Theorie der Einheits-Hydrographie: Definition, Einschränkungen und Vorteile
In diesem Artikel erfahren Sie mehr über die Definitionen, Annahmen, Einschränkungen und Vorteile der Theorie der Einheits-Hydrographie!
Definition der Einheit Hydrographie:
Es handelt sich um eine typische Hydrographie des direkten Abflusses, die aus einem Zentimeter effektiven Niederschlags erzeugt wird, der gleichmäßig und gleichmäßig über das gesamte Einzugsgebiet während einer bestimmten Dauer fällt. Effektiver Niederschlag ist der Teil des Niederschlags, der vollständig zum direkten Abfluss beiträgt. Daher kann der Einheiten-Hydrograph auch als der Hydrograph eines Entwässerungsbeckens definiert werden, der einen Zentimeter direkten Abfluss von einem Regensturm bestimmter Dauer ergibt.
Annahmen in der Theorie der Einheits-Hydrographie:
Die Theorie der Einheits-Hydrographie basiert auf bestimmten Annahmen.
Die Hauptannahmen sind folgende:
(i) Der effektive Niederschlag wird gleichmäßig über das gesamte Einzugsgebiet verteilt.
(ii) Der effektive Niederschlag tritt gleichmäßig innerhalb seiner Spezifikationsdauer auf.
Dieses Erfordernis erfordert die Auswahl von Stürmen von so geringer Dauer, die im Allgemeinen einen intensiven und nahezu gleichmäßigen wirksamen Regen erzeugen und einen gut definierten einzelnen Peak des Hydrographen mit kurzer Zeitbasis erzeugen würden. Ein solcher Sturm kann als "Einheitssturm" bezeichnet werden.
(iii) Die wirksamen Regenfälle gleicher Dauer (Einheitsdauer) führen zu direkten Abläufen mit gleicher oder konstanter Zeitbasis.
(iv) Die Ordinaten der Ableitungen mit direktem Abfluss, die dieselbe Zeitbasis haben (dh Ableitungen aufgrund wirksamer Regenfälle unterschiedlicher Intensität, aber gleicher Dauer), sind direkt proportional zu der Gesamtmenge des direkten Abflusses, die von jeder Abfolge angegeben wird. Diese wichtige Annahme wird als Prinzip der Linearität oder Verhältnismäßigkeit oder Überlagerung bezeichnet.
(v) Der aus einem gegebenen Niederschlagsmuster resultierende Abfluss eines Abflusses aus einem bestimmten Einzugsgebiet spiegelt alle kombinierten physikalischen Eigenschaften des Einzugsgebiets wider. Mit anderen Worten bleibt der aus einem gegebenen Muster des effektiven Niederschlags resultierende Hydrograph des direkten Abflusses unabhängig vom Zeitpunkt des Auftretens unveränderlich. Diese Annahme wird als Prinzip der Zeitinvarianz bezeichnet.
Einschränkungen der Theorie der Einheits-Hydrographie:
(i) Theoretisch ist das Prinzip der Einheits-Hydrographie auf ein Entwässerungsbecken beliebiger Größe anwendbar. In der Praxis kommt es jedoch selten vor, dass gleichmäßig verteilte effektive Niederschläge auf großen Flächen auftreten. Auch auf großen Flächen ist der effektive Niederschlag an allen Standorten innerhalb der angegebenen Dauer sehr selten gleichförmig. Offensichtlich größer die Fläche des Einzugsgebiets ist die Wahrscheinlichkeit, die oben dargelegten Annahmen zu erfüllen. Die begrenzende Größe des Einzugsgebiets wird mit 5000 km 2 angesetzt. Darüber hinaus verringert sich die Zuverlässigkeit der Unit-Hydrograph-Methode.
Wenn die Fläche des Einzugsgebiets einige tausend km 2 überschreitet. Das Einzugsgebiet ist in Unterbecken zu unterteilen und die Einheits-Hydrographen für jedes Unterbecken zu entwickeln. Der Hochwasserabfluss am Beckenauslass kann dann geschätzt werden, indem die Hochwasser im Unterbecken kombiniert werden, wobei ein Flutrouting-Verfahren angewendet wird.
