Materiał przygotowany z pomocą AI
Treść tego wpisu została wygenerowana z wykorzystaniem sztucznej inteligencji i nie została jeszcze zweryfikowana merytorycznie.
Ten materiał jest częścią cyklu Modelowanie odpływu ze zlewni
Hydrogramy wezbrań i modele opad-odpływ
1. Wprowadzenie
Hydrogramy wezbraniowe, w odróżnieniu od przepływów miarodajnych i kontrolnych, zawierają dodatkowe informacje o:
- objętości wezbrania
- przebiegu w czasie
- czasie wznoszenia i opadania
Informacje te są wykorzystywane do:
- projektowania objętości retencyjnej zbiorników przeciwpowodziowych
- opracowywania instrukcji sterowania zbiornikami
- obliczania czasu trwania zalewów podczas powodzi
- określania czasu przebywania wody w międzywalu (istotne dla obliczeń filtracji nieustalonej przez wał)
2. Hydrogram jednostkowy (UH — Unit Hydrograph)
2.1 Definicja i podstawy
Hydrogram jednostkowy to metoda umożliwiająca wyznaczenie przebiegu dowolnego wezbrania w cieku. Założenie podstawowe: każda zlewnia posiada swój charakterystyczny hydrogram odpływu , co jest uzasadnione stałością podstawowych parametrów fizjogeograficznych zlewni wpływających na przebieg wezbrań.
Hydrogram jednostkowy to typowy hydrogram odpływu powierzchniowego w profilu zamykającym zlewnię, stanowiący jej reakcję na opad efektywny o:
- wysokości (jednostka)
- czasie trwania
2.2 Trzy główne hipotezy metody hydrogramu jednostkowego
Hipoteza 1: W każdej zlewni podstawy dwóch fal wezbraniowych odpływu powierzchniowego () wywołanych opadami deszczu o tym samym czasie trwania są sobie równe i nie zależą od wysokości opadu efektywnego.
Hipoteza 2: Objętości odpływu powierzchniowego wywołane opadami deszczu o tym samym czasie trwania są do siebie proporcjonalne tak, jak rzędne hydrogramu odpływu po tym samym czasie od chwili wystąpienia wezbrania.
Hipoteza 3 (zasada superpozycji): W celu obliczenia rzędnych hydrogramu całkowitego, wywołanego przez kolejnych opadów efektywnych o czasie trwania każdy, można utworzyć hydrogramów elementarnych i dodać je do siebie.
2.3 Wzór podstawowy
Rzędna hydrogramu obliczeniowego:
gdzie:
- — rzędna hydrogramu typowego
- — rzędna hydrogramu obliczeniowego
- — opad efektywny będący przyczyną uformowania się hydrogramu obliczeniowego
3. Chwilowy hydrogram jednostkowy (IUH)
IUH stanowi hydrogram odpływu powierzchniowego będący reakcją zlewni na chwilowy impuls opadu efektywnego , który spadł w nieskończenie krótkim przedziale czasu .
3.1 Model zbiornika liniowego
Równanie ciągłości:
Związek liniowy:
Funkcja IUH:
Krzywa recesji:
3.2 Model kanału liniowego
Kanał liniowy to fikcyjny kanał, w którym czas niezbędny do translacji dowolnej objętości przepływu jest stały. Model IUH zlewni:
4. Modele opad-odpływ
4.1 Etapy modelowania:
- Wyznaczenie charakterystyk opadu projektowego
- Określenie opadu efektywnego
- Identyfikacja modelu opad-odpływ
- Wyznaczenie hydrogramu odpływu
4.2 Opad efektywny — metoda SCS-CN
(jeśli suma > 0)
Parametr CN: wartości 0-100 (wyższe = mniejsza retencja)
Warunki AMC:
- AMC I (suche): opad 5-dniowy < 35 mm
- AMC II (przeciętne): 35-53 mm
- AMC III (wilgotne): > 53 mm
Przeliczanie:
Grupy glebowe:
- A: mm/h (piaski, żwiry)
- B: mm/h (piaski średnio głębokie)
- C: mm/h (gleby uwarstwione)
- D: mm/h (gleby gliniaste)
Szczegółowy opis grup glebowych i warunków AMC — zob. metoda SCS-CN.
Średnia ważona:
5. Model SCS-UH
6. Model Snydera
Modyfikacje:
Superpozycja:
7. Model geomorfologiczny
7.1 Klasyfikacja Hortona-Strahlera
- I rząd: cieki źródłowe bez dopływów
- II rząd: połączenie cieków I rzędu
- III rząd: połączenie cieków II rzędu, itd.
7.2 Prawa sieci rzecznej
7.3 GIUH
8. Model Nasha
Excel:
9. Model Nasha — metoda Lutza (zlewnie naturalne)
10. Model Nasha — zlewnie zurbanizowane ( km²)