Akış eğrisi numarası - Runoff curve number

akış eğrisi numarası (ayrıca a eğri numarası ya da sadece CN) bir ampirik kullanılan parametre hidroloji doğrudan tahmin etmek için akış veya süzülme itibaren yağış AŞIRI.^[1] Eğri numarası yöntemi, USDA Doğal Kaynakları Koruma Hizmeti daha önce adı verilen Toprak Koruma Hizmeti veya SCS - sayı, literatürde hala popüler bir şekilde "SCS akış eğrisi numarası" olarak bilinir. Akış eğrisi numarası bir deneysel Analiz USDA tarafından izlenen küçük havzalardan ve yamaç arazilerinden gelen akış. Yaygın olarak kullanılır ve bir yerden yaklaşık doğrudan akış miktarını belirlemek için etkili bir yöntemdir. yağış belirli bir alanda olay.

Tanım

Akış eğrisi numarası, alanın hidrolojik toprak grubuna dayanmaktadır, arazi kullanımı, tedavi ve hidrolojik durum. USDA gibi referanslar^[1] karakteristik arazi örtüsü açıklamaları ve hidrolojik bir toprak grubu için akış eğrisi numaralarını belirtin.

Akış denklemi:

${ displaystyle Q = { başlar {durumlar} 0 & { text {for}} P leq I_ {a} { frac {(P-I_ {a}) ^ {2}} {{P-I_ {a}} + S}} ve { text {for}} P> I_ {a} end {vakalar}}}$

nerede

${ displaystyle Q}$ dır-dir akış ([L]; içinde)

${ displaystyle P}$ dır-dir yağış ([L]; içinde)

${ displaystyle S}$ potansiyel maksimumdur toprak nemi akış başladıktan sonra tutma ([L]; içinde)

${ displaystyle I_ {a}}$ ilk soyutlamadır ([L]; inç) veya akıştan önceki su miktarı, örneğin süzülme veya bitki örtüsü tarafından yağış durdurma; tarihsel olarak, genel olarak varsayılmıştır ${ displaystyle I_ {a} = 0.2S}$daha yeni araştırmalar şunu bulmuş olsa da ${ displaystyle I_ {a} = 0.05S}$ CN'nin gelişmiş koşulları yansıtacak şekilde güncellendiği şehirleşmiş havzalarda daha uygun bir ilişki olabilir.^[2]

Akış eğrisi numarası, ${ displaystyle CN}$, sonra ilişkilidir

${ displaystyle S = { frac {1000} {CN}} - 10}$

${ displaystyle CN}$ 30 ila 100 aralığı vardır; daha düşük sayılar düşük akış potansiyelini gösterirken, daha büyük sayılar artan akış potansiyelini gösterir. Eğri numarası ne kadar düşükse, toprak o kadar geçirgendir. Eğri numarası denkleminde görülebileceği gibi, akış ilk soyutlama karşılanana kadar başlayamaz. Eğri numarası metodolojisinin olay temelli bir hesaplama olduğunu ve tek bir yıllık yağış değeri için kullanılmaması gerektiğini unutmamak önemlidir, çünkü bu, önceki nemin etkilerini ve bir başlangıç ​​soyutlama eşiğinin gerekliliğini yanlış bir şekilde gözden kaçıracaktır.

Seçimi

NRCS eğri numarası, toprak tipi, toprak sızma kapasitesi, arazi kullanımı ve mevsimsel yüksek su tablasının derinliği ile ilgilidir. NRCS, farklı toprakların sızma kabiliyetini hesaba katmak için toprakları dört hidrolojik toprak grubuna (HSG'ler) ayırmıştır. Aşağıdaki gibi tanımlanırlar.^[1]

• HSG Grup A (düşük akış potansiyeli): İyice ıslatıldığında bile yüksek sızma oranlarına sahip topraklar. Bunlar esas olarak derin, iyi drene edilmiş kum ve çakıllardan oluşur. Bu topraklar yüksek oranda su iletimine sahiptir (nihai sızma hızı saatte 0,30 inç'ten (7,6 mm) daha büyüktür).
• HSG Grup B İyice ıslandığında orta düzeyde sızma oranlarına sahip topraklar. Bunlar esas olarak orta derecede derin ila derin, orta derecede iyi drene edilmiş ila iyi drene edilmiş, orta derecede ince ila orta derecede kaba dokular içeren topraklardan oluşur. Bu topraklar orta derecede su iletim hızına sahiptir (son sızma hızı saatte 0,15-0,30 inç (3,8-7,6 mm)).
• HSG Grup C: İyice ıslandığında yavaş sızma oranlarına sahip topraklar. Bunlar esas olarak suyun aşağı doğru hareketini engelleyen bir katmana sahip topraklardan veya orta derecede ince ile ince dokulara sahip topraklardan oluşur. Bu topraklarda düşük su iletim hızı vardır (nihai sızma hızı saatte 0,05–0,15 inç (1,3–3,8 mm)).
• HSG Grup D (yüksek akış potansiyeli): İyice ıslandığında çok yavaş sızma hızına sahip topraklar. Bunlar esas olarak yüksek şişme potansiyeline sahip killi topraklardan, kalıcı yüksek su tablasına sahip topraklardan, yüzeyde veya yüzeyde killi veya kil tabakalı topraklardan ve neredeyse geçirimsiz malzemeler üzerindeki sığ topraklardan oluşur. Bu topraklar çok yavaş bir su iletim hızına sahiptir (nihai sızma hızı saatte 0,05 inç'ten (1,3 mm) az).