(ii) Das Einheits-Hydrograph-Verfahren kann nicht angewendet werden, wenn ein nennenswerter Teil des Sturmniederschlags als Schnee fällt, da der Abfluss der Schneeschmelze hauptsächlich von Temperaturänderungen abhängt.
(iii) Auch wenn die schneebedeckte Fläche im Einzugsgebiet von erheblicher Bedeutung ist, entfällt das Verfahren der Einheits-Hydrographie. Der Grund ist, dass sich der Sturmregen mit der Schneedecke vermischt und unter verschiedenen Bedingungen der Schneedecke unterschiedlich verzögert ablaufen kann.
(iv) Die physikalischen Eigenschaften des Beckens ändern sich mit den Jahreszeiten, vom Menschen verursachten Strukturen im Einzugsgebiet, den Strömungsbedingungen usw. Offensichtlich gilt das Prinzip der Zeitinvarianz tatsächlich nur, wenn Zeit und Zustand des Einzugsgebiets festgelegt sind.
(v) Es ist allgemein ersichtlich, dass keine zwei Regenstürme in Raum und Zeit das gleiche Muster haben. Es ist jedoch nicht praktikabel, für jedes mögliche Zeitintensitätsmuster einen separaten Einheits-Hydrographen abzuleiten. Zusätzlich zur Begrenzung der Einzugsgebietsfläche auf bis zu 5000 km 2, wenn Stürme mit kürzerer Dauer von 1/3 bis 1/4 der Spitzenzeit gewählt werden, sieht man daher, dass die Abflussmuster nicht drastisch variieren.
(vi) Das Prinzip der Linearität ist auch nicht vollständig gültig. Dies liegt daran, dass aufgrund der Variabilität des Anteils von Oberflächen-, Untergrund- und Grundwasserabflusskomponenten bei kleineren und größeren Stürmen derselben Dauer die maximale Ordinate (Peak) des Einheits-Hydrographen, die von einem kleineren Sturm abgeleitet wird, kleiner ist als diejenige eines größeren Sturms. Natürlich sind auch der Charakter und die Dauer des Rezessionsschenkels, die von der Spitzenströmung abhängen, unterschiedlich. Wenn erkennbare Nichtlinearität vorhanden ist, müssen abgeleitete Einheits-Hydrographen nur zum Rekonstruieren von Ereignissen ähnlicher Größe verwendet werden.
(vii) Der Einheits-Hydrograph kann theoretisch verwendet werden, um einen Flut-Hydrographen zu erstellen, der aus einem Sturm mit derselben Einheitsdauer resultiert. Offensichtlich müssen mehrere Einheits-Hydrographen gebaut werden, um unterschiedliche Stürme abdecken zu können. In der Praxis zeigt sich jedoch, dass eine Toleranz von ± 25% in der Einheitsdiographiedauer akzeptabel ist. Somit kann ein 2-Stunden-Hydrograph bei Stürmen mit einer Dauer von 1, 5 bis 2, 5 Stunden angewendet werden.
Vorteile der Unit Hydrograph Theory:
Die Beschränkung auf die Theorie des Einheits-Hydrographen kann weitgehend überwunden werden, indem man innerhalb der verschiedenen oben angegebenen Bereiche und Einschränkungen bleibt.
Die Theorie der Einheits-Hydrographie weist mehrere Vorteile auf, die wie folgt zusammengefasst werden können:
(i) Die Flutkurve kann mit Hilfe einer sehr kurzen Datenaufzeichnung berechnet werden.
(ii) Zusätzlich zum Peak-Flow-Einheits-Hydrographen ergibt sich auch das Gesamtvolumen des Abflusses und seine Zeitverteilung.
(iii) Das Einheits-Hydrograph-Verfahren kann leicht computergesteuert werden, um Berechnungen zu erleichtern.
(iv) Es ist sehr nützlich bei der Überprüfung der Zuverlässigkeit von Flüssen, die mit statistischen Methoden erhalten werden.
