Flüsse mit stabiler Strömung (mit Datenquelle )

Fluss stromabwärts eines großen Sees

• Je größer der See, desto stabiler der Abfluss. Außerdem hilft es, dass sich der See in einer gemäßigten Umgebung befindet, oo der Wassereintrag in den See variiert nicht zu sehr. Der See kann ebenso wie der Auslassfluss zufrieren, ohne den Fluss wirklich stark zu beeinträchtigen. dies geschieht im Fall des Beispiels.

• Beispiel - Saint Mary's River (zwischen Lake Superior und Lake Huron in den USA/Kanada) bei Sault Ste. Marie. Andere gute Beispiele sind die Rhone stromabwärts des Genfersees und die Newa stromabwärts des Ladogasees.

• Pro - Sehr stabile Durchflussrate, das ganze Jahr über (vorausgesetzt, die Seen frieren nicht ein). Niedriges Verhältnis und Ausmaß saisonaler Schwankungen. Wenn es mit Kanälen und Schleusen verbessert wird, wird es zu einer großartigen Handelsstadt.

• Nachteil : In vielen Fällen sind diese Abflussflüsse steil und nicht schiffbar.

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

(Beachten Sie, dass alle Einheiten in Kubikmetern pro Sekunde angegeben sind, mit Ausnahme des Verhältnisses.)

Großer tropischer Fluss

• Ein großer tropischer Fluss, bei dem sich die Hälfte des Flussbeckens in jeder Hemisphäre befindet. Da der Monsunregen von der innertropischen Konvergenzzone zwischen den Hemisphären hin und her geschoben wird, werden Sie das ganze Jahr über relativ stabile Niederschläge haben.

• Beispiel – Fluss Kongo, gemessen in Kinshasa.

• Vorteile - Sehr geringe saisonale Flussvarianz. Außerdem ein riesiges Becken für den Flusshandel mit der Stadt.

• Nachteile - Sehr hohe Durchflussvarianz. Wenn der Fluss so groß ist, ist selbst eine kleine Überschwemmung eine große Sache.

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

Ein gemäßigter Fluss mit wenig Schneeschmelze

• Das nächstbeste Szenario ist ein Fluss mit einem kleinen Becken mit konstantem, geringem Niederschlag und geringer Schneeansammlung.

• Beispiel - Fluss Seine bei Paris.

• Pro - Obwohl der Fluss groß genug für eine wirklich große Stadt ist, ist das Ausmaß der höchsten aufgezeichneten Überschwemmung bis zum durchschnittlichen Hochwasser im Winter nicht groß.

• Con - Große saisonale Schwankungen, kann im Sommer aufgrund niedriger Wasserstände schwierig zu befahren sein.

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

Beispiele für schlechte Flüsse

Kontinentaler Fluss mit großem, trockenem Becken

Beispiel Arkansas River in den USA, gemessen bei Little Rock. Im Inneren der USA können gelegentliche Gewitter, die einige Tage andauern, schwere Überschwemmungen verursachen, normalerweise im Frühling oder Frühsommer.

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

Kontinentaler Fluss mit enormer Frühlingsschneeschmelze

Beispiel - Tom River, gemessen in Tomsk in Sibirien. Während die hohen Flusspegel mit Schneeschmelze relativ vorhersehbar sind, sind sie im Vergleich zu normalen Flusspegeln immer noch sehr hoch.

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

Fluss im Monsungebiet

Beispiel - Vijayawada-Fluss in Südindien, gemessen an seiner Mündung. Während der Zeitpunkt des Monsuns vorhersehbar ist, ist es seine Stärke nicht. Ein unregelmäßiger Monsun kann spektakuläre Überschwemmungen hervorrufen.

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

Sie können stromaufwärts ein großes Becken realisieren, wo Sie das überschüssige Wasser während der Überlaufzeit ableiten können.