Hidrolojik bir toprak grubunun seçimi, ölçülen sızma hızlarına, toprak etüdüne (ör. NRCS Web Toprak Araştırması ) veya kalifiye bir toprak bilimi veya jeoteknik uzmanının kararı. Aşağıdaki tablo, önceki toprak nem koşulu II (ortalama nem koşulu) için eğri numaralarını göstermektedir. Eğri numarasını nem durumuna veya diğer parametrelere göre değiştirmek için bkz. Ayarlamalar.

Değerler

Ayarlamalar

Yüzey akışı aşağıdakilerden etkilenir: toprak nemi bir yağış olayından önce, önceki nem durumu (AMC). Yukarıda hesaplandığı gibi bir eğri numarası aynı zamanda AMC II veya ${ displaystyle CN_ {II}}$veya ortalama toprak nemi. Diğer nem koşulları kuru, AMC I veya ${ displaystyle CN_ {I}}$ve nemli, AMC III veya ${ displaystyle CN_ {III}}$. Eğri numarası şu şekilde ayarlanabilir: faktörler -e ${ displaystyle CN_ {II}}$, nerede ${ displaystyle CN_ {I}}$ faktörler 1'den küçüktür (azalt ${ displaystyle CN}$ ve potansiyel akış) ${ displaystyle CN_ {III}}$ faktör 1'den büyük (artış ${ displaystyle CN}$ ve olası akış). AMC faktörleri aşağıdaki referans tablosunda incelenebilir. AMC II için CN değerini bulun ve ayarlanan eğri numarasını belirlemek için gerçek AMC'ye göre ayarlama faktörüyle çarpın.

İlk soyutlama oranı ayarı

İlişki ${ displaystyle I_ {a} = 0.2S}$ birçok küçük, deneysel havzanın çalışmasından türetilmiştir. Bu ilişkinin geçmişi ve dokümantasyonu nispeten belirsiz olduğundan, daha yakın tarihli analizler, oranını belirlemek için model uydurma yöntemlerini kullandı. ${ displaystyle I_ {a}}$ -e ${ displaystyle S}$ çok sayıda ABD su havzasından alınan yüzlerce yağmur akışı verileriyle. Hawkins ve diğerleri tarafından yapılan model uydurma. (2002)^[2] oranını buldum ${ displaystyle I_ {a}}$ -e ${ displaystyle S}$ fırtınadan fırtınaya, su havzasından havzaya değişir ve ${ displaystyle I_ {a} /S=0.20}$ genellikle yüksektir. Yüzde 90'dan fazlası ${ displaystyle I_ {a} / S}$ oranlar 0.2'den küçüktü. Bu çalışmaya dayanarak, kullanımı ${ displaystyle I_ {a} / S}$ Yaygın olarak kullanılan 0,20 değerinden ziyade 0,05 oranları daha uygun görünmektedir. Böylece, CN akış denklemi şöyle olur:

${ displaystyle Q = { begin {case} 0 & { text {for}} P leq 0.05S { frac {(P-0.05S_ {0.05}) ^ {2}} {P + 0.95S_ { 0,05}}} & { text {for}} P> 0,05S end {vakalar}}}$

Bu denklemde, değerlerinin ${ displaystyle S_ {0.05}}$ doğrudan akış tahmininde kullanılanla aynı değildir ${ displaystyle I_ {a} / S}$ 0.20 oranı, çünkü depolamanın yüzde 5'inin ilk soyutlama olduğu varsayılıyor, yüzde 20 değil. Aralarındaki ilişki ${ displaystyle S_ {0.05}}$ ve ${ displaystyle S_ {0.20}}$ model uydurma sonuçlarından elde edildi ve şu ilişkiyi verdi:

${ displaystyle S_ {0.05} = 1.33 {S_ {0.20}} ^ {1.15}}$

Kullanıcı daha sonra, ayarlanmış 0,05 başlangıç ​​soyutlama oranını kullanmak için aşağıdakileri yapmalıdır:

1. Havzanıza uygun değeri seçmek için geleneksel eğri sayı tablolarını kullanın.
2. Hesaplamak ${ displaystyle S_ {0.20}}$ geleneksel denklemi kullanarak:${ displaystyle S = { frac {1000} {CN}} - 10}$
3. Bu S değerini ${ displaystyle S_ {0.05}}$ yukarıdaki ilişkiyi kullanarak.
4. Yukarıdaki CN akış denklemini kullanarak akış derinliğini hesaplayın (başlangıç ​​soyutlama oranı yerine 0.05 ile).

Ayrıca bakınız

• Hidrolojik modelleme
• Akış modeli (rezervuar)

Referanslar

Dış bağlantılar

• SCS TR-55 Pik Deşarj ve Akış Hesaplayıcı
• Eğri Numarası Hesaplayıcı Çevrimiçi Ücretsiz Eğri Numarası Hesaplayıcı
• SCS Akış Eğrisi Numarası Yöntemine Giriş