Adatfolyam - Streamflow

Folyók vízhozama , vagy csatorna lefolyás , az áramlás a víz a vízfolyások , folyók , és egyéb csatornák , és az egyik fő eleme a víz ciklus . Ez a szárazföldről a víztestekbe történő vízlefolyás egyik összetevője , a másik összetevő a felszíni lefolyás . A csatornákban áramló víz a szomszédos hegyoldalak felszíni lefolyásából, a talajvíz talajból való kiáramlásából és a csövekből kiáramló vízből származik. A kisülési víz folyik a csatorna alkalmazásával mérjük áramot mérő , vagy megbecsülhető a Manning egyenlet . Az idő előrehaladásának rekordját hidrográfnak nevezik . Az árvíz akkor következik be, ha a víz mennyisége meghaladja a csatorna kapacitását.

Szerep a vízkörforgásban

A patakok és folyók kritikus szerepet játszanak a hidrológiai körforgásban , amely elengedhetetlen a Föld minden életéhez. A biológiai fajok sokfélesége, az egysejtű organizmusoktól a gerincesekig, élőhelyük és táplálkozási erőforrásaik függnek az áramló vízrendszerektől . A folyók jelentős vízi tájak a növények és állatok mindenféle módon. A folyók még abban is segítenek, hogy a víz alatti rétegeket vízzel teli tartsák, azáltal, hogy a medrükön keresztül leengedik a vizet. Ezenkívül az óceánok tele vannak vízzel, mert a folyók és a lefolyás folyamatosan frissíti őket. Az áramlás a fő mechanizmus, amellyel a víz a szárazföldről az óceánokba vagy a belső vízelvezető medencékbe kerül .

Az áramlás forrásai

Felszíni és felszín alatti források: A patakkibocsátás négy forrásból származik: csatorna csapadék, szárazföldi áramlás, interflow és talajvíz.

  • A csatorna csapadéka a nedvesség, amely közvetlenül a vízfelszínre esik, és a legtöbb patakban nagyon keveset ad a vízhozamhoz. A felszín alatti víz viszont a kibocsátás fő forrása, és nagy patakokban az átlagos napi áramlás nagy részét teszi ki.
  • A talajvíz belép a patakmederbe, ahol a csatorna keresztezi a vízszintet, és állandó vízellátást biztosít, amelyet alapáramnak neveznek száraz és esős időszakokban is. A patakok számára rendelkezésre álló nagy mennyiségű talajvízellátás és a talajvíz csapadékra adott reakcióinak lassúsága miatt az alapáramlás csak fokozatosan változik az idő múlásával, és ritkán ez az árvíz fő oka. Ez azonban hozzájárul az árvizekhez, mivel olyan színpadot biztosít, amelyre más forrásokból származó lefolyás kerül.
  • Az interflow az a víz, amely beszivárog a talajba, majd oldalirányban a vízfolyás feletti zónában lévő áramlási csatornához mozog. Ennek a víznek nagy része magában a talajban jut át, egy része a látóhatáron belül. Az alapfolyás mellett az erdős területeken a patakok legfontosabb kibocsátási forrása. Az erősen erdős területeken a szárazföldi áramlás elhanyagolható mértékben járul hozzá az áramláshoz.
  • A száraz régiókban, a megművelt és urbanizált területeken a szárazföldi vagy felszíni lefolyás általában az áramlás fő forrása. A szárazföldi áramlás egy csapadékvíz -lefolyás, amely vékony vízrétegként kezdődik, amely nagyon lassan (jellemzően kevesebb, mint 0,25 láb / másodperc) mozog a talaj felett. Intenzív csapadék esetén, és olyan akadályok hiányában, mint a durva talaj, a növényzet és a felszívódó talaj, fel tud emelkedni, percek alatt gyorsan elérve a patak csatornákat, és hirtelen emelkedést okozva. A leggyorsabb válaszidő a csapadék és az áramlás között a városiasodott területeken fordul elő, ahol az udvari csatornák, utcai csatornák és viharcsatornák összegyűjtik a szárazföldi áramlást, és azonnal a patakokhoz vezetik. A lefolyási sebesség a viharcsatorna -csővezetékben elérheti a 10-15 lábat másodpercenként.

Mechanizmusok, amelyek megváltoztatják az áramlást

A folyók mindig mozognak, ami jót tesz a környezetnek, mivel az állóvíz nem sokáig marad friss és hívogató. Számos természetes és ember által okozott tényező okozza a folyók folyamatos változását:

Természetes mechanizmusok

  • Lefolyás a csapadék és a hóolvadás miatt
  • Párolgás a talajból és a felszíni víztestekből
  • Transzpiráció a növényzet által
  • Talajvíz kibocsátás a víztartó rétegekből
  • A felszín alatti vizek feltöltése a felszíni víztestekből
  • A tavak és a vizes élőhelyek ülepedése
  • Gleccserek, hómezők és permafrost képződése vagy eloszlása

