1. Co to jest lepkość? Podział cieczy ze względu na charakter związku τ - μ.

Lepkość jest to właściwość cieczy polegająca na stawianiu oporu przy wzajemnym przesuwaniu się cząstek względem siebie. Właściwość tę ma jedynie ciecz znajdująca się w ruchu (powstają wtedy siły styczne τ zwane siłami oporów ruchu-tarcie), a zależy ona od rodzaju cieczy i jej temperatury. W obliczeniach praktycznych posługujemy się kinematycznym współczynnikiem lepkości υ, który jest ilorazem dynamicznego współczynnika lepkości i gęstości cieczy:

Gdzie:

μ - współczynnik proporcjonalności, zwany dynamicznym współczynnikiem lepkości [kg/m*s]

ρ - gęstość cieczy [kg/m³]

lepkość cieczy zmienia się bardzo szybko wraz z temperaturą i maleje przy jej wzroście.

2. Równanie bilansu wodnego z omówieniem składników.

Bilans jest zrównoważeniem przychodów i ubytków wody na określonej przestrzeni i w określonym czasie. Matematycznym zapisem bilansu wodnego jest równanie, w którym po lewej stronie zestawia się wszystkie przybytki, po prawej zaś - ubytki z rozpatrywanej przestrzeni hydrosfery. Składniki równania bilansowego podaje się w jednostkach objętości [m³] lub wysokości warstwy wody [mm].

Przychód wody = utrata wody

Z + P = H + S + R

Gdzie:

Z - zapas początkowy

P - opady atmosferyczne w okresie bilansowym

H - odpływ

S - Straty wody (parowanie, spożycie wody konsumpcyjne i produkcyjne)

R - zapas wody na koniec okresu bilansowego.

3. Co to jest ewapotranspiracja?

Oznacza proces w wyniku którego para wodna jest odprowadzana do atmosfery wskutek transpiracji roślin i parowania z gleby (obejmuje także parowanie wody zatrzymanej na roślinach w wyniku intercepcji).

Rozróżnia się ewapotranspirację:

• Możliwą ET_m zwaną też maksymalnym możliwym parowaniem terenowym, przedstawia ilość pary wodnej, która mogłaby powstać w przypadku, gdy cała energia cieplna słońca będąca do dyspozycji w środowisku była by zużyta na parowanie.

• Potencjalną ET_p przedstawia ilość pary wodnej, jaka mogłaby uchodzić do atmosfery z rozpatrywanej powierzchni, w danych warunkach meteorologicznych , przy założeniu, że roślinność znajduje się w pełnym rozwoju i szczelnie okrywa powierzchnię gleby, która znajduje się w stanie optymalnego uwilgotnienia i aeracji.

• Rzeczywistą ET_r określana jest jako ilość pary wodnej uchodzącej do atmosfery w danych warunkach meteorologicznych, przy danym stanie powierzchni gleby i jej pokrycia przez roślinność w określonym stadium rozwoju i aktywności biologicznej, przy dostatecznie uwilgotnionym podłożu.

• Aktualną ET_a przedstawia ilość pary wodnej wyparowanej z gleby i wytranspirowanej przez rośliny w istniejących warunkach meteorologicznych , przy aktualnie istniejących zasobach wilgoci glebowej oraz przy zmniejszeniu zużycia wody przez rośliny spowodowane takimi czynnikami jak: zmiany patologiczne, defoliacja lub deficyt składników pokarmowych w glebie.

4. Podsiąkanie kapilarne w gruntach.

Woda kapilarna jest formą występowania wody w strefie aeracji, pośrednią między wodą związaną fizycznie i wodą wolną grawitacyjną. Jest to woda która przemieszcza się w próżniach skalnych. Jej występowanie w porach i szczelinach jest wywołane napięciem powierzchniowym wody. Wysokość wzniosu kapilarnego (podniesienia się wody w przewodach kapilarnych zależy od średnicy włoskowatych (wąskich) porów i szczelin, w których znajduje się woda. Im drobniejsze są kanaliki w gruncie, tym woda w kapilarach podsiąka wyżej. Woda kapilarna wykazuje dużą ruchliwość, przemieszcza się od wilgotności większej do mniejszej, zarówno w kierunku pionowym jak i poziomym, dzięki czemu może uzupełnić zapas wód w warunkach intensywnej transpiracji roślin i parowania z powierzchni warstwy gruntu.

