1. Jaki przyrząd pomiarowy służący do (punktowego) pomiaru prędkości przepływu
wody nie wykazuje strefy martwej?
Młynek hydrometryczny ?
2. Wymień wielkości hydrologiczne, których pomiary są wykonywane w przekrojach
rzek na terenie Polski i omów sposób wykonania pomiaru jednej z nich.
pomiar stanu wody;pomiar natężenia przepływu;pomiar temperatury wody;pomiar rumowiska unoszonego;
pomiar rumowiska wleczonego;geodezyjny pomiar przekroju poprzecznego koryta rzecznego;
geodezyjny pomiar profilu podłużnego koryta rzecznego;geodezyjny pomiar spadku zwierciadła wody;
Najprostszym i najczęściej wykorzystywanym hydrologicznym przyrządem pomiarowym jest ŁATA WODOWSKAZOWA. Jest to urządzenie służące do pomiaru stanu wody składające się z konstrukcji nośnej z przymocowanym do niej podziałem w postaci segmentowanych tablic. Za pomocą łaty wodowskazowej mierzy się wysokość lustra wody w stosunku obranej płaszczyzny odniesienia (tzw. zero wodowskazu). Wartość elementarna podziału ma długość 2 cm, a opis cyfrowy podany jest co 10 cm. Odczyt stanu wody dokonywany jest z dokładnością do 1 cm przez obserwatora w określonych terminach obserwacji.
3. Co to jest umowne zero wodowskazu i w jakim celu jest używane?
Umowny poziom usytuowania początku skali [0 cm] na łacie wodowskazowej, dowiązany geodezyjnie do państwowej sieci niwelacyjnej, wyrażony w metrach [n.p.m.] w Kronsztadt. Rzędna punktu zerowego wodowskazu określona niwelacyjnie w stosunku do poziomu odniesienia.Stosowane w celu odczytania stanu wody.
4. Jaki przyrząd służy do ciągłego pomiaru stanu wody? Opisz krótko jego budowę i zasadę
działania.
Do ciągłych obserwacji stanu wody służy LIMNIGRAF - urządzenie umożliwiające ciągłą rejestrację stanu i zmian poziomu wody. Limnigraf umieszczany jest w budce limnigraficznej. Wyróżnia się dwa podstawowe typy limnigrafów - o zapisie stanów wód analogowym i cyfrowym. Obecnie coraz częściej stosuje się cyfrowe systemy rejestracji stanów wód, przy czym odpowiedni przetwornik pomiarowy na podstawie pomiaru ciśnienia hydrostatycznego słupa wody określa jego wysokość nad poziom zainstalowania czujnika. Urządzenia analogowe zapisują na taśmie papierowej pionowy ruch pływaka.
5. W jaki sposób wykonywane są nadzwyczajne pomiary stanu wody ?
Po przekroczeniu stanu ostrzegawczego pomiary nadzwyczajne są wykonywane co 6 godzin,a po przekroczeniu stanu alarmowego co 3 godziny.
6. Wyjaśnij cel stosowania „roku hydrologicznego”.
Ciągły dwunastomiesięczny okres, w Polsce od 1 listopada do 31 października; wprowadzony dla łatwiejszego bilansowania zasobów wodnych. Wszystkie charakterystyki hydrologiczne obliczane są dla lat hydrologicznych.
Związane jest to z retencją opadów w postaci śniegu i lodu w początkowym okresie roku hydrologicznego, co później uwidocznia się podczas wiosennych roztopów. W ten sposób nie występuje sytuacja, gdy opady z poprzedniego roku hydrologicznego mają wpływ na poziom wód w późniejszym okresie kolejnego roku hydrologicznego.
7. Co to jest retencja intercepcji?
Proces intercepcji roślin polega na przechwyceniu części opadu atmosferycznego przez pokrycie terenu, a następnie wyparowaniu tej części opadu do atmosfery.