Ember által kiváltott mechanizmusok

  • Felszíni vízkivételek és transzbázisos elterelések
  • Folyóáramlás szabályozása a vízenergia és a navigáció számára
  • Tározók és csapadékvíz -elzáró tavak építése, eltávolítása és ülepítése
  • Patak csatornázás és vízszintes építés
  • A vizes élőhelyek vízelvezetése vagy helyreállítása
  • A földhasználat megváltozása, például az urbanizáció, amely megváltoztatja az erózió, a beszivárgás, a szárazföldi áramlás vagy az elpárolgás sebességét
  • Szennyvíz kiáramlások
  • Öntöző szennyvíz visszatérő áramlása

Mérés

Lásd még: Áramlásmérő § Áramláskibocsátás mérése

Az áramlást egy meghatározott ponton áthaladó vízmennyiségként mérik. Az Egyesült Államokban használt mértékegységek köbméterek másodpercenként , míg más országok többségében köbméter másodpercenként kerülnek felhasználásra. Egy köbméter egyenlő 0,028 köbméterrel. A patak vagy csatorna kisülésének mérésére számos módszer létezik. A patakmérő egy helyen folyamatos áramlást biztosít egy helyen a vízkészletek és a környezetgazdálkodás vagy más célokra. Az áramlási értékek jobb mutatók, mint az egész folyó mentén uralkodó állapotok mérési magassága. Az Egyesült Államok Geológiai Szolgálatának (USGS) munkatársai körülbelül hathetente mérik az áramlást . A patakba gázolnak, hogy elvégezzék a mérést, vagy hajóról, hídról vagy kötélpályáról a patak felett. Minden áramlási állomás esetében a mérőmagasság és az áramlás közötti kapcsolatot határozzák meg a mérőmagasság és az áramlás egyidejű mérésével a természetes áramlási tartományban (az nagyon alacsony áramlástól az árvizekig). Ez az összefüggés biztosítja az aktuális állapot adatfolyam adatát az adott állomásról. Olyan célokra, amelyek nem igénylik az áramlás folyamatos mérését az idő múlásával, árammérők vagy akusztikus Doppler sebességprofilok használhatók. Kis patakoknál - néhány méter széles vagy kisebb - gátakat lehet telepíteni.

Közelítés

Az egyik informális módszer, amely közelíti a narancsos módszer vagy úszó módszer által meghatározott áramlást :

  1. Mérje meg az adatfolyam hosszát, és jelölje meg a kezdő és a célpontot. A legpontosabb mérés eléréséhez a leghosszabb hosszúságra van szükség anélkül, hogy az áramlási feltételek megváltoznának.
  2. Helyezzen egy narancsot a kezdőpontra, és mérje meg az időt, amíg stopperrel eléri a célpontot. Ismételje meg ezt legalább háromszor, és mérje át a mérési időket.
  3. A sebesség kifejezése méterben másodpercenként. Ha a méréseket középáramon végezték (maximális sebesség), akkor az átlagos áramlási sebesség durva (sziklás) fenékviszonyok esetén megközelítőleg 0,8 a mért sebességtől, és sima (iszap, homok, sima alapkőzet) fenékállapot esetén 0,9 a mért sebességtől.

Áramlásfigyelés az Egyesült Államokban

Az Egyesült Államokban az áramlásmérőket elsősorban állami és önkormányzati forrásokból finanszírozzák. A 2008 -as pénzügyi évben az Egyesült Államok Földtani Szolgálata (USGS) biztosította a finanszírozás 35 százalékát a mérőműszerek mindennapi üzemeltetésére és karbantartására. Ezenkívül az USGS vízrajzokat használ a folyók áramlásának tanulmányozására. A vízrajz egy diagram, amely leggyakrabban a folyó szakaszát (a víz magassága tetszőleges magasság felett) és az áramlást (vízmennyiség, általában köbméter / másodperc) mutatja. Más tulajdonságok, például csapadék és vízminőségi paraméterek is ábrázolhatók.

A folyam előrejelzésének módszerei

A legtöbb patak esetében, különösen a kis vízválasztóval rendelkezők esetében, nem áll rendelkezésre nyilvántartás a kibocsátásról. Ebben az esetben lehetséges a kibocsátás becslése racionális módszerrel vagy annak valamely módosított változatával. Azonban, ha időrendi nyilvántartást mentesítés áll rendelkezésre egy patak, egy rövid távú előrejelzés a mentesítés lehet egy adott felhőszakadás segítségével hydrograph .

Egység -hidrográf módszer. Ez a módszer egy olyan grafikon felépítését foglalja magában, amelyben egy adott méretű esővihar által generált kisülést idővel, általában órákkal vagy napokkal ábrázolják. Egységhidrográfos módszernek nevezik, mert csak az adott csapadék által meghatározott időtartam alatt keletkező lefolyást veszi figyelembe- azt az időt, amely egy folyónak a vihar hatására felemelkedik, tetőzik és esik. Miután a csapadék-lefolyás kapcsolat létrejött, a későbbi csapadékadatok felhasználhatók a folyam előrejelzésére a kiválasztott viharokhoz, az úgynevezett standard viharokhoz. A szokásos felhőszakadás egy bizonyos intenzitású és gyakoriságú nagy intenzitású vihar. Az egységhidrográf -elemzés egyik módszere magában foglalja az óra óránkénti vagy napról -napra történő áramlásnövekedésének kifejezését a teljes lefolyás százalékában. A grafikonon ábrázolva ezek az adatok az egység hidrográfjáról az adott viharra vonatkoznak, amely az elővihar alapfolyamatához hozzáadott lefolyást jelenti. Az áramlás előrejelzése egy nagy vízelvezető medencében az egység -hidrográf módszerrel nehéz lenne, mivel nagy medencében a földrajzi viszonyok jelentősen eltérhetnek a medence egyes részein. Ez különösen igaz a csapadék eloszlására, mivel az egyes esőzések ritkán borítják egyenletesen a medencét. Ennek eredményeként a medence egységként nem reagál egy adott viharra, ami megnehezíti a megbízható vízrajz felépítését.