5. Wodowskazy pływakowe i limnigrafy.

Dokładny przebieg zmian stanów wody w czasie możemy uzyskać przy zastosowaniu wodowskazów samopiszących-limnigrafów składa się on z pływaka zawieszonego na lince i zanurzonego częściowo w wodzie. Linka ta nawinięta jest na koło. Pionowe ruchy pływaka, zachodzące przy zmianie poziomu wody, powodują obroty koła i są przekazywane przez przekładnię na pióro, dotykając do taśmy papierowej nawiniętej na walec. Żeby koło reagowało na podnoszenie się lub opuszczanie pływaka, a lina była stale naprężona, na drugiej lince przerzuconej przez koło na drugą stronę zawieszona jest przeciwwaga. Walec z papierem obracany jest powoli i równomiernie za pomocą mechanizmu zegarowego. Dzięki równoczesnym ruchom pióra i walca z papierem na papierze powstaje wykres obrazujący przebieg zmian stanów w czasie. Dla ochrony pływaka zawieszonego na lince i całego przyrządu limnigrafy umieszczane są w budkach limnigraficznych, których dolną część stanowi pionowa studnia połączona rurą z korytem rzeki. W ten sposób poziomy wody w rzece zawsze odpowiadają poziomom wody w studni.

6. Pojęcia: stan wody, rzędna zwierciadła wody, głębokość wody.

Stanem wody w cieku lub zbiorniku wodnym nazywamy poziom wzniesienia zwierciadła wody w miejscu pomiaru, ponad umowny poziom porównawczy, zwany zerem wodowskazu. Państwowa sieć wodowskazów w Polsce odniesiona jest obecnie do poziomu morza w Kronsztadzie, dawniej (przed II wojną światową i bezpośrednio po wojnie) był odniesiony do poziomu morza w Amsterdamie, oznaczonego w skrócie NN (zero normalne). Zera wodowskazów ustalone są poniżej najniższego możliwego stanu wody, tzn. aby nie było odczytów ujemnych oraz na tyle wysoko, aby odczyty w centymetrach wyrażone były co najmniej liczbami trzycyfrowymi.

Rzędna zwierciadła wody jest określany przez dodanie do odczytanego stanu wody rzędnej zera wodowskazu określonej w odniesieniu do państwowej sieci niwelacyjnej.

Głębokość wody

7. Hydrogram codziennych stanów wody i stany główne I⁰.

Hydrogram codziennych stanów wody sporządzany jest na podstawie obserwacji i odnotowanych poziomów wody. Powstaje on poprzez naniesienie wszystkich poziomów wody występujących w poszczególnych dniach i miesiącach na płaski układ współrzędnych. Na osi poziomej oznaczonej symbolem `t' umieszczamy kolejne dni i miesiące o poczynając od pierwszego listopada, natomiast na osi pionowej stany wody w poszczególnych dniach. Z wykresu wyznaczyć można stany główne I ⁰: WW(wysoka woda)-najwyższy stan roczny, SW(średnia woda)-średni stan roczny, ZW(zwyczajna woda)-stan środkowy, NW(niska woda)-najniższy stan roczny.

8. Stany główne II ⁰ stopnia i ich symbole (oznaczenia).

Z czterech stanów głównych I⁰ zostało wyodrębnione szesnaście stanów głównych II⁰. stany te wyznaczane są na podstawie wieloletnich badań. Wyróżniamy:

WW - WWW(wysoka wysoka woda)najwyższy

stan wyznaczany ze stanów wysokich,

- SWW(średnia wysoka woda)średni stan

wyznaczany ze stanów wysokich

- ZWW(zwyczajna wysoka woda) środkowy stan wyznaczany ze stanów wysokich,

- NWW(niska wysoka woda) najniższy stan wyznaczany ze stanów wysokich

SW - WSW(wysoka średnia woda)najwyższy

stan wyznaczany ze stanów średnich,

- SSW(średnia średnia woda)średni stan

wyznaczany ze stanów średnich,

- ZSW(zwyczajna średnia woda) środkowy stan wyznaczany ze stanów średnich,

- NSW(niska średnia woda) najniższy stan wyznaczany ze stanów średnich.

ZW - WZW(wysoka zwyczajna woda)

- SZW(średnia zwyczajna woda)

- ZZW(zwyczajna zwyczajna woda)

- NZW(niska zwyczajna woda).

NW - WNW(wysoka niska woda)

- SNW(średnia niska woda)

- ZNW(zwyczajna niska woda)

- NNW(niska niska woda).

