Реки со стабильным течением (с источником данных )

Река вниз по течению от большого озера

• Чем больше озеро, тем стабильнее сток из него. Кроме того, помогает то, что озеро находится в умеренной среде, т.к. поступление воды в озеро не слишком сильно меняется. Озеро может замерзнуть, как и вытекающая из него река, что не сильно повлияет на течение; это происходит в случае примера.

• Пример — река Святой Марии (между озером Верхним и озером Гурон в США/Канаде) в Су-Сент. Мари. Другими хорошими примерами являются Рона ниже по течению от Женевского озера и Нева ниже по течению от Ладожского озера.

• Плюсы : очень стабильный расход круглый год (при условии, что озера не замерзают). Низкий коэффициент и величина сезонных колебаний. При улучшении с помощью каналов и шлюзов он превращается в отличный торговый город.

• Минусы : во многих случаях эти выходящие реки крутые и несудоходные.

Extreme high flow       3590
Expected annual high    2385
Average flow            2142
Excess over expect high 1205
Excess over average     1448
Ratio over expect high  0.51
Ratio over average      0.68

(Обратите внимание, что все единицы измерения указаны в кубических метрах в секунду, кроме соотношения)

Большая тропическая река

• Большая тропическая река, половина речного бассейна которой приходится на каждое полушарие. Поскольку муссонные дожди перемещаются внутритропической зоной конвергенции между полушариями и обратно, вы получите относительно стабильные осадки в течение всего года.

• Пример . Река Конго измерена в Киншасе.

• Плюсы - Очень низкая сезонная дисперсия расхода. Кроме того, огромный бассейн для речной торговли с городом.

• Минусы - очень высокая величина дисперсии потока. Когда река такая большая, даже небольшое наводнение имеет большое значение.

Extreme high flow       80832
Expected annual high    56081
Average flow            39536
Excess over expect high 24751
Excess over average     41296
Ratio over expect high  0.44
Ratio over average      1.04

Река умеренного пояса с небольшим таянием снега

• Следующим лучшим сценарием является река с небольшим бассейном с постоянными небольшими осадками и небольшим скоплением снега.

• Пример - река Сена в Париже.

• За : несмотря на то, что это достаточно большая река для действительно большого города, величина самого высокого зарегистрированного паводка по отношению к среднему зимнему паводку невелика.

• Минусы - большие сезонные колебания, в летнее время может быть сложно ориентироваться из-за низкого уровня воды.

Extreme high flow       1284
Expected annual high    560
Average flow            268
Excess over expect high 724
Excess over average     1016
Ratio over expect high  1.29
Ratio over average      3.79

Примеры плохих рек

Континентальная река с большим сухим бассейном

Пример Река Арканзас в США, измеренная в Литл-Роке. Во внутренних районах США случайные грозы, длящиеся несколько дней, могут вызвать серьезные наводнения, обычно весной или в начале лета.

Extreme high flow       8220
Expected annual high    2044
Average flow            1066
Excess over expect high 6176
Excess over average     7145
Ratio over expect high  3.02
Ratio over average      6.71

Континентальная река с огромным весенним таянием снега

Пример - Река Томь измерена в Томске, в Сибири. Хотя высокий уровень рек с таянием снега относительно предсказуем, он все же очень велик по сравнению с обычными уровнями рек.

Extreme high flow       7500
Expected annual high    4622
Average flow            1047
Excess over expect high 2878
Excess over average     6453
Ratio over expect high  0.62
Ratio over average      6.16

Река в районе муссонов

Пример . Река Виджаявада на юге Индии измерена в устье. Хотя время наступления сезона дождей предсказуемо, его величина — нет. Неустойчивый муссон может вызвать впечатляющее наводнение.

Extreme high flow       16555 
Expected annual high    6266 
Average flow            1642 
Excess over expect high 10289 
Excess over average     14913 
Ratio over expect high  1.64 
Ratio over average      9.08

Вы можете реализовать большой бассейн вверх по течению, куда можно отводить лишнюю воду во время перелива.