8. Wyjaśnij czym są przepływy główne I rzędu.
PG wyznaczane w poszczególnych latach z okresów rocznych, półrocznych, miesięcznych noszą nazwę przepływów charateystycznych I rzędu. Przepływ główny I rzędu :-SQ śr. wartość przepływu w okresie T. Wartość SQ należy traktować jako pewną wartość będącą wynikiem uśredniania przepływów dobowych zaobserw. w okresie T, a nie jako średnią w sensie wartości oczekiwanej zmiennej losowej. Stąd błąd oszacowania zależy od tych samych czynników co błąd oszacowania chwilowej wartości przepływu. -WQ( przepływ maksymalny) , przepływ o największej wartości w ciągu roku hydrologicznego, Jednorodny zbiór największych przepływów rocznych , zaobserwowanych w ciągu N lat, tworzy prób losową. Jednak z punktu widzenia najważniejsze jest wezbranie mogące pojawiać się kilka razy w ciągu roku. NQ (przepływ minimalny)- przepływ o najmilszej wartości w ciągu roku hydrol., ZQ- przepływ zwyczajny( mediana) rzadko stosow, bo ma wartości ~ SQ.
9. Wyjaśnij czym są przepływy główne II rzędu.
PG II rzędu- mogą to być wart. charakteryzujące zasoby wodne koryta w danym przekroju w okresie równym wielokrotności T lub ciągi PG I rzędu; WQi, SQi, NQi. PG II rzędu mogą być wyznacane na podst PG I rzędu z okresów rocz, półrocz., miesięcy. PG II rzędu: WWQ….(największy przepływ z max. przepł .rocznych z okresu …), WSQ…(najw. ze średnich w okresie…), WNQ…(najmn. z min. w okresie…), SWQ…(średni z najw. w okr…), SSQ…(średni ze średnich w okr…), SNQ..(średni z najm, w okr..),NW…( minimalny z max. w okr…), NSQ..( min. ze śr w ok..), nN…(min. z min w okr..).
10. Po co wyznacza się przepływ nienaruszalny hydrobiologiczny ?
Aby zabezpieczyć założony stan ekologiczny cieku (zachowanie podstawowych form flory i fauny charakterystycznych dla środowiska wodnego rzek)
11. Wymień znane ci przepływy konwencjonalne (minimum dwa)
Przepływy konwencjonalne są ustalane na różne potrzeby związane z wykorzystaniem i ochroną zasobów wodnych bądź ograniczeniem szkodliwego działania wód.Nazwa, definicja, symbol oznaczenia oraz metoda wyznaczania każdego z tych przepływów są przedmiotem konwencji (umowy).
przepływ dozwolony - przepływ który nie powoduje szkód
powodziowych poniżej budowli piętrzącej
przepływ gwarantowany - przepływ poniżej budowli piętrzącej,
będący sumą przepływu nienaruszalnego oraz przepływu
niezbędnego do pokrycia potrzeb wodnych
12. Podaj definicję i sposób wyznaczenia przepływu dozwolonego.
Wartość przepływu dozwolonego - w przypadku terenów zagospodarowanych o bogatej infrastrukturze - ustala się w zależności od warunków lokalnych za pomocą modelowania matematycznego obszarów zalewu przy różnych wartościach natężenia przepływu poniżej urządzenia wodnego.
Wartość przepływu dozwolonego - w przypadku terenów
niezagospodarowanych, pozbawionych infrastruktury - ustala się w
przybliżony sposób jako:
Qdoz = SWQ lub Qdoz = Qmax;50%
13. Wymień i omów kryteria określania przepływu nienaruszalnego metodą Kostrzewy.
Podstawowymi kryteriami określania przepływu nienaruszalnego,któremu jakościowo odpowiadają wody pierwszej i drugiej klasy czystości są:
1 przesłanki hydrobiologiczne warunkujące zachowanie podstawowych form flory i fauny, charakterystycznych dla środowiska wodnego rzek (przepływ nienaruszalny hydrobiologiczny Qnh)
2 wymagania rybacko wędkarskie (kryterium przeżywalności ryb Qnr )
3 ochrona obiektów przyrodniczych o charakterze parków narodowych i rezerwatów oraz zachowanie piękna krajobrazu
4 wymagania rzecznej turystyki wodnej Qnt
Najistotniejsze znaczenie dla większości rzek w Polsce mają dwa pierwsze kryteria.
