1.8 Problems 1. A cistern collects

1.8 Problems
1. A cistern collects rainfall from the roof of a 25 ft × 45 ft building. The cistern holds 1000 gallons. During one particular storm, the rainfall amounts were as shown in Table 1.3. At about what time did the cistern overflow? See Appendix A for conversion factors.


2. The cistern of the previous problem is used to water a garden. It takes 80 min for the full cistern to drain through a hose that has a1.25 inch inside diameter. Calculatethe average discharge rate of the hose in gallons/min, ft3/sec, and m3/sec. Calculate the average velocity of water in the hose during drainage, reporting your answer in ft/sec and m/sec units.
3. The drainage area of the Colorado River is about 653,000 km2and its average annual discharge is about 15 million acre-feet (Manning, 1992). The average pre- cipitation rate in the basin is about 12 inches/year. Calculate the river discharge divided by the drainage basin area in inches/year. What fraction of the annual pre- cipitation rate is this? What fates, other than ending up in the Colorado River, can precipitated water have in this basin?
4. Refer to Figure 1.10 showing stream discharges at two streams in Indiana. October 1 was preceded by a long period without precipitation in both basins, so stream flow at that time was predominantly baseflow. The discharge at the Tippecanoe River gage on October 1 was 22 ft3/sec, and at the Wildcat Creek gage the discharge was 6.4 ft3/sec. Take these discharges and divide them by the stream’s drainage area to get baseflow/area for each stream on October 1, and report your answer in inches/year. Discuss the result for each stream in light of the drainage basin geology and the average annual rainfall rate, which is about 40 inches per year.
5. A groundwater and river basin has an area of 340 mi2. Estimates have been made of the average annual rates of precipitation (28 inches/year), stream flow (13 inches/year), baseflow (6inches/year). The amount of groundwater that is pumped for irrigation (which ultimately evaporates or transpires) is 1.8 × 109ft3/year. Assume that there is zero net flux of groundwater through the basin boundaries. Create a chart like Figure 1.5 illustrating fluxes in the basin. Estimate the average annual rates of the following items: (a) Overland flow + interflow (lump these two). (b) Recharge. (c) Evapotranspiration. Report your answers in inches/year (think of it as volume/time/basin area).
6. Every summer you visit the same lake in Maine, and every summer the neighbor goes on and on about how the lake is “spring-fed” (groundwater discharges up into the lake bottom). You got to wondering if that was true, so you collected all the information you could from the local geological survey office about the lake hydrology for the month of June:


• The surface area of the lake is 285 acres.
• There is one inlet stream. For the month of June, the total discharge measured at a stream gage at the lake inlet was 2.77 × 107ft3.
• There is one outlet stream. For the month of June, the total discharge mea- sured at a stream gage at the lake outlet was 3.12 × 107ft3.
• During the month of June, the total precipitation measured in a rain gage at the lakeshore was 1.63 inches.
• Direct evaporation off the lake surface totaled 3.47 inches during the month of June.
• The lake level dropped 4.30 inches during the month of June.
(a) List the items that contribute flow into the lake, and items that contribute flow out of the lake (there may be unknown items I have not listed above). Write a hydrologic equation for the water balance of the lake in June.
(b) Quantify each of the terms in the hydrologic equation in units of ft3for the month of June, and solve for unknowns in the equation.
(c) What, if anything, can you conclude about the notion that the lake is “spring- fed”?
(d) What measurements would you make to prove whether or not groundwater is discharging up into the lake bottom? (Assume someone is willing to pay for it.)
7. The discharge of a stream and the concentration of a trace element in stream water has been monitored through the course of a single storm. The concentration in pre- cipitation is 2.5 μg/L (10−6grams/liter) and the concentration in groundwater is 55 μg/L. Use the chemical baseflow separation technique to create a graph show- ing stream discharge and estimated baseflow vs. time. Get the stream discharge and concentration vs. time data from a tab-delimited text file available on the book internet site (see Appendix C). Use spreadsheet software to open this file and to do the computations and graphing. In this file, discharges (Q) are in m3/sec, time t is in hours, and concentrations (c) are in μg/L.
(a) Derive a mathematical formula Qb= ... that expresses baseflow in terms of other parameters that are known in this problem. Label all units in this equa- tion, and show how the units of Qbare consistent with the units of quantities on the other side of the equation.
(b) Create a scaled graph showing stream flow, quickflow, and baseflow vs. time. Clearly annotate the graph with axis labels and a legend for the three curves. 8. Consider the water balance for a reservoir with a surface area of 2.3 km2. A tab- delimited text file on the internet site (see Appendix C) contains measurements of the following fluxes over the course of a year:
• Discharge of the inlet stream (m3/month).
• Discharge of the outlet stream (m3/month). 20 Groundwater: the Big Picture
• Precipitation rate on the reservoir surface (cm/month).
• Evaporation rate off the reservoir surface (cm/month).
• Reservoir elevation above sea level at the beginning of the month (m). Other than the net groundwater discharge into the reservoir, the above fluxes are the only significant ones. (a) Write out the equation for hydrologic balance for the case of this reservoir. (b) Download the tab-delimited data file for this problem, open it with a spread- sheet program and use the program to do all computations and graphing. Determine the average net groundwater discharge each month of the year, and create a graph of net groundwater discharge vs. time through the year. In your computations, make sure to convert all fluxes to a common set of units such as m3/month

