Sådan beregnes overfladeafstrømning

Indhold

• Direkte afstrømningsformel
• Højeste afstrømningshastighed
• Egenskaber ved afstrømning
• Den menneskelige effekt på afstrømning
• Vandforurening og afstrømning

Vand kan tage mange ruter, da det falder fra himlen i form af regn og anden nedbør og siver til sidst ned i jorden. Du kan finde ud af, hvor meget vand der kan dirigere sig gennem disse stier til at synke gennem jord eller andet materiale ned i jorden efter kraftige mængder regn. Overfladeafstrømning af vand er en måde at bestemme, hvor meget vand en hændelse med nedbør producerer.

Direkte afstrømningsformel

Enkle, enkle metoder til beregning af afstrømning kan fortælle dig, hvor meget vand stormene bringer til jorden. For et givet overfladeareal, såsom et tag eller en gård, skal du multiplicere området med inches af nedbør og dele med 231 for at opnå afstrømning i gallon. Faktoren 231 kommer fra det faktum, at volumenet på 1 gallon er lig med 231 kubik inches. Ved beregning af tagafstrømningsvolumen kan du bruge a direkte afstrømningsformel (ind i³) der kræver at multiplicere det område, der dækker taget med inches af nedbør.

Mere nuancerede, komplicerede ligninger tager højde for faktorer som variationer i, hvor meget regn en storm skaber over tid. En metode, kendt som Rationel metode bruger Rationel ligning C = Q / (iA) for afstrømningskoefficient C, høj afstrømningshastighed Q, nedbørsintensitet jeg (inden i / time) og størrelsen på området EN (normalt i acres).

Andre afstrømningskoefficienter bruger forskellige måleenheder til de andre variabler, såsom område i m² og intensitet i mm / time. Der findes adskillige tabeller til afstrømningskoefficient til beregning af afvanding af overvandet, såsom faktablad for afstrømningskoefficient (C) fra Californiens statslige kontrol af vandressourcer. Online-regnemaskiner findes også for selve formlen, som LMNO Engineering, Research og Software.

Højeste afstrømningshastighed

Du kan måle den maksimale afstrømningshastighed Q ved hjælp af storme Enhedshydrograf, afstrømning af en storm over tid for et sted, hvor nedbør samles i land, til enhedens input af regn. Denne graf afhænger af selve den individuelle storm. Forskere og ingeniører skaber hydrografer fra målingerne af nedbør under storme selv.

De gør det, mens de tager fat på problemer som forskelle i område eller tid, hvor målingerne foretages. Disse beregninger giver også forskere og ingeniører en måde at modellere storme ved hjælp af computerteknikker.

Ved hjælp af de data, de får fra disse målinger, kan forskere derefter bruge sandsynlighed og statistik til at bestemme sandsynligheden for, at det vil regne i fremtiden, og hvilken type nedbør der kan forekomme. De gør dette ved at bruge egenskaber til forskellige typer vejr, såsom høj intensitet, kortvarig regn, der kan forekomme i regioner i mange dele af verden. Dette giver dem mulighed for at søge efter mønstre og trends, hvorfra de kan danne forudsigelser om fremtiden.

Forskning har vist, at ca. 50 procent af alt regn sker med en intensitet på over 20 mm / time, mens ca. 20 til 30 procent sker ved 40 mm / time eller mere, og disse sandsynligheder forekommer uafhængigt af det langsigtede gennemsnitlige nedbør for lokaliteter.

Egenskaber ved afstrømning

Forskere og ingeniører definerer afstrømning som den del af nedbør, snesmelt eller vandingsvand, der samles, når landet ikke kan absorbere det. Fra disse observationer kan forskere redegøre for faktorer som hvor hurtigt det kommer frem efter nedbør, eller om det kan kaldes overfladeafstrømning, interflow eller afstrømning på jorden.

Overfladeafstrømning er direkte fra landoverfladen. Interflow er fænomener med strømning, der opstår, når et materialelag som jord får regn til at samle sig på overfladen. Afrenning på jorden, kan i sin natur akkumulere jordforurenende stoffer som pesticider.

