Top 5 Métodos de Estimação de Fluxo de Pico
Leia este artigo para aprender sobre os métodos importantes envolvidos na estimativa do pico de fluxo, ou seja, (1) Fórmulas Empíricas, (2) Curvas de Envelope, (3) Método Racional, (4) Método Hidrográfico da Unidade e (5) Análise de Freqüência!
1. Fórmulas Empíricas:
Nesta área de método de uma bacia ou uma bacia é considerada principalmente. Todos os outros fatores que influenciam o fluxo de pico são mesclados em uma constante.
Uma equação geral pode ser escrita no formulário:
Q = CA n
Onde Q é o pico de fluxo ou taxa de descarga máxima
C é uma constante para a captação
A é a área da captação e n é um índice
A constante de uma captação é obtida após considerar os seguintes fatores:
a) Características da bacia:
(i) Área,
(ii) Forma e
(iii) declive.
b) Características da tempestade:
(i) intensidade,
(ii) Duração,
(iii) Distribuição.
Limitações:
1. Este método não leva em consideração a freqüência de inundação.
2. Este método não pode ser aplicado universalmente.
3. A fixação da constante é muito difícil e a teoria exata não pode ser apresentada para sua seleção.
No entanto, eles dão uma ideia bastante precisa sobre o fluxo de pico para as bacias que eles representam. Algumas fórmulas empíricas importantes são mencionadas abaixo.
(i) a fórmula de Dicken:
Foi anteriormente adotado apenas no norte da Índia, mas agora ele pode ser usado na maioria dos estados da Índia após a devida modificação da constante.
Q = CM 3/4
Onde Q é descarga em m 3 / seg.
M é a área de captação no km 2 .
C é uma constante.
De acordo com a área de captação e quantidade de chuva, o C varia de 11, 37 a 22, 04, conforme apresentado na Tabela 5.1.
(ii) fórmula de Ryve:
Esta fórmula é usada apenas no sul da Índia.
Q = CM 2/3
C = 6, 74 para áreas dentro de 24 km da costa.
= 8, 45 para áreas dentro de 24-161 km da costa.
= 10, 1 para áreas montanhosas limitadas.
Nos piores casos, verifica-se que o valor de C sobe para 40, 5.
iii) Fórmula Inglis:
Esta fórmula é usada apenas em Maharashtra. Aqui três casos diferentes são levados em consideração.
(a) Apenas para áreas pequenas (Também é aplicável para captação em forma de leque).
Q = 123, 2√A
(b) Para áreas entre 160 e 1000 km 2
Q = 123, 2 ± A-2, 62 (A-259)
(c) Para grandes áreas Q = 123, 2A / √A +10, 36
Em todas as equações, A é a área no km 2 .
2. Curva de Envelope:
É outro método de estimativa do pico de fluxo. Baseia-se no pressuposto de que o pico de fluxo mais conhecido por unidade de área registrado no passado em uma bacia em uma região pode ocorrer no futuro em outra bacia na mesma região ou em uma região que possua características hidrológicas semelhantes.
Um gráfico é construído traçando os picos mais altos observados por unidade de área da bacia contra suas áreas de captação na região. Os pontos obtidos no gráfico são unidos por uma curva de envelope. A curva construída uma vez pode ser usada para calcular o pico de pico provável para qualquer bacia naquela região.
Este método foi dado anteriormente por Creager Justin e Hinds nos EUA.
A equação da curva foi do tipo:
q = C. A n onde q representa o pico de fluxo por unidade de área
A representa a área de captação
C é uma constante e
n é algum índice.
Multiplicando ambos os lados da equação acima por área da bacia 'A', obtemos
Q = CA n + 1
onde Q representa o pico de fluxo.
Kanwar Sain e Karpov desenvolveram duas curvas de envelope para se adequar às condições indianas, como mostra a Fig. 5.4. Uma curva foi desenvolvida para os rios do sul da Índia e a outra para os rios indiano do norte e do centro.
3. Método Racional:
Este método também é baseado no princípio da relação entre precipitação e escoamento e, portanto, pode ser considerado semelhante ao método empírico. É, no entanto, chamado de método racional porque as unidades das quantidades usadas são aproximadamente numericamente consistentes. Este método tornou-se popular devido à sua simplicidade.
A fórmula é expressa da seguinte forma:
Q = PIA
onde Q é a descarga de pico no cumec
P é o coeficiente de escoamento que depende das características da área de captação. É uma relação de escoamento: precipitação. (Valores de P são dados posteriormente).
Eu é a intensidade da precipitação em m / s durante o período pelo menos igual a “tempo de concentração”.
E A é a área da captação em m 2 .
Tempo de concentração:
É o tempo que a água da chuva cai no ponto mais remoto da bacia de drenagem para atingir o ponto de medição da descarga. É dado pela fórmula
t c = 0, 000324 L 0, 77 / S 0, 358
onde t c é o tempo de concentração em horas,
L é o comprimento da bacia de drenagem em m medido ao longo do canal do rio até o ponto mais distante na periferia da bacia.
S é a inclinação média da bacia desde o ponto mais distante até o ponto de medição da descarga em consideração.
Suposições:
A fórmula racional é dada nas seguintes hipóteses:
(i) Um pico de fluxo é produzido em qualquer bacia de drenagem por uma intensidade de chuva que continua por um período igual ao tempo de concentração do fluxo no ponto em consideração.
(ii) O pico de fluxo resultante de qualquer intensidade de chuva atinge o valor máximo quando a intensidade da chuva é igual ou superior ao tempo de concentração.
(Hi) O pico máximo de fluxo resultante da intensidade da chuva de longa duração, como mencionado acima, é sua fração simples.