14. Podaj definicję niżówki, wezbrania i sposób ich wyznaczenia (wskazówka: wykorzystaj przepływ
graniczny). Niżówka-okres, w którym przepływy są równe lub niższe od przyjętego przepływu granicznego niżówki.Q(t)≤Qg,n;kryteria hydrologiczne określania przepływu granicznego;wartość największa roczna z przepływów minimalnych z wieloletniego okresu obserwacji:QH1g,n=max(NQi)=WNQ i=1,2..N;wartość średnia z przepływów minimalnych rocznych z wieloletniego okresu obserwacji:QH2g,n=1/N ∑ NQi=SNQ;wartość środkowa z przepływów minimalnych rocznych z wieloletniego okresu obserwacji(mediana); QH3g,n=Qmin,50%=ZNQ;kryterium gospodarcze;okres braki wody dla zaspokojenia userów; QG1g,n= Qn+∑ Qu,j; Qn-przepływ nienaruszalny; Qu,j-zapotrzebowanie użytkownika wody;k-liczba user;wymagania żeglugi śródlądowej,minimaplny przepływ żeglowny QG2g,n=Qmin,ż;wezbranie-okres w którym przepływy są równe lub wyższe od przyjętego przepływu granicznego wezbrania; Q(t)≥Qg,n;kryterium hydrologiczne; wartość najmniejsza roczna z przepływów maksymalnych z wieloletniego okresu obserwacji:QH1g,w=min(WQi)=NNQ; wartość średnia z przepływów maksymalnych rocznych z wieloletniego okresu obserwacji:QH2g,w=1/N ∑ WQi=SWQ; wartość środkowa z przepływów maksymalnych rocznych z wieloletniego okresu obserwacji(mediana); QH3g,w=Qmax,50%=ZWQ;kryterium gospodarcze;ochrona przeciwpowodziowa;przepływ gr jest przepływ dozwolony;najwyższa wart przepływu nie powodująca jeszcze szkód powodziowych; QG1g,w= Qdoz;wymagania żeglugi śródlądowej-maks przepływ żeglowny; QG2g,w= Qmax,ż
15. Omów skutki wyboru jako graniczny przepływ niżówki następujących przepływów
drugiego rzędu: WNQ, SNQ, ZNQ, NNQ
WNQ - Największy przepływ z minimalnych przepływów rocznych w ciągu N lat
SNQ - Średni przepływ z minimalnych przepływów rocznych w ciągu N lat
ZNQ - Zwyczajny przepływ z minimalnych przepływów rocznych w ciągu N lat
NNQ - Najmniejszy przepływ z minimalnych przepływów rocznych w ciągu N lat
16. Omów skutki wyboru jako graniczny przepływ wezbrania następujących przepływów
drugiego rzędu: WWQ, SWQ, ZWQ, NWQ
WWQ - Największy przepływ z maksymalnych przepływów rocznych w ciągu N lat
SWQ - Średni przepływ z maksymalnych przepływów rocznych w ciągu N lat
ZWQ - Zwyczajny przepływ z maksymalnych przepływów rocznych w ciągu N lat
NWQ - Najmniejszy przepływ z maksymalnych przepływów rocznych w ciągu N lat
17. Wymień metody obliczania charakterystyk hydrologicznych w zlewniach Niekontrolowanych
Metoda podobieństwa hydrologicznego, Równanie bilansu wodnego, Opad efektywny + Chwilowy hydrogram jednostkowy, Bardziej skomplikowane modele zlewni (np. uwzględniające odpływ podpowierzchniowy)
18. Podaj definicję opadu efektywnego
Część opadu ulegająca transformacji w spływ powierzchniowy.
Nadwyżka wody po wypełnieniu retencji początkowej zlewni, przy uwzględnieniu procesu infiltracji zachodzącego przez cały czas trwania opadu.
