Предшествующая влага
 | Эта статья нуждается в дополнительных цитатах для проверки . ( ноябрь 2008 г. ) |
В гидрологии , сборе и удалении сточных вод предшествующая влажность — это относительная влажность или сухость водораздела или канализационного коллектора. Предыдущие условия влажности постоянно меняются и могут оказать очень существенное влияние на реакцию потока в этих системах во время влажной погоды. Эффект очевиден в большинстве гидрологических систем, включая ливневые стоки и санитарную канализацию с притоком и инфильтрацией . Многие проблемы моделирования и анализа, возникающие из-за предшествующих условий влажности, очевидны в комбинированных канализационных системах и отдельных канализационных системах.
Определение
[ редактировать ]Слово антецедент просто означает «предшествующие условия». Сочетание терминов «предшествующий» и «влажность» означает «предшествующие условия влажности». Предшествующая влажность – это относительная влажность или сухость канализационного сарая, которая постоянно меняется и может оказать очень существенное влияние на реакцию потока в этих системах во время влажной погоды. Условия предшествующей влажности являются высокими, если в последнее время выпало много осадков и земля влажная. Предыдущие условия влажности являются низкими, когда выпало мало осадков и земля становится сухой.
Гидрологическая основа
[ редактировать ]Взаимосвязь между количеством осадков и стоком четко определена в области гидрологии. Поверхностный сток в гидрологических системах обычно рассматривается как происходящий из проницаемых и непроницаемых областей. Именно на проницаемый сток влияют предшествующие условия влажности, поскольку на сток с непроницаемых поверхностей, таких как дороги, тротуары и крыши, предшествующие уровни влажности не будут существенно влиять. Водопроницаемые поверхности (такие как поля, леса, травянистые территории и открытые территории) сильно подвержены влиянию предшествующих условий влажности, поскольку они обеспечивают более высокую скорость стока, когда они влажные, чем когда они сухие.
Зависимый от количества осадков приток и инфильтрация (RDII) в канализационные системы сильно зависят от предшествующих условий влажности, и эти эффекты могут быть более сложными, чем взаимосвязь между количеством осадков и стоком для поверхностных вод. Пути перемещения РДИИ в канализационную систему более сложны, чем в поверхностный сток, поскольку механизмы переноса включают как поверхностный сток, так и подземный транспорт. Это усложняет гидрологические эффекты и предшествующие эффекты влажности, такие как уровни насыщения почв в недрах, уровни грунтовых вод и подземная гидравлика.
На условия предшествующей влажности сильно влияют предшествующие уровни осадков. Однако предшествующие осадки — не единственное условие, влияющее на предшествующую влажность, и многие другие переменные в гидрологическом процессе могут иметь значительное влияние. Например, температура воздуха, скорость ветра и влажности уровень влияют на скорость испарения , что может существенно изменить предшествующие условия влажности. Дополнительные эффекты могут включать суммарное испарение , наличие или отсутствие кроны деревьев, а также эффекты таяния снега и льда.
Традиционные подходы к анализу
[ редактировать ]Традиционные подходы к анализу предшествующего воздействия влаги основаны на физически обоснованных моделях, основанных на основных принципах , таких как принципы энергии, импульса и непрерывности, которые основаны на измерениях многих параметров для ввода и моделирования. К ним относятся такие программы, как Модель управления ливневыми водами , Mouse RDII или другие программы моделирования осадков и стоков. Эти модели часто калибруются с учетом конкретного предшествующего состояния влажности, наблюдавшегося во время одного шторма. Подбор данных о нескольких штормах, произошедших во время различных предшествующих условий влажности, требует изменения параметров модели и повторной калибровки модели. В конце этого процесса у разработчика модели остается несколько моделей, каждая из которых может соответствовать конкретному шторму, возникающему во время определенного предшествующего состояния влажности, но ни одна из которых не способна одновременно соответствовать всем данным. В этом заключается проблема использования моделей, основанных на событиях, с традиционными подходами: пользователю необходимо выбрать конкретное предшествующее условие влажности для моделирования проектирования.
Некоторые подходы к моделированию, такие как Программа гидрологического моделирования на Фортране (HSPF) или Стэнфордская модель водораздела, разработанная Кроуфордом и Линсли (1966), пытаются учесть предшествующие условия влажности посредством сложного физически обоснованного представления путей переноса воды на поверхности. и в недрах. Эти инструменты имеют свое место в исследовании и изучении различных сложностей, связанных с процессами гидрологического переноса. Однако большое количество параметров в этих моделях, сложность измерения многих параметров и чувствительность выходных данных модели к небольшим изменениям параметров затрудняют использование этих моделей для моделирования предшествующей влажности в канализационных системах. Бритва Оккама свидетельствует об этих проблемах с системной точки зрения.
Подходы, основанные на данных
[ редактировать ]Альтернативный подход к моделированию предшествующей влажности состоит в том, чтобы начать с измерений поведения системы и внешних воздействий (входных данных для системы) и попытаться определить математическую связь между ними, не вдаваясь в детали того, что на самом деле происходит внутри системы. . Этот подход называется системной идентификацией . Системная идентификация применяется в нескольких областях, помимо инженерии, от экономики до астрономии , а также имеет другие названия (например, обратное моделирование, анализ временных рядов и эмпирическое физическое моделирование). Идентификация системы — это общий термин для описания математических инструментов и алгоритмов , которые строят динамические модели на основе измеренных данных. Динамическая модель в этом контексте представляет собой математическое описание динамического поведения системы или процесса. Во многих случаях так называемая модель белого ящика, основанная на первых принципах (например, модель физического процесса на основе законов движения Ньютона ), будет слишком сложной и, возможно, даже невозможной получить в разумные сроки из-за сложной природы многих систем и процессов.
Подходы, основанные на данных, основанные на идентификации системы, такие как модель предшествующей влажности H2Ometrics , применялись к гидрологическому моделированию для моделирования предшествующего воздействия влаги на влажные погодные явления в санитарных системах сбора. Этот подход к моделированию отличается от традиционных методов, поскольку он основан на идентификации системы и руководствуется системными наблюдениями (т.е. данными), а для создания правильной структуры модели используются математические процедуры, а не физически обоснованные основные принципы. Это отличается от предположения, что правильная модель известна заранее, как это обычно бывает при моделировании в гражданском строительстве . Этот метод позволяет информации, содержащейся в наблюдениях, направлять алгоритмы моделирования так, чтобы в структуре модели присутствовала только релевантная и наблюдаемая динамика. Получающиеся модели представляют собой не черный ящик, а модели серого ящика, параметры и структура которых напрямую связаны с физическим пониманием и интерпретацией.