9. Prawo Pascala.

Blaise Pascal (francuski uczony) zajmował się między innymi ciśnieniem cieczy i gazów. Stwierdził on, że ciśnienie wywierane przez siły zewnętrzne na powierzchnię cieczy jest przekazywane we wszystkich kierunkach bez zmian a co za tym idzie pozostaje w równowadze i ma jednakową wartość we wszystkich punktach cieczy. Powyższe stwierdzenie nosi nazwę praw Pascala. Prawo Pascala nie dotyczy ciśnienia pochodzącego od ciężaru cieczy, które rośnie wraz z głębokością. Prawo to znalazło wiele zastosowań. Najpopularniejsze z nich to prasa hydrauliczna i hamulec hydrauliczny. Są to urządzenia, które pozwalają na to, aby działając małą siłą, zrównoważyć znacznie większą.

10. Warunki równowago cieczy.

W praktyce najczęściej jedyną działającą na ciecz siłą masową jest siła ciężkości. Warunki równowagi cieczy rozpatrujemy dla cieczy w jednorodnym polu grawitacyjnym i naczyniach połączonych. W tym pierwszym przypadku podstawową zależnością hydrauliczną jest to, że ciśnienie w dowolnym punkcie cieczy równa się ciśnieniu zewnętrznemu powiększonemu o iloczyn ciężaru objętościowego i głębokości tego punktu pod zwierciadłem wody:
. Natomiast w naczyniach połączonych wypełnionych jednorodną cieczą powierzchnie swobodne w obu ramionach znajdują się na tym samym poziomie:
. Jeżeli w naczyniach połączonych znajdują się dwie ciecze nie mieszające się ze sobą to stosunek wysokości obu słupów ponad ich płaszczyzną styku jest równy otwartemu stosunkowi ich ciężarów właściwych:

11. Prawo Eulera. Wielkość ciśnienia w dowolnym punkcie cieczy.

Prawo Eulera mówi, że jeżeli na ciecz znajdującą się w spoczynku działają siły powierzchniowe i masowe, to wielkość ciśnienia wywieranego na element powierzchniowy umieszczony w dowolnym punkcie cieczy nie zależy od orientacji tego elementu.

Z prawa tego wynika że w cieczy pozostającej w spoczynku wielkość ciśnienia panującego w nieskończenie małym otoczeniu dowolnego punktu nie zależy od położenia rozpatrywanej powierzchni. Ciśnienie jest zatem skalarem, a pole ciśnień jest polem skalarem.

Ciśnienie w dowolnym punkcie cieczy równa się ciśnieniu zewnętrznemu powiększonemu o iloczyn ciężaru objętościowego i głębokości tego punktu pod zwierciadłem wody:

12. Wykres i obliczenie parć na zadane powierzchnie płaskie i cylindryczne wraz z punktami przyłożenia parcia.

13. Zdefiniuj pojęcia: ciśnienie absolutne, podciśnienie, nadciśnienie.

Ciśnienie absolutne jest co ciśnienie działające w dowolnym punkcie cieczy podlegające wyłącznie sile ciążenia i jest równe sumie ciśnienia zewnętrznego oraz iloczynowi głębokości tego punktu pod zwierciadłem cieczy i jej ciężaru objętościowego: p=p_o+γ*h gdzie: p_o-ciśnienie zewnętrzne, γ-ciężar objętościowy, h głębokość. Często ciśnienie zewnętrzne p_o jest ciśnieniem atmosferycznym p_a wówczas wzór ma postać p=p_a+γ*h

Nadciśnienie jest to różnica p-p_a przy założeniu że p>p_a.

Podciśnienie występuje wówczas gdy ciśnienie bezwzględne p jest mniejsze od atmosferycznego p_a (p<p_a) wówczas różnicę zapisujemy jako p_a-p i jest to podciśnienie.

14. Prasa hydrauliczna. Podnośnik hydrauliczny.

Prasa hydrauliczna składa się z dwóch cylindrów wypełnionych cieczą i połączonych przewodem. W cylindrach poruszają się tłoki o różnych przekrojach, dostosowanych do przekrojów cylindrów.

Prasa hydrauliczna jest przykładem wykorzystania prawa Pascala. Powierzchnie przekrojów obu cylindrów oznaczam A₁ i A₂. do mniejszego tłoka przykładamy siłę P₁ która wywołuje bezpośrednio pod tłokiem ciśnienie p które równe jest p=P₁/A₁. ciśnienie to pochodzące od siły zewnętrznej rozchodzi się w całej cieczy zawartej w prasie i oddziaływuje zarówno na ścianki cylindrów jak i na tłok o powierzchni A₂. wielkość siły oddziaływania na większy tłok obliczamy ze wzoru p=P₂/A₂. Porównując te dwa wyrażenia można zapisać następującą proporcję P₂/P₁=A₂/A₁ z czego wynika że siły działające na tłoki prasy hydraulicznej są wprost proporcjonalne do powierzchni tych tłoków.

