Uniwersytet Rolniczy w Krakowie Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Inżynierii Wodnej	Rok akademicki 2011/2012

INŻYNIERIA RZECZNA

Temat: Projekt regulacji potoku górskiego.

Studia Niestacjonarne Grupa 1	Dominik Bijota

1. Regulacja potoku górskiego:

   1. Obliczenia hydrologiczne (program PRZEPŁYW)

** ZESTAWIENIE WYNIKOW - METODA P U N Z E T A **

P [%]	Q[m^3∙s^-1]
0,01	96,44
0,1	73,27
0,2	66,07
0,5	56,35
1	48,88
2	41,27
3	36,71
4	33,46
5	30,94
10	22,98
20	15
25	12,49
30	10,52
40	7,75
50	6,42

Wykres prawdopodobieństwa pojawienia się przepływów maksymalnych

1. Dane Przekroju poprzecznego

L [m]	Rzędna [m n.p.m]
0	260,1
5	256,3
10	254,2
15	253,1
20	252,2
25	251,5
30	251,3
35	250,4
40	251,5
45	251,8
50	252,2
55	253,2
60	254,5
65	256,2
70	260,2

1. Obliczenia hydrauliczne

Spadek i = 0,015

d₉₀ = 0,108 [m]

n= 0,0265

Lp	h[m]	Q[m3/s]	v[m3/s]	A[m2]	B[m]	Ozw[m]	Rh[m]
1	250.497	0.028	0.596	0.048	0.980	0.999	0.048
2	250.594	0.180	0.945	0.190	1.960	1.998	0.095
3	250.691	0.530	1.239	0.428	2.939	2.997	0.143
4	250.788	1.141	1.501	0.760	3.919	3.996	0.190
5	250.885	2.069	1.741	1.188	4.899	4.995	0.238
6	250.982	3.364	1.966	1.711	5.879	5.994	0.285
7	251.079	5.074	2.179	2.328	6.859	6.993	0.333
8	251.176	7.244	2.382	3.041	7.838	7.992	0.381
9	251.273	9.918	2.577	3.849	8.818	8.991	0.428
10	251.370	12.269	2.556	4.800	11.159	11.346	0.423
11	251.467	15.397	2.557	6.021	14.025	14.225	0.423
12	251.564	19.963	2.659	7.509	16.524	16.734	0.449
13	251.661	25.795	2.797	9.224	18.833	19.053	0.484
14	251.758	32.838	2.942	11.162	21.143	21.372	0.522
15	251.855	41.420	3.110	13.319	23.223	23.463	0.568
16	251.952	51.508	3.288	15.664	25.129	25.379	0.617
17	252.049	62.975	3.461	18.194	27.034	27.295	0.667
18	252.146	75.892	3.630	20.909	28.939	29.211	0.716
19	252.243	91.027	3.825	23.800	30.454	30.740	0.774
20	252.340	108.529	4.049	26.803	31.478	31.782	0.843
21	252.437	127.496	4.263	29.906	32.502	32.824	0.911
22	252.534	147.937	4.468	33.109	33.526	33.866	0.978
23	252.631	169.866	4.665	36.410	34.549	34.908	1.043
24	252.728	193.297	4.855	39.811	35.573	35.950	1.107
25	252.825	218.246	5.039	43.312	36.597	36.993	1.171
26	252.922	244.731	5.217	46.911	37.621	38.035	1.233
27	253.019	272.771	5.390	50.610	38.645	39.077	1.295
28	253.116	302.462	5.559	54.408	39.653	40.103	1.357
29	253.213	334.211	5.733	58.299	40.564	41.035	1.421
30	253.310	368.051	5.910	62.273	41.378	41.872	1.487
31	253.407	403.477	6.083	66.327	42.192	42.708	1.553
32	253.504	440.498	6.252	70.459	43.006	43.545	1.618
33	253.601	479.125	6.417	74.670	43.820	44.382	1.682
34	253.698	519.368	6.578	78.960	44.634	45.219	1.746
35	253.795	561.237	6.735	83.329	45.448	46.056	1.809
36	253.892	604.746	6.890	87.776	46.262	46.893	1.872
37	253.989	649.904	7.041	92.303	47.076	47.730	1.934
38	254.086	696.726	7.189	96.909	47.890	48.567	1.995
39	254.183	745.224	7.335	101.594	48.703	49.404	2.056
40	254.280	797.078	7.495	106.351	49.344	50.075	2.124
41	254.377	850.947	7.655	111.166	49.948	50.711	2.192
42	254.474	906.473	7.812	116.041	50.552	51.347	2.260
43	254.571	964.393	7.972	120.971	51.092	51.921	2.330