Затем вы можете выбрать:

• утечка этой лишней воды по пути, избегая города, проходя через расходуемые районы
• пусть эта вода стекает по местности

Первый предпочтительнее, так как в исключительных случаях вы можете предпочесть затопить районы с низким значением, а не город. Конечно, вам нужно позаботиться о том, чтобы на территории, предназначенной для затопления, не было построено оскорбительных зданий.

1. Постройте его массово по емкости

Это дорогой вариант, и его будет очень сложно получить через ваш комитет по финансированию. Хотя, конечно, он должен быть построен выше «нормальной» мощности, чтобы справляться с ежедневными колебаниями потока. «Наводнение» — это, по сути, точка, в которой ваша система переполняется. Если емкость вашей системы достаточно высока, она никогда не переполнится.

2. Бобры

Это один из вариантов предотвращения затопления. Мы в основном уничтожили бобров, но они оказывают важную услугу там, где они все еще существуют. Их плотины замедляют течение реки и сдерживают наводнения на небольших участках выше по течению. Этот замедленный поток означает, что он никогда не достигает точки затопления в районах ниже по течению.

3. Больше растительности в вашем водосборе

Еще один вариант предотвращения наводнения. Чем больше постоянной растительности, тем медленнее дождевая вода достигает реки. Опять же, это означает, что даже во время проливных дождей вода просачивается в реку с более умеренной скоростью и никогда не накапливается до точки затопления ниже по течению.

4. Не стройте в пойме

Оставьте речное пространство для затопления. Это звучит как очень простой и очевидный вариант, но вы будете поражены тем, сколько городов построено в основной пойме их реки. Даже новостройки все еще строятся на поймах.

5. Смиритесь с тем, что иногда будет наводнение

Я провел часть своего раннего детства, живя в доме на ножках. Под центром здания была лестница, ведущая к дому, с ножками снаружи.

Используйте искусственную систему шлюзов , плотин и дамб, чтобы контролировать течение реки. Когда уровень воды слишком низкий, закройте ворота ниже по течению, чтобы река отступила. Когда уровень воды слишком высок, закройте ворота вверх по течению, чтобы она опорожнилась.

Чтобы иметь возможность справиться с засухой или ливнем, вам, конечно, понадобится место для хранения избыточной воды выше по течению (естественное озеро, искусственный водоем, пойма или участок реки, протекающей через глубокую долину) и для отвода воды вниз по течению ( как большая река или океан).

Подобные системы можно увидеть во многих городах, через которые протекают реки. Возьмем, к примеру, реку Альстер , протекающую через город Гамбург на севере Германии. Река протекает через два искусственных озера в центре города. Эти озера имеют почти постоянный уровень воды круглый год. Как они это делают? С системой регулируемых водосливов вдоль 50 км вверх по течению, которые тщательно контролируют приток, и набором шлюзов, которые контролируют отток в более крупную реку Эльбу (а также предотвращают приток с Эльбы во время прилива). Система была построена более 400 лет назад, поэтому вам не нужны технологии 20-го века, чтобы достичь такого уровня управления расходом воды (хотя современная метеорология и электронная связь, конечно, помогают повысить надежность). EстьСтатья в немецкой Википедии о системе замков Alster с большим количеством иллюстраций.

Это на самом деле довольно сложно сделать. Вот почему: вода течет вниз по течению. Вам нужна разница в уровне воды между верхним и нижним течениями вашего города. Поток через трубу, по существу, представляет собой довольно сложную функцию — обычно вы используете уравнение Дарси Вайсбаха в сочетании с диаграммой Муди — этой разницы уровней. Приблизительно потеря напора или необходимая разница уровней между входом и выходом увеличивается в четыре раза, когда вы удваиваете скорость потока.

