18.3 : Сохранение массы в подвижном, недеформирующемся контрольном объеме

Ливнестоки имеют важное значение для управления стоком воды во время сильных дождей, особенно в городских районах, где непроницаемые поверхности увеличивают риск затопления. Понимание сохранения массы в этих системах позволяет инженерам оптимизировать производительность бассейна, балансируя приток, отток и хранение воды.

В контексте водосборного бассейна сохранение массы гласит, что общая масса воды, поступающей в бассейн, должна быть равна массе, покидающей бассейн, плюс любое накопление воды в нем. Контрольный объем состоит из воды внутри бассейна, границы которого определяются стенками бассейна, приточными трубами и отточными конструкциями. Во время выпадения осадков приток происходит через трубы, а отток — через спроектированные выпуски. Уравнение баланса массы выражается как:

Где

ṁ_in это скорость притока массы,

ṁ_out  это скорость оттока массы и

представляет собой изменение массы внутри контрольного объема.

Во время сильных осадков скорость притока часто превышает скорость оттока, в результате чего вода скапливается в бассейне. Инженеры должны проектировать водосточные сооружения для контроля сброса воды с контролируемой скоростью, гарантируя, что системы ниже по течению не будут перегружены. По мере того, как шторм стихает и приток уменьшается, накопленная вода постепенно сбрасывается. Скорость сброса обычно проектируется так, чтобы увеличиваться по мере повышения уровня воды, следуя заранее определенным кривым сброса для поддержания контроля над сбросом.

Способность водосборного бассейна временно хранить воду имеет решающее значение для предотвращения наводнений. Правильно спроектированные водосборные бассейны гарантируют, что вода сбрасывается контролируемым образом даже во время самых интенсивных штормовых событий, предотвращая переливание или разрушение конструкции.