Sie können sich dann entscheiden für:

• das überschüssige Wasser auf einem Weg auslaufen lassen, der die Stadt vermeidet und durch entbehrliche Gebiete führt
• Lassen Sie das Wasser durch das Gelände abfließen

Ersteres wird bevorzugt, da Sie in außergewöhnlich extremen Fällen möglicherweise lieber Gebiete mit geringem Wert anstelle der Stadt überfluten möchten. Natürlich müssen Sie darauf achten, dass keine missbräuchlichen Gebäude im Überschwemmungsgebiet errichtet werden.

1. Bauen Sie es massiv über die Kapazität auf

Dies ist die teure Option und wäre wirklich schwer durch Ihren Finanzierungsausschuss zu bekommen. Obwohl es natürlich über die "normale" Kapazität hinaus gebaut werden müsste, um die täglichen Schwankungen des Durchflusses zu bewältigen. "Flooding" ist im Grunde der Punkt, an dem Ihr System überlastet ist. Wenn die Kapazität Ihres Systems hoch genug ist, wird es niemals überflutet.

2. Biber

Dies ist eine der Möglichkeiten des Hochwasserschutzes. Wir haben die Biber größtenteils getötet, aber sie leisten dort, wo es sie noch gibt, einen wichtigen Dienst. Ihre Dämme verlangsamen den Flussfluss und halten Überschwemmungen auf kleinere Gebiete stromaufwärts zurück. Diese verlangsamte Strömung bedeutet, dass sie sich in stromabwärts gelegenen Gebieten nie bis zum Überschwemmungspunkt aufbaut.

3. Mehr Vegetation in Ihrem Flusseinzugsgebiet

Eine weitere Option zum Hochwasserschutz. Je beständiger die Vegetation, desto langsamer gelangt das Regenwasser in den Fluss. Dies bedeutet wiederum, dass das Wasser selbst bei starken Regenfällen mit einer geringeren Geschwindigkeit zum Fluss fließt und sich nie weiter flussabwärts bis zu einer Überschwemmung aufbaut.

4. Bauen Sie nicht auf der Überschwemmungsebene

Lassen Sie den Flussraum überfluten. Das klingt nach einer sehr einfachen und offensichtlichen Option, aber Sie wären erstaunt, wie viele Städte auf der Hauptaue ihres Flusses gebaut wurden. Auch in den Überschwemmungsgebieten wird immer noch neu gebaut.

5. Akzeptiere, dass es manchmal überfluten wird

Einen Teil meiner frühen Kindheit verbrachte ich in einem Haus auf Beinen. Unter der Mitte des Gebäudes befand sich eine Treppe, die zum Haus hinaufführte, mit umlaufenden Beinen.

Verwenden Sie ein künstliches System aus Schleusen , Wehren und Dämmen, um den Flussfluss zu kontrollieren. Wenn der Wasserstand zu niedrig ist, schließen Sie die flussabwärts gelegenen Tore, damit der Fluss zurückstaut. Wenn der Wasserstand zu hoch ist, schließen Sie die stromaufwärts gelegenen Tore, damit es sich entleert.

Um Dürren oder Regengüssen standhalten zu können, benötigen Sie natürlich etwas Platz, um überschüssiges Wasser flussaufwärts zu speichern (ein natürlicher See, künstlicher Stausee, eine Aue oder ein Flussabschnitt, der durch ein tiefes Tal fließt) und um Wasser flussabwärts abzuleiten ( wie ein größerer Fluss oder Ozean).

Solche Systeme sieht man in vielen Städten, durch die Flüsse fließen. Nehmen wir zum Beispiel die Alster , die durch die norddeutsche Stadt Hamburg fließt. Der Fluss fließt durch zwei künstliche Seen im Zentrum der Stadt. Diese Seen haben das ganze Jahr über einen nahezu konstanten Wasserstand. Wie machen sie das? Mit einem System variabler Wehre entlang der 50 km flussaufwärts, die den Zufluss akribisch kontrollieren, und einer Reihe von Schleusen, die den Abfluss in die größere Elbe kontrollieren (sowie den Zufluss von der Elbe bei Hochwasser verhindern). Das System wurde vor über 400 Jahren gebaut, Sie brauchen also keine Technologie des 20. Jahrhunderts, um dieses Niveau der Wasserflusskontrolle zu erreichen (obwohl moderne Meteorologie und elektronische Kommunikation natürlich dazu beitragen, die Zuverlässigkeit zu verbessern). Da ist einDeutscher Wikipedia-Artikel über das Alster-Schleusensystem mit vielen Bildern.