В открытых потоках, таких как реки, взаимосвязь намного сложнее, потому что при более высоком расходе русло реки или русло обычно заполняется больше, что означает меньшую, чем четырехкратную потерю напора при удвоенном расходе. Поток открытых каналов не тривиален, но, пожалуйста, немного почитайте

Что это значит для вашего города?

Возьмем одну из рек из Кингледиона , Сену с низким расходом около 100 м³/с, средним расходом 280 м³/с и максимальным расходом 1280 м³/с.

Часто бывает полезно посмотреть на проточные системы, начинающиеся ниже по течению. Допустим, при средних условиях потока уровень воды ниже по течению составляет 50 м над уровнем моря. Ваш город 5 км в поперечнике, очень маленький. Этот калькулятор говорит мне, что для трубы диаметром 8 м и длиной 5 км мои потери давления составляют 72,445 Па, что эквивалентно потере напора 7,2 м. Таким образом, уровень моего водохранилища выше по течению будет 57,2 м при средних условиях.

Теперь возьмем экстремальный расход, сейчас у меня 1513,962 Па - 15м! Нам нужна дамба между нашим водохранилищем выше по течению на высоте 65 м над уровнем моря и на 7 м выше нормального уровня озера или чего там еще. На самом деле больше, так как при экстремальных течениях нижний уровень тоже будет выше, на несколько метров!

Я предлагаю второй канал или даже третий, который открывается только при сильном потоке, также поэкспериментируйте с размерами труб.

С другой стороны, что происходит при низком расходе? При нормальном потоке мы имеем скорость потока 3,6 м/с. При малом расходе - 100 м³/с - скорость потока 1,3 м/с. DWA-M 275 (Промышленный кодекс, Германия, для проектирования систем трубопроводов в установках очистки сточных вод, которые, как мне кажется, открыты в данный момент) рекомендует скорость потока не менее 2 м/с для неочищенных сточных вод. Почему? Осаждение! при более низких скоростях потока песок и т. д. будут осаждаться и оставаться в трубе. На самом деле я не вижу этой проблемы, потому что, по всей вероятности, ваша труба будет самой быстродействующей частью речной системы.

Оценка воздействия на окружающую среду

Труба не позволит мигрирующей рыбе плыть вверх по течению, по крайней мере большую часть времени. Это может серьезно повлиять на водные экосистемы вдоль вашей реки.

Значит, очень похоже на Лондон?

Хотя Темза является визитной карточкой Лондона, практически все лондонские реки, впадающие в нее, в настоящее время имеют водопропускные трубы и проходят по трубам под землей. На этой странице Википедии перечислены многие из них, но, конечно, их больше. Этот веб-сайт и книга также могут представлять интерес.

Простой ответ заключается в том, что водопропускные трубы начинаются за пределами города. Если река выходит из берегов, затапливает территорию вокруг водопропускной трубы, но сам город не затрагивается.

Что, если это больше касается дизайна города, чем реки?

Любой водоем может выйти из берегов.

Однако город, который мог плавать, не обязательно страдал от этого — он мог просто подняться вместе с водой.

Это не так сложно, как кажется, и работы намного больше, чем кажется.

Ваш туннель

Во-первых, вам нужно спроектировать туннель в соответствии с вашими требованиями, какими бы они ни были. Риверс хочет найти самый простой и кратчайший путь к низинам, каждый поворот в реке немного замедляет его. так что сделайте свой туннель красивым и прямым. но как можно меньше засоров, таких как решетки и крышки в туннеле, это позволит воде свободно течь без препятствий, а также предотвратит засорение всего, что смывается в туннель.

Переливные трубы

Расположите их в шахматном порядке по всей длине туннеля, если вода поднимется достаточно высоко, она попадет в эти переливные трубы и выйдет из туннеля. делайте это время от времени, так что, если 1 по какой-то причине будет перегружен, вода будет падать в следующий, в следующий и т. д. и т. д.

