ZLEWISKO MORZA:obszar,zespół dorzeczy odprowadzających wodę do 1 wspólnego morza DORZECZE:obszar z którego wody spływają do jednego systemu rzecznego ZLEWNIA:obszar z którego całkowity odpływ wód powierzchniowych następuje ciekami naturalnymi do określonego przekroju cieku(wodowskazu,ujścia) RZĄD CIEKU:I)wszystkie cieki wchodzą do morzaII)dopływ do cieku IrzęduIII)dopływ do cieku IIrzędu itd. POWIERZCHNIA ZLEWNI:jest rzutem na płaszczyznę poziomą obszaru zamkniętego linią wododziałową przechodzącą do ujścia cieku lub przekroju zamykającego poprzez największe wzniesienie terenu GRANICA ZLEWNI:jest miejscem geometrycznym punktów o zerowym gradiencie energii CIEK GŁÓWNY:ciek który posiada większą powierzchnię zlewni DOPŁYW:ciek o mniejszej powierzchni zlewni SPADEK ZLEWNI:stosunek wysokości ∆H trójkąta równoważnego powierzchni pomiędzy profilem cieku a układem współrzędnych do długości zlewni Lmax=L+l I=∆H/Lmax[‰] F=(∆H*Lmax)/2 ∆H=2F/Lmax UMOWNY SPADEK ZLEWNI:J=(Wźr-Wp)/L GĘSTOŚĆ SIECI RZECZYWISTEJ:stosunek sumarycznej długości wszystkich cieków wraz z suchymi dolinami L+l do powierzchni zlewni A ρ=∑n(L+l)i/A[1/km] ŚREDNIA DŁUGOŚĆ STOKÓW:lS=1/1,8ρ ŚREDNI SPADEK STOKÓW:stosunek iloczynu sumy długości warstwic kj i różnicy wysokości pomiędzy nimi ∆h do powierzchni zlewni A JS=(∆h∑i=1kj)/A[m*km/km2]=[‰] KLASYFIKACJA CIEKÓW WG HORTONA STRAHLERA:1)cieki źródłowe są ciekami I rzędu 2)rząd cieku ulega podwyższeniu gdy łączą się dwa cieki tego samego rzędu 3)jeżeli ciek łączy się z ciekiem wyższym o więcej niż 1 rząd to rząd cieku nie ulega podwyższeniu WSKAŹNIKI PRAW HORTONA:1)Wskaźnik liczby cieków RB=Ni/Ni+1≈const N-liczba cieków i-rząd cieków 2)Wskaźnik średniej długości cieków RL=Li+1/Li≈const Li-średnia długość cieków 3)Wskaźnik średniej powierzchni zlewni RA=Ai+1/Ai≈const Ai+1-średnia powierzchnia rzędu 1 Ai-średnia powierzchnia rzędu i METODA ANALOGII HYDROLOGICZNEJ:stosowana w przypadku:braku danych hydrometrycznych,danych krótkookresowych,niekompletnych. Zlewnie musza być do siebie w jakiś sposób podobne aby przenieść informacje METODA EKSTRAPOLACJI: QB=k*Qw(AB/Aw)n QB-przepływ w przekroju badanym Qw=przepływ średni SSQ w przekroju wodowskazowym AB-powierzchnia zlewni do przekroju badanego Aw=powierzchnia zlewni do przekroju wodowskazowego n,k=1 parametry równania METODA INTERPOLACJI:QB=Qg+∆Q=Qg+[(Qd-Qg)/(Ad-Ag)]*(AB-Ag) QB-przepływ w przekroju badanym w m3/s Qg-przepływ w przekroju wodowskazowym górnym Qd-...dolnym AB-powierzchnia zlewni do przekroju badanego w km2 Ag-powierzchnia zlewni do przekroju wodowskazowego górnego w km2 Ad-...dolnego ZASOBY WODNE ZIEMI: woda słona 97%,słodka3%(pokrywa lodowcowa i lodowce68,3%,wody podziemne31,4%,inne0,04%) (powierzchnia woda słodka(ciecz):rzeki2%,bagna11%,jeziora87%) OPAD ATMOSFERYCZNY:produkt kondensacji pary wodnej spadający z chmur na powierzchnię ziemi w l/m2 lub mm Przyrządy do pomiaru opadu:deszczomierz Hellmana,wagowy,pluwiograf INTERCEPCJA:proces zatrzymania opadu na powierzchni biotycznej. Ilość zatrzymanej wody zależy od rodzaju pokrycia,gęstościpokrycia,pory