Das ist eigentlich ziemlich schwer zu tun. Hier ist der Grund: Wasser fließt stromabwärts. Sie benötigen einen Wasserstandsunterschied zwischen stromaufwärts und stromabwärts Ihrer Stadt. Der Durchfluss durch ein Rohr ist im Wesentlichen eine ziemlich komplizierte Funktion – normalerweise verwendet man die Darcy-Weissbach - Gleichung in Kombination mit einem Moody-Diagramm – dieser Pegeldifferenz. Ungefähr vervierfacht sich der Druckverlust oder die erforderliche Höhendifferenz zwischen stromaufwärts und stromabwärts, wenn Sie die Durchflussrate verdoppeln.

In offenen Strömungen wie Flüssen ist die Beziehung weitaus komplizierter, da das Flussbett oder der Kanal bei höherer Durchflussrate normalerweise mehr gefüllt ist, was weniger als den vierfachen Druckverlust bei doppelter Durchflussrate bedeutet. Der Fluss in offenen Kanälen ist nicht trivial, aber lesen Sie sich bitte ein wenig um

Was bedeutet das für Ihre Stadt?

Nehmen wir einen der Flüsse aus Kingledions Antwort , die Seine mit einem niedrigen Durchfluss von etwa 100 m³/s, einem durchschnittlichen Durchfluss von 280 m³/s und einem extremen Durchfluss von 1280 m³/s

Es ist oft eine gute Idee, sich Strömungssysteme anzusehen, die stromabwärts beginnen. Nehmen wir an, Sie haben bei durchschnittlichen Strömungsverhältnissen einen stromabwärts gelegenen Wasserstand von 50 m über dem Meeresspiegel. Deine Stadt ist 5 km breit, wirklich klein. Dieser Rechner sagt mir, dass bei einem 5 km langen Rohr mit 8 m Durchmesser mein Druckverlust 72,445 Pa beträgt, was einem Druckverlust von 7,2 m entspricht. Also wird mein stromaufwärtiger Stauseepegel bei durchschnittlichen Bedingungen 57,2 m betragen.

Nehmen wir jetzt die extreme Strömung, jetzt habe ich 1513,962 Pa - 15 m! Wir brauchen einen Deich zwischen unserem stromaufwärts gelegenen Stausee, der 65 m über dem Meeresspiegel liegt, und 7 m über dem normalen Seespiegel oder was auch immer. Eigentlich mehr, denn bei extremen Strömungen ist auch der Unterwasserspiegel um einige m höher!

Ich schlage einen zweiten oder sogar dritten Kanal vor, der nur bei Veranstaltungen mit hohem Durchfluss geöffnet wird, spielen Sie auch mit der Größe der Rohre herum.

Andererseits, was passiert bei niedrigem Durchfluss? Bei normaler Strömung haben wir eine Strömungsgeschwindigkeit von 3,6 m/s . Bei geringer Strömung - 100 m³/s - beträgt die Strömungsgeschwindigkeit 1,3 m/s. Die DWA-M 275 (Eine Gewerbeordnung, Deutschland, für die Planung von Rohrleitungssystemen in Kläranlagen, die ich gerade geöffnet habe) empfiehlt eine Fließgeschwindigkeit von mindestens 2 m/s für Rohabwasser. Warum? Sedimentation! bei geringeren Fließgeschwindigkeiten setzt sich Sand etc. ab und verbleibt im Rohr. Tatsächlich sehe ich dieses Problem nicht, da Ihre Pfeife aller Wahrscheinlichkeit nach der am schnellsten fließende Teil des Flusssystems sein wird.

Umweltverträglichkeitsprüfung

Das Rohr wird wandernde Fische zumindest die meiste Zeit davon abhalten, stromaufwärts zu schwimmen. Dies könnte aquatische Ökosysteme entlang Ihres Flusses ernsthaft beeinträchtigen.