Эти трубы должны вести либо ко второму очень большому туннелю, который будет проводить много времени в основном пустым, либо из города в другую реку где-то еще.

Управление потоком

Это одна из самых важных частей. Имейте что-то вроде плотины или ряда плотин вверх по реке от вашего города, это обеспечит попадание достаточного количества воды в ваш туннель, но остановит или, по крайней мере, ограничит внезапные наводнения. очевидно, стройте свою плотину так, как они пытаются построить их в реальной жизни, с переливным трубопроводом и возможностью отводить воду в другое место, если это необходимо.

Пока вы строите его в соответствии с этими принципами, ваш город должен быть в порядке. хотя всегда есть старая поговорка о " лучшем планировании "

Иметь ограниченный вход для реки — например, она проходит через дыру в нижней части стены.

Если река начинает разливаться, то дыра ограничивает количество воды, которая может попасть в городскую часть реки, а стена перенаправляет паводковые воды в притоки или вокруг города (в ров?)

Затем река выходит через соответствующее отверстие на другом конце города и (необязательно) снова присоединяется к переливу.

(Скорость потока воды через отверстие, когда оно находится под водой, должно быть чуть меньше 14 * Size_of_Hole * Height_of_Water_above_Holeм ³ с ^-1 . Постройте свою стену и поймы вдоль нее соответственно.)

Точно так же - если у вас есть глубокая/широкая канава или ущелье вокруг вашего города, вы должны ввести воду через акведук, который в случае наводнения будет переливаться в ущелье, а не в ваш город.

Самое простое решение — построить свой город там, где существующая география поддерживает ваши цели. Наиболее очевидным (и экстремальным) примером защищенной от разлива реки на Земле может быть Большой каньон на юго-западе США. Стены каньона возвышаются в среднем на 670 метров над руслом реки, поэтому нет никаких шансов, что он затопит гипотетический город, построенный над ним.

Вы бы хотели что-то похожее, хотя, вероятно, не такое экстремальное — река, прорезающая (и разрушающая) твердые скалы, чтобы создать высокие, почти вертикальные стены каньона, которые предотвращают переполнение. Конкретные породы и возраст реки определят высоту стен каньона, поэтому отрегулируйте по желанию. Гранд-Каньону потребовалось от 6 до 70 миллионов лет (в зависимости от того, кого вы спросите), чтобы развиться до его нынешнего состояния, поэтому при необходимости измените шкалу времени, и вы получите то, что хотите.

Постройте верхний предел воды для реки, например, крышу.
Когда первоначальная река разливается, в реке всегда будет содержаться одно и то же количество воды, а разлившаяся вода уйдет куда-то еще.
Вы даже можете сделать крышу из стекла, чтобы у вас был современный вид на реку.

Надеюсь это поможет:)

Ничего проще.

Сделать реку очень медленной, но способной течь быстро

Скорость течения реки можно измерить в кубических метрах в секунду. Как быстро она течет? Математика довольно проста: возьмите поперечное сечение реки, запишите ее площадь в квадратных метрах и разделите ее расход в м3/с на площадь в м2. Результат - скорость в м/с.

Обычно реки текут с относительно постоянной скоростью и имеют именно ту площадь поперечного сечения, которая им необходима. Когда поток увеличивается, река поднимается . Поскольку ее берега имеют наклон, подъем реки вызывает квадратичность или увеличение площади ее поперечного сечения, но также вызывает наводнения.

Мы все это изменим. Мы сделаем реку с очень большой площадью поперечного сечения. Таким образом, вода движется очень и очень медленно, например, 0,05 м/с. Когда наступает шторм, и скорость течения реки увеличивается в 50 раз, мы увеличиваем поток в 50 раз. Теперь скорость течения составляет 2,5 метра в секунду, и водители каналов, привыкшие к почти стоячей реке, такие: Нет!" Мы сильно перепроектировали эту штуку, чтобы даже 1000-летний шторм не затоплял наш город каждые 5 лет (при условии, что Эл Гор существует на вашей планете).

