POLITECHNIKA ŚLĄSKA

WYDZIAŁ INŻYNIERII ŚRODOWISKA I ENERGETYKI

Projekt nr 1

Podstawy Gospodarki Wodnej

Inżynieria Środowiska, semestr V

Grupa 2B

Agnieszka Danielczyk

Agnieszka Skoczylas

Gliwice, 2013

Spis treści

1. Położenie geograficzne i opis rzeki Dunajec

2. Przepływy charakterystyczne pierwszego i drugiego rzędu

3. Wykres napełniania i opróżniania zbiornika

4. Obliczenie wartości przepływów granicznych

5. Błędy pomiarowe

6. Wnioski

Załączniki:

1. Hydrogram początkowy i zoptymalizowany

2. Wykres napełniania i opróżniania zbiornika

3. Krzywa sumowa i pojemność zbiornika

.

1. Położenie geograficzne i opis rzeki Dunajec

Dunajec to prawobrzeżny dopływ Wisły, przepływający przez południową część Polski. Powstaje z połączenia Czarnego Dunajca i Białego Dunajca w mieście Nowy Targ. Długość rzeki wynosi 247 km, a powierzchnia dorzecza 6804 km², z tego w Polsce 4854,1 km², na Słowacji 1949,9 km² ( z czego 355,8 km² – na zlewnię samego Dunajca). Po połączeniu potoków źródłowych Dunajec płynie szeroką doliną przez Kotlinę Nowotarską. W Niedzicy oraz w Sromowcach Wyżnych zlokalizowane są dwie zapory spiętrzające jego wody. Przepływając przez Pieniny tworzy malowniczy przełom na odcinku między Sromowcami Niżnymi a Szczawnicą. Dunajec jest rzeką graniczną między Polską a Słowacją, uchodzi do Wisły w okolicach Opatowca i Ujścia Jezuickiego. Dunajec charakteryzuje się bardzo dużymi, gwałtownymi wahaniami poziomu wody i wielkości przepływu, co skutkowało nieraz katastrofalnymi powodziami. Utworzone zbiorniki wodne służą celom retencyjnym, energetycznym i rekreacyjnym.

Usytuowanie rzeki na mapie Polski

1. Przepływy charakterystyczne pierwszego i drugiego rzędu

Najniższy przepływ roczny NQ = 6,40 m³/s.

Średni przepływ roczny SQ 30,97 m³/s.

Najwyższy przepływ roczny WQ = 188,00m³/s.

Średnia z najmniejszych przepływów rocznych (NQ) z wielolecia SNQ = 4,02 [m³/s].

Średnia z przepływów średnich rocznych (SQ) z wielolecia SSQ = 13,2 [m³/s].

Średnia z największych przepływów rocznych (WQ) z wielolecia SWQ = 120 [m³/s].

Na podstawie powyższych wartości ustalono, że jest to rok hydrologiczny suchy (wartość SQ < SSQ), z okresami dużych i gwałtownych wezbrań wody przekraczającymi przepływ graniczny wyżówki (stany powodziowe).

1. Obliczenie wartości przepływów granicznych

Przepływ graniczny niżówki obliczono korzystając ze wzoru:

Q_grN = 0, 5 * SQ

Q_grN = 0, 5 * 30, 97 = 15, 485 m3/s

Przepływ graniczny wyżówki obliczono korzystając ze wzoru:

Q_grW = 1, 5 * SQ

Q_grW = 1, 5 * 30, 97 = 46, 455 m3/s

1. Hydrogram przepływu

Na wykresie (załącznik nr 1) przedstawiono hydrogram dopływu, odpływu, hydrogram skorygowany oraz przepływy graniczne wyżówki i niżówki.

1. Krzywa napełniania i opróżniania zbiornika

Na krzywej (załącznik nr 2) przedstawiono opróżnianie i napełnianie zaprojektowanego zbiornika. Dla wykonanych obliczeń odczytana z wykresu napełniania i opróżniania zbiornika minimalna objętość wynosi 57 715 849,8 m³.

1. Krzywa sumowa

Na podstawie wartości przepływu obliczono sumę objętości wody dopływającej do zbiornika w czasie całego roku. Na podstawie tej sumy stworzono wykres krzywej sumowej (załącznik nr 3). Wykonano obliczenia optymalnego przepływu metodą graficzną na krzywej sumowej, w tym celu obliczono wartość współczynnika korygującego „a” oraz kąty niżówki i wyżówki.

$$Q = \frac{V}{t} = \text{tg}\left( \alpha \right)*a$$

$$Q = \frac{V}{t} = \frac{200000000}{3196800} = 62,56\frac{m^{3}}{s} = a$$

Na podstawie obliczonej wartości tg(α) obliczono kąt α = 89,08 . Odczytany kąt α =7  różnił się od wartości obliczonej, w związku z tym obliczono współczynnik korygujący.

Obliczono nachylenie kąta krzywej dla niżówki korzystając ze wzorów:

Q_grN = a * tg(β)

$$\alpha = \text{arctg}\frac{Q_{\text{grN}}}{a} = \text{arctg}\frac{15,485}{62,56} = 13,9$$

Obliczono nachylenie kąta krzywej dla wyżówki korzystając ze wzorów:

Q_grW = a * tg(β)

$$\beta = \text{arctg}\frac{Q_{\text{grW}}}{a} = \text{arctg}\frac{46,455}{62,56} = 36,6$$

1. Wnioski

• Za pomocą metody graficznej (krzywej całkowej) oraz obliczeń otrzymano dwie minimalne objętości zbiornika retencyjnego. Dla metody obliczeniowej jest to objętość V_obl = 57 715 849, 8 m³, a dla metody graficznej objętość V_graf. = 3333333, 33 m³. Korzystniejsza jest objętość mniejsza, czyli otrzymana za pomocą metody graficznej ze względów ekonomicznych.

• Otrzymane objętości znacznie się różnią, co jest spowodowane niedokładnością odczytów pomiarów mające wpływ na końcowe wyniki.

• Z analizy hydrogramu wynika, że Dunajec jest rzeką górską - w ciągu roku występują nagłe i krótkotrwałe wezbrania wody.