Also ganz ähnlich wie in London?

Während die Themse ein Wahrzeichen von London ist, werden praktisch alle Londoner Flüsse, die in sie münden, jetzt durch unterirdische Rohre geführt und geführt. Diese Wikipedia-Seite listet viele davon auf, aber natürlich gibt es noch mehr. Diese Website und dieses Buch könnten ebenfalls von Interesse sein.

Die einfache Antwort ist, dass die Durchlässe außerhalb der Stadt beginnen. Wenn der Fluss überläuft, wird das Gebiet um den Düker überschwemmt, aber die Stadt selbst ist nicht betroffen.

Was, wenn es mehr um das Design der Stadt als um das des Flusses geht?

Jedes Gewässer kann überlaufen.

Eine Stadt, die schwimmen könnte, würde jedoch nicht unbedingt darunter leiden – sie könnte einfach mit dem Wasser aufsteigen.

Das ist nicht so kompliziert wie es scheint und viel mehr Arbeit als es scheint

Ihr Tunnel

Zunächst müssen Sie den Tunnel so gestalten, dass er Ihren Anforderungen entspricht. Rivers möchte den einfachsten und kürzesten Weg zum tieferen Boden finden, jede Biegung im Fluss verlangsamt ihn geringfügig. so machen Sie Ihren Tunnel schön und gerade. aber so wenig Verstopfungen wie Gitter und Abdeckungen im Tunnel wie möglich, damit das Wasser ungehindert fließen kann und auch verhindert wird, dass alles, was in den Tunnel gespült wird, eine Verstopfung verursacht.

Überlaufrohre

Lassen Sie diese über die Länge des Tunnels versetzt anordnen, sollte das Wasser hoch genug kommen, wird es in diese Überlaufrohre und aus dem Tunnel herausfallen. habe diese ab und zu, damit wenn 1 aus irgendeinem Grund irgendwie überwältigt wird, das Wasser in den nächsten tropft und in den nächsten usw usw.

Diese Rohre sollten entweder zu einem zweiten, viel größeren Tunnel führen, der viel Zeit größtenteils leer verbringen würde, oder aus der Stadt hinaus und woanders in einen anderen Fluss.

Ablaufsteuerung

Dies ist einer der wichtigsten Teile, wenn Sie so etwas wie einen Damm oder eine Reihe von Dämmen flussaufwärts von Ihrer Stadt haben. Dadurch wird sichergestellt, dass genügend Wasser in Ihren Tunnel eindringen kann, aber Sturzfluten gestoppt oder zumindest begrenzt werden. Bauen Sie Ihren Damm offensichtlich so, wie sie versuchen, ihn im wirklichen Leben zu bauen, mit Überlaufrohren und der Möglichkeit, Wasser bei Bedarf an andere Stellen umzuleiten.

Solange Sie es in dieser Richtung bauen, sollte Ihre Stadt in Ordnung sein. obwohl es immer das alte Sprichwort vom " besten Plan " gibt

Haben Sie einen eingeschränkten Zugang für den Fluss – zum Beispiel fließt er durch ein Loch im Boden einer Mauer.

Wenn der Fluss zu überschwemmen beginnt, begrenzt das Loch die Wassermenge, die in den städtischen Teil des Flusses eindringen kann, während die Mauer das Hochwasser zu Nebenflüssen oder um die Stadt herum leitet (in einen Wassergraben?).

Der Fluss tritt dann durch ein passendes Loch am anderen Ende der Stadt aus und mündet (optional) wieder in den Überlauf.

(Die Strömungsgeschwindigkeit des Wassers durch das Loch, wenn es eingetaucht ist, sollte etwas unter 14 * Size_of_Hole * Height_of_Water_above_Holem ³ s ^-1 liegen. Bauen Sie Ihre Mauer und die Überschwemmungsgebiete daneben entsprechend.)

Ähnlich - wenn Sie einen tiefen / breiten Graben oder eine Schlucht um Ihre Stadt herum haben, müssen Sie das Wasser über ein Aquädukt einleiten, das im Falle einer Flut in die Schlucht überläuft, anstatt in Ihre Stadt.

