Hình 10.1: Biểu tượng Detention Basin Calculator
Hình 10.2: Giao diện nhập dung tích điều tiết– Detention Basin Calculator
Một trong những mục tiêu cơ bản của quản lý nước mưa là duy trì lưu lượng dòng chảy đỉnh trong khu vực đã phát triển ở mức bằng hoặc thấp hơn so với trước khi phát triển. Detention Basin Calculator sử dụng dung tích lưu trữ của hồ, biểu đồ thủy văn dòng chảy vào và lưu lượng dòng chảy ra để đạt được mục tiêu này. Để giảm lưu lượng đỉnh, công cụ này đưa ra một ước lượng về thể tích lưu trữ. Nó sử dụng Phương pháp Puls cải tiến (Modified Puls Method) bằng cách áp dụng phương pháp chỉ định lưu trữ và điều tiết để tính toán dung tích lưu trữ cần thiết dựa trên thể tích nước dòng chảy vào hồ theo biểu đồ thủy văn và lượng nước được xả qua cấu trúc do người dùng xác định.
Phân tích hồ điều tiết bắt đầu bằng cách chọn nút “Define Storage” và nhập thể tích, hình học, hoặc diện tích của hồ. Bằng cách chọn nút “Define” cho thể tích đã biết, một cửa sổ mới sẽ mở ra và người dùng nhập đơn vị acre-ft lưu trữ tương ứng với cao độ. Tùy chọn “Known area” cho phép người dùng nhập tối đa 200 cặp giá trị cao độ và diện tích tương ứng của bề mặt tính theo acre. Nếu hình học đã biết, người dùng sẽ nhập các kích thước đáy hồ.
Bước tiếp theo là xác định cách nước được xả ra khỏi hồ bằng cách chọn nút “Define Outflow Discharges” và nhập lưu lượng đã biết hoặc thêm một cấu trúc như đập tràn, ống đứng, hoặc standpipe.
Hình 10.3: Nhập cao độ-lưu lượng hồ điều tiết trong calculator
Bước cuối cùng trong phân tích hồ điều tiết là xác định biểu đồ thủy văn dòng chảy vào. Có một số phương pháp để xác định biểu đồ thủy văn như Phương pháp Biểu đồ thủy văn tam giác (Triangular Hydrograph Method) và Quy trình SCS (SCS Procedure).
Để biết thêm thông tin về các phương pháp này, tham khảo ấn phẩm của FHWA HDS 2, Highway Hydrology.
Nhập biểu đồ thủy văn bằng cách nhấp vào “Define Inflow hydrograph”, chọn số lượng điểm “Time”, “Inflow” và nhập dữ liệu.
Hình 10.4: Máy tính hồ điều tiết – xác định biểu đồ thủy văn dòng vào
Sau khi nhập tất cả dữ liệu đầu vào, chọn nút “Route Hydrograph” để thực hiện các phép tính. Calculator có thể báo cáo biểu đồ thủy văn dòng ra đã điều tiết và kết quả lưu trữ cần thiết ở dạng bảng, cùng với các đồ thị đường cong lưu trữ, biểu đồ thủy văn dòng vào và biểu đồ thủy văn dòng ra đã điều tiết.
Calculator hồ điều tiết có thể vẽ biểu đồ thủy văn dòng vào và dòng ra cũng như các đường cong lưu trữ – lưu lượng xả. Các đường cong lưu trữ – xả định nghĩa mối quan hệ giữa thể tích lưu trữ trong hồ và lưu lượng xả tại một cao độ nước nhất định. Đường màu đỏ biểu diễn đường cong lưu trữ và đường màu xanh biểu diễn đường cong xả. Lưu lượng xả sẽ giữ ở mức 0 feet khối mỗi giây cho đến khi đạt đến cao độ của cấu trúc xả. Sau đó, đường cong xả sẽ tăng lên.
Hình 10.5: Detention Basin Calculator – vẽ đường cong lưu trữ xả
Detention Basin Calculator có thể tạo ra một số đồ thị hữu ích. Hình Inflow and Outflow Hydrographs hiển thị biểu đồ thủy văn dòng vào và dòng ra đã điều tiết, trong khi hình Storage Curve hiển thị đường cong lưu trữ của hồ điều tiết.
Hình 10.6: Detention Basin Calculator – vẽ biểu đồ thủy văn dòng vào so với dòng ra
Đường màu xanh trong hình Inflow and Outflow Hydrographs cho thấy biểu đồ thủy văn dòng vào có lưu lượng đỉnh là 25 ft³/sec và đường màu đỏ cho thấy biểu đồ thủy văn đã điều tiết có lưu lượng là 21 ft³/sec, tức giảm 4 ft³/sec.
Hình Storage Curve cho thấy lượng lưu trữ cần thiết trong khi điều tiết biểu đồ thủy văn dòng vào. Thể tích lưu trữ tối đa được sử dụng để điều tiết biểu đồ thủy văn qua hồ là khoảng 0.48 ac-ft.
Hình 10.7: Detention Basin Calculator – vẽ đường cong lưu trữ
Thông tin chi tiết hơn về các phương pháp được sử dụng trong máy tính hồ điều tiết có trong HDS 2, chương 8:
McCuen, R.H., Johnson, P.A., Ragan, R.M., October 2002, Highway Hydrology, Hydraulic Design Series Number 2, Second Edition, FHWA-NHI-02-001, HDS 2.
https://www.fhwa.dot.gov/engineering/hydraulics/library_arc.cfm?pub_number=2&id=6