roku,stopnia wegetacji. Ilość zatrzymanej wody na pokryciu zależy od wilgotności,prędkości wiatru,temperatury INFILTRACJA:proces wchłaniani wody przez grunt gdzie woda doprowadzana jest do poziomu horyzontu wodonośnego czyli poprzez strefę nawietrzonej(aerecji) do strefy nasyconej(saturacji).Intensywność zależy od przepuszczalności utworów powierzchniowych i intensywności zasilania(opadu,topnienia śniegu) FILTRACJA:(drugi etap procesu odpływu podziemnego)rozpoczyna się w momencie kiedy woda opadowa infiltrująca w grunt osiąga horyzont wodonośny.Woda zaczyna płynąć zgodnie ze spadkiem zwierciadła wody podziemnej PAROWANIE TERENOWE:ilość wody przenikającej do atmosfery w wyniku procesów fizycznych,fizjologicznych,chemicznych,technologicznych.Określa się w mm warstwy wody wyparowanej z danej powierzchni w jednostce czasu.PAROWANIE POTENCJALNE:max ilość pary wodnej którą może wchłonąć powietrze atmosferyczne nad określonym obszarem ziemi TRANSPIRACJA:wydzielenie pary wodnej przez rośliny głównie przez aparaty szparkowe liści EWAPOTRANSPIRACJA:parowanie i transpiracja łącznie OPAD NETTO:część opadu który osiągnął powierzchnie gruntu OPAD EFEKTYWNY:część opadu która przechodzi w odpływ powierzchniowy następuje kiedy natężenie opadu jest większe od infiltracji BILANS WODY-PODSTAWOWY:P=q+S+∆R ∆R=Rk-RP P-wysokość opadu[mm wszędzie] q-wysokość odpływu S-wysokość strat ∆R-różnica retencji Rk-retencja na końcu okresu bilansowania RP-...na początku... POSZERZONY:Pa+PP+Z+RP=qP+qg+E+T+G+Rk Pa-wysokość opadu atmosferycznego[mm wszędzie] PP-wysokość opadu poziomego(szron,rosa,mgła) Z-odpływ wody z zewnątrz obszaru RP-retencja na początku okresu bilansowania[mm] qP-wysokość odpływu powierzchniowego qg-...podziemnego E-ewapotranspiracja T-transpiracja G-zużycie wody przez gospodarkę Rk-retencja na końcu okresu bilansowania CIEKI NATURALNE:strugi,strumienie,potoki,rzeki oraz inne wody płynące w sposób ciągły lub okresowy korytami naturalnymi RZEKA:ciek naturalny powstały z połączenia potoków i strumieni zasilany spływem powierzchniowym i podziemnym z powierzchni zlewni mający ukształtowane koryto i płynący pod działaniem siły grawitacyjnej POTOKI GÓRSKIE:wszystkie cieki naturalne o dł. nie większej niż 15 km wypływające na rzędnej położonej na wysokości ≥500m.n.p.m. o spadku podłużnym na odcinku pierwszych 2km co najmniej 1% STAN WODY(H):wzniesienie zwierciadła wody ponad poziom zera wodowskazu NAPEŁNIENIE(T):wzniesienie zwierciadła wody ponad rzędną dna teoretycznego(rzędna przy której przepływ=0) GŁĘBOKOŚĆ(B):wzniesienie zwierciadła wody ponad rzędną dna rzeczywistego w przekroju poprzecznym koryta WODOWSKAZ:wyskalowany przyrząd do mierzenia poziomu wody osadzony w określonym profilu wodowskazowym.Zwykle posiada odpowiednią podziałkę(łatę wodowskazową) do odczytu stanu wody tj. poziomu wody w odniesieniu do zera wodowskazu RODZAJE:łatowe(grupowe,schodkowe),palowe,pływakowe ŁATA WODOWSKAZOWA:wyskalowana listwa używana do pomiaru stanu wody w korycie cieku, zbiorniku,jeziorze itp. RODZAJE:proste,skośne SPOSÓB