15. Manometr cieczowy.

Pomiar ciśnienia dokonywany jest za pomocą przyrządów zwanych manometrami. Najprostszym manometrem jest rurka piezometryczna.

Jest to przewód otwarty, połączony jednym końcem np. ze zbiornikiem wypełnionym cieczą. Jeżeli w zbiorniku nad powierzchnią cieczy panuje jakieś nadciśnienie p, to poziom cieczy w rurce piezometrycznej podnosi się na wysokość h=p/γ. Odczytując poziom ciśnienia h w rurce , możemy łatwo obliczyć nadciśnienie ponujące w zbiorniku.

Do pomiaru znacznych ciśnień rurki piezometryczne musiały by być bardzo wysokie , dlatego do pomiaru większych ciśnień stosuje się manometry naczyniowe otwarte, tzw. Manometry U-rurkowe, wypełnione cieczą znacznie cięższą od cieczy badanej.

Innym rodzajem manometrów są manometry różnicowe. Mierzą one różnicę ciśnień, jaka panuje pomiędzy np. dwoma zbiornikami. Manometr różnicowy jest całkowicie zamknięty, składa się z podwójnej, odwróconej litery U i wypełniony jest cieczą manometryczną zazwyczaj cięższą od badanej (np. rtęcią).

Na podstawie wskazania tego manometru oblicza się różnicę w obu zbiornikach, tzn. p_A-p_B.

16. Pomiary poziomu wody w zbiorniku zamkniętym

17. Zjawiska lodowe na rzekach.

Pokrywa lodowa powstaje na wodach stojących gdy temperatura spada poniżej 0⁰C. początkowo powstają drobne kryształki lody, który łączą się ze sobą tworząc zwartą pokrywę.

Lód prądowy ma postać gąbczastej masy. Powstaje na wodach płynących gdzie kryształki lodu podczas ruchu mieszają się z całą masą wody.

Lód denny powstaje w skutek wypromieniowania ciepła z dna. Okleja on początkowo kamienie, oraz części metalowe zanurzone w wodzie.

Śryż unosi się na powierzchni wody powstaje na skutek odrywania się od dna lodu dennego. Kryształki lodu przy skupieniu trą o siebie dlatego powierzchnia ich nie jest gładka i przezroczysta, co powoduje iż śryż jest biały.

Kry powstają podczas obmarzania śryżu w skutek czego tworzą się zwarte płyty lodu.

Lód brzegowy związany jest z większą prędkością wody na środku rzeki, która uniemożliwia tworzenie zwartej pokrywy, dlatego lód powstaje tylko wzdłuż brzegów.

18. Graficzne i analityczne obliczenie parcia hydrostatycznego na powierzchnie płaskie i zakrzywione.

19. Elementy hydrauliczne i geometryczne przewodu.

20. Klasyfikacja ruchu na podstawie liczby Reynoldsa.

Doświadczenia Reynoldsa pozwoliły na stwierdzenie, że przejście z ruchu laminarnego w burzliwy w warunkach normalnych odbywa się zawsze przy tej samej wartości pewnego miernika, który nazwano liczbą Reynoldsa Re.

gdzie:

υ-średnia prędkość w badanym przewodzie okrągłym

d-średnica przewodu,

v-kinematyczny współczynnik lepkości cieczy.

Jeżeli obliczona liczba Reynoldsa jest mniejsza niż 2320, w przewodzie panuje ruch laminarny. Gdy Re>50 000 w przewodzie panuje ruch burzliwy. Natomiast w przedziale 2320<Re<50000 może panować zarówno ruch laminarny, jak i ruch burzliwy, zależnie od warunków zewnętrznych. Ten przedział liczby Re nazywamy strefą przejściową.

21. Równanie Bernoulliego. Linia energii i linia ciśnień.

Równanie Bernoulliego jest zapisem wysokości energii w danym przekroju strumienia w odniesieniu do wybranego poziomu porównawczego:

α - współczynnik Saint-Venant'a

y - wysokość położenia środka ciężkości pola przekroju poprzecznego w odniesieniu do wybranego przekroju porównawczego,

p - ciśnienie,

p/γ - wysokość ciśnienia piezometrycznego,

v²/2g - wysokość prędkości,

Σh_str - suma strat lokalnych i na długości przewodu.

α - współczynnik tarcia zależny od chropowatości panującej w rurociągu.

