Woda może pokonywać wiele tras, spadając z nieba w postaci deszczu i innych opadów, by w końcu przesączyć się do ziemi. Możesz obliczyć, ile wody może skierować się przez te ścieżki zatapiania się przez glebę lub inny materiał w ziemi po obfitych deszczach. Spływ powierzchniowy wody jest jednym ze sposobów określania, ile wody wytwarza zdarzenie opadu.
Formuła bezpośredniego odpływu
Proste, proste metody obliczania spływu mogą określić ilość wody, jaką burze sprowadzają na ziemię. Dla danej powierzchni, takiej jak dach lub podwórko, pomnóż powierzchnię przez cale opadów i podziel przez 231, aby otrzymać odpływ w galonach. Współczynnik 231 wynika z faktu, że objętość 1 galonu równa się 231 cali sześciennych. Przy obliczaniu objętości odpływu z dachu można użyć aformuła bezpośredniego spływu(w W3), która wzywa do pomnożenia powierzchni pokrywającej dach przez cale opadów.
Bardziej zniuansowane, skomplikowane równania uwzględniają takie czynniki, jak zmiany w ilości opadów, jakie burza tworzy w czasie. Jedna metoda, znana jakoMetoda racjonalnaużywaRównanie wymierne:
C=\frac{Q}{iA}
dla współczynnika odpływudo, szczytowe tempo odpływuQ, intensywność opadówja(w/godz.) i wielkość obszaruZA(zwykle w akrach).
Inne współczynniki odpływu wykorzystują inne jednostki miary dla innych zmiennych, takich jak powierzchnia w m2 i intensywność w mm/godz. Istnieje kilka tabel współczynników odpływu do obliczania odpływu wód opadowych, takich jak Współczynnik odpływu (C) Arkusz informacyjny przez Radę Kontroli Zasobów Wodnych stanu Kalifornia. Istnieją również kalkulatory online dla samej formuły, takie jak ten autorstwa LMNO Engineering, Research and Software.
Szczytowe tempo odpływu
Możesz zmierzyć szczytową szybkość odpływuQużywając burzyHydrograf jednostkowy, odpływ burzy w czasie dla miejsca, w którym gromadzą się opady na lądzie, do wkładu jednostkowego opadów. Ten wykres zależy od samej burzy. Naukowcy i inżynierowie tworzą hydrogramy na podstawie samych pomiarów opadów podczas burz.
Robią to, rozwiązując problemy, takie jak różnice w obszarze lub czasie, w którym dokonywane są pomiary. Obliczenia te dają również naukowcom i inżynierom sposób na modelowanie burz przy użyciu technik obliczeniowych.
Korzystając z danych uzyskanych z tych pomiarów, naukowcy mogą następnie wykorzystać prawdopodobieństwo i statystyki do określenia prawdopodobieństwa wystąpienia deszczu w przyszłości oraz rodzaju opadów. Robią to, wykorzystując charakterystykę dla różnych rodzajów pogody, takich jak intensywne i krótkotrwałe opady, które mogą wystąpić w regionach w wielu częściach świata. To pozwala im szukać wzorców i trendów, na podstawie których mogą formułować prognozy dotyczące przyszłości.
Badania wykazały, że około 50 procent całego deszczu ma miejsce z intensywnością większą niż 20 mm/godz., podczas gdy około 20 do 30 procent występuje przy prędkości 40 mm/godzinę lub większej, a prawdopodobieństwo to występuje niezależnie od długoterminowych średnich opadów dla lokalizacje.
Właściwości spływu
Naukowcy i inżynierowie definiują odpływ jako część opadów, topnienia śniegu lub wody do nawadniania, która gromadzi się, gdy ziemia nie może jej wchłonąć. Na podstawie tych obserwacji naukowcy mogą wyjaśnić takie czynniki, jak szybkość pojawiania się po opadach deszczu lub czy można go nazwać spływem powierzchniowym, przepływem międzypowierzchniowym lub spływem gruntowym.
Odpływ powierzchniowyjest bezpośrednio z powierzchni ziemi.Przepływto zjawisko przepływu, które ma miejsce, gdy warstwa materiału, taka jak gleba, powoduje gromadzenie się deszczu na powierzchni.spływ naziemny,z natury może gromadzić zanieczyszczenia gleby, takie jak pestycydy.