44	254.668	1024.235	8.132	125.952	51.608	52.473	2.400
45	254.765	1085.727	8.289	130.983	52.125	53.025	2.470
46	254.862	1148.870	8.444	136.064	52.641	53.577	2.540
47	254.959	1213.664	8.596	141.196	53.157	54.129	2.609
48	255.056	1280.110	8.745	146.377	53.673	54.681	2.677
49	255.153	1348.209	8.893	151.608	54.190	55.232	2.745
50	255.250	1417.962	9.038	156.890	54.706	55.784	2.812
51	255.347	1489.373	9.181	162.221	55.222	56.336	2.880
52	255.444	1562.442	9.322	167.603	55.738	56.888	2.946
53	255.541	1637.172	9.462	173.034	56.255	57.440	3.012
54	255.638	1713.567	9.599	178.516	56.771	57.992	3.078
55	255.735	1791.630	9.735	184.048	57.287	58.543	3.144
56	255.832	1871.364	9.869	189.630	57.803	59.095	3.209
57	255.929	1952.772	10.001	195.262	58.320	59.647	3.274
58	256.026	2035.858	10.131	200.944	58.836	60.199	3.338
59	256.123	2120.627	10.261	206.676	59.352	60.751	3.402
60	256.220	2207.800	10.392	212.458	59.835	61.272	3.467
61	256.317	2299.785	10.536	218.279	60.169	61.662	3.540
62	256.414	2395.233	10.687	224.127	60.418	61.978	3.616
63	256.511	2492.290	10.836	230.000	60.666	62.294	3.692
64	256.608	2590.949	10.983	235.896	60.915	62.609	3.768
65	256.705	2691.203	11.129	241.817	61.164	62.925	3.843
66	256.802	2793.044	11.273	247.762	61.413	63.240	3.918
67	256.899	2896.465	11.415	253.731	61.662	63.556	3.992
68	256.996	3001.460	11.556	259.725	61.911	63.872	4.066
69	257.093	3108.022	11.696	265.742	62.160	64.187	4.140
70	257.190	3216.145	11.833	271.784	62.409	64.503	4.214
71	257.287	3325.825	11.970	277.849	62.657	64.818	4.287
72	257.384	3437.054	12.105	283.939	62.906	65.134	4.359
73	257.481	3549.829	12.239	290.053	63.155	65.449	4.432
74	257.578	3664.144	12.371	296.191	63.404	65.765	4.504
75	257.675	3779.994	12.502	302.354	63.653	66.081	4.576
76	257.772	3897.376	12.632	308.540	63.902	66.396	4.647
77	257.869	4016.284	12.760	314.751	64.151	66.712	4.718
78	257.966	4136.715	12.888	320.985	64.400	67.027	4.789
79	258.063	4258.665	13.014	327.244	64.648	67.343	4.859
80	258.160	4382.131	13.139	333.527	64.897	67.659	4.930
81	258.257	4507.108	13.263	339.834	65.146	67.974	4.999
82	258.354	4633.594	13.385	346.165	65.395	68.290	5.069
83	258.451	4761.585	13.507	352.521	65.644	68.605	5.138
84	258.548	4891.078	13.628	358.900	65.893	68.921	5.207
85	258.645	5022.071	13.748	365.304	66.142	69.236	5.276
86	258.742	5154.561	13.866	371.732	66.391	69.552	5.345
87	258.839	5288.545	13.984	378.184	66.640	69.868	5.413
88	258.936	5424.021	14.101	384.660	66.888	70.183	5.481
89	259.033	5560.987	14.217	391.160	67.137	70.499	5.548
90	259.130	5699.440	14.332	397.685	67.386	70.814	5.616
91	259.227	5839.379	14.446	404.233	67.635	71.130	5.683
92	259.324	5980.802	14.559	410.806	67.884	71.446	5.750
93	259.421	6123.706	14.671	417.403	68.133	71.761	5.817
94	259.518	6268.090	14.782	424.024	68.382	72.077	5.883
95	259.615	6413.953	14.893	430.669	68.631	72.392	5.949
96	259.712	6561.293	15.003	437.338	68.879	72.708	6.015
97	259.809	6710.109	15.112	444.031	69.128	73.023	6.081
98	259.906	6860.399	15.220	450.749	69.377	73.339	6.146
99	260.003	7012.162	15.327	457.490	69.626	73.655	6.211
100	260.100	7165.397	15.434	464.256	69.875	73.970	6.276