Linia energii obniża się z kierunkiem ruchu cieczy a spowodowane jest to stratami.

Linię ciśnień otrzymujemy przez odjęcie od linii energii wysokości prędkości (αv²/2g), czyli energii kinetycznej.

22. Straty hydrauliczne (energii) w przewodach działających pod ciśnieniem.

Wyróżniamy dwie grupy strat:

1. straty na długości; podstawowym wzorem wyrażającym wielkość tych strat jest wzór Darcy'ego-Weisbacha:

gdzie:

λ- bezwymiarowy współczynnik oporów liniowych,

L- długość przewodu,

d - średnica przewodu,

v - prędkość średnia w przewodzie,

g - przyspieszenie ziemskie.

2. straty lokalne (miejscowe); są one wywołane przez wszelkiego rodzaju przeszkody, powodujące zaburzenia przepływu i zmniejszenie się całkowitej energii strumienia płynącej cieczy. Straty lokalne wyrażamy wzorem:

gdzie:

ζ - niemianowany współczynnik zależny jedynie od rodzaju przeszkody,

v - prędkość średnia w przekroju położonym bezpośrednio za przeszkodą.

Do podstawowych przeszkód należą:

- wloty ze zbiornika do przewodu(o różnych kształtach),

- załamania przewodu,

- łuk kołowy,

- poszerzenia lub zwężenia przewodu,

-zasuwa płaska,

- kurek

- zamknięcie motylkowe,

- smok pompy z klapą.

23. Ruch wody w gruncie. Równanie Darcy.

Przepływ wody w gruncie, czyli filtracja, oznacza ruch wody w materiale porowatym, składającym się z wieku oddzielnych ziaren.

Ruch wody w gruncie jest ruchem laminarnym(warstwowym) jest to ruch przy którym cząstki wody poruszają się po torach równoległych, ich drogi nie przecinają się; przy stałej filtracji prędkość w każdym punkcie jest stała i niezmienna w casie, ponieważ woda porusza się ruchem laminarnym to straty są proporcjonalne do prędkości w pierwszej potędze. Możemy więc wzór na straty liniowe napisać w postaci:
, w którym:

L - „wyprostowana” droga cząstki cieczy

υ - prędkość filtracji

k - współczynnik proporcjonalności zwany współczynnikiem filtracji lub współczynnikiem przepuszczalności.

Przekształcając powyższy wzór otrzymujemy:
ponieważ stosunek
równy jest spadkowi piezometrycznej linii ciśnień (spadkowi hydraulicznemu) I, wobec tego otrzymujemy:

Powyższy wzór został ustalony doświadczalnie przez Darcy'ego i nazywany jest powszechnie prawem Darcy'eg. Wyraża on podstawową zależność między prędkości filtracji, współczynnikiem filtracji i spadkiem hydraulicznym. Występujący w tym wzorze współczynnik filtracji k zależy od:

- uziarnienia gruntu

- zawartości wolnych przestrzeni w gruncie, czyli od porowatości przestrzennej

- lepkości płynącej cieczy

Wartość współczynnika k określić można trzema głównymi sposobami:

1. za pomocą gotowych tablic

2. metodą laboratoryjną

3. za pomocą pomiarów terenowych.

24. Pomiary poziome i spadki zwierciadła wody gruntowej.

25. Równanie ciągłości przewodu.

26. Równanie Chezy i Mauninga.

Wzór Chezy'ego jest jednym z podstawowych wzorów hydrodynamiki, pozwalający na obliczenie prędkości średniej w przewodzie. Wzór ten może służyć do obliczania kanałów bezciśnieniowych jak i rurociągów pod ciśnieniem:

gdzie:

c-współczynnik charakteryzujący przewód zależny od chropowatości rur i ich średnicy(od λ).

I-spadek hydrauliczny.

R_h-promień hydrauliczny.

Współczynnik c oblicza się najczęściej ze wzoru Manninga
gdzie:

n- współczynnik chropowatości przewodu (odczytywany z tabel).

R_h-promień hydrauliczny.

Jeśli wartość c podstwimy do wzoru Chezy'ego to otrzymamy:

27. Obliczenie przepływu w korycie otwartym o znanych charakterystykach hydraulicznych i geometrii.

28. Krzywa przepływu dla koryta otwartego. Sposoby opracowania.

29. Co to jest manometr i wakuometr?

Manometr służy do pomiaru nadciśnienia. Najprostszym manometrem jest rurka piezometryczna.

