Как рассчитать поверхностный сток

Вода может идти разными путями, поскольку она падает с неба в виде дождя и других осадков и, наконец, просачивается в землю. Вы можете выяснить, сколько воды может пройти через эти пути погружения через почву или другой материал в землю после сильного дождя. Поверхностный сток воды - это один из способов определения количества воды в результате выпадения осадков.

Простые и понятные методы расчета стока могут сказать вам, сколько воды приносит на землю шторм. Для данной площади поверхности, такой как крыша или двор, умножьте площадь на дюймы осадков и разделите на 231, чтобы получить сток в галлонах. Фактор 231 исходит из того факта, что объем 1 галлона равен 231 кубическому дюйму. При расчете объема водостока с крыши можно использоватьформула прямого стока(в³), который требует умножения площади, покрывающей крышу, на дюймы осадков.

Более тонкие и сложные уравнения учитывают такие факторы, как изменение количества дождя, которое образуется во время шторма. Один метод, известный какРациональный методиспользуетРациональное уравнение:​​

для коэффициента стокаC, пиковый стокQ, интенсивность осадковя(дюйм / час) и размер площадиА(обычно в акрах).

Другие коэффициенты стока используют другие единицы измерения для других переменных, таких как площадь в м.² и интенсивность в мм / час. Существует несколько таблиц коэффициентов стока для расчета стока ливневых вод, например Информационный бюллетень по коэффициенту стока (C) Советом по контролю за водными ресурсами штата Калифорния. Онлайн-калькуляторы существуют и для самой формулы, например один от LMNO Engineering, Research и Software.

Вы можете измерить пиковую скорость стокаQиспользуя штормовойАгрегат Гидрограф, сток шторма с течением времени для места, где осадки собираются на суше, к единице ввода осадков. Этот график зависит от самого шторма. Ученые и инженеры создают гидрографы на основе измерений количества осадков во время самих штормов.

Они делают это при решении таких проблем, как различия в площади или времени, в течение которых производятся измерения. Эти расчеты также дают ученым и инженерам возможность моделировать штормы с помощью вычислительных методов.

Используя данные, полученные в результате этих измерений, исследователи могут затем использовать вероятность и статистику для определения вероятности дождя в будущем и того, какой тип осадков может выпасть. Они делают это за счет использования характеристик для различных типов погоды, таких как интенсивные кратковременные осадки, которые могут происходить в регионах во многих частях мира. Это позволяет им искать закономерности и тенденции, на основе которых они могут строить прогнозы на будущее.

Исследования показали, что около 50 процентов всех дождей происходит с интенсивностью более 20 мм / час, в то время как от 20 до 30 процентов происходит при 40 мм / час или больше, и эта вероятность возникает независимо от долгосрочного среднего количества осадков для локации.

Ученые и инженеры определяют сток как часть осадков, таяния снега или воды для орошения, которые собираются, когда земля не может их поглотить. На основе этих наблюдений исследователи могут учесть такие факторы, как то, как быстро он появляется после дождя или можно ли его назвать поверхностным стоком, слиянием или наземным стоком.

​Поверхностный стокнаходится прямо с поверхности земли.Слиянияэто явление потока, которое возникает, когда слой материала, такой как почва, вызывает накопление дождя на поверхности.Поверхностный сток,по своей природе может накапливать загрязнители почвы, такие как пестициды.

Инструменты, используемые для определения стока, влияют на точность данных. Вы должны принять во внимание точность того, как вы измерили количество осадков, продолжительность дождя, как осадки распределяется (включая наличие компонентов мокрого снега или снега), направление движения шторма и любые другие причины, которые могут повлиять на климат. Это может варьироваться от температуры до ветра, влажности и сезонных колебаний.

Другие особенности, более уникальные для районов, где выпадают осадки, включают высоту, топографию, форму бассейна, площадь водосбора и т. Д. тип почвы и близость прудов, озер, водохранилищ, раковин и других компонентов бассейна, которые могут повлиять на сток.

Изучая природу этих явлений с точки зрения геологии, исследователи могут использовать полученные данные и информацию для изучения явлений в атмосфере в других областях. Последствия поверхностного стока и стока между штормами в США и на Амазонке могут сильно отличаться друг от друга.

Исследования показали, что около одной трети осадков над сушей выпадает в виде стока в ручьи и реки, которые в конечном итоге ведут к океану. Остальное количество осадков теряется на испарение, транспирацию и инфильтрацию (проникновение в грунтовые воды). Изучая эти закономерности среди явлений стока, исследователи лучше понимают, как люди влияют на окружающую среду и что вызывают сами явления Земли.

В результате антропогенного воздействия на Землю возникли дороги, здания и другие искусственные сооружения, которые уменьшили способность стока проникать в землю или достигать рек и ручьев. Другие действия людей, такие как удаление растительности и почвы и создание поверхностей, через которые вода не может проникнуть, увеличивают сток. Они привели к увеличению количества и частоты наводнений из ручьев. Повышение осведомленности общественности и обсуждение того, как это может навредить планете, могут помочь в решении этих проблем.

Урбанизация в городах по всему миру повлияла на структуру поверхностного стока. Сравнение поведения стока и потока воды в природных зонах, таких как тропические леса, с искусственными, такими как дороги и города в целом, может дать вам представление о том, насколько легко для воды естественным образом течь в свои ручьи и реки в первом, а в первом - изо всех сил. последний. Происходят городские наводнения, и гидрографы принимают более неправильные формы при измерении количества выпавших дождей, чтобы показать эту опасность.

Есть много способов, которыми люди могут решить эти экологические проблемы. Люди, работающие на фермах и в садах, могут ограничить количество удобрений, которые они используют, а городские районы могут использовать меньшее количество непроницаемых поверхностей в качестве основных шагов. Посадка тоже может помочь. У некоторых растений есть естественные способы предотвращения эрозии, и это может ограничить количество вредных стоков в водные пути.

Изучение того, как частицы почвы могут улавливаться стоком, может показать вам, как процессы стока могут влиять на загрязнение воды. Загрязнение из неточечных источников означает антропогенную эрозию почвы и химическое применение этих эффектов.

Эти процессы заставляют химические вещества в почве прилипать к воде или растворяться в ней, загрязняя окружающую среду. Сама вода может разносить мусор, нефть, химикаты и удобрения, содержащие азот и фосфор, что снижает качество воды.

Характеристики самой почвы могут влиять на процесс загрязнения воды в результате стока. Это может зависеть от пористости, количества открытого пространства между зернами почвы, которые могут отрицательно повлиять на хранение и движение воды.

Это также зависит от шероховатости поверхности почвы, которая может легче улавливать загрязняющие вещества. Изучение химической и физической природы воды в присутствии почвы может дать исследователям лучшее представление о том, как решать проблемы загрязнения воды, поскольку они связаны со стоком.