Nagyság és gyakoriság módszer. Nagy medencék esetében, ahol az egység hidrográfja nem feltétlenül hasznos és megbízható, a nagyságrendi és gyakorisági módszert alkalmazzák a nagy áramlások megismétlődésének valószínűségének kiszámítására az elmúlt évek áramlásának nyilvántartása alapján. Az Egyesült Államokban ezeket a nyilvántartásokat az US Geological Survey hidrológiai osztálya vezeti a legtöbb folyó és nagy patak esetében. Az 5000 négyzetmérföld vagy annál nagyobb területű medence esetében a folyórendszert általában öt -tíz helyen mérik. Az egyes mérőállomások adatai a medence ezen a helyen felfelé eső részére vonatkoznak. Tekintettel a folyó több évtizedes éves csúcskibocsátására, korlátozott előrejelzéseket lehet tenni a nagy folyás méretének becslésére, amelyet a rekord időtartama alatt nem tapasztaltak. A technika magában foglalja a görbe (gráfvonal) kivetítését, amikor az éves csúcs kibocsátásokat ábrázolják a megfelelő ismétlődési időközökkel. A legtöbb esetben azonban a görbe erősen hajlik, ami megnehezíti a vetítés pontos ábrázolását. Ez a probléma kiküszöbölhető, ha a kisülési és/vagy ismétlődési intervallum adatait logaritmikus grafikonpapíron ábrázoljuk. Miután a rajzot kiegyenesítettük, a pontokon keresztül egy vonalat lehet húzni. Ezután vetítést lehet készíteni úgy, hogy meghosszabbítjuk a vonalat a pontokon túl, majd leolvassuk a kérdéses ismétlődési intervallum megfelelő mentesítését.

Kapcsolat a környezettel

lefolyó és szűrő soxx

A csatornákban lévő víz lefolyása felelős az üledék , a tápanyagok és a szennyezés szállításáért a folyásirányban. Áramlás nélkül az adott vízgyűjtő víz nem tudna természetesen haladni végső rendeltetési helyére egy tóban vagy óceánban. Ez megzavarná az ökoszisztémát. Az áramlás a víz egyik fontos útja a szárazföldtől a tavakig és az óceánokig. A többi fő útvonal a felszíni lefolyás (a víz áramlása a szárazföldről a közeli vízfolyásokba, amely csapadék közben és az öntözés hatására következik be), a felszín alatti vizek felszíni vizekbe történő áramlása, valamint a víz áramlása a megépített csövekből és csatornákból.

Kapcsolat a társadalommal

A Streamflow előnyökkel és veszélyekkel jár a társadalom számára. A folyás utáni lefolyás a vízgyűjtés eszköze a gátakban való tároláshoz a vízkivétel energiatermeléséhez. A víz áramlása segíti a szállítást a folyásirányban. Egy adott vízfolyás maximális áramlási sebességgel rendelkezik, amelyet a csatorna befogadhat, és amely kiszámítható. Ha az áramlás meghaladja ezt a maximális sebességet, például akkor, ha túl sok víz van jelen a vízfolyásban, a csatorna nem tudja kezelni az összes vizet, és elárasztás következik be. Az 1993 -as Mississippi -folyami árvíz , amely a legnagyobb valaha volt a folyón, válasz volt a heves, hosszú ideig tartó tavaszi és nyári csapadékra. A korai esőzések telítették a talajt a felső vízgyűjtő több mint 300 000 négyzetmérföldjén, ami nagymértékben csökkentette a beszivárgást, és kevés vagy egyáltalán nem tároló talajt hagyott maga után. Ahogy az eső tovább folytatódott, a felszíni mélyedések, vizes élőhelyek, tavak, árkok és a mezőgazdasági területek tele voltak szárazföldi áramlással és esővízzel. Mivel nem maradt vízmegtartó kapacitás, további csapadékmennyiséget kényszerítettek a szárazföldről a mellékfolyókba, majd onnan a Mississippibe. Több mint egy hónapig a több száz mellékfolyó összes vízterhelése meghaladta a Mississippi -csatorna kapacitását, ami miatt partjaira a szomszédos árterekre ömlött. Ahol az árvizeket mesterségesen szűkítették a megépített vízgyűjtőkkel határolt, és az ártér nagy részére kiömlő csatornával, az árvízszint még magasabbra kényszerült.

Lásd még

Hivatkozások