Veza između padavina i oticaja

Transcript

1 Veza između padavina i oticaja Izučen sliv postoje merenja na izlaznom profilu Neizučen sliv ne postoje merenja na izlaznom profilu modeliranje procesa padavine-oticaj Modeli fizičkih sistema Uprošćene predstave fizičkih sistema i procesa koje se koriste za analizu i prognozu rada sistema fizički modeli laboratorijski uslovi? matematički modeli jedna ili više jednačina kojima se opisuje ponašanje sistema (sliva) Model padavine-oticaj matematički model procesa transformacije padavina u oticaj na osnovu poznatih padavina određuje se nepoznat oticaj sa razmatranog sliva ulaz (P) model (sliv) izlaz (Q) 1

2 Modeli padavine-oticaj Različit stepen uprošćavanja stvarnih procesa različita shematizacija procesa zavisi od raspoloživih ulaznih podataka i konkretnog zadatka tj. informacija koje treba da pruži, npr. za određivanje poplavnog talasa određene verovatnoće pojave: modelira se direktan oticaj, dovoljna procena gubitaka na infiltraciju za ocenu ponašanja sliva u budućim uslovima nakon planiranih promena na slivu: modeliranje oticaja u dužem periodu na na osnovu dugačkog zapisa kiša, evapotranspiracija i potpovršinski procesi imaju značajnu ulogu u formiranju oticaja, detaljniji model koji može da prati promenu vlažnosti na slivu Shematizacija procesa oticanja Padavine Gubici isparavanje intercepcija Infiltracija Efektivne padavine Gubici isparavanje transpiracija Perkolacija Potpovršinski oticaj Površinski oticaj Podzemni oticaj spori brzi Bazni oticaj Direktan oticaj Ukupni oticaj

3 Vrste modela padavine-oticaj Podela Kategorija Opis Prema vrsti ulaza Prema prostornoj promenljivosti Prema tretiranju varijacija Model događaja/ epizode Kontinualni model Prostorno raspodeljeni model Prostorno homogen model Deterministički model Stohastički model Simulira jednu kišnu epizodu. Simulira oticaj u dužem nskom periodu, za kišnih epizoda i između njih. Prostorna promenljivost karakteristika sliva i procesa eksplicitno se uzima u obzir. Prostorna promenljivost karakteristika sliva i procesa se zanemaruje ili uprosečuje. Ulaz, parametri i izlaz se posmatraju kao da nemaju slučajne varijacije. Slučajne varijacije ulaza, parametara i izlaza se opisuju u modelu i uključujuju u modeliranje izlaza. Prema vrsti parametara Model sa osmotrenim (izmerenim) parametrima Model sa kalibrisanim parametrima Model u kome se parametri mogu odrediti bilo direktnim merenjem bilo indirektno na osnovu karakteristika sistema. Model čiji se parametri ne mogu izmeriti, već se određuju postupkom kalibracije na osnovu izmerenih vrednosti ulaza i izlaza. Komponente modela padavine-oticaj Modeli efektivne kiše = proračun gubitaka transformacija ukupne (bruto) kiše u efektivnu (neto) kišu zapremina oticaja Modeli hidrograma direktnog oticaja transformacija efektivne kiše u direktan oticaj prostorno-nska preraspodela efektivne kiše u oticaj Modeli baznog oticaja simulacija sporog potpovršinskog i podzemnog oticaja Modeli tečenja u vodotocima simulacija tečenja u koritima vodotoka transformacija (propagacija) poplavnog talasa Drugi modeli simulacija rada objekata (obilazni kanali, akumulacije, retenzije,...) 3

4 protok Gubici: isparavanje, ET uči se u Drenažnim sistemima/navodnjavanju intercepcija zadržavanje u depresijama infiltracija metoda Green-Ampt uči se u Drenažnim sistemima/navodnjavanju Modeli: konstantan gubitak, početni + konstantan gubitak proporcionalnubitak Hortonova jednačina infiltracije SCS CN Modeli efektivne kiše / gubitaka u modelima epizoda funkcija gubitaka P e P e t k ie ( t) dt direktan oticaj TB Vd Qd ( t) dt Pe A 4