Instrumenterne, der bruges til bestemmelse af afstrømning, påvirker nøjagtigheden af ​​dataene. Du skal tage højde for nøjagtigheden af, hvordan du målte mængden af ​​nedbør, varigheden af ​​nedbør, hvordan nedbøren fordeler sig (herunder om det har dele af slud eller sne), retningen stormen bevæger sig og uanset hvad andre årsager måtte have påvirke klimaet. Dette kan variere fra temperatur til vind, fugtighed og variationer i sæsonen.

Andre funktioner, der er mere unikke for selve nedbørsområderne inkluderer højde, topografi, bassinform, drænområde, jordtype og nærheden af ​​damme, søer, reservoirer, dræn og andre komponenter i bassinet, der kan påvirke afstrømning.

Når forskere studerer arten af ​​disse fænomener med hensyn til geologi, kan de bruge de data og information, de får til at studere fænomener i atmosfæren i andre områder. Virkningerne på grund af overflade og afstrømning mellem storme i USA og dem i Amazonas kan afvige meget fra hinanden.

Undersøgelser har vist, at omkring en tredjedel af nedbør over land ender som afstrømning i vandløb og floder, der til sidst fører mod havet. Den anden mængde nedbør tabes enten ved fordampning, transpiration og infiltration (blødgøring i grundvand). Ved at studere disse mønstre blandt afstrømningsfænomener får forskerne en større forståelse af, hvordan mennesker påvirker miljøet, og hvad jordens fænomener selv producerer.

Den menneskelige effekt på afstrømning

Den menneskelige påvirkning på Jorden har bragt veje, bygninger og andre menneskeskabte strukturer, der har reduceret afstrømningsevnen til at infiltrere i jorden eller nå floder og vandløb. Andre handlinger fra mennesker som fjernelse af vegetation og jord og skabe overflader, som vand ikke kan trænge igennem, øger afstrømning. De har forårsaget volumen og hyppighed af oversvømmelser fra vandløb til at stige. At øge offentlighedens opmærksomhed og skabe diskussioner om, hvordan disse kan skade planeten, kan løse disse problemer.

Urbanisering i byer over hele verden har påvirket afstrømningsmønstre på overflader. Sammenligning af adfærd ved afstrømning og strømning af vand i naturlige områder såsom regnskove med menneskeskabte som veje og byer generelt kan give dig en idé om, hvor let det er for vand at naturligt strømme til dets vandløb og floder i det første mens kæmper for at gøre det i sidstnævnte. Urbane oversvømmelser forekommer, og hydrografer tager mere uregelmæssige former for at måle, hvor meget regn der falder for at vise denne fare.

Der er mange måder, mennesker kan tackle disse miljøspørgsmål på. Personer, der arbejder på gårde og haver, kan begrænse, hvor meget gødning de bruger, og byområder kan bruge færre uigennemtrængelige overflader som grundlæggende trin. Plantning kan også hjælpe. Nogle planter har naturlige måder at forhindre erosion i, og det kan begrænse mængden af ​​skadelig afstrømning i vandveje.

Vandforurening og afstrømning

At studere, hvordan jordpartikler kan opsamles ved afstrømning, kan vise, hvordan afstrømningsprocesser kan påvirke forurening af vand. Ikke-kildeforurening refererer til menneskelig forårsaget jorderosion og den kemiske anvendelse af disse effekter.

Disse processer får kemikalier i jorden til at holde sig til vand eller opløses i dem på en måde, der forurener miljøet. Vandet i sig selv kan sprede affald, råolie, kemikalier og gødning, der fører kvælstof og fosfor for at reducere vandkvaliteten.

Selve jordens egenskaber kan påvirke den proces, hvor vandforurening sker som et resultat af afstrømning. Det kan afhænge af porøsiteten, mængden af ​​åbent rum mellem jordkorn, jord, der kan have negativ indflydelse på opbevaring og bevægelse af vand.

Det afhænger også af ruheden på jordoverfladen, som lettere kan fange forurenende stoffer. Undersøgelse af vandets kemiske og fysiske natur i nærværelse af jord kan give forskerne bedre ideer til, hvordan de kan tackle problemerne med vandforurening, når de forholder sig til afstrømning.