Die einfachste Lösung besteht darin, Ihre Stadt dort zu bauen, wo die vorhandene Geographie Ihre Ziele unterstützt. Das offensichtlichste (und extremste) Beispiel eines überlaufsicheren Flusses auf der Erde wäre der Grand Canyon im Südwesten der Vereinigten Staaten. Da sich die Wände der Schlucht durchschnittlich 670 Meter über das Flussbett erheben, besteht keine Chance, dass eine hypothetische Stadt, die darüber gebaut wurde, überschwemmt wird.

Sie möchten etwas Ähnliches, wenn auch wahrscheinlich nicht so extrem - einen Fluss, der durch harte Felsen schneidet (und erodiert), um hohe, fast vertikale Canyonwände zu schaffen, die ein Überlaufen verhindern. Die spezifischen Felsen und das Alter des Flusses würden bestimmen, wie hoch die Schluchtwände sind, also passen Sie sie wie gewünscht an. Der Grand Canyon brauchte zwischen 6 und 70 Millionen Jahre (je nachdem, wen Sie fragen), um sich in seinen heutigen Zustand zu entwickeln. Passen Sie also Ihre Zeitskala nach Bedarf an, und Sie werden bekommen, was Sie wollen.

Bauen Sie eine obere Wassergrenze für den Fluss, wie ein Dach.
Wenn der anfängliche Fluss überläuft, enthält der Fluss immer die gleiche Menge Wasser, während das Überlaufwasser woanders hinfließt.
Sie können sogar das Dach aus Glas machen, damit Sie einen modernen Blick auf den Fluss haben

Hoffe das hilft:)

Nichts einfacher.

Machen Sie den Fluss sehr langsam, aber in der Lage, schnell zu fließen

Der Durchfluss eines Flusses kann in Kubikmetern pro Sekunde gemessen werden. Wie schnell fließt es? Die Mathematik ist ziemlich einfach: Nehmen Sie einen Querschnitt des Flusses, notieren Sie seine Fläche in Quadratmetern und teilen Sie seine Durchflussmenge in m3/s durch die Fläche in m2. Das Ergebnis ist eine Geschwindigkeit in m/s.

Normalerweise fließen Flüsse mit einer relativ konstanten Geschwindigkeit und haben genau die Querschnittsfläche, die sie benötigen. Wenn die Strömung zunimmt, steigt der Fluss . Da seine Ufer geneigt sind, führt die Anhebung des Flusses zu einer quadratischen oder Vergrößerung seiner Querschnittsfläche, aber auch zu Überschwemmungen.

Wir werden das alles ändern. Wir machen einen Fluss mit einer sehr großen Querschnittsfläche. Als solches bewegt sich das Wasser sehr, sehr langsam, z. B. 0,05 Meter/Sek. Wenn der Sturm kommt und die Durchflussrate des Flusses um den Faktor 50 zunimmt, erhöhen wir den Durchfluss auf den Faktor 50. Jetzt rauscht das Wasser mit 2,5 Metern pro Sekunde vorbei, und Kanalschiffer, die an den nahezu stehenden Fluss gewöhnt sind, sagen: „ nö!" Wir haben dieses Ding wild überdesignt, damit selbst ein 1000-jähriger Sturm unsere Stadt nicht alle 5 Jahre überschwemmt (vorausgesetzt, Al Gore existiert auf Ihrem Planeten).

Niveauregulierung

Das Problem ist der Gradient. Jeder Fluss hat ein Gefälle, deshalb ist er kein See. Bei normalen / niedrigen Durchflussraten im Designbereich möchte das Wasser auf dem Grund des tiefen Kanals sein, wie dieses traurige kleine Rinnsal aus Gartenschläuchen, das als Los Angeles River bekannt ist.