Jest to przewód otwarty, połączony jednym końcem np. ze zbiornikiem wypełnionym cieczą. Jeżeli w zbiorniku nad powierzchnią cieczy panuje jakieś nadciśnienie p, to poziom cieczy w rurce piezometrycznej podnosi się na wysokość h=p/γ. Odczytując poziom ciśnienia h w rurce , możemy łatwo obliczyć nadciśnienie ponujące w zbiorniku.

Wakuometr jest to manometr naczyniowy zamknięty, służący do pomiaru podciśnienia.

Składa się on z rurki dwukrotnie załamanej, której jeden koniec umieszczony jest w naczyniu zamkniętym, w którym mierzyć panujące podciśnienie, drugi zaś wprowadzony jest do naczynie otwartego wypełnionego cieczą manometryczną (np. rtęcią). Jeżeli w naczyniu zamkniętym ciśnienie będzie mniejsze od atmosferycznego, a na zwierciadło wody w naczyniu otwartym działać będzie ciśnienie atmosferyczne, to ciecz w prawej rurce podniesie się na pewną wysokość h.

30. Jak można określić natężenie przepływu w przewodzie zamkniętym z przepływem cieczy pod ciśnieniem.

31. Klasyfikacja przewodów według liczby Froude'a.

32. Związek E = f(h) dla Q = const. Dla przekroju w korycie otwartym.

Całkowita wysokość energii cieczy w korycie otwartym wynosi:

Prędkość średnią v można na podstawie warunku ciągłości ruchu wyrazić ilorazem:
wobec tego równanie przyjmuje postać:

W przykładzie rozważamy strumień cieczy o stałym przepływie (Q=const) i zmiennej głębokości h. jeżeli głębokość maleje do zera to i pole przekroju poprzecznego A maleje do zera. Wobec tego wyrażenie 1/A² rośnie do nieskończoności, co możemy zapisać: h→0; A→0; E→∞. jeżeli rozważymy odwrotny przypadek gdzie h będzie rosło do nieskończoności i pole przekroju również to energia strumienia także rośnie do nieskończoności: h→∞; A→∞; E→∞. wywnioskować można że zarówno przy wzroście jak i przy zmniejszaniu się głębokości, całkowita energia strumienia dąży do nieskończoności.

33. Jak określić energię własną przekroju strumienia w korycie rzecznym.

34. Od czego zależy wydajność studni?

35. Klasyfikacja przelewów według różnych kryteriów.

Ze względu na przekrój ścianki piętrzącej rozróżniamy przelewy:

- o ostrej krawędzi,

- o kształtach praktycznych,

- o szerokiej koronie.

W zależności od poziomu dolnej wody wyróżniamy przelew:

- nie zatopiony,

- zatopiony.

W zależności od stosunku szerokości przelewu do szerokości korony rozróżniamy:

- przelew bez bocznego dławienia;

- przelew z bocznym dławieniem.

W zależności od położenia krawędzi w planie rozróżniamy przelewy:

- proste nachylone pod kątem 90 ^o do kierunku przepływu;

-ukośne nachylone pod kątem mniejszym niż 90 ^o

- boczne kiedy kąt nachylenia jest zerowy;

- krzywoliniowe.

W zależności od kształtu wcięcia, przelewy dzielimy na:

- prostokątne;

- trójkątna

- trapezowe

- półokrągłe.

36. Definicje światła mostu i przepustu.

Światło mostu jest to odległość między ścianami licowymi przyczółków, mierzona na poziomie miarodajnej wielkiej wody zmniejszona o sumę grubości wszystkich filtrów mostu na tym poziomie. Światło mostu mierzy się prostopadle do osi cieku.

Przepusty stanowią integralną część systemu odwodnienia każdej drogi. Światło przepustu ma najczęściej przekrój kołowy lub prostokątny. Stosuje się także otwory o przekroju owalnym.

37. Związek Q = f(h) dla E = const.

38. Metoda obliczeń światła mostu.

Obliczenie światła mostu może być oparte na zasadzie że zarówno w przekroju mostowym jak i przed mostem poziom linii energii jest stały to otrzymujemy wzór:

gdzie:

Q - objętość przepływu miarodajnego

g- przyspieszenie ziemskie

α - współczynnik Coriolisa

B - światło mostu

V_m - prędkość dopuszczalna pod mostem

Jeżeli powyższe założenia nie są słuszne czyli pod mostem następuje spiętrzenie wody i wytwarza się ruch krytyczny to korzystamy ze wzoru:

39. Wzory na wypływ cieczy przez duży i mały otwór w ścianie zbiornika.

Wydatek małego otworu nie zatopionego określamy ze wzoru:

Przy założeniu że ciśnienia na powierzchni cieczy w zbiorniku i w przekroju otworu są jednakowe, oraz gdy prędkość odpływu może być pominięta, bo w przeciwnym razie korzystamy ze wzoru:

gdzie:

μ - współczynnik wydatku,

A - pole przekroju otworu,

g- przyspieszenie ziemskie,

H - odległość od środka otworu do powierzchni zwierciadła wody,

v - prędkość odpływu,

p₁ - ciśnienie panujące w zbiorniku,

p - ciśnienie w przekroju.