(iv) O coeficiente de escoamento é o mesmo para todas as tempestades de freqüências variáveis em uma dada bacia de drenagem.
(v) A frequência do pico de fluxo é a mesma que a intensidade da chuva para uma dada bacia de drenagem.
Ao definir o fluxo de pico. Quando a chuva continua por um tempo tão longo que todas as partes da área de drenagem contribuem simultaneamente com o escoamento para um pico de saída, o fluxo é atingido. Obviamente, a chuva deve continuar até que a água que cai no ponto mais distante também atinja o ponto de medição da descarga. Se a precipitação ocorrer a uma taxa uniforme desde o início, o tempo de concentração será igual ao tempo de equilíbrio quando a precipitação efetiva for igual ao escoamento direto.
Limitações do método racional:
(i) É claro que à medida que a extensão da área de captação aumenta, todas as suposições não podem ser cumpridas. Portanto, para grandes áreas de captação, a utilidade da fórmula racional é questionável.
(ii) Para áreas de captação muito grandes e complexas, antes que a água chegue à saída do ponto mais distante, se a precipitação cessar, então não há possibilidade de que a captação total contribua com sua parcela de escoamento para o esgoto simultaneamente. Em tais casos, o tempo de atraso do pico de fluxo é menor que o tempo de concentração. Nas circunstâncias acima, a fórmula racional não fornece o pico máximo de fluxo.
Obviamente, a fórmula racional é aplicável para bacias de drenagem pequenas e simples, para as quais o tempo de concentração é quase igual ao tempo de latência do pico de fluxo.
(iii) Vê-se que a fórmula racional dá melhores resultados para áreas pavimentadas com drenagens de dimensões fixas e estáveis. Portanto, é popularmente usado para áreas urbanas e pequenas bacias apenas quando o estudo detalhado do problema não é justificado. (A área de captação mais adequada é da ordem de 50 a 100 ha). Como os registros de inundação não estão disponíveis para áreas pequenas, esse método é considerado conveniente.
(iv) A escolha e seleção do valor de (P) o coeficiente de escoamento superficial é a coisa mais subjetiva e requer um bom julgamento. Caso contrário, é provável que introduza imprecisões substanciais.
Refinamento do método racional:
Como refinamento, por vezes, a bacia de drenagem é dividida em zonas por contornos. Cada zona é selecionada de forma que o tempo de concentração de cada zona seja o mesmo. Cada zona recebe então o valor apropriado de (P) o coeficiente de escoamento, dependendo da impermeabilidade da área. A descarga total é tomada como soma das descargas de várias zonas. Usando este valor do coeficiente de escoamento médio de descarga total para a bacia de drenagem pode ser trabalhado.
As áreas da pequena bacia de drenagem são de 500 ha.
Usando a fórmula racional e fazendo uso dos seguintes dados calcular o fluxo de pico:
A área de influência está sob uso de terra diferente e o valor de 'P' para várias categorias é o seguinte:
A tempestade continuou durante 5 horas e deu 30 cm de chuva durante este período. O ponto mais distante da saída de drenagem é de 10 km de distância e a diferença de elevação entre os locais é de 100 m.
Q = PIA = 0, 5 X {0, 3 / (5X6X0X60)} X 500 X 10 4 = (0, 15 / 36) X 10 4 = 41, 6 cumec
4. Método Hidrográfico da Unidade:
No último capítulo já foi mencionado que a maior ordenada do hidrograma unitário multiplicada pela precipitação efetiva (em cm) ocorrendo na duração da unidade dá o pico de fluxo. Para essa quantidade, o fluxo de base também pode ser adicionado para obter o fluxo de pico total. O método é totalmente explicado e exemplos foram resolvidos no último capítulo para tornar o procedimento claro. No caso de bacias não movimentadas, o hidrógrafo de unidade Snythetic de Snyder pode ser desenvolvido para estimar o pico de fluxo.
5. Análise de Frequência:
Definição de análise de frequência:
A análise de frequência é um método que envolve estudo e análise de registros passados (dados históricos) de eventos hidrológicos para prever as probabilidades futuras (chances) de ocorrência. Baseia-se no pressuposto de que os dados do passado são indicativos do futuro.
A análise de freqüência é feita para estimar várias coisas, como variações anuais de escoamento, freqüências de inundações, secas, chuvas, etc. Em outras palavras, o objetivo primário da análise de freqüência de dados hidrológicos é determinar o intervalo de recorrência do evento hidrológico. de uma dada magnitude.
Para tal análise, as chamadas curvas de probabilidade foram usadas. Dados os dados observados (por exemplo, descargas máximas para estimar a cheia máxima, descargas médias anuais para variações anuais, etc.), a tarefa é encontrar uma curva teórica cujas ordenadas coincidam com as observadas. Uma boa concordância de uma curva teórica com uma empírica garante que a extrapolação possa ser feita corretamente.
Quando estão disponíveis registros de inundação de comprimento e confiabilidade suficientes, eles podem gerar estimativas satisfatórias. A precisão das estimativas reduz com o grau de extrapolação. É considerado por alguns que a extrapolação pode ser feita apenas até o dobro do período para o qual os dados estão disponíveis. Por exemplo, para obter uma inundação de 100 anos, é necessário um registro de 50 anos. No entanto, a insuficiência de dados registrados torna obrigatória a utilização de dados de curto prazo para prever inundações de 1.000 e 10.000 anos também.
A análise de freqüência é um método que envolve a análise estatística dos dados registrados para estimar a magnitude da inundação de uma freqüência especificada. Por isso, requer conhecimento de estatística para apreciar claramente os métodos de análise de frequência.
