Die Methode Santa Barbara Urban Hydrograph wird in diesem Dokument vom Washington State Department of Ecology (Abschnitt 2.3.3) erläutert, wobei die Eingabeattribute nachstehend beschrieben werden.
Durchlässigkeitsbeiwert: Gibt den Abflussbeiwert für den durchlässigen Teil des Einzugsgebiets an, wie im National Engineering Handbook, Abschnitt 4 (NEH-4), Kapitel 9, beschrieben. Typische Werte variieren von 20 für Flächen mit hohen Versickerungs- und Abfangkapazitäten bis 98 für undurchlässige Flächen. Es handelt sich um eine Zahl ohne Bemaßung, die von der hydrologischen Bodengruppe, dem Überdeckungstyp, der Aufbereitung, den hydrologischen Bedingungen und den vorausgehenden Feuchtigkeitsbedingungen abhängt. Diese Zahl weist einen gültigen Bereich von 0 bis 100 mit typischen Werten zwischen 60 und 90 und 98 für undurchlässige Oberflächen auf.
Wenn das Kontrollkästchen Landnutzungs-/Bodentypenschichten verwenden aktiviert ist, wird der Durchlässigkeitsbeiwert aus gewichteten Durchschnittswerten von Landnutzungen und Bodentypen berechnet.
Beiwerte für Durchlässigkeit und Undurchlässigkeit
Der Durchlässigkeitsbeiwert kennzeichnet den Teil des Einzugsgebiets, der nicht undurchlässig ist (Fläche, die vom Wert Prozentsatz undurchlässig abgeleitet wird). Dem undurchlässigen Teil des Einzugsgebiets wird ein vorgabemäßiger Beiwert von 98 zugewiesen.
Der Beiwertrechner kann verwendet werden, wenn das Kontrollkästchen Landnutzungs-/Bodentypenschichten verwenden deaktiviert ist. Der Rechner lässt sich über die Schaltfläche rechts neben dem Feld aufrufen. Dies ist eine schnelle und einfache Möglichkeit, den entsprechenden Beiwert auszuwählen.
Konzentrationszeit: Die Konzentrationszeit (in Minuten), wie in NEH-4, Kapitel 15, beschrieben, wird auf zwei Arten definiert: die Zeit, in der der Abfluss vom am weitesten entfernten Punkt der Wasserscheide zum fraglichen Punkt fließt, und die Zeit vom Ende des überschüssigen Niederschlags bis zum Wendepunkt auf dem hinteren Glied der Einheiten-Ganglinie. Die Konzentrationszeit (Tc) lässt sich mithilfe von verschiedenen Formeln (z. B. kinematische Welle) schätzen. Für eine Konstante kann überschüssiger Niederschlag wie folgt beschrieben werden:
Tc = C(n^0.6 L^0.6/i^0.4 S^0.3)
L ist dabei die Entfernung vom oberen Ende der Ebene zum relevanten Punkt (normalerweise der Zulauf). n ist der Manning-Widerstandskoeffizient, i die Menge des überschüssigen Niederschlags, S die Neigung der Oberfläche ohne Bemaßung und C eine Konstante, die von den Einheiten der anderen Variablen abhängt. Bei Tc in Minuten, i in Zoll/Std. und L in Fuß entspricht C 0.938. Bei Tc in Minuten, i in mm/Std. und L in Metern entspricht C 6.99.
Eine weitere Formel zur Bestimmung von Tc ist die Verzögerungsgleichung:
Tc = L/0.6, wobei L = l^0.8(S+1)^0.7/1900Y^0.5
Tc = Konzentrationszeit in Stunden
L = Verzögerungszeit in Stunden
I = Hydraulische Länge der Wasserscheide in Fuß
Y = Durchschnittliche Geländeneigung in Prozent
S = Potenzielle maximale Rückhaltung in Zoll
CN = Gewichteter Beiwert
Zur Vereinfachung kann der Konzentrationszeit-Rechner über die Schaltfläche rechts neben dem Feld aufgerufen werden. Auf diese Weise lässt sich eine Reihe gängiger Methoden zur Bestimmung der Konzentrationszeit einsetzen.
