التسلل: مؤشرات وقياس التسلل (مع رسم بياني)
اقرأ هذه المقالة للتعرف على المؤشرات وقياس التسلل.
مؤشرات تسلل:
تعطي مؤشرات التسلل المختلفة معدلات تسلل بطرق مختلفة للمساعدة في تقييم الماء المفقود عن طريق التسلل.
المهم فيما بينها هو ما يلي:
(ط) سعة التسلل:
وهو المعدل الأقصى الذي يمكن أن يدخل الماء من خلال سطح التربة في نقطة زمنية معينة في ظل مجموعة معينة من الظروف. من الواضح الآن أن المعدل الفعلي للتسلل سيكون أقل من قدرة التسلل إلا إذا كان معدل سقوط الأمطار الذي يصل إلى الأرض بعد استيفاء الحفظ (أي تخزين + اعتراض الكساد) مساوياً أو أكثر من سعة التسلل. تستمر قدرة الترشح في التقلص حيث يصبح ملف تعريف التربة مشبعًا. وكما هو الحال في عملية التسلل ، تعتمد قدرة الترشيح أيضًا على نوع التربة ومحتوى الرطوبة والمواد العضوية الموجودة في التربة والغطاء النباتي والموسم.
أعطى هورتون التعبير الرياضي التالي لمعرفة قيمة قدرة التسلل في أي وقت:
f p = f c + (f o - f c ) e- Kt
حيث f p هي قدرة التسلل.
f o معدل التسلل في بداية العاصفة.
f c هو معدل تسلل ثابت يتحقق بعد أن يصبح شكل التربة مشبعًا.
ه قاعدة اللوغاريتمات الطبيعية (قاعدة نابيير).
ر الوقت من بداية هطول الأمطار و K ثابت. ويمكن تذكر أن هذه المعادلة لا يمكن تطبيقها إلا عندما يكون معدل سقوط الأمطار الصافي الذي يصل إلى السطح أكثر من قدرة التسلل في جميع أنحاء هطول الأمطار.
(ثانيا) ф الفهرس:
المؤشر is هو ذلك الجزء من متوسط معدل هطول الأمطار أثناء أي عاصفة تضيع من خلال عمليات الاعتراض ، وتخزين الاكتئاب والتسلل المتخذة معًا. وبالتالي ، يمكن تعريفه على أنه معدل متوسط هطول الأمطار خلال أي عاصفة يتجاوز حجم ما تبقى من كمية الأمطار من حجم الجريان السطحي المباشر. يمكن حساب المؤشر من خلال هجينة (الزمن مقابل شدة الرسم البياني لهطول الأمطار) للعاصفة بطريقة تجعل حجم هطول الأمطار الزائد عن هذا المعدل يساوي حجم الجريان السطحي للعواصف صورة 3.2.
إذا بقيت كثافة الأمطار في جميع أنحاء العاصفة مساوية لمؤشر or أو أكثر من ذلك ، فإن المؤشر represents يمثل إعادة تغذية الحوض لأن ф الرقم القياسي يمثل مجموع عمليات التسلل والتخطي والاكتئاب.
(3) مؤشر W:
يعطي هذا المؤشر متوسط معدل التسرب لتلك الفترة الزمنية من الأمطار العاصفة التي تكون خلالها شدة سقوط الأمطار أكبر من W. وبالتالي يمكن القول بأنها صقل أكثر من ф index ، بالإضافة إلى التسلل الذي يشمل أيضا اعتراض وتخزين الاكتئاب.
يمكن الحصول على مؤشر W من المعادلة التالية:
W = PQS / t
أين
W متوسط معدل التسلل
P هو مجموع الأمطار المطيرة المقابلة ل t
س هو إجمالي جريان العاصفة.
t الوقت الذي تكون فيه كثافة الأمطار أكثر من W و
S هو الاحتباس السطحي الفعال.
W = ф متوسط معدل الاحتفاظ
حيث احتفاظ يتضمن تخزين اعتراض والاكتئاب.
لجميع الأغراض العملية ، يمكن أن يؤخذ مؤشر لتمثيل متوسط معدل التسلل. وبما أن ф والمؤشرات تفترضان متوسط معدل التسلل ، وهو في الواقع أقل من معدل التسلل الأولي وأكثر من معدل التسلل النهائي ، فإن فائدتها تقتصر على العواصف الرئيسية التي تنتج الفيضانات.
عادة ما تحدث هذه العواصف على التربة الرطبة وتكون العواصف بهذه الكثافة والمدة بحيث يمكن أن يكون معدل التسلل تقريبًا ثابتًا بالنسبة للعواصف الكاملة أو فترة العاصفة الغالبة. من الواضح أن العواصف المنعزلة قصيرة ф ومؤشرات W ليست مفيدة.
مشكلة:
يحتوي حوض التصريف على منطقة مستجمعات مياه مساحتها 0.5 كيلومتر مربع .
حدثت عاصفة لمدة خمس ساعات في الحوض مع شدة سقوط الأمطار:
بلغ حجم الجريان السطحي المباشر المرصود نتيجة لهذه العاصفة في منفذ الحوض 0.232 يومًا بالتعاقب.
حساب ф مؤشر للحوض.
حل:
الخطوة 1:
باستخدام البيانات ، يمكن رسم هيتوغراف الأمطار كما هو موضح في الشكل 3.3.
ويبين السطر XX متوسط معدل التسلل واحتباس السطح معا ، أي ، ф index.
علينا أن نعرف قيمة ф.
الخطوة 2:
من مجموع hyetograph هطول المطر في عاصفة 5 ساعة هو 60 ملم.
الشكل 3.3
الخطوه 3:
إجمالي حجم الجريان السطحي المباشر = 0.232 × 60 × 60 × 24 = 20،045 م 3 .
الخطوة الرابعة:
ومن تعريف المؤشر it ، يمثل ذلك الجزء من متوسط معدل سقوط الأمطار الذي يساوي حجم ما تبقى من كمية الأمطار المتساوية كمية الجريان.
حجم المياه المفقودة = (إجمالي حجم الأمطار) - (إجمالي حجم الجريان) أي (تسلل + الاحتفاظ)
= 30،000 - 20،045 = 9955 م 3
كما عمق المياه على الحوض = 9955 / (0.5 × 10 6 ) = 0.00398 م = 3.98 ملم.
ф فهرسة = 3.98 ملم.
قياس التسلل:
يمكن قياس التسلل بطريقتين هما:
1. الطرق غير المباشرة:
أنها تنطوي على تطبيق مصطنع للمياه على منطقة العينة. تُسمى الآلية المستخدمة لهذا الغرض مقياس التسلل. هناك نوعان من مقياس التسلل ، نوع الفيضان ومحاكاة المطر.
(أ) مقياس التسلل من نوع الفيضانات:
وهي تتألف من حوالي 25 سم قطرها 50 إلى 65 سم اسطوانة طويلة. يتم غمر الاسطوانة في الأرض حتى عمق 40 إلى 50 سم. ثم يتم تطبيق الماء من خلال سهام متدرجة للحفاظ على رأس ثابت للمياه. تعطي القراءات على السحاحة في فترة زمنية ثابتة معدل وكمية المياه المتسللة إلى التربة. للتخلص من تأثير التربة الجافة المحيطة على مقياس التسلل ، أحيانًا يكون هناك حلقتين متحدة المركز ، واحدة من نفس الحجم وقطر أكبر آخر يقول 35 سم يتم غرقها في الأرض.
ومع ذلك ، فإن هذه الحلقات تغوص إلى الحد الأدنى من العمق الضروري فقط لتجنب التسرب من الحلقات. يمتلئ الفراغ بين كل من الحلقات إلى نفس المستوى ويتم الحفاظ عليه عند مستوى ثابت من خلال دورتين مختلفتين. يعطي ال [بورت] يقرأ يغذي الحلقة الداخليّة معدل ومقدار الإختراق. تم استبدال هذه الطريقة الآن بواسطة جهاز محاكاة المطر.
(ب) جهاز محاكاة المطر:
في هذه الطريقة يتم تركيب مرشات خاصة على جانبي قطعة تجريبية مساحتها 2 م × 4 م. يوجه فوهة رشاشات المياه هذه رذاذ الماء بطريقة مائلة لتغطية المؤامرة بالكامل والوصول إلى ارتفاع حوالي 2 متر فوق سطح الأرض. يضمن هذا الترتيب تطبيق الماء على شكل احتمالية سقوط الأمطار.
يمكن تغيير كثافة الأمطار المحاكاة بإغلاق الفتحات وفتحها. يبدأ مقياس التسلل بالعمل مع ما يسمى تشغيل معايرة الأمطار. لهذا يتم وضع البلاستيك أو ورقة معدنية فوق قطعة الأرض بحيث يمكن قياس كل المياه التي تصل إلى الأرض دون فقدان المياه. هذا يعطي متوسط معدل هطول الأمطار.
بعد ذلك يبدأ تشغيل الاختبار. يُسمح لهذا التشغيل بالاستمرار حتى يصبح الجريان ثابتًا. ويعطي الفرق بين معدل هطول المطر المحاكاة ومعدل جريان المقياس قيمة fc (fc هو معدل تسلل ثابت يثبت نفسه بعد تشبع التربة). للقضاء على تأثير الحدود حوالي 0.5 متر واسعة الشريط من جميع أنحاء مؤامرة ورش أيضا قطعة الأرض بالماء بشكل منفصل.
هذه الطريقة تعاني من السلبيات التالية:
(ط) من الصعب محاكاة حجم قطرات المطر.
(2) لا تمثل سرعة السقوط التي حققتها قطرات الماء حالات سقوط الأمطار الصحيحة.
(3) تميل قيمة التجربة لمعدل التسلل إلى أن تكون أعلى من القيمة المحققة في الظروف الطبيعية.
(4) يمكن استخدام قيم مقياس الارتطام لحساب جريان المياه من مستجمعات المياه الصغيرة فقط بسبب المساحة المحدودة التي تم فيها حساب معدل الارتشاح.
2. الطريقة المباشرة:
وتتكون من تحليل هيدروغراف الجريان الناتج عن هطول الأمطار الطبيعية فوق الحوض قيد النظر.
قياس التسلل عن طريق تحليل الهيدروغراف:
إن التحليل النظري لمخطط الهيدوغراف يحقق ميزة أنه يأخذ في الاعتبار نمط سقوط المطر ، وطول التدفق البري ، وانحدار الحوض ، ونوع التربة ، والغطاء النباتي ، وتخزين الاكتئاب ، والاحتجاز السطحي حيث أنها تحدث في الواقع.
ومع ذلك ، فإن التوزيع الهائل لمستجمعات الأمطار غير معروف بشكل عام بالتفصيل لتبرير الطرق النظرية الشاقة للتحليل الهيدروغرافي. للتطبيق العملي ، من السهل فصل الدش لكل مطر من العواصف إلى سلسلة من الكتل والنظر في التخلص من الهيدروغراف بشكل مستقل عن طريق تحويل منحنيات الركود أو حساب معدل التسلل المتوسط.
يمكن إجراء التحليل في الخطوات التالية (راجع الشكل 3.4):
أنا. رسم هطول الأمطار هكتوغراف و hydrograph من الجريان السطحي على نفس المؤامرة للعاصفة في الحوض.
ثانيا. فصل كل دش من العاصفة.
ثالثا. فصل كل hydrograph الجريان السطحي من نجاح واحد عن طريق تحويل منحنيات الركود.
د. خصم تدفق القاعدة من التدفق الكلي.
v. الحصول على جريان عاصف لكل ارتفاع.
السادس. حدد فترات هطول الأمطار الزائدة (T e ) عن طريق فحص hyetograph و hydrograph.
السابع. منحنيات كتلة الأرض من هطول الأمطار والحصول على قيم سقوط الأمطار المتراكمة (PW 1 ، PW 2 ، PW 3 الخ).
الثامن. منحنيات كتلة المؤامرة من جريان العاصفة المباشرة والحصول على قيم الجريان المتراكم (Qs 1 ، Qs 2 ، Qs 3 الخ).
التاسع. احسب الفرق بين الأمطار المتراكمة والجريان التراكمي (P w - Q s ) الذي يعطي التسلل الكلي F.
س. يقسم التسرب الكلي حسب مدة هطول الأمطار الزائدة (Te) للحصول على معدل تسلل متوسط لذلك الدش أو كتلة العاصفة.
ملاءمة طريقة قياس التسلل:
لا يمكن استخدام الطرق المختلفة لقياس التسلل بشكل مباشر أو غير مباشر على جميع أحجام مستجمعات المياه بدقة كافية لتقييم جريان الناتج.
الطرق المعتمدة بشكل شائع على أحجام مختلفة من مستجمعات المياه هي ما يلي:
(1) مستجمعات المياه الصغيرة:
في قيم مستجمعات المياه الصغيرة ، تُعطي قيم تحليل الارتفاعات وطريقة تحليل هيدروغراف العاصفة نتائج مرضية.
(2) مستجمعات المياه الكبيرة:
في حالة مستجمعات المياه الكبيرة ، يعتبر من السهل تطوير منحنيات معدل الارتشاح القياسي من خلال دراسة عدد العواصف على مستجمع تمثيلي نموذجي بالنظر إلى استخدامات الأراضي المختلفة. وهناك طريقة أخرى ذات أهمية عملية في كلتا الحالتين تتمثل في اعتماد مؤشر which الذي يعطي المعدل المتوسط طوال العاصفة. وهو مناسب تمامًا لتقدير جريان الذروة من عاصفة كبيرة على التربة الرطبة.