Wydatek dużego otworu nie zatopionego:

wzór ten stosujemy gdy rozpatrywany otwór leży na pionowej ścianie. Jeżeli ściana nie jest pionowa to korzystamy z:

gdzie:

H₁ H₂ - zagłębienie górnej i dolnej krawędzi otworu poniżej zwierciadła cieczy w zbiorniku,

α - kąt nachylenia ściany zbiornika,

b- szerokość otworu.

Duży i mały otwór zatopiony:

40. Jak obliczyć wysokość opadu śniegu w zlewni na podstawie pomiarów opadu na posterunkach opadowych.

Znane są trzy metody obliczania średniej wysokości opadu:

- metoda izohiet polega na znalezieniu ilości wody, jaka spadła na dany obszar oraz powierzchni tego obszaru. Ilość wody, jaka spadła na dany obszar, znajdujemy jako sumę iloczynów pól zawartych pomiędzy poszczególnymi izohietami i średnich wysokości opadu w tych polach. Średnia wysokość opadu jest w tym przypadku równa średniej arytmetycznej wysokości opadu dwóch sąsiednich izohiet.

- metoda wielokątów równego zadeszczenia do obliczenia średniej wysokości opadu potrzebna jest znajomość wysokości opadu na poszczególnych stacjach, znajdujących się na danym obszarze. Aby znaleźć ilość wody, jaka spadła na dany obszar, łączymy punkty w których znajdują się poszczególne stacje opadowe, liniami prostymi, a następnie znajdujemy symetralne tych odcinków. Symetralne poprowadzone pomiędzy poszczególnymi stacjami tworzą wielokąty, dla których przyjmujemy wysokość opadu równą wysokości opadu na danej stacji. Znając powierzchnię poszczególnych wielokątów A_i i mając pomierzone wysokości opady na poszczególnych stacjach P_i znajdujemy ilości wody, jaka spadła na cały obszar, jako sumę iloczynów tych dwóch wielkości.

- metoda regionów równego zadeszczenia regiony zostały wyznaczone wokół niektórych stacji opadowych. Regiony wyodrębniono, uwzględniając cechy terenowe i opadowe danego obszaru. Obliczając wysokość średniego opadu postępujemy jak przy metodzie wielokątów równego zadeszczenia.

41. Co to jest współczynnik odpływu.

42. Co to jest wypór?

Wyporem hydrostatycznym nazywamy składową pionową parcia i oznaczamy literą W. wypór jest zatem pionową siłą skierowaną ku górze równą iloczynowi zanurzonej części ciała i ciężaru objętościowego cieczy. Punkt zaczepienia składowej pionowej parcia pokrywa się z geometrycznym środkiem zanurzonej części ciała, zwanym środkiem wyporu.

Wypór obliczamy ze wzoru:

gdzie:

P_y - parcie pionowe,

V_z - objętość zanurzonej części ciała,

γ - ciężar objętościowy cieczy.

Działanie wyporu na ciała zanurzone zostało określone w prawie Archimedesa, które brzmi: „cało zanurzone w cieczy traci tyle na wadze, ile waży ciecz wyparta przez to ciało”.

43. Warunki równowagi ciała pływającego.

Podstawowym warunkiem pływania ciał jest równość jego ciężaru i wyporu: tj. G = W gdzie: G - ciężar ciała, W - wypór. Zależność powyższa pozwala na obliczenie głębokości zanurzenia ciał pływających i jego ładowności.