5 intenzitet kiše Metoda konstantnih gubitaka Φ-indeks, i, i i i i i e g i, i, i Fi-indeks Φ i e Metoda konstantnih gubitaka sa početnim gubitkom početnubitak F konstantan gubitak f c zavise od prethodnih padavina, vrste zamljišta, namene površina P e F f c 5

6 Metoda konstantnih gubitaka sa početnim gubitkom 1 P F = 15 mm Fc f c = mm/h P - Ia Pe Metoda proporcionalnih gubitaka koeficijent oticaja η kao koeficijent proporcionalnosti i e i (1 ) i pala kiša i e 6

7 Hortonova jednačina parametri: f početna infiltracija, zavisi od prethodne vlažnosti tla f c krajnja infiltracija (koef. filtracije u zasićenom tlu) k brzina upijanja, zavisi od vrste tla f k 1 f f f f ) e c ( c kt k > k1 f f c t Hortonova jednačina i f, g i, i f i f i i i e g i f, i f, i f i e Hortonova j-na 7

8 Soil Conservation Service, US Dept. of Agriculture P = F o + F a + P e Pe Fa P F d Pe P F Pe P F d d kapacitet tla za upijanje P e P e ( P F ) P F d F o F a F ( P.d). d P e P. 8d 1 d CN [mm] ( P.d) 1 P e d [mm] P. 8d CN Pe (mm) CN = P (mm) 8

9 Broj krive CN zavisi od hidrološke grupe tla (A peskovi, B, C, D gline) vrste površine (namene i stanja) važi za prosečne uslove vlažnosti na slivu (F =.d) Uslovi prethodne vlažnosti zemljišta I, II i III korekcija broja CN uslovi I suvi prethodni uslovi uslovi II prosečna prethodna vlažnost (F =.d) uslovi III velika prethodna vlažnost 4. CNII CNI 1.58 CN II CN III 3 CNII 1.13 CN II broj krive CN Namena zemljišta Hidrološka grupa tla A B C D Obrađeno zemljište: u smeru pada terena Pašnjak ili prirodna livada: po izohipsama ili terasama sa slabim uslovima za upijanje sa dobrim prilikama za upijanje Livada stalna (kultivirana) sa dobrim prilikama za upijanje Šuma: sa slabim uslovima za upijanje sa dobrim prilikama za upijanje Otvoren prostor, travnjaci, travnati sportski tereni, groblja i sl. dobri uslovi: trava na 75% ili više površine srednji uslovi: trava na 5% do 75% površine

10 broj krive CN Namena zemljišta Gradska jezgra, površine sa poslovnom i komercijalnom namenom (85% nepropusnih površina) Hidrološka grupa tla A B C D Industrijske zone (7% nepropusnih površina) Stambene zone sa 65% nepropusnih površina sa 38% nepropusnih površina sa 3% nepropusnih površina sa 5% nepropusnih površina sa % nepropusnih površina Asfaltirani parkinzi, krovovi, prilazni putevi Putevi i ulice asfaltirani sa ivičnjacima i slivnicima nasuti šljunkom zemljani Prosečan broj krive CN za sliv: CN sliv Ai CNi A Primer: Sastav tla (hidrološka grupa B) Hidrološki broj CN Procenat površina (1) () (3) (4) = () (3) Oranica, obrada u smeru pada, dobar plodored Mahunjače, obrada po izohipsama, dobar plodored Livada, stalna Ukupno: Prosečan hidrološki broj CN = 7337 / 1 =

11 visina kiše Proračun efektivne kiše preko sumarne linije kiše pala kiša P e [ P( t) F ], P( t) F d ( t), P( t) F P( t) F pala kiša i e 11