Centrum Kształcenia Inżynierów Rybnik,07.01.2013r.

Politechnika Śląska

Wydział: Inżynierii Środowiska i Energetyki

Energetyka komunalna Sem III

CHARAKTERYSTYKA PRZEPŁYWÓW

DLA ZLEWNI KONTROLOWANEJ

RZEKA MAŁA PANEW

Dawid Pawelec

[e-mail]

1. WZÓR ISZKOWSKIEGO – wzór empiryczny. Pozwala obliczyć średni przepływ roczny (średnią wodę)

Q_sr=0,032*α*P*A

α –współczynnik odpływu - (0,25)

P – wskaźnik normalnego opadu rocznego [m] – (0,75)

A – powierzchnia zlewni [km²] – (1424)

$$Q_{sr} = 0,032*0,25*0,75*1424 = 8,54\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

Do obliczenia pozostałych przepływów potrzebny jest wskaźnik retencyjny ν, który dla terenów górskich jest równy 0,6.

1. Przepływ najniższy

$$Q_{0} = 0,2*\upsilon*Q_{sr} = 0,2*0,6*8,54 = 1,02\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

1. Przepływ średni

$$Q_{1} = 0,4*\upsilon*Q_{sr} = 0,4*0,6*8,54 = 2,04\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

1. Przepływ normalny

$$Q_{2} = 0,7*\upsilon*Q_{sr} = 0,7*0,6*8,54 = 3,59\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

1. Przepływ najwyższy

$$Q_{\max} = \varpi*\mu*P*A = 0,024*4,320*0,75*1424 = 110,73\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

Do powyższego wzoru za ω przyjęłam wartości charakterystyczne dla zlewni górskiej (0,017-0,030) i je uśredniłam. Za μ podstawiłam wartość współczynnika dla zlewni powyżej 1000 km² – 4,320.

1. WZÓR PAREŃSKIEGO

Wzór na obliczenie wielkich wód dla rzek górskich:

$$Q_{\max} = m*A^{\frac{3}{5}}\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

m – współczynnik odczytywany na podstawie tabeli. Dla terenu nizinnego o powierzchni zlewni 1424 km² – (2)

– powierzchnia zlewni [km²] – (1424)

$$Q_{\max} = 2*1424^{\frac{3}{5}} = 1155,02\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

1. METODA STACHY I FAL

Wzór do obliczania przepływu maksymalnego o danym prawdopodobieństwie wystąpienia:

$$Q_{\text{maxp}\%} = f*F_{1}*\varphi*P*A*\lambda_{p}*\delta_{j}\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

f – współczynnik fali wezbraniowej – (0,6 – dla obszarów innych niż pojezierza)

F₁ – współczynnik którego wartość F₁ = f(ϕ_r,t_s) ustala się na podstawie tabeli

φ – współczynnik odpływu zależny od utworów glebowych – (0,35)

P – średni opad roczny na danym terenie – (750 mm)

A – powierzchnia zlewni [km²] – (1424)

λ_p- kwantyl rozkładu zmiennej - 1

δ_j - współczynnik określający redukcję jeziorną zależny od wskaźnika

jeziorności W_j- 1

F₁ = f(ϕ_r,t_s) gdzie ϕ ma taki wzór:

$$\phi_{r} = \frac{1000*L}{m*I^{\frac{1}{3}}*A^{\frac{1}{4}}*\left( \varphi*P_{1} \right)^{\frac{1}{4}}}$$

L–długość cieku [km] - (114,4)

m – współczynnik szorstkości koryta cieku (11 - dla rzek górskich)

I – uśredniony spadek cieku I [‰] – (2,416)

A – powierzchnia zlewni [km²] – (1424)

φ – współczynnik odpływu (0,35 – dla piasków gliniastych)

P₁–maksymalna suma opadów ulewnych o prawdopodobieństwie wystąpienia 1% w czasie 15 min. (30mm)

$$\phi_{r} = \frac{1000*114,4}{11*{0,00242}^{\frac{1}{3}}*1424^{\frac{1}{4}}*\left( 0,35*30 \right)^{\frac{1}{4}}} = 16095,58$$

Tak więc F₁ = 0, 305

Podstawiając do wzoru:

$Q_{\text{maxp}\%} = 0,6*0,305*0,35*750*1424*1*1 = 68405,4\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$

1. METODA DĘBSKIEGO I STACHY

Wzór do obliczenia przepływu maksymalnego o danym prawdopodobieństwie wystąpienia:

Q_maxp% = Q_50% * (1+C_v*ϕ(p,s))

Q_50% - przepływ o prawdopodobieństwie przewyższenia 50%. Obliczamy ze wzoru:

$$Q_{50\%} = C*A^{n}\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

A – powierzchnia zlewni [km²] – (1424)

n – wykładnik, który dla Karpat i wyżyn wynosi 0,84

C – współczynnik regionalny. Obliczamy ze wzoru:

C = z * C₀

C₀ – współczynnik regionalny odczytywany z tabeli

z – współczynnik korygujący wartości

$$z = \left( \frac{P}{P_{0}} \right)^{2,73}*\left( \frac{h}{h_{0}} \right)^{0,36}*\left( \frac{I}{I_{0}} \right)^{0,18}*\left( \frac{A}{A_{0}} \right)^{0,25}*\left( \frac{L}{L_{0}} \right)^{0,50}$$

$${z = \left( \frac{750}{1146,5} \right)}^{2,73}*\left( \frac{167.28}{513,1} \right)^{0,36}*\left( \frac{0,00242}{0,0057} \right)^{0,18}*\left( \frac{1424}{413,9} \right)^{0,25}*\left( \frac{80,93}{67,8} \right)^{0,50} = 0,133$$

C₀ – 3,24 (San - Dwernik)

C = 0, 133 * 3, 24 = 0, 430

Podstawiamy do równania:

$$Q_{50\%} = 0,430*1424^{0,84} = 445,6\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

C_v – 0,8 dla rzek górskich

ϕ(p,s) – wartość funkcji Dębskiego odczytana z tablic = 2,9

$$Q_{\text{maxp}\%} = 445,6*\left( 1 + 0,8*2,9 \right) = 1479,39\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$$

WNIOSKI

Porównanie wyników

WZÓR ISZKOWSKIEGO $Q_{\max}\mathbf{=}68405,4\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$

WZÓR PAREŃSKIEGO $Q_{\max}\mathbf{=}1155,02\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$

METODA STACHY I FAL $Q_{\max}\mathbf{=}68405,4\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$

METODA DĘBSKIEGO I STACHY $Q_{\max}\mathbf{=}1479,39\left\lbrack \frac{m^{3}}{s} \right\rbrack$

Rzeka Mała panew o profilu TURAWA ma widoczną Różnice w wynikach pomiarów maksymalnych przepływów zlewni niekontrolowanych. Spowodowane są tym że każda z metod ma swój własny sposób liczenia i różny poziom trudności. Im dalsza metoda tym więcej wymaganych wskaźników szukanych w tabelach, wykresach.