Jeżeli obiekt pływający wychylimy z położenia pionowego to należy uwzględnić zmianę kształtu bryły wyporu która spowodowała przesunięcie środka wyporu. Wektor siły wyporu przecina oś pływania w pewnym punkcie. Punkt ten nazywamy metacentrum, odległość zaś od środka ciężkości bryły do metacentrum wysokością metacentrum m. znak wysokości metacentrum decyduje o stanie równowagi ciała pływającego. Jeżeli m>0 ciało znajduje się w stanie równowagi trwałej, przy m=0 mamy do czynienia z równowagą obojętną, zaś gdy m<0 z równowagą chwiejną. Wysokość metacentryczna jest miarą stateczności ciała pływającego i wszystkie obiekty muszą mieć wysokość metacentryczną dodatnią. Wysokość tę można wyznaczyć ze wzoru:

gdzie:

m - wysokość metacentryczna,

I_min - minimalny moment bezładności przekroju bryły pływającej położonego w płaszczyźnie zwierciadła cieczy,

V_z - objętość części zanurzonej ciała,

a - odległość od środka ciężkości od środka wyporu w stanie równowago.

Z powyższego wzoru wynika że o stateczności obiektu pływającego decyduje: kształt i wielkość płaszczyzny pływania, położenie środka ciężkości i środka wyporu i objętość części zanurzonej.

44. Schematy hydrauliczne działania przepustów.

45. Pojęcie studni zastępczej.

46. Krzywa depresji dla studni odwadniającej i chłonnej.

47. Rodzaje odwodnień wykopów fundamentowych.

Jeśli kształt wykopu pod fundament zbliżony jest do prostokąta, kwadratu lub kola, a ponadto wykop stanowi dużą powierzchnię, to do odwodnienia wykopu można stosować grupę studzien, które pozostają we wzajemnej zależności. Dół fundamentowy przeważnie otacza się studniami rozmieszczonymi po okręgu lub po konturach wieloboku otaczającego wykop.

48. Rodzaje wody w gruncie.

Para wodna woda w postaci pary wodnej występuje w powietrzu glebowym. Może się ona przemieszczać w strefie aeracji biernie wraz z powietrzem glebowym pod wpływem zmian ciśnienia atmosferycznego, temperatury i wilgotności, lub aktywnie na skutek dyfuzji, dzięki występowaniu gradientu prężności.

Woda związana chemicznie (tzw. Krystalizacyjna) jest składnikiem niektórych związków i minerałów glebowych. Nie rozpuszcza ona składników pokarmowych i jest niedostępna dla roślin.

Woda związana fizycznie to woda związana siłami molekularnymi z cząsteczkami gleby.

Woda higroskopowa powstaje w wyniku adsorpcji pory wodnej z powietrz na powierzchni ziaren i jest ona w sposób najbardziej trwały związana z nimi.

Woda błonkowata tworzy warstewki wody znajdujące się od powierzchni ziarna niż otoczka wody higroskopowej otacza więc ziarno wraz z wodą higroskopową w postaci błonki.

Woda kapilarna jest formą występowania wody w strefie aeracji pośrednią między wodą związaną fizycznie i wodą wolną grawitacyjną. Jest to woda która przemieszcza się w próżniach skalnych jej występowanie w porach szczelinach jest wywołane napięciem powierzchniowym wody.

Woda wolna (grawitacyjna) w strefie aeracji występuje głównie w postaci wody wsiąkowej, tj. wody przemieszczającej się w głąb otworów skalnych do wód podziemnych.

49. Pojęcie koryta rozmywalnegi i nierozmywalnego w obliczaniu światła mostu.

50. Odskok hydrauliczny. Głębokości sprzężone.

Jeżeli ruch przechodzi z podkrytycznego w nadkrytyczny występuje strefa silnych zaburzeń, w której głębokość wzrasta gwałtownie, a na powierzchni tworzy się poziomy walec, zwany odskokiem hydraulicznym lub odskokiem Bidone'a. powstające w tej strefie zaburzenia pochłaniają dużą ilość energii. Zjawisko odskoku występuje zwykle poniżej jazów, zapór i innych budowli wodnych. Głębokości po obu stronach odskoku nazywają się głębokościami sprzężonymi. Charakteryzują się one tą właściwością, że gdy jedna z nich rośnie to druga maleje. Aby powstał odskok, głębokości te muszą spełnić równanie:

gdzie:

h₁- wysokość przed odskokiem,

h₂- wysokość za odskokiem,

Q - przepływ,

β - współczynnik korygujący, przyjmowany zwykle w granicach 1,0÷1,1,

b - szerokość koryta,

g - przyspieszenie ziemskie.

Jeżeli głębokość h za odskokiem jest różna od głębokości sprzężonej h₂, to następuje przesunięcie odskoku, przy czym gdy: h>h₂-odskok przesuwa się w kierunku budowli,

h<h₂- odskok przesuwa się w dół koryta.

Dla projektowania budowli piętrzących poniżej których występuje odskok, bardzo ważna jest znajomość długości odskoku, ponieważ w tym miejscu należy umocnić koryto.

---