So berechnen Sie den Oberflächenabfluss

Wasser kann viele Wege nehmen, wenn es in Form von Regen und anderen Niederschlägen vom Himmel fällt und schließlich im Boden versickert. Sie können herausfinden, wie viel Wasser sich nach starken Regenfällen durch diese Versinkungswege durch Erde oder anderes Material in die Erde leiten kann. Der Oberflächenabfluss von Wasser ist eine Möglichkeit, um zu bestimmen, wie viel Wasser ein Niederschlagsereignis produziert.

Einfache, unkomplizierte Methoden zur Berechnung des Abflusses können Ihnen sagen, wie viel Wasser Stürme auf die Erde bringen. Multiplizieren Sie für eine gegebene Fläche wie ein Dach oder einen Hof die Fläche mit der Niederschlagsmenge in Zoll und teilen Sie sie durch 231, um den Abfluss in Gallonen zu erhalten. Der Faktor 231 kommt von der Tatsache, dass das Volumen von 1 Gallone 231 Kubikzoll entspricht. Bei der Berechnung des Dachabflussvolumens können Sie aDirektabflussformel(in in³), die verlangt, die Fläche, die das Dach bedeckt, mit den Zentimetern Niederschlag zu multiplizieren.

Nuanciertere, kompliziertere Gleichungen berücksichtigen Faktoren wie Schwankungen in der Regenmenge, die ein Sturm im Laufe der Zeit erzeugt. Eine Methode, bekannt als dieRationale Methodeverwendet dieRationale Gleichung:​​

für AbflussbeiwertC, SpitzenabflussrateQ, Niederschlagsintensitätich(in Zoll/Stunde) und Größe der FlächeEIN(normalerweise in Hektar).

Andere Abflusskoeffizienten verwenden andere Maßeinheiten für die anderen Variablen wie Fläche in m² und Intensität in mm/h. Zur Berechnung des Regenwasserabflusses existieren mehrere Tabellen für Abflusskoeffizienten, wie z Abflusskoeffizient (C) Fact Sheet vom California State Water Resources Control Board. Für die Formel selbst gibt es auch Online-Rechner wie der von LMNO Engineering, Research und Software.

Sie können die Spitzenabflussrate messenQmit einem sturmEinheit Ganglinie, der Abfluss eines Sturms im Laufe der Zeit für einen Ort, an dem sich Niederschlag auf dem Land sammelt, zur Einheit des Niederschlags. Diese Grafik hängt vom einzelnen Sturm selbst ab. Wissenschaftler und Ingenieure erstellen aus den Niederschlagsmessungen bei Stürmen selbst Ganglinien.

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

Mit den Daten, die sie aus diesen Messungen gewinnen, können die Forscher dann mithilfe von Wahrscheinlichkeiten und Statistiken bestimmen, mit welcher Wahrscheinlichkeit es in Zukunft regnen wird und welche Art von Niederschlag auftreten kann. Sie tun dies, indem sie Eigenschaften für verschiedene Wetterarten verwenden, wie beispielsweise hochintensive, kurzzeitige Niederschläge, die in Regionen in vielen Teilen der Welt auftreten können. So können sie nach Mustern und Trends suchen, aus denen sie Vorhersagen über die Zukunft machen können.

Untersuchungen haben gezeigt, dass etwa 50 Prozent aller Regenfälle mit einer Intensität von mehr als 20 mm/Stunde auftreten, während etwa 20 bis 30 Prozent tritt bei 40 mm/Stunde oder mehr auf, und diese Wahrscheinlichkeiten treten unabhängig vom langjährigen durchschnittlichen Niederschlag für auf Standorte.

Wissenschaftler und Ingenieure definieren Abfluss als den Teil von Niederschlag, Schneeschmelze oder Bewässerungswasser, der sich sammelt, wenn das Land ihn nicht aufnehmen kann. Aus diesen Beobachtungen können die Forscher Faktoren erklären, wie schnell es nach Regenfällen auftritt oder ob es als Oberflächenabfluss, Zwischenfluss oder Bodenabfluss bezeichnet werden kann.

​Oberflächenabflussist direkt von der Landoberfläche.Interflowist das Phänomen der Strömung, das auftritt, wenn eine materielle Schicht wie Boden dazu führt, dass sich Regen an der Oberfläche sammelt.Bodenabfluss,kann sich von Natur aus Bodenverunreinigungen wie Pestizide ansammeln.

Die zur Bestimmung des Abflusses verwendeten Instrumente beeinflussen die Genauigkeit der Daten. Sie sollten die Genauigkeit der Messung der Niederschlagsmenge, der Niederschlagsdauer und der Niederschlagsmenge berücksichtigen sich selbst verteilt (einschließlich ob es Bestandteile von Graupel oder Schnee enthält), die Richtung des Sturms und welche anderen Ursachen die Klima. Dies kann von Temperatur bis Wind, Feuchtigkeit und saisonalen Schwankungen reichen.