Instrumenty używane do określania spływu wpływają na precyzję danych. Należy wziąć pod uwagę precyzję pomiaru ilości opadów, czas trwania opadów, sposób opadów rozprzestrzenia się (w tym, czy zawiera składniki ze śniegiem lub śniegiem), kierunek, w którym porusza się burza i wszelkie inne przyczyny mogą mieć wpływ na klimat. Może to wahać się od temperatury do wiatru, wilgotności i zmian w sezonie.
Inne cechy bardziej unikalne dla samych obszarów opadowych obejmują wysokość, topografię, kształt basenu, obszar odpływu, rodzaj gleby oraz bliskość stawów, jezior, zbiorników, zlewów i innych elementów akwenu, które mogą mieć wpływ spływ.
Badając naturę tych zjawisk w odniesieniu do geologii, mogą wykorzystywać uzyskane dane i informacje do badania zjawisk w atmosferze w innych obszarach. Skutki spowodowane powierzchnią i spływem między burzami w Stanach Zjednoczonych i Amazonii mogą się znacznie różnić od siebie.
Badania wykazały, że około jedna trzecia opadów na lądzie trafia do strumieni i rzek, które ostatecznie prowadzą do oceanu. Pozostała ilość opadów jest tracona na skutek parowania, transpiracji i infiltracji (przesiąkania do wód gruntowych). Badając te wzorce wśród zjawisk spływu, naukowcy zyskują lepsze zrozumienie, w jaki sposób ludzie wpływają na środowisko i co wytwarzają same zjawiska Ziemi.
Wpływ człowieka na odpływ
Wpływ człowieka na Ziemię spowodował, że drogi, budynki i inne konstrukcje stworzone przez człowieka zmniejszyły zdolność spływu do infiltracji w głąb ziemi lub dotarcia do rzek i strumieni. Inne działania człowieka, takie jak usuwanie roślinności i gleby oraz tworzenie powierzchni, do których woda nie może przeniknąć, zwiększają odpływ. Sprawiły, że wzrosła objętość i częstotliwość wylewów ze strumieni. Podnoszenie świadomości społecznej i prowadzenie dyskusji na temat tego, jak mogą one zaszkodzić planecie, może rozwiązać te problemy.
Urbanizacja w miastach na całym świecie wpłynęła na wzorce spływu na powierzchniach. Porównanie zachowania spływu i przepływu wody w obszarach naturalnych, takich jak lasy deszczowe, z tymi sztucznymi, takimi jak drogi i miasta w ogóle, może dają wyobrażenie o tym, jak łatwo woda naturalnie spływa do swoich strumieni i rzek w tym pierwszym, podczas gdy stara się to zrobić w końcowy. Występują powodzie miejskie, a hydrogramy przybierają bardziej nieregularne formy w pomiarach ilości opadów deszczu, aby pokazać to niebezpieczeństwo.
Istnieje wiele sposobów, w jakie ludzie mogą rozwiązać te problemy środowiskowe. Osoby pracujące w gospodarstwach i ogrodach mogą ograniczyć ilość używanego nawozu, a obszary miejskie mogą wykorzystywać mniej nieprzenikalnych powierzchni jako podstawowych kroków. Pomocne może być również sadzenie. Niektóre rośliny mają naturalne sposoby zapobiegania występowaniu erozji, co może ograniczyć ilość szkodliwych spływów do cieków wodnych.
Zanieczyszczenie i spływ wody
Badanie, w jaki sposób cząstki gleby mogą być wychwytywane przez spływ, może pokazać, jak procesy spływu mogą wpływać na zanieczyszczenie wody. Zanieczyszczenia ze źródeł niepunktowych odnoszą się do spowodowanej przez człowieka erozji gleby i chemicznego zastosowania tych skutków.
Procesy te powodują, że substancje chemiczne w glebie przywierają do wody lub rozpuszczają się w niej w sposób zanieczyszczający środowisko. Sama woda może roznosić śmieci, ropę naftową, chemikalia i nawozy, które przenoszą azot i fosfor w celu obniżenia jakości wody.
Właściwości samej gleby mogą wpływać na proces zanieczyszczenia wody w wyniku spływu. Może to zależeć od porowatości, ilości otwartej przestrzeni między ziarnami gleby, która może niekorzystnie wpływać na magazynowanie i ruch wody.
Zależy to również od szorstkości powierzchni gleby, która może łatwiej wychwytywać zanieczyszczenia. Badanie chemicznej i fizycznej natury wody w obecności gleby może dać naukowcom lepsze pomysły na rozwiązywanie problemów związanych z zanieczyszczeniem wody w odniesieniu do spływu.