MONTAŻU:wolnostojące,przy filarze mostu,przy izbicy ZERO WODOWSKAZU:umowny poziom usytuowania początku skali[0cm] na łacie wodowskazowej dowiązany geodezyjnie do państwowej sieci niwelacyjnej wyrażony w m.n.p.m. WW(wysoka woda)najwyższy stan wody NW(niska woda)najniższy stan wody POMIAR STANU WODY:są podstawową charakterystyką hydrologiczną rzeki.Mierzy się za pomocą wodowskazów.Miejsce prowadzenia pomiarów stanu wody nazywa się posterunkiem wodowskazowym, natomiast punkt na rzece w którym zainstalowany jest wodowskaz nosi nazwę profilu wodowskazowego POMIARY TERMINOWE(łaty wodowskazowe):wykonywane w określonej chwili czasu-standardowo o 6 rano UTC PROFILE WODOWSKAZOWE:powinien być tak zlokalizowany aby możliwe było właściwe funkcjonowanie posterunku LOKALIZACJA PROFILU winna spełniać następujące warunki: a)koryto rzeki w profilu wodowskazowym powinno być zwarte, jednolite i mieścić cały przepływ rzeki b)zwierciadło wody w profilu wodowskazowym powinno być swobodne(nie powinno znajdować się pod wpływem spiętrzeń i depresji wywołanych przez czynniki naturalne i sztuczne) c)dno rzeki nie powinno ulegać zmianom(erozji lub akumulacji) i nie powinno zarastać roślinnością rzeczna d)profil musi być tak dobrany aby istniały w nim dogodne warunki techniczne do założenia wodowskazu oraz aby można było zapewnić ochronę wodowskazu przed uszkodzeniami e)wodowskaz musi być łatwo dostępny dla obserwatora przy każdym stanie wody aby odczytać podziałkę wodowskazową OBSERWACJE TERMINOWE:a)zwyczajne:wykonywane raz na dobę zazwyczaj o 7 oraz 7,12,19 dla obiektów gospodarki wodnej(elektrownie wodne,śluzy)b)nadzwyczajne:wykonuje się w okresie wezbrań od momentu osiągnięcia stanu alarmowego.Na rzekach górskich co 3,2 a nawet co 1 godzinę.Na rzekach nizinnych 3 razy na dobę OBSERWACJE CIĄGŁE:wykonywane za pomocą samopisów(limnigrafów) LIMNIGRAF:użądzenie umożliwiające ciągłą rejestrację stanu i zmian poziomu wody.Umieszczony w budce limnigraficznej.Odtwarza na wykresie przebieg dobowy,tygodniowy,miesięczny,roczny stanu wody.Składa się z pływaka na taśmie lub lince z przeciwwagą napędzającego koło pomiarowe a za jego pośrednictwem elementy kreślące hydrogram.Pływak limnigrafu umieszczony jest w studni limnigraficznej połączonej przewodem z korytem rzeki.Ujście przewodu musi znajdować się poniżej NNW(najniższej wody wieloletniej) SPOSÓB WBUDOWANIA rzecznych limnigrafów pływakowych:w pionowej rurze,w studni z ujęciem poziomym,w studni połączonej z obszarem płynącej wody za pomocą przewodu lewarowego CYFROWE URZĄDZENIA do pomiaru stanu wód powierzchniowych:sonda ciśnieniowa z silnikową membraną,czujnik pływakowy do pomiaru poziomu wód powierzchniowych i gruntowych z rejestratorem,radarowy czujnik do bezkontaktowego pomiaru wody,kompaktowy czujnik bąbelkowy do pomiaru poziomu wody PRZEPŁYW(Q):objętość wody przepływającej przez przekrój poprzeczny koryta w jednostce czasu[m3/s] Q=F*v F-pole przekroju do zwierciadła wody[m2] v-prędkość średnia[m/s] ODPŁYW:objętość wody dopływająca ze zlewni przez przekrój poprzeczny koryta