Kết quả (Việt) 1:

1,8 vấn đề
1. Một bể chứa nước thu thập lượng mưa từ mái nhà của một tòa nhà 25 m × 45 m. Cistern giữ 1000 gallon. Trong một cơn bão cụ thể, một lượng mưa như minh hoạ trong bảng 1.3. At về những gì thời gian đã tràn cistern? Xem phụ lục A cho yếu tố chuyển đổi.


2. Bể chứa nước của vấn đề trước đây được sử dụng để nước một khu vườn. Phải mất 80 phút để làm phẳng bể chứa nước đầy đủ để ráo nước qua một vòi có a1.25 inch đường kính bên trong. Calculatethe trung bình xả lệ vòi gallon/phút, ft3/sec và m3/sec. tính toán vận tốc trung bình của nước trong các ống trong hệ thống thoát nước, báo cáo câu trả lời của bạn trong m/giây và m/giây đơn vị.
3. Khu vực thoát nước sông Colorado là khoảng 653,000 km2and của nó xả hàng năm trung bình là khoảng 15 triệu acre-feet (Manning, 1992). Mức trung bình tiền cipitation lưu vực sông là khoảng 12 inches/năm. Tính toán xả sông chia theo diện tích lưu vực inch/năm. Phần nhỏ của tỷ lệ trước khi cipitation hàng năm là điều này? Những gì số phận, khác hơn so với kết thúc trong sông Colorado, có thể sản nước có trong lưu vực này?
4. Tham khảo hình 1.10 Hiển thị dòng thải tại hai dòng trong Indiana. Ngày 01 tháng 10 trước bởi một thời gian dài mà không có mưa ở cả hai chậu, do đó dòng chảy vào thời điểm đó chủ yếu là baseflow. Xả tại gage Tippecanoe sông ngày 1 tháng 10 là 22 ft3/giây, và Wildcat Creek gage việc xả là 6,4 ft3/sec. Có những thải và chia họ theo diện tích hệ thống thoát nước của dòng để có được baseflow/lá cho dòng mỗi ngày 1 tháng 10, và báo cáo câu trả lời của bạn trong inch/năm. Thảo luận về kết quả cho mỗi dòng trong ánh sáng của địa chất lưu vực và hàng năm trung bình giá lượng mưa, trong đó là khoảng 40 inch mỗi năm.
5. Một nước ngầm và lưu vực sông có diện tích 340 mi 2. Ước tính đã được thực hiện trong tỷ lệ hàng năm trung bình của mưa (28 inch/năm), dòng chảy (13 inch/năm), baseflow (6 inch/năm). Lượng nước ngầm được bơm tưới tiêu (mà cuối cùng bay hơi hoặc transpires) là 1,8 × 109 ft 3/năm. Giả định rằng có không dòng nước ngầm thông qua ranh giới lưu vực net. Tạo ra một biểu đồ như hình 1.5 minh họa chất trong lưu vực sông. Ước tính mức trung bình hàng năm các mục sau đây: (a) interflow dòng chảy đường bộ (lần này hai). (b) nạp tiền. (c) Evapotranspiration. Báo cáo câu trả lời của bạn trong inch/năm (Hãy suy nghĩ của nó như là khối lượng/thời gian/lưu vực khu vực).
6. Mỗi mùa hè, bạn truy cập vào cùng một hồ ở Maine và mỗi mùa hè hàng xóm đi và về về cách hồ là "mùa xuân-fed" (nước ngầm thải lên vào đáy hồ). Bạn phải tự hỏi nếu đó là sự thật, do đó, bạn thu thập tất cả các thông tin mà bạn có thể từ văn phòng địa phương khảo sát địa chất về thủy văn hồ cho tháng tháng sáu:


• tích hồ, bề mặt là đất 285.
• có là một đầu vào dòng. Cho tháng của tháng sáu, tất cả xả đo tại một gage dòng lúc đầu vào hồ là 2,77 × 107 ft 3.
• có là một cửa hàng stream. Cho tháng của tháng sáu, tất cả xả mea-sured tại một dòng đo tại các cửa hàng hồ là 3,12 × 107 ft 3.
• trong tháng sáu, tất cả mưa đo trong một gage mưa tại bờ hồ là 1,63 inch.
• Trực tiếp bốc hơi ra bề mặt hồ đạt 3.47 inch trong tháng của tháng sáu.
• cấp hồ thả 4,30 inch trong suốt tháng của tháng sáu.
(a) danh sách các đóng góp vào các dòng chảy vào hồ và các mặt hàng đóng góp vào các dòng chảy ra khỏi hồ (có thể có mặt hàng không biết tôi đã không liệt kê ở trên). Viết một phương trình thủy văn cho sự cân bằng nước của hồ vào tháng sáu.
(b) định lượng mỗi của các điều khoản trong thủy văn phương trình trong các đơn vị của ft3for tháng sáu, và giải quyết cho các ẩn số trong phương trình.
(c) những gì, nếu bất cứ điều gì, bạn có thể kết luận về các khái niệm mà hồ "mùa xuân-fed"?
(d) đo lường những gì nào bạn thực hiện để chứng minh hay không nước ngầm xả vào đáy hồ? (Giả định ai đó sẵn sàng trả tiền cho nó.)
7. Xả một dòng và nồng độ của một nguyên tố dấu vết trong dòng nước đã được giám sát thông qua các khóa học của một cơn bão duy nhất. Nồng độ trong cipitation trước là 2,5 μg/L (10−6grams/lít) và tập trung trong nước ngầm là 55 μg/L. sử dụng kỹ thuật tách hóa học baseflow để tạo ra một biểu đồ hiển thị-ing stream xả và baseflow ước tính thời gian. Nhận được dòng xả và nồng độ so với thời gian dữ liệu từ một tab-delimited văn bản tập tin có sẵn trên trang web internet cuốn sách (xem phụ lục C). Sử dụng phần mềm bảng tính để mở tệp này và làm những tính toán và vẽ đồ thị. Trong tập tin này, thải (Q) trong m3/giây, thời gian t là trong giờ và nồng độ (c) là ở μg/L.
(a) Derive một Qb công thức toán học =... mà thể hiện baseflow trong điều khoản của các thông số khác được biết đến trong vấn đề này. Nhãn tất cả đơn vị trong equa-tion, và hiển thị như thế nào các đơn vị của Qbare phù hợp với các đơn vị của số lượng phía bên kia của phương trình.
(b) tạo một thu nhỏ đồ thị Hiển thị dòng chảy, quickflow, và baseflow thời gian. Rõ ràng chú thích biểu đồ với trục nhãn và một huyền thoại cho ba đường cong. 8. Xem xét sự cân bằng nước cho một hồ chứa tích là 2,3 km2. Một tab - phân cách tập tin văn bản trên trang web internet (xem phụ lục C) chứa các số đo của các chất sau đây trong quá trình cả một năm:
• xả của dòng đầu vào (m3/tháng).
• xả của dòng cửa hàng (m3/tháng). 20 nước ngầm: bức tranh lớn
• mưa tỷ lệ trên bề mặt hồ chứa (cm/tháng).
• Tỷ lệ bay hơi ra bề mặt hồ chứa (cm/tháng).
• Hồ chứa vị trên mực nước biển ở đầu của tháng (m). Khác hơn so với nước ngầm net xả vào hồ chứa, chất ở trên là những người duy nhất. (a) viết ra phương trình cho sự cân bằng thủy văn cho trường hợp của hồ chứa này. (b) tải về các tập tin dữ liệu tab-delimited cho vấn đề này, mở nó với một chương trình tờ lây lan và sử dụng chương trình để làm tất cả các tính toán và vẽ đồ thị. Xác định việc xả nước ngầm net trung bình mỗi tháng trong năm, và tạo ra một đồ thị của net nước ngầm xả thời gian qua các năm. Trong tính toán của bạn, hãy chắc chắn để chuyển đổi tất cả chất cho một tập hợp phổ biến các đơn vị như m3/tháng