Контроль уровня

Проблема в градиенте. Каждая река имеет свой уклон, поэтому это не озеро. При нормальных/низких расходах воды в расчетном диапазоне вода будет стремиться быть на дне глубокого канала, как тот печальный маленький ручеек из садового шланга, известный как река Лос-Анджелес.

Мы исправим это с помощью какой-нибудь плотины, которую можно быстро переместить/удалить. Что-то вроде запорных ворот с зазубринами, позволяющими пропускать удовольствие. Или мои любимые надувные резиновые водосливы, которые выгибаются над речным дном. Это будет глубокий канал, позволяющий проходить глубоководным кораблям, и если вы не можете сделать проходные плотины каким-либо другим способом, вы просто относитесь ко всей реке как к пролету шлюзов, последовательно открывая и закрывая каждую плотину, чтобы пропустить корабль, опускание плотины перед кораблем и временное понижение уровня воды.

В военное время все эти водосливы сдуваются к чертям, и их режим отказа состоит в том, чтобы позволить реке свободно течь, чтобы она оказалась на дне, в стиле Лос-Анджелеса. Разрушает его для навигации, что было бы целью противника, но режим отказа - «не затоплять город».

Если у вас есть водопад ниже по течению и относительно прямое русло реки, ограничение количества воды гарантирует, что у вас никогда не будет наводнения - вся вода, которая может попасть в туннель, может утечь так же быстро.
Если управление количеством воды, поступающей в туннель, невозможно, вам необходимо управлять скоростью потока внутри: материалы с низким коэффициентом трения на стенках туннеля и, при необходимости, турбины, которые могут использовать электричество для увеличения скорости потока, могут увеличить количество воды. вы можете избавиться от него бесконечно (вода должна поступать через вход в туннель, поэтому, если вы можете заставить ее сохранять свою скорость на всем протяжении, а туннель имеет постоянный размер, количество воды, выходящей из туннеля, всегда равно количеству входя в него).

«Тривиально» (читай: довольно сложно) рассчитать максимально возможный сток реки:

Возьмите размер водосборной площади. Умножьте его на максимальную интенсивность дождя в этой области, которую вы ожидаете получить.

Вам нужно будет выяснить, какой уровень дождя и как долго вы хотите выдержать.

Вы можете создать сколько угодно систем водосборных площадей и озер и так далее, но как только они станут заболоченными и насыщенными, от них не будет никакой пользы. Таким образом, у вас есть два варианта: либо построить системы управления наводнениями выше по течению, которые могут справиться с каждой дождевой каплей, которая может упасть на землю, пока идет дождь; или сделать так, чтобы вода текла через город быстрее, чем она может упасть на землю.

Сочетание обоих, очевидно, дает вам хорошую возможность резервного копирования в случае сбоя одного из них, а сосредоточение внимания на управлении и смягчении последствий, очевидно, также спасает тех, кто выше по течению от города.

Управление и смягчение последствий хорошо освещены в других ответах.

С пропускной способностью лучше всего справляются ровные, широкие, глубокие каналы по городу и на некоторое расстояние за его пределы.

Другой вариант — поставить там турбины, которые могут приводиться в действие накопленной энергией, прогонять воду в ускоренном темпе и обеспечивать электроэнергию в периоды отсутствия наводнений.

Другая возможная причина наводнения — приливно-отливные и штормовые нагоны океана. В этом случае воздвигаемый барьер перед городом, казалось бы, сработает.

Но что, если оба наводнения произойдут одновременно? День штормового нагона И день максимального стока вверх по течению? Здесь определенно нужны турбины, так как вода вверх по течению под городом не будет сама по себе течь в более глубокие воды океана: ее нужно толкать турбинами.