cieku w danym czasie[m3] HYDROGRAM ODPŁYWU:wykres przedstawiający zmienność przepływu w czasie METODY POMIARU NATĘŻENIA PRZEPŁYWU:Bezpośrednie(wolumetryczna,znacznikowa,wykorzystująca przelewy i koryta pomiarowe),Pośrednie(pływakowa,punktowa z wykorzystaniem młynka hydrometrycznego lub ADC,oparta o pomiar przekroju poprzecznego i spadu zwierciadła wody) M.WOLUMETRYCZNA(podstawionego naczynia):Q=V/tśr V-objętość jakiegoś naczynia tśr-czas średni M.ZNACZNIKOWA:polega na wprowadzeniu do cieku substancji która stanowi znacznik(roztwór soli,barwnik).Zmiana stężenia znacznika(przewodność el.,barwy)w czasie pozwala na wyznaczenie przepływu Q=M/∫tnto(C-Co)dt M-masa znacznika C-stężenie znacznika[mg/dm3] t-czas[s] M.WYKORZYSTUJĄCA PRZELEWY I KORYTA POMIAROWE:metoda wymaga zainstalowania w przekroju pomiarowym przelewu którego kształt jest zależny od amplitudy zmian przepływu.Przepływ obliczamy ze wzorów mierząc wysokość warstwy przelewającej się wody h w odległości co najmniej 3h od przelewu z uwagi na krzywiznę zwierciadła wody nad przelewem Przelew Ponceleta:Q=⅔Mbh2/3√2gh Q-przepływ[m3/s] b-szerokość przelewającej się wody[m] h-wysokość warstwy wody[m] B-szerokość zwierciadła wody przed przelewem[m] p-odległość od dna do dolnej krawędzi przelewu[m] M-współczynnik wydatku prelewu Przelew Thomsona:1,4h2/5 gdy α=90o Koryto Parshalla:Q=0,372b(Hg/0,305)1,57b0,026 b0,026-szerokość przelewu Hg-stan pomierzony na łacie(górny) M.PŁYWAKOWA:Vp-prędkość powierzchniowa=l/t Wzór Wagnera:Vśr-prędkość śednia=0,705Vp+0,001Vp2 Fśr-średnia pow. przekroju poprzecznego=1/mΣmj=1Fj Q=Fśr*Vśr M.PUNKTOWE:MŁYNEK HYDROMETRYCZNY:przyrząd służący do pomiaru prędkości wody.Ruch przepływającej wody powoduje obrót wirnika,obroty te zliczane są w czasie V=α+β*n α,β-stałe młynka,współczynniki określane w czasie cechowania(kalibracji)młynka w kanale hydrometrycznym n-liczba obrotów młynka w czasie[obroty/s] ADC(akustyczny czujnik prędkości przepływu wody):przeznaczony do pomiarów punktowych prędkości wody w strumieniach,rzekach,dopływach rzek,potokach,kanałach otwartych.Przy użyciu nowoczesnych najaktualniejszych akustycznych metod pomiaru w połączeniu z zastosowaniem najwyższej jakości procesora sygnałowego umożliwia uzyskanie bardzo dokładnych i wiarygodnych wyników pomiaru.Posiada wbudowany czujnik ciśnienia który zapewnia automatyczne odczyty głębokości i podpowiada użytkownikowi jak ustawić przyrząd w jego prawidłowej pozycji pracy TACHOIDA:rozkład prędkości przepływu wody w pionie hydrometrycznym Vśr=Ftachoidy/h PRĘDKOŚĆ ŚREDNIA Metoda.IMGW:h<0,20m Vśr=α+β*n0,4h 0,20m<h<0,60m Vśr=α+0,25β(n0,2h+2n0,4h+n0,8h) h>0,60m Vśr=α+0,1β(nd+2n0,2h+3n0,4h+3n0,8h+np) nd-liczba obrotów przy dnie np-...powierzchni PRZEPŁYW DLA DANEGO PRZEKROJU:M.RACHUNKOWA: Q1=2/3*V1*F1 Q2=[(V1+V2)/2]*F2 Q3=2/3*V2*F3 Q=Q1+Q2+Q3 M.HARLACHERA:polega na wykorzystaniu tachoid przedstawiających rozkłady prędkości w poszczególnych pionach.Prędkości średnie dla danego pionu pomnożone głębokości wody w poszczególnych pionach(Vśr,h)odkłada się w dół od zwierciadła wody przyjmując