Kết quả (Việt) 2:

1.8 Các vấn đề
1. Một bể thu nước mưa từ mái nhà của 25 ft × 45 ft xây dựng. Các bể chứa 1000 gallon. Trong một cơn bão đặc biệt, số lượng mưa được thể hiện trong Bảng 1.3. Vào khoảng thời gian những gì đã làm tràn bể? Xem Phụ lục A cho các yếu tố chuyển đổi. 2. Các bể chứa nước của vấn đề trước đó được sử dụng để tưới vườn. Phải mất 80 phút cho các bể chứa nước đầy đủ để thoát qua một đường ống có đường kính trong a1.25 inch. Calculatethe mức xả trung bình của ống trong lít / phút, ft3/sec, và m3/sec. Tính vận tốc trung bình của nước trong ống thoát nước trong, báo cáo câu trả lời của bạn trong ft / giây và các đơn vị m / giây. 3. Khu vực thoát nước của sông Colorado là khoảng 653.000 km2and xả trung bình hàng năm của nó là khoảng 15 triệu acre-feet (Manning, 1992). Tỷ lệ tiền cipitation trung bình trong lưu vực là khoảng 12 inches / năm. Tính toán xả sông chia cho diện tích lưu vực thoát nước trong inches / năm. Những gì phần nhỏ của tỷ lệ tiền cipitation hàng năm này? Những gì số phận, trừ kết thúc trong sông Colorado, có thể kết tủa nước có trong lưu vực này? 4. Xem hình 1.10 hiển thị dòng thải tại hai dòng ở Indiana. 01 Tháng Mười đã được đi trước bởi một thời gian dài mà không có mưa trong cả lưu vực, vì vậy dòng chảy tại thời điểm đó là chủ yếu baseflow. Xả vào sông gage Tippecanoe vào ngày 01 tháng 10 là 22 ft3/sec, đồng gage Wildcat Creek xả là 6,4 ft3/sec. Có những phóng và phân chia chúng theo khu vực thoát nước của dòng suối để có được baseflow / khu vực cho mỗi dòng vào ngày 1, và báo cáo câu trả lời của bạn trong inches / năm. Thảo luận về kết quả cho mỗi dòng trong ánh sáng của hệ thống thoát nước lưu vực địa chất và tỷ lệ lượng mưa trung bình hàng năm, đó là khoảng 40 cm mỗi năm. 5. Một nước ngầm và sông lưu vực có diện tích 340 mi2. Ước tính đã được thực hiện trong những tỷ lệ trung bình hàng năm có mưa (28 inches / năm), lưu lượng dòng chảy (13 inch / năm), baseflow (6inches/year). Lượng nước ngầm được bơm tưới (mà cuối cùng bay hơi hoặc transpires) là 1.8 × 109ft3/year. Giả sử rằng có không thông ròng của nước ngầm thông qua các ranh giới lưu vực. Tạo ra một biểu đồ như Hình 1.5 minh họa luồng trong lưu vực. Ước tính tỷ lệ trung bình hàng năm của các mục sau đây: (a) Overland dòng chảy + giao lưu (gộp hai). (B) Nạp tiền. (C) sự thoát hơi nước. Báo cáo câu trả lời của bạn trong inches / năm (nghĩ về nó như khu vực khối lượng / thời gian / chậu). 6. Mỗi mùa hè bạn truy cập vào hồ cùng tại Maine, và mỗi mùa hè hàng xóm đi và về về cách hồ là "mùa xuân-fed" (thải nước ngầm thành đáy hồ). Bạn đã tự hỏi nếu đó là sự thật, vì vậy bạn thu thập tất cả các thông tin bạn có thể từ văn phòng khảo sát địa chất địa phương về thuỷ văn hồ cho tháng Sáu: . • Diện tích bề mặt của hồ là 285 mẫu Anh • Có một dòng đầu vào . Cho tháng Sáu, tổng lưu lượng đo được tại một dòng gage tại hồ đầu vào là 2,77 × 107ft3. • Có một dòng ổ cắm. Cho tháng Sáu, tổng lưu lượng mea lường tại một gage dòng tại đầu ra hồ là 3.12 × 