19. Od czego zależy wybór numeru krzywej CN w metodzie SCS?
przepuszczalności gruntów na obszarze danej zlewni
pokrycia szatą roślinną
charakteru zagospodarowania przestrzennego
początkowego stanu retencji (uwilgotnienia powierzchni zlewni)
20. Podaj równanie bilansu wiążące opad efektywny z opadem netto (wraz ze znaczeniem
symboli + rysunek)
Równanie bilansu:
P(t)=Sp+F(t)+Pe(t); Sp=Ri+Rp;Ri-retencja intercepcji;Rp-retencja powierzchniowa;
Oznaczamy opad netto jako: Pn(t)=P(t)-Sp ale zawsze Pn(t)≥0; Sp-straty początkowe; Pe(t)=f(Pn(t));
Dobór funkcji f zależy od: przepuszczalności gruntów na obszarze danej zlewni;pokrycia sztą roślinną;charakteru zagospodarowania przestrzennego;początkowego stanu retencji(uwilgotnienia powierzchni zlewni);Na podstawie wieloletnich badań w instytucie SCS opracowano grupę 101 funkcji f(Pn(t)) oznaczonych kolejnymi numerami CN od 0 do 100;
21. Omów konceptualny model zlewni w postaci liniowego zbiornika (podstawowe
równania + rysunek)
Zbiornik fizyczny(nieliniowy) opisany układem równań: B dz(t)/dt = x(t) - y(t); y(t)=φF √(2gz(t)); uproszczony zbiornik (liniowy): dz(t)/dt =x(t)-y(t); y(t)=1/k z(t)[zróżniczkowane równanie wyjścia] ; po uproszczeniu[podstawiamy równanie wyjścia do równania ciągłości]: k dy(t)/dt = x(t) - y(t);gdzie F,φ - otwór; B-pole podstawy; k-retencyjność;
26. Wyprowadź wzór na przepływ w przekroju niekontrolowanym, znajdującym się pomiędzy
przekrojami kontrolowanymi, zakładając że przyrost przepływu jest proporcjonalny do
przyrostu powierzchni zlewni.; Q0=Qw1+ (Qw2-Qw1)/(Aw2-Aw1) (A0-Aw1)
27. Co to jest krzywa przepływu ?
krzywa przepływu- jest to krzywa, która pokazuje nam na wykresie związek pomiędzy mierzonym natężeniem przepływu Q i mierzonym stanem wody H. Dzięki temu związkowi, można wyliczyć dobowe wartości natężenia przepływu na podstawie obserwowanych wartości stanu. Punkty nanosimy na wykres; wybieramy jednorodną grupę wyników pomiarów (Qi,Hi) i aproksymujemy wyniki za pomocą wykresu w postaci krzywej. Celem opracowania KP jest obliczenie codziennych wartości przepływu na podstawie danych wodnych( potrzebnych do dostarczenia gospodarce wodnej) krzywa przepływu w warunkach ruchu wolnozmiennego w regularnym korycie rzeki:Q=αhγmax ; β=H-hmax; Q=α(H-β)γ
28. Czynniki uwzględniane w poprawce letniej do krzywej przepływu
QL = kL*Q
np. 15 VII H = 250cm
kL = 0.58
29. Czynniki uwzględniane w poprawce zimowej do krzywej przepływu
Qz = kz*Q
Śryż kz = 0.9
Lód brzegowy kz = 0.8
Pokrywa lodowa kz = 0.5
Kra kz = 0.85
30. Jaka podstawowa zależność pomiędzy przepływem a prędkością średnią jest podstawą
większości metod pomiarowych przepływu ?
*ĆWICZENIA 2
dokumentacja hydrologiczna-opracowanie zawierające obliczenia charakterystyk hydrologicznych wykonane na podstawie dostępnych wieloletnich obserwacji i pomiarów hydrologicznych, meteorologicznych oraz pomiarów terenowych;cel dokumentacji:projektowanie urządzeń wodnych ;opracowania planistyczne;studium ochrony przeciwpowodziowej;opracowania stanowiące podstawę do wydania decyzji administracyjnych;ustalenia strefy ochronnej ujęcia wód powierzchniowych oraz obszaru ochronnego zbiorników wód śródlądowych
*ĆWICZENIA 3
pomiary podstawowych wielkości hydrologicznych w przekrojach hydrometrycznych;pomiar stanu wody H; pomiar natężenia przepływu Q;przyrządy:repery niwelacyjne;łaty wodowskazowe;limnigraf pływakowy;zasady wykonywania pomiarów wodowskazowych;są wykonywane o 6 UTC;zakres pomiarowy-stan wody; zjawiska lodowe;zarastanie koryta rzeki roślinnością;temperatura;ewentualnie rumowisko unoszone; na niektórych posterunkach pomiary wykonywane o 12 i 18;podstawowa technika wykonania pomiaru-w pionach hydrometrycznych na różnych głębokościach w 1,3, lub 5 punktach pionu;zasady wykonywania pomiarów natężenia przepływu-w każdym przekroju należy wykonać od 7 do 10 pomiarów w roku przy różnych stanach wody; przy bardzo niskich stanach w okresie niżówek i wezbraniach.
*ĆWICZENIA 4
--------------------
*ĆWICZENIA 5