Prozent undurchlässig: Durchlässiger Teil des Zuflussbereichs. Wenn das Kontrollkästchen Landnutzungs-/Bodentypenschichten verwenden aktiviert ist, wird der Wert für Prozentsatz undurchlässig aus gewichteten Durchschnittswerten von Landnutzungen berechnet.
Zusammengesetzter Beiwert: Der gewichtete Beiwert, der von der Simulation verwendet wird. Er wird wie folgt berechnet:
CN = (PIMP / 100 * 98) + ((1 - (PIMP / 100)) * PACN)
Dabei gilt:
PIMP = Prozentsatz der undurchlässigen Fläche
PACN = Beiwert der durchlässigen Fläche
Oberflächenversiegelung: Damit wird die undurchlässige Fläche um den angegebenen Wert skaliert. Diese Option kann verwendet werden, um die Vergrößerung städtischer Gebiete oder andere Faktoren zu berücksichtigen. Der Wert wird nur aktiviert (und eingesetzt), wenn die Versiegelung für die Analyse in den Analysekriterien auf die Nutzung von Einzugsgebieten eingestellt ist.
Analyse
Die Methode Santa Barbara Urban Hydrograph (SBUH) basiert wie die SCS-Methode auf dem Beiwertansatz und verwendet ebenfalls SCS-Gleichungen zum Berechnen von Bodenabsorption und Niederschlagsüberschuss. Inkrementelle Abflusstiefen werden in unmittelbare Ganglinien umgewandelt, die dann mit einer zeitlichen Verzögerung, die der Konzentrationszeit des Beckens entspricht, durch ein imaginäres Reservoir geleitet werden.
Die SBUH-Methode wurde vom Santa Barbara County Flood Control and Water Conservation District in Kalifornien entwickelt. Bei der SBUH-Methode wird direkt eine Abfluss-Ganglinie berechnet, ohne einen Zwischenprozess (Einheiten-Ganglinie) zu durchlaufen, wie es bei der SCS-Methode mit Einheiten-Ganglinie der Fall ist.
Die SBUH-Methode verwendet zwei Schritte, um die Abfluss-Ganglinie zu synthetisieren.
Schritt 1, Berechnung der unmittelbaren Ganglinie, und Schritt 2, Berechnung der Abfluss-Ganglinie.
Die unmittelbare Ganglinie I(t) in Kubikfuß pro Sekunde (cfs) wird bei jedem Schritt (dt) wie folgt berechnet:
I(t) = 60.5 R(t) A/dt
Dabei gilt:
R(t) = Abflussgesamttiefe (sowohl undurchlässige als auch durchlässige Abflüsse) bei Zeitschritt dt in Zoll (auch als Niederschlagsüberschuss bezeichnet)
A = Fläche in Morgen
dt = Zeitintervall in Minuten*
* Für alle Entwurfsabflüsse mit einer Dauer von 24 Stunden sollte ein maximales Zeitintervall von 10 Minuten verwendet werden. Für Entwurfsabflüsse von 100 Jahren oder 7 Tagen sollte ein maximales Zeitintervall von 60 Minuten verwendet werden.
Schritt 2: Die Abfluss-Ganglinie Q(t) wird dann ermittelt, indem die unmittelbare Ganglinie I(t) mit einer zeitlichen Verzögerung, die der Konzentrationszeit (Tc) des Entwässerungsbeckens entspricht, durch ein imaginäres Reservoir geleitet wird. In der nachstehenden Gleichung wird der geleitete Volumenstrom Q(t) geschätzt:
Q(t + 1) = Q(t) + w[I(t) + I(t + 1) - 2Q(t)]
Dabei gilt:
w = dt/(2T + dt)
dt = Zeitintervall in Minuten*