107ft3. • Trong tháng Sáu, tổng lượng mưa đo được trong một gage mưa tại bờ hồ là 1,63 inch. • bốc hơi trực tiếp ra khỏi bề mặt hồ đạt 3,47 inch trong tháng Sáu. • Mức độ hồ giảm 4,30 inch trong tháng Sáu. (a) Danh sách các mặt hàng góp phần lưu lượng vào hồ, và các mặt hàng góp phần dòng chảy ra khỏi hồ (có Có những mục không biết tôi đã không được liệt kê ở trên). Viết phương trình thủy văn cho sự cân bằng nước của hồ vào tháng Sáu. (b) Định lượng từng điều khoản trong phương trình thủy văn trong các đơn vị của ft3for tháng Sáu, và giải quyết cho ẩn số trong phương trình. (c) Điều gì, nếu bất cứ điều gì , bạn có thể kết luận về quan điểm cho rằng hồ là "mùa xuân-fed"? (d) đo gì bạn sẽ làm để chứng minh hay không ngầm xả thành đáy hồ? (Giả sử ai đó sẵn sàng trả tiền cho nó.) 7. Việc xả một dòng và nồng độ của một nguyên tố vi lượng trong nước suối đã được giám sát thông qua quá trình của một cơn bão duy nhất. Nồng độ trong trước cipitation là 2,5 mg / L (10-6grams/liter) và nồng độ trong nước ngầm là 55 mg / L. Sử dụng kỹ thuật tách baseflow hóa học để tạo ra một biểu đồ lưu lượng dòng hiển thị-ing và baseflow ước tính so với thời gian. Được xả dòng và nồng độ so với dữ liệu thời gian từ một tập tin văn bản tab-giới hạn có sẵn trên các trang web internet cuốn sách (xem Phụ lục C). Sử dụng phần mềm bảng tính để mở tập tin này và để làm các tính toán và vẽ đồ thị. Trong tập tin này, phóng (Q) là trong m3/sec, thời gian t là trong giờ, và nồng độ (c) trong mg / L. (a) Rút ra một công thức toán học QB = ... mà thể hiện baseflow về khác các thông số được biết trong vấn đề này. Nhãn tất cả các đơn vị trong này equa hóa, và thể hiện các đơn vị của Qbare phù hợp với các đơn vị về số lượng ở phía bên kia của phương trình. (b) Tạo một đồ thị có quy mô cho thấy dòng chảy, quickflow, và baseflow so với thời gian. Rõ ràng chú thích các đồ thị với nhãn trục và một huyền thoại trong ba đường cong. 8. Xem xét cân bằng nước cho hồ chứa với diện tích bề mặt là 2,3 km2. Một tập tin văn bản tab-giới hạn trên các trang web internet (xem Phụ lục C) có chứa các phép đo của các dòng chảy sau trong quá trình của một năm: . • Hoàn thành dòng đầu vào (m3/tháng) • Hoàn thành dòng ổ cắm (m3/tháng ). 20 nước ngầm: bức tranh lớn . • Tốc độ kết tủa trên bề mặt hồ chứa (cm / tháng) • Tỉ lệ bay hơi khỏi bề mặt hồ chứa (cm / tháng). • độ cao chứa trên mực nước biển vào đầu tháng (m). Khác với việc xả nước ngầm ròng vào hồ chứa, các dòng chảy trên là những người quan trọng duy nhất. (A) Viết ra phương trình cho sự cân bằng thủy học cho trường hợp của hồ chứa này. (B) Tải về tập tin dữ liệu được phân định cho vấn đề này, mở nó với một chương trình lây lan tờ và sử dụng chương trình để làm tất cả các tính toán và vẽ đồ thị. Xác định lưu lượng nước ngầm ròng trung bình mỗi tháng trong năm, và tạo ra một đồ thị xả nước ngầm ròng so với thời gian thông qua năm. Trong tính toán của bạn, hãy chắc chắn để chuyển đổi tất cả các luồng đến một tập hợp chung của các đơn vị như m3/tháng