Interpolacja dla P =50%

251,179-251,079= 0,097

7,244-5,074= 2,17

6,42-5,074=1,346

0,097 – 2,17

x – 1,346

x = 0,060

Q_50%= 251,079 + 0,060 = 251,139

Interpolacja dla P =4%

251,855-251,758= 0,097

41,42-32,838= 8,582

33,46-32,838=0,622

0,097 – 8,582

x – 0,622

x = 0,007

Q_4%= 251,758 + 0,007 = 251,765

Obliczenie napełnienia:

Odczytujemy z wykresu z punktu 2 najniższą współrzędną dna przekroju poprzecznego( 250,4 m.n.p.m)

h_50%= 251,139-250,4= 0,7 m

h_4%= 251,765-250,4= 1,4 m

1. Obliczenie ilości transportowanego rumowiska wleczonego przed wybudowaniem zapory przeciw rumowiskowej

DANE FALI:

Czas	Rzędne fali powodziowej
0	250.45
20	250.78
40	251.11
60	251.77
80	251.52
100	250.82
120	250.45

DANE SPADKU:

Czas	Spadek zwierciadła wody
0	0.015
20	0.015
40	0.015
60	0.015
80	0.015
100	0.015
120	0.015

DANE KRZYWEJ PRZESIEWU:

Średnica frakcji	Zawartość procentowa
0.01	5
0.03	11
0.05	18
0.07	31
0.09	20
0.11	8
0.13	5
0.148	2

TRANSPORT WG. M-P-M-B

Srednica ziarna = 0.01000

ki = 0.196440

0.000000 0.000000 0.000000 0.000243 0.000846 0.001560 0.002406 0.003367

0.004429 0.006825 0.009544 0.010113 0.010933 0.010256 0.010075 0.010205

0.010838 0.007942 0.005260 0.002976 0.001174 0.000474 0.000006 0.000000

Razem transport dla frakcji di= 0.010000000 wynosi Gi= 32.841746236 kN

Srednica ziarna = 0.03000

ki = 0.069406

0.000000 0.000000 0.000000 0.000346 0.001644 0.003165 0.004984 0.007059

0.009363 0.014575 0.020504 0.022349 0.023703 0.022437 0.022158 0.022628

0.023612 0.017008 0.011169 0.006213 0.002340 0.000859 0.000001 0.000000

Razem transport dla frakcji di= 0.030000000 wynosi Gi= 70.835179338 kN

Srednica ziarna = 0.05000

ki = 0.039032

0.000000 0.000000 0.000000 0.000912 0.003085 0.005664 0.008718 0.012183

0.016013 0.024651 0.034448 0.036393 0.039421 0.036946 0.036275 0.036710

0.038938 0.028673 0.019010 0.010772 0.004271 0.001738 0.000027 0.000000

Razem transport dla frakcji di= 0.050000000 wynosi Gi= 118.453808920 kN

Srednica ziarna = 0.07000

ki = 0.035119

0.000000 0.000000 0.000000 0.000095 0.002863 0.006652 0.011375 0.016874

0.023052 0.037188 0.053414 0.064766 0.063839 0.062521 0.063022 0.066440

0.061958 0.043833 0.027931 0.014622 0.004570 0.000617 0.000000 0.000000

Razem transport dla frakcji di= 0.070000000 wynosi Gi= 187.689409410 kN

Srednica ziarna = 0.09000

ki = 0.032454

0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000426 0.002702 0.005394 0.008642

