Berechnung des Oberflächenabflusses

Inhalt

• Direkte Abflussformel
• Spitzenabflussrate
• Eigenschaften des Abflusses
• Der menschliche Einfluss auf den Abfluss
• Wasserverschmutzung und Abfluss

Wasser kann viele Wege nehmen, da es in Form von Regen und anderen Niederschlägen vom Himmel fällt und schließlich in den Boden eindringt. Sie können herausfinden, wie viel Wasser sich durch diese Pfade leiten lässt, auf denen es nach starken Regenfällen durch Erde oder anderes Material in die Erde sinkt. Der Oberflächenabfluss von Wasser ist eine Möglichkeit zu bestimmen, wie viel Wasser ein Niederschlagsereignis produziert.

Direkte Abflussformel

Mit einfachen, einfachen Methoden zur Berechnung des Abflusses können Sie feststellen, wie viel Wasser Stürme auf die Erde bringen. Multiplizieren Sie die Fläche für eine bestimmte Fläche, z. B. ein Dach oder einen Hof, mit den Zoll Niederschlag und dividieren Sie sie durch 231, um den Abfluss in Gallonen zu erhalten. Der Faktor 231 ergibt sich aus der Tatsache, dass das Volumen von 1 Gallone 231 Kubikzoll entspricht. Bei der Berechnung des Dachablaufvolumens können Sie a verwenden direkte Abflussformel (in in³), bei dem die Fläche, die das Dach bedeckt, mit den Zollniederschlägen multipliziert werden muss.

Nuanciertere, kompliziertere Gleichungen berücksichtigen Faktoren wie Schwankungen der Niederschlagsmenge, die ein Sturm im Laufe der Zeit erzeugt. Eine Methode, bekannt als Rationale Methode verwendet die Rationale Gleichung C = Q / (iA) für Abflusskoeffizient C, Spitzenabflussrate Q.Niederschlagsintensität ich (in in / Stunde) und Größe der Fläche EIN (normalerweise in Morgen).

Andere Abflusskoeffizienten verwenden andere Maßeinheiten für die anderen Variablen, z. B. die Fläche in m² und Intensität in mm / h. Für die Berechnung des Regenwasserabflusses gibt es mehrere Abflusskoeffiziententabellen, z. B. das Fact Sheet zum Abflusskoeffizienten (C) der California State Water Resources Control Board. Wie bei LMNO Engineering, Research und Software gibt es auch für die Formel selbst Online-Rechner.

Spitzenabflussrate

Sie können die Spitzenabflussrate messen Q. mit Stürmen Einheit Hydrograph, das Abfließen eines Sturms im Laufe der Zeit für einen Ort, an dem sich Regen auf dem Land ansammelt, zur Niederschlagsmengeneinheit. Diese Grafik hängt vom einzelnen Sturm selbst ab. Wissenschaftler und Ingenieure erstellen Hydrographien aus den Niederschlagsmessungen während der Stürme.

Sie tun dies, während sie Probleme wie Unterschiede im Bereich oder in der Zeit ansprechen, über die Messungen durchgeführt werden. Diese Berechnungen bieten Wissenschaftlern und Ingenieuren auch die Möglichkeit, Stürme mithilfe von Computertechniken zu modellieren.

Mithilfe der Daten, die sie aus diesen Messungen erhalten, können die Forscher dann mithilfe von Wahrscheinlichkeit und Statistik bestimmen, mit welcher Wahrscheinlichkeit es in Zukunft regnen wird und welche Art von Niederschlag auftreten kann. Dazu werden Eigenschaften für verschiedene Wettertypen verwendet, z. B. starker Niederschlag von kurzer Dauer, der in Regionen in vielen Teilen der Welt auftreten kann. Auf diese Weise können sie nach Mustern und Trends suchen, anhand derer sie Vorhersagen über die Zukunft treffen können.

Untersuchungen haben gezeigt, dass ungefähr 50 Prozent des gesamten Regens bei einer Intensität von mehr als 20 mm / h und ungefähr 20 bis 30 Prozent bei 40 mm / h oder mehr anfallen. Diese Wahrscheinlichkeiten treten unabhängig von den langfristigen Durchschnittsniederschlägen für Standorte auf.

Eigenschaften des Abflusses

Wissenschaftler und Ingenieure definieren Abfluss als den Teil des Niederschlags, der Schneeschmelze oder des Bewässerungswassers, der anfällt, wenn das Land ihn nicht aufnehmen kann. Anhand dieser Beobachtungen können die Forscher Faktoren wie die Geschwindigkeit, mit der es nach Regenfällen entsteht, oder ob es als Oberflächenabfluss, Zwischenfluss oder Bodenabfluss bezeichnet werden kann, erklären.

Oberflächenabfluss ist von der Landoberfläche direkt. Interflow ist das Phänomen der Strömung, das auftritt, wenn sich auf der Oberfläche durch eine Materialschicht wie Erde Regen ansammelt. Bodenabfluss, Aufgrund seiner Natur können sich Bodenschadstoffe wie Pestizide ansammeln.

Die Instrumente zur Bestimmung des Abflusses beeinflussen die Genauigkeit der Daten. Sie sollten die Genauigkeit berücksichtigen, mit der Sie die Niederschlagsmenge gemessen haben, die Dauer des Niederschlags, die Verteilung des Niederschlags (einschließlich der Komponenten Schneeregen oder Schnee), die Richtung, in die sich der Sturm bewegt, und was auch immer andere Ursachen haben das Klima beeinflussen. Dies kann von Temperatur bis Wind, Luftfeuchtigkeit und jahreszeitlichen Schwankungen reichen.

Weitere Merkmale, die für die Niederschlagsgebiete an sich einzigartig sind, sind die Höhe, die Topographie, die Form des Beckens, die Abflussfläche, der Bodentyp und die Nähe von Teichen, Seen, Stauseen, Senken und anderen Bestandteilen des Beckens, die sich auf den Abfluss auswirken können.

Wenn Forscher die Natur dieser Phänomene in Bezug auf die Geologie untersuchen, können sie die erhaltenen Daten und Informationen verwenden, um Phänomene in der Atmosphäre in anderen Gebieten zu untersuchen. Die Auswirkungen von Oberflächen- und Abflusseffekten zwischen Stürmen in den USA und im Amazonasgebiet können sehr unterschiedlich sein.

Studien haben gezeigt, dass etwa ein Drittel des Niederschlags über Land in Bächen und Flüssen abfließt, die schließlich in Richtung Meer führen. Die andere Niederschlagsmenge geht entweder durch Verdunstung, Transpiration und Infiltration (Einweichen in das Grundwasser) verloren. Durch die Untersuchung dieser Muster unter den Abflussphänomenen erhalten die Forscher ein besseres Verständnis dafür, wie der Mensch die Umwelt beeinflusst und was die Phänomene der Erde selbst bewirken.

Der menschliche Einfluss auf den Abfluss

Der menschliche Einfluss auf die Erde hat Straßen, Gebäude und andere vom Menschen geschaffene Strukturen mit sich gebracht, die die Fähigkeit von Abflüssen beeinträchtigen, in den Boden einzudringen oder Flüsse und Bäche zu erreichen. Andere Aktionen des Menschen wie das Entfernen von Vegetation und Erde und die Schaffung von Oberflächen, in die kein Wasser eindringen kann, erhöhen den Abfluss. Sie haben dazu geführt, dass das Volumen und die Häufigkeit von Überschwemmungen durch Flüsse zunahmen. Die Sensibilisierung der Öffentlichkeit und die Schaffung von Diskussionen darüber, wie diese dem Planeten schaden können, können diese Probleme angehen.

Die Verstädterung in Städten auf der ganzen Welt hat das Abflussmuster auf Oberflächen beeinflusst. Der Vergleich des Abfluss- und Fließverhaltens von Wasser in natürlichen Gebieten wie Regenwäldern mit künstlichen Gewässern wie Straßen und Städten im Allgemeinen kann Ihnen eine Vorstellung davon geben, wie einfach es ist, dass Wasser auf natürliche Weise in seine Bäche und Flüsse fließt kämpfen, um dies in letzterem zu tun. Es kommt zu städtischen Überschwemmungen und Hydrographien messen unregelmäßiger, wie viel Regen fällt, um diese Gefahr aufzuzeigen.

Es gibt viele Möglichkeiten, wie Menschen diese Umweltprobleme angehen können. Menschen, die auf Farmen und in Gärten arbeiten, können ihren Düngemittelverbrauch begrenzen, und in städtischen Gebieten können weniger undurchdringliche Oberflächen als Grundschritte verwendet werden. Pflanzen kann auch helfen. Einige Pflanzen haben natürliche Möglichkeiten, das Auftreten von Erosion zu verhindern, und dies kann die Menge des schädlichen Abflusses in die Wasserstraßen begrenzen.

Wasserverschmutzung und Abfluss

Wenn Sie untersuchen, wie Bodenpartikel vom Abfluss aufgenommen werden können, können Sie erkennen, wie sich Abflussprozesse auf die Wasserverschmutzung auswirken können. Die Verschmutzung durch nicht punktuelle Quellen bezieht sich auf die vom Menschen verursachte Bodenerosion und die chemischen Anwendungen dieser Effekte.

Diese Prozesse verursachen, dass Chemikalien im Boden an Wasser haften bleiben oder sich in ihnen auf eine Weise auflösen, die die Umwelt verschmutzt. Das Wasser selbst kann Abfälle, Erdöl, Chemikalien und Düngemittel verbreiten, die Stickstoff und Phosphor enthalten, um die Wasserqualität zu verringern.

Die Eigenschaften des Bodens selbst können den Prozess beeinflussen, durch den die Wasserverschmutzung infolge des Abflusses erfolgt. Es kann von der Porosität, der Menge an freiem Raum zwischen Bodenkörnern, des Bodens abhängen, die die Lagerung und Bewegung des Wassers nachteilig beeinflussen kann.

Es hängt auch von der Rauheit der Bodenoberfläche ab, die Schadstoffe leichter erfassen kann. Die Untersuchung der chemischen und physikalischen Natur von Wasser in Gegenwart von Boden kann Forschern bessere Ideen geben, wie sie die Probleme der Wasserverschmutzung in Bezug auf den Abfluss angehen können.