taką skalę by wykres iloczynów mieścił się w obrębie rozpatrywanego przekroju.Pole zawarte między tą krzywą a zwierciadłem wody jest przepływem w przyjętej skali rysunku M.CULMANNA:polega na wyznaczeniu izotach czyli linii jednakowych prędkości.wykreśla się je na podstawie tachoid,mnożąc pola pomiędzy kolejnymi izotachami przez prędkość będącą średnią arytmetyczną prędkości ograniczających i sumując iloczyny otrzymujemy przepływ całkowity w danym przekroju Q=Σmi=1[(Vi+Vi+1)/2]*F1 M.OPARTA O POMIAR PRZEKROJU POPRZECZNEGO i spadku zwierciadła wody:Przepływ o określonym przekroju rzeki: Q=F*v Q-przepływ[m3/s] F-pole przekroju do zwierciadła wody[m2] v-prędkość średnia[m/s] J=∆H/L WZÓR CHEZY na obliczenie średniej prędkości przepływu:v=c√R*J c-współczynnik prędkości R-promień hydrauliczny J-spadek lini energii R=F/U U-obwód zwilżony WZÓR MANNINGA na obliczenie współczynnika prędkości:c=1/n*R1/6 n-współczynnik szorstkości(niska trawa n=0,035; drzewa n=0,120) KRZYWA PRZEPŁYWU(konsumpcyjna):przedstawia związek regresyjny pomiędzy jednocześnie zmienionymi wartościami natężenia przepływu i stanu wody Q=f(H) Uproszczenie takie nie może być stosowane w warunkach ruchu nieustalonego lub zaburzonego,wtedy powyższy związek przyjmuje postać Q=f(H,z) z-zmienna charakteryzująca wpływ zakłócającego czynnika.W rzeczywistości jest to funkcja wielu zmiennych z których większość ulega zmianom w czasie Q=f(H,J,F,n,U,z) Q-natężenie przepływu H-stan wody J-spadek zwierciadła wody F-pow.przekroju poprzecznego n-współczynnik szorstkości koryta U-obwód zwilżony z-wektor pozostałych czynników od których może zależeć przepływ przy stanie H KSZTAŁT i punkty szczególne krzywej przepływu: PUNKT DENNY:wyznacza stan wody Hd przy którym Q=0 PUNKT ZAŁOMU:wyznaczony przez przecięcie skarpy brzegowej koryta głównego ze skarpą koryta w którym występują najniższe stany wody PUNKT BRZEGOWY:znajduje się na poziomie stanu brzegowego tj. stanu wody odpowiadającego położeniu krawędzi brzegów głównego koryta rzeki PUNKT GRANICZNY:odpowiada najwyższemu stanowi wody jaki wystąpił w danym przekroju wodowskazowym w okresie obserwacji NIESTACJONARNOŚĆ KRZYWEJ PRZEPŁYWU:czynniki wpływające na rozrzut punktów pomiarowych:a)Zmiany warunków pomiaru stanu wody(zmiana poziomu zera wodowskazu,zmiana przekroju wodowskazowego w wyniku przeniesienia posterunku pomiarowego w inne miejsce wzdłuż brzegu rzeki)b)Zmiany kształtu przekroju poprzecznego koryta i doliny rzecznej(zmiany koryta rzeki spowodowane erozją dna lub akumulacja materiału dennego w przekroju pomiarowym,zmiany kształtu przekroju poprzecznego rzeki spowodowane regulacja lub obwałowaniem koryta)c)Sezonowe zmiany warunków przepływu wody w rzece(zarastanie koryt rzecznych w okresie letnim,zjawiska lodowe w okresie zimowym)d)Zmiany podłużnego spadku zwierciadła wody w rzece(oddziaływanie stanu odbiornika czyli rzeki,jeziora,sztucznego zbiornika wodnego lub morza,warunki nieustalonego ruchu wody podczas przemieszczania się fal wezbraniowych RÓWNANIE KRZYWEJ PRZEPŁYWU:Funkcja Potęgowa:RÓWNANIE