0.012363 0.021025 0.031097 0.042403 0.040419 0.040485 0.042262 0.040793

0.036433 0.025138 0.015335 0.007302 0.001569 0.000001 0.000000 0.000000

Razem transport dla frakcji di= 0.090000000 wynosi Gi= 112.136820850 kN

Srednica ziarna = 0.11000

ki = 0.030472

0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000003 0.000552 0.001508 0.002685

0.004067 0.007352 0.011227 0.015613 0.016137 0.016650 0.016747 0.014987

0.013293 0.008929 0.005187 0.002195 0.000121 0.000000 0.000000 0.000000

Razem transport dla frakcji di= 0.110000000 wynosi Gi= 41.175760311 kN

Srednica ziarna = 0.13000

ki = 0.028915

0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000067 0.000607 0.001261

0.002058 0.003998 0.006326 0.008984 0.010265 0.010785 0.009674 0.008604

0.007576 0.004942 0.002714 0.000985 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000

Razem transport dla frakcji di= 0.130000000 wynosi Gi= 23.654315120 kN

Srednica ziarna = 0.14800

ki = 0.027761

0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000001 0.000135 0.000374

0.000668 0.001403 0.002301 0.003335 0.004255 0.004038 0.003604 0.003186

0.002786 0.001766 0.000914 0.000275 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000

Razem transport dla frakcji di= 0.148000000 wynosi Gi= 8.712511113 kN

Razem transport wg. M-P-M-B G = 595.499551 kN

Średnica ziarna [m]	Transport [KN]	Objętość [m^3]
0.01	32.842	1,239
0.03	70.835	2,673
0.05	118.454	4,470
0.07	187.689	7,083
0.09	112.137	4,232
0.11	41.176	1,554
0.13	23.654	0,893
0.148	8.713	0,329

5.Obliczenie średnicy miarodajnej

0,01	5	0,0005
0,03	11	0,0033
0,05	18	0,009
0,07	31	0,0217
0,09	20	0,018
0,11	8	0,0088
0,13	5	0,0065
0,148	2	0,00296
Średnica miarodajna:	0,071

6.Obliczenie napełnienia granicznego

7.Obliczenie napełnienia transportu:

h_trans= h_4%-h_gr [m]

h_trans=1,4-0,31=1,09 m

H_trans=Rz.dna przekroju + h_trans

H_trans=250,4+ 1,09=251,49

Interpolacja pasa szerokości wleczenia

251,564-251,467= 0,097

16,524-14,025= 2,499

251,49-251,467=0,023

2,499 – 0,097

x – 0,023

x = 0,593

Q_4%= 14,025 + 0,593 = 14,62

Szerokość pasa wleczenia wynosi 14,62m

Objętość[m^3]	Szerokość pasa wleczenia [m]	Transport rzeczywisty [m^3]
1,239	14,62	18,11
2,673	14,62	39,08
4,47	14,62	65,35
7,083	14,62	103,55
4,232	14,62	61,87
1,554	14,62	22,72
0,893	14,62	13,06
0,329	14,62	4,81

7.Obliczenia hydrauliczne zapory przeciwrumowiskowej

Współczynniki:

Współczynnik Corriolisa na stanie dolnym: 1,1 [-]

Współczynnik Corriolisa na stanie górnym: 1,5 [-]

Współczynnik prędkości: 0,95 [-]

Współczynnik wydatku: 0,415 [-]

Stałe:

Przyspieszenie ziemskie: 9,81 [m/s²]

Obliczenia:

Szerokość zwierciadła wody dla przepływu miarodajnego: 21,249 [m]

Interpolacja:

41,420-32,838=8,582

23,223-21,143=20,08

33,36-32,838=0,622

8,582-0,622

2,08 - x

x=0,151

21,143+0,151=21,294

Wysokość przelewu: 1,6 [m]