Wir beheben das mit einer Art Wehr, das schnell bewegt/entfernt werden kann. So etwas wie Schleusentore, eingekerbt, um den Vergnügungsverkehr passieren zu lassen. Oder meine liebsten, aufblasbaren Gummiwehre, die sich aus dem Flussgrund wölben. Dies wird ein tiefer Kanal sein, der die Durchfahrt tiefer Schiffe ermöglicht, und wenn Sie auf keine andere Weise passierbare Wehre bauen können, behandeln Sie einfach den gesamten Fluss wie eine Reihe von Schleusen, indem Sie jedes Wehr nacheinander öffnen und schließen, um das Schiff durchzulassen. Absenken des Wehrs vor dem Schiff und vorübergehendes Absinken des Wasserspiegels.

In Kriegszeiten werden all diese Wehre zur Hölle gesprengt, und ihr Versagensmodus besteht darin, den Fluss frei fließen zu lassen, damit er im Stil von LA auf dem Grund landet. Zerstört es für die Navigation, was das Ziel des Feindes wäre, aber der Fehlermodus ist "die Stadt nicht überfluten".

Wenn Sie einen Wasserfall flussabwärts und ein relativ gerades Flussbett haben, garantiert die Begrenzung der Wassermenge, dass Sie niemals Überschwemmungen haben – alles Wasser, das in den Tunnel eindringen kann, kann genauso schnell abfließen.
Wenn es nicht möglich ist, die in den Tunnel eintretende Wassermenge zu kontrollieren, müssen Sie die Strömungsgeschwindigkeit im Inneren steuern: reibungsarme Materialien an den Tunnelwänden und gegebenenfalls Turbinen, die Strom zur Erhöhung der Strömungsgeschwindigkeit verwenden können, könnten die Wassermenge erhöhen Sie können auf unbestimmte Zeit loswerden (das Wasser muss durch den Tunneleingang eintreten, wenn Sie es also schaffen, seine Geschwindigkeit den ganzen Weg hindurch beizubehalten und der Tunnel eine konstante Größe hat, entspricht die Wassermenge, die den Tunnel verlässt, immer der Menge eingeben).

Es ist "trivial" (sprich: ziemlich schwierig), die maximal mögliche Strömung des Flusses zu berechnen:

Nehmen Sie die Größe des Einzugsgebiets. Multiplizieren Sie es mit der maximalen Regenflussrate über diesem Bereich, die Sie erwarten.

Sie müssen herausfinden, mit welcher Regenmenge Sie wie lange fertig werden möchten.

Sie können beliebig viele Systeme von Einzugsgebieten und Seen usw. anlegen, aber sobald sie mit Wasser vollgesogen und gesättigt sind, nützen sie nichts. Ihre beiden Optionen sind also: entweder vorgelagerte Hochwassermanagementsysteme bauen, die jeden Regentropfen bewältigen können, der auf dem Boden landen kann, solange es regnen könnte; oder schaffen Sie einen Weg, damit das Wasser schneller durch die Stadt fließt, als es auf den Boden fallen kann.

Wenn Sie beides kombinieren, haben Sie offensichtlich eine gute Backup-Fähigkeit, wenn eines ausfällt, und die Konzentration auf Management und Schadensbegrenzung rettet offensichtlich auch diejenigen, die der Stadt vorgelagert sind.

Management und Minderung werden durch andere Antworten gut abgedeckt.

Der Durchsatz wird am besten durch glatte, breite und tiefe Kanäle durch die Stadt und für einige Entfernungen darüber hinaus bewältigt.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dort Turbinen einzubauen, die mit gespeicherter Energie angetrieben werden können, um Wasser mit beschleunigter Geschwindigkeit durchzutreiben und in Zeiten ohne Hochwasser Strom bereitzustellen.

Eine weitere mögliche Ursache für Überschwemmungen sind Gezeitenströmungen und Sturmfluten aus dem Meer. In diesem Fall scheint eine hochfahrbare Barriere vor der Stadt die Aufgabe zu erfüllen.

Was aber, wenn beide Hochwasser gleichzeitig auftreten? Ein Tag mit Sturmflut UND ein Tag mit maximalem Fluss von stromaufwärts? An dieser Stelle braucht es unbedingt die Turbinen, denn das Oberwasser unter der Stadt fließt nicht von alleine in das tiefere Wasser des Ozeans, sondern muss von den Turbinen vorangetrieben werden.