, P tablosundan 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 / sn.
Bu nedenle, açıklayıcı örnekten, en yüksek akıntının yakalamanın doğasına, aynı kalan diğer faktörlerin ve gözeneklilik derecesi ve gözeneklilik derecesinde 400 cum / sn ila 3204 cum / sn arasında değiştiğine bağlı olduğu belirtilebilir. havza alanının emilimi çok yüksektir veya çok düşüktür.
Bu nedenle Rasyonel Metod çok gerçekçidir ve zirve akışını düzenleyen tüm ilgili faktörleri dikkate almaktadır. Ampirik formüller, C katsayısının değerinde bir miktar ayarlama dışında bu faktörleri dikkate almazlar ve bu nedenle çok gerçekçi değildirler.
Yöntem # 4. Kesit Alan ve Yatak Eğimi :
Bu yöntemle, tahliye Manning'in formülünden hesaplanır,
A = HFL'den ölçülen akımın kesit alanı.
n = sağlamlık eş verimlidir.
R = hidrolik ortalama derinlik ve kesit alanı, ıslak çevre oranına eşit, P
S = oldukça uzun bir mesafe boyunca ölçülen akışın yatak eğimi.
Aşınamaz kenarları ve yatağı olan bir akışta, enine kesitin şekli ve boyutu, normal zamanlardaki gibi bir taşkın sırasında pratik olarak aynı kalır ve bu nedenle, normal enine kesit ve çevre deşarjın hesaplanmasında kullanılabilir. .
Ancak alüvyon bölgesinden akan bir dere içerisinde, kesit alanı ve çevre, bankaların ve yatağın temizlenmesi nedeniyle ve en yüksek taşkın tahliyesi tahmininde olduğu gibi, en yüksek taşkınlarda değişebilir; ilk önce ve kesit alanı ve çevresinin değerleri, belirli aralıklarla yatağın seviyeleri alınarak hesaplanabilir.
Ortak etkinliğin sağlamlığı değeri yatağın yapısına ve akıntının kıyısına bağlıdır ve doğru boşalmayı elde etmek için bu ortak etkinin doğru değerinin seçilmesine özen gösterilmesi gerekmektedir. Çeşitli yüzey koşulları için katsayısı etkin olan sağlamlığın bazı değerleri aşağıdaki tabloda verilmiştir.
Örnek Örnek 3:
Bir nehir, Şekil 3.4'te gösterildiği gibi belirli aralıklarla en yüksek selde yatak seviyelerine sahiptir. En düşük yatakların RL'si 500 m yukarı ve 500 m aşağı akış yönünde sırasıyla 107, 42 m ve 105JOm'dir. Eğer nehir oldukça temiz, düz kenarlara sahipse ancak bazı yabani ot ve taşlara sahipseniz, maksimum taşma deşarjını hesaplayın.
Çözüm:
HFL'de A kesiti alanı, alanı BPC, PCDO, ODEN vb. Gibi şeritlere bölerek bulunabilir.
HFL'deki ıslatılmış çevre P, BC, CD, DE vb. Satırın toplamının toplamı olan BCDEFGHI yatak hattıdır. Bu uzunluk aşağıdaki gibi işlenebilir (Bkz. Şekil 3.5):
Yatak eğimi, S, en düşük yatağın yukarı akışta 500 m ve aşağı akışta 500 m mesafeye göre seviye farkıdır.
Yöntem # 5. Köprü Alanında Gözetlenen Kesit Alanı ve Hız Alanı :
Kesit alanı, belirli aralıklarla HFL'de bir dizi nehir seviyesi alınarak ölçülür. Bu durumda hız, sahada, yatak eğiminden vb. Teorik hesaplama yerine doğrudan hız ölçümü ile belirlenir.
Hızı doğrudan ölçmek için nehir, genişlikte birkaç bölüme ayrılır ve daha sonra her bölüm için hız, her bölümün ortasına yerleştirilen yüzey şamandırası ile belirlenir.
Şamandıra tarafından sabit bir mesafeyi kaplamak için geçen süre bir kronometre ile not edilir ve şamandıranın kat ettiği zaman tarafından ayrılan mesafe, akışın yüzey hızıdır. Bu yüzey hızı her bölüm için belirlenecek ve taşma deşarjı tahmini için ağırlık ortalama değeri elde edilmiştir.
Hız en azından yatağın ve sıraların yakınındadır ve d'nin suyun derinliği olduğu yüzeyin 0.3 d altındaki bir noktada akımın merkez hattında ortalama anlamına gelir (bkz. Şekil 3.6). Eğer V, yüzeydeki hız ise, Vb altındaki hızdır ve Vm ortalama hızdır, o zaman ilişkileri aşağıdaki denklemde kurulabilir,
V m = 0, 7 V s = 1, 3 Vb (3, 15)
Akışın ortalama hızının belirlenmesinden sonra, taşma deşarjı;
Q = AV m (3.16)
Yöntem # 6. Kullanılabilir Kayıtlar :
Bazı durumlarda savak veya baraj yerlerinde ölçülen maksimum taşma deşarjının yapılması mümkün olabilir. Bu değer teorik olarak işlenen değerle karşılaştırılabilir ve son bir değer seçilebilir. Böylece elde edilen taşkın deşarjı, çok gerçekçi olmasına rağmen, bir dezavantaj vizesinden muzdariptir. Kaydın yaşı, çünkü weir veya mavnalar çoğunlukla yeni yapılanmalardan beri.
Taşkın deşarjı tercihen önemli köprüler için maksimum 100 yıl ve daha az önemli köprüler için 50 yıllık kaydedilmiş değer olmalıdır. “100 yıllık değer” ve “50 yıllık değer” terimleri, 100 yılda bir veya 50 yılda bir “ortalama” da meydana gelen anlık pik deşarjı olarak tanımlanmaktadır.
"Ortalama olarak" ibaresi, olabileceği gibi 100 yıl veya 50 yıl boyunca gözlenen tüm tepe boşalmaları anlamına gelir ve tepe noktalarının ortalaması alınır.