Andere Merkmale, die für die Niederschlagsgebiete selbst einzigartig sind, sind Höhe, Topographie, Beckenform, Abflussgebiet Bodentyp und die Nähe von Teichen, Seen, Stauseen, Senken und anderen Komponenten des Beckens, die Auswirkungen haben können abfließen.

Da Forscher die Natur dieser Phänomene in Bezug auf die Geologie untersuchen, können sie die gewonnenen Daten und Informationen nutzen, um Phänomene in der Atmosphäre in anderen Gebieten zu untersuchen. Die Auswirkungen von Oberflächen- und Abfluss zwischen Stürmen in den Vereinigten Staaten und denen im Amazonas können sich stark voneinander unterscheiden.

Studien haben gezeigt, dass etwa ein Drittel des Niederschlags über Land als Abfluss in Bächen und Flüssen endet, die schließlich in den Ozean münden. Die andere Niederschlagsmenge geht entweder durch Verdunstung, Transpiration und Infiltration (Versickerung ins Grundwasser) verloren. Durch die Untersuchung dieser Muster bei Abflussphänomenen gewinnen die Forscher ein besseres Verständnis dafür, wie der Mensch die Umwelt beeinflusst und was die Phänomene der Erde selbst produzieren.

Der menschliche Einfluss auf die Erde hat dazu geführt, dass Straßen, Gebäude und andere von Menschenhand geschaffene Strukturen die Fähigkeit des Abflusses verringert haben, in den Boden zu infiltrieren oder Flüsse und Bäche zu erreichen. Andere Handlungen des Menschen wie das Entfernen von Vegetation und Boden und das Schaffen von Oberflächen, die das Wasser nicht durchdringen kann, erhöhen den Abfluss. Sie haben dazu geführt, dass das Volumen und die Häufigkeit von Überschwemmungen aus Bächen zugenommen haben. Durch die Sensibilisierung der Öffentlichkeit und die Schaffung von Diskussionen darüber, wie diese dem Planeten schaden können, können diese Probleme angegangen werden.

Die Urbanisierung in Städten auf der ganzen Welt hat die Abflussmuster auf Oberflächen beeinflusst. Ein Vergleich des Verhaltens von Abfluss und Wasserfluss in natürlichen Gebieten wie Regenwäldern mit von Menschenhand geschaffenen Gebieten wie Straßen und Städten im Allgemeinen kann geben Ihnen eine Vorstellung davon, wie einfach es für Wasser ist, auf natürliche Weise in seine Bäche und Flüsse zu fließen, während es in der letztere. Städtische Überschwemmungen treten auf, und Ganglinien nehmen unregelmäßigere Formen an, um zu messen, wie viel Regen fällt, um diese Gefahr aufzuzeigen.

Es gibt viele Möglichkeiten, wie Menschen diese Umweltprobleme angehen können. Einzelpersonen, die auf Bauernhöfen und Gärten arbeiten, können ihren Düngemittelverbrauch einschränken, und städtische Gebiete können weniger undurchdringliche Oberflächen als grundlegende Schritte verwenden. Auch Pflanzen können helfen. Einige Pflanzen haben natürliche Möglichkeiten, das Auftreten von Erosion zu verhindern, und dies kann die Menge an schädlichem Abfluss in die Wasserwege begrenzen.

Die Untersuchung, wie Bodenpartikel durch Abfluss aufgenommen werden können, kann Ihnen zeigen, wie sich Abflussprozesse auf die Wasserverschmutzung auswirken können. Die Verschmutzung durch punktuelle Quellen bezieht sich auf die vom Menschen verursachte Bodenerosion und die chemische Anwendung dieser Effekte.

Durch diese Prozesse haften Bodenchemikalien an Wasser oder lösen sich darin umweltschädlich auf. Das Wasser selbst kann Müll, 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 durch Abfluss auftritt. Sie kann von der Porosität, der Größe des offenen Raums zwischen den Bodenkörnern, des Bodens abhängen, der die Speicherung und Bewegung von Wasser nachteilig beeinflussen kann.

Es hängt auch von der Rauheit der Bodenoberfläche ab, die Schadstoffe leichter aufnehmen kann. Die Untersuchung der chemischen und physikalischen Beschaffenheit von Wasser in Gegenwart von Boden kann Forschern bessere Vorstellungen davon geben, wie die Probleme der Wasserverschmutzung in Bezug auf den Abfluss angegangen werden können.