HARLACHERA:Q=a(H-B)n Wielomian drugiego stopnia:RÓWNANIE BUBENDEYA:Q=a+bH+cHn OBLICZANIE B(punktu dennego krzywej przepływu):Metody Terenowe:T=H-B przy korycie regularnym i stałym spadku dna koryta B=1/k∑ki=1Hi-Ti przy korycie nieregularnym i zmiennym spadku dna koryta B=H-minT±LJ M. GŁUSZKOWA:na empirycznej krzywej przepływu w zakresie stanów niskich wyznaczamy 2 punkty o współrzędnych(H1,Q1) i (H2,Q2) Obliczamy średnią geometryczną z przepływów Q3=√(Q1*Q2) Z empirycznej krzywej przepływu określamy stan H3 odpowiadający obliczonej wartości Q3 Wprowadzając określone wartości do równania Harlachera otrzymujemy układ równań Q1=a(H1-B)n Q2=a(H2-B)n Q3=a(H3-B)n Podstawiając otrzymane równania do 1 równania mamy: a(H3-B)n=√[a(H1-B)n*a(H2-B)n] po podniesieniu równania do kwadratu i wyciągnięciu pierwiastka stopnia n otrzymujemy (H3-B)2=(H1-B)*(H2-B) stąd: B=(H1*H2-H32)/(H1+H2-2H3) M. GRAFICZNA:polega na odręcznym wyrównaniu punktów pomiarowych o współrzędnych T,Q naniesionych na wykres w skali logarytmicznej.Wartość loga odczytuje się z wykresu w punkcie w którym wyrównana prosta przecina oś poziomą-punkt przecięcia ma współrzędne logT=0 logQ=loga Parametr n określa się jako kotangens kąta α zawartego między osią logQ a wyrównaną prostą n=ctgα=logQ/logT M. GRAFICZNO-ANALITYCZNA:polega na wyrównaniu odręcznych punktów pomiarowych naniesionych na wykres w skali log za pomocą lini prostej.Na wyrównanej prostej obiera się 2 punkty położone w pobliżu skrajnych punktów pomiarowych na wykresie.Współrzędne punktów na prostej to: punkt1:x1=logT1 y1=logQ1 2:x2=logT2 y2=logQ2 n=ctgα=(y2-y1)/(x2-x1) loga=logQ1+nlogT1 METODA ANALITYCZNA:pozwala wyznaczyć parametry a,n przez matematyczne wyrównanie punktów pomiarowych metodą najmniejszych kwadratów.Do równania ogólnego logQ=loga+nlogT podstawia się współrzędne poszczególnych m punktów pomiarowych i otrzymuje się układ m równań z 2 niewiadomymi log a i n na podstawie którego uzyskuje się układ 2 równań normalnych ΣlogQi=mloga+nlogTi ΣlogTilogQi=logaΣlogTi+nΣ(logTi)2 Rozwiązując ten układ równań otrzymuje się poszukiwane wartości parametrów log a i n PRZEPŁYWY CHARAKTERYSTYCZNE:określone w ujednoliconej klasyfikacji przepływów:GŁÓWNE:maksymalny,minimalny,średni,środkowy OKRESOWE:określane na podst. krzywych czasu trwania:najdłużej trwający,środkowy KONWENCJONALNE:stosowane przy gospodarowaniu wodami PRAWDOPODOBNE:określone metodami statystycznymi,charakteryzujące się określonym prawdopodobieństwem przewyższenia P.GŁÓWNE I RZĘDU:WQ(wartość max)SQ(wartość średnia)ZQ(wartość środkowa,zwyczajna)NQ(wartość min) SQ=(Σ365t=1Qt)/365 P.GŁÓWNE II RZĘDU:odnoszą się do dłuższego czasu obserwacji:wysokie(WWQ,SWQ,ZWQ,NWQ)niskie,średnie,zwyczajne SWQ=(Σni=1WQ)/n P.MAX ROCZNE o określonym prawdopodobieństwie:Qmaxp%=Q50%[1+Φ(s,p)cv] P.MIN ROCZNE:Qminp%=Qmin50%*φminp% EROZJA WODNA RODZAJE:deszczowa,rzeczna(w górnym biegu rzeki:wgłębna,wsteczna;w środkowym:boczna,denna),morska RUMOWISKA RZECZNE RODZAJE:tonowe,wleczone,unoszone,zawieszone,roztwory wg sposobu poruszania:wleczone,unoszone,zawieszone