Przepływ miarodajny: 33,46 [m³/s]

Napełnienie dla przepływu miarodajnego: 1,4 [m]

Prędkość wody wpływającej na przelew: $\frac{przeplyw\ miarodajny}{wys.wody\ na\ przelewie*szerokosc\ przelewu}$=

1,34 [m³/s]

Wysokość wody na przelewie: 1,2 [m]

Szerokość przelewu: 20,77 [m]

Przepływ jednostkowy: $\frac{przeplyw\ miarodajny}{szerokosc\ przelewu}$= 1,61 [m³/s]

Liczba Froude’a

gdzie:

q- przepływ jednostkowy [m³/s]

h₁-pierwsza głębokość sprzężona [m]

Warunek przyjęcia d₀

gdzie:

h₂-druga głębokość sprzężona [m]

d_o- głębokość niecki wypadowej [m]

1,1<W>1,25

Warunek zatopienia:

1,05<W₂>1,1

gdzie:

h_Qm- napełnienie dla przepływu miarodajnego

Energii na stanowisku górnym E_o

$$E_{0} = h_{z} + wys.wody\ na\ pr + \ d_{0}\frac{wsp.Coriolisa\ na\ stan.\ gornym \times {predkosc\ wody}^{2}}{2g}$$

gdzie:

h_z- wys. zapory przeciwrumowiskowej

Energii na stanowisku dolnym

$$E_{0}^{'} = h_{1}\frac{wsp.Coriolisa\ na\ stanowisku\ dolnym\ \times q^{2}}{2g \times {wsp.predkosci}^{2} \times h_{1}^{2}}$$

Aby zapora rumowiskowa była zaprojektowana prawidłowo musimy spełnić:

Przyjmujemy następujące wartości do obliczeń oraz wartości z poprzednich obliczeń:

h₁-0,15091 [m]

h₂-1,798469 [m]

Liczba Froude’a

Warunek przyjęcia d₀

Warunek spełniony!!!

Warunek zatopienia:

Warunek spełniony!!!

Energii na stanowisku górnym E_o

$$E_{0} = 5,4 + 1,2 + 0,5\frac{1,5*{1,34}^{2}}{2*9,81}7,23$$

Energii na stanowisku dolnym

$$E_{0}^{'} = 0,15091\frac{1,1\ \times {1,61}^{2}}{2 \times 9,81 \times {0,95}^{2} \times {0,15091}^{2}} = 7,23$$

Wszystkie warunki zostały spełnione!!!

8. Prognoza obrukowania dna poniżej zapory

0	0,05	0,38	0,71	1,37	1,12	0,42	0,05
0	0	0	0	0	0	0	0
0,01	5	3,612	9,066	13,493	16,439	12,134	12,134
0,03	16	12,518	21,681	28,942	33,597	26,147	26,147
0,05	34	27,525	37,326	45,444	50,464	41,004	41,004
0,07	65	57,465	62,453	67,507	70,451	61,401	61,401
0,09	85	79,695	81,374	83,786	85,082	78,585	78,585
0,11	93	89,817	90,633	92,002	92,73	88,811	88,811
0,13	98	96,907	97,139	97,597	97,838	96,464	96,464
0,148	100	100,001	100	100	100,001	99,999	99,999

9.Obliczenia stopnia.

a) Obliczamy Naprężenia styczne przy dnie wywołane przez przepływającą wodę:

ciężar objętościowy wody=9810 [N/m³]

h- napełnienie dla wody Q_50% [m]

I-spadek

b) Obliczamy naprężenia graniczne charakteryzujące zerwanie (początek ruchu) rumowiska dennego:

Δγ_s - ciężar objętościowy rumowiska zanurzonego w wodzie:16500 [kg/m³]

d_n- średnica miarodajna [m]

f_m- naprężenia bezwymiarowe Shields’a-0,035

c) Obliczamy spadek graniczny I_gr:

d) Obliczmy spadek obliczeniowy I_obl:

e) Obliczamy odległość między poszczególnymi stopniami: