HYDROLOGIA – ĆWICZENIA – KOŁO

1. Skróty (prawdopodobnie z rocznika).

   

2. Jakie dane zawarte są w rocznikach meteorologicznych?

   - alfabetyczny spis stacji meteorologicznych;

   - ich spostrzeżenia codzienne (np. ciśnienie atmosferyczne, temperatura powietrza, prężność pary wodnej, wilgotność względna, zachmurzenie, wiatr, zjawiska z trzech terminów pomiarowych); oraz wartości miesięczne i roczne powyższych elementów;

   - wysokości dobowe opadów

   - mapy opadów

   - liczba dni z opadem > 0.1, > 1.0, > 10. 0;

   - liczbę dni z temperaturą minimalną

   - daty ostatniego i pierwszego przymrozku

   - grubość pokrywy śnieżnej

3. W jaki sposób ustawione są posterunki w roczniku meteorologicznym ?

   Są ustawione w porządku hydrograficznym. (? )

4. Co to jest stan wody i jak się go mierzy ?

   Stan wody – wysokość zwierciadła wody ponad poziom (zerowy) porównawczy.

   

Stany wód są podstawową charakterystyką hydrologiczną rzeki. Mierzy się je za pomocą wodowskazów. Miejsce prowadzenia pomiarów wody nazywa się posterunkiem wodowskazowym, natomiast punkt na rzece, w którym zainstalowany jest wodowskaz, nosi nazwę profilu wodowskