Чому урбанізація підвищує ризик раптових повеней?

Забудова асфальтом підвищує номер кривої приблизно з 30-40 для лісу до 85-98 для водонепроникних міських поверхонь, що різко знижує S та Ia. Той самий шторм тому дає набагато більше стоку, менше затримки перед початком та вищий, швидший пік повені.

Що таке одиничний гідрограф?

Одиничний гідрограф — це відгук річкового стоку на випуску водозбору на одиницю надлишкових опадів, рівномірно розподілену за короткий проміжок часу. Його згортка з реальною гієтограмою надлишкових опадів дає повний гідрограф витоку, включно з піковою витратою та часом до піку.

Головна▸Гідрологія▸Модель раптової повені

🌊 Модель раптової повені

Змоделюйте раптову повінь за реальним методом SCS Curve Number: Q = (P−Ia)²/(P−Ia+S). Встановіть кількість опадів, тип землекористування та ухил, і спостерігайте, як стік рухається вниз за течією у вигляді хвилі повені, що згасає.

Гідрологія2DСередній60 FPS

Про цю симуляцію

Ця симуляція перетворює опади на справжню раптову повінь за допомогою методу SCS Curve Number, Q = (P−Ia)²/(P−Ia+S), де S = (1000/CN)−10 залежить від ґрунту та землекористування, а Ia ≈ 0.2S поглинається до початку стоку. Отриманий надлишковий опад згортається з трикутним одиничним гідрографом SCS, щоб отримати справжній гідрограф витрати на випуску, який потім затримується та згасає вниз за течією за швидкістю кінематичної хвилі й перетворюється на глибину русла за рівнянням Меннінга — справжня хвиля повені, а не сценарна анімація.

🔬 Що показано

3D-долина з річковим руслом: дощ накопичується на водозборі, рівняння SCS Curve Number розділяє його на інфільтрацію та стік, а стік рухається вниз за течією у вигляді підвищуваної, рухомої, згасаючої водної поверхні, яка затоплює низовини саме там, де їхня висота опускається нижче поточного рівня повені.

🎮 Як користуватися

Виберіть тип землекористування «Ліс», «Сільськогосподарське» або «Міське», щоб встановити реалістичний номер кривої, а потім налаштуйте пікову інтенсивність опадів (10–150 мм/год), тривалість шторму (0,5–6 год) та ухил водозбору (1–20%). Спостерігайте, як реагують показники CN, глибини стоку, пікової витрати, часу до піку та поточного рівня повені, а вбудований графік відображає гієтограф опадів на тлі гідрографа витрати на випуску.

💡 Чи знали ви?

Забудова водозбору асфальтом може підняти його номер кривої з ~35 (ліс) до ~95 (водонепроникна міська поверхня) — для того самого шторму це саме по собі може у кілька разів збільшити стік і скоротити час до піку, тому урбанізовані струмки набагато частіше зазнають раптових повеней, ніж лісові.

Часті питання

Що таке метод SCS Curve Number?

Метод SCS (тепер NRCS) Curve Number оцінює глибину стоку Q за глибиною опадів шторму P: Q = (P−Ia)²/(P−Ia+S). S = (1000/CN)−10 (дюйми) або (25400/CN)−254 (мм) — це потенційне максимальне утримання водозбору, а Ia ≈ 0.2S — початкове поглинання (перехоплення, накопичення в западинах і рання інфільтрація), яке має бути задоволене до початку стоку.

Що означають готові значення номера кривої?

Номери кривої узагальнюють, наскільки поєднання ґрунту й покриву опирається стоку. Лісова підстилка та кореневі канали дають CN ≈ 30–40; оброблювані землі чи пасовища — CN ≈ 70–85; водонепроникні міські поверхні, такі як дахи та покриття доріг, — CN ≈ 85–98. Вищий CN означає меншу інфільтрацію та більший, швидший стік за тих самих опадів.

Як хвиля повені трасується вниз за течією?

Гідрограф витрати на випуску, отриманий згорткою одиничного гідрографа, затримується в кожній точці вздовж ділянки на частку загального часу проходження (пропорційно відстані вниз за течією), а його пік зменшується, імітуючи перенесення та згасання кінематичної хвилі. Сам час проходження отримується зі швидкості хвилі c ≈ (5/3)·V, де V — з рівняння Меннінга при піковій витраті.

Чому раптові повені настають майже без попередження?

Малі, круті водозбори з низькою інфільтрацією мають короткий час концентрації (за формулою Кірпіча Tc зменшується зі зростанням ухилу), а високий номер кривої скидає опади майже миттєво у вигляді стоку. Час до піку одиничного гідрографа безпосередньо пов'язаний з Tc, тому крутий урбанізований басейн може пройти шлях від першого дощу до пікового рівня повені менш ніж за годину.

Що означає показник «поточний рівень повені»?

Це глибина води в руслі, у метрах, у фіксованій контрольній точці вниз за течією, обчислена шляхом обернення рівняння Меннінга для трапецієподібного русла за локально трасованою витратою. Коли хвиля повені досягає цієї точки, рівень підвищується, досягає піку, а потім спадає — саме така послідовність, яку зафіксував би вимірювач рівня річки вниз за течією.

Чому тривалість шторму змінює пікову витрату?

Розподіл тієї самої загальної кількості опадів на довший період знижує пікову інтенсивність опадів для заданої глибини і дає більше часу для розтягування відгуку одиничного гідрографа, тому короткі, інтенсивні шторми на тому самому водозборі зазвичай дають різкіший, вищий пік, ніж довгі, м'які — саме тому раптові повені пов'язані з короткими, інтенсивними конвективними опадами.

⚙ Під капотом

Змоделюйте раптову повінь за реальним методом SCS Curve Number — встановіть опади, землекористування та ухил водозбору, і спостерігайте, як стік рухається вниз за течією у вигляді затриманої, згасаючої хвилі повені.

flash-floodcurve-numberrunoffunit-hydrographflood-routingwatershed

2D · HTML5 Canvas 2D · ціль 60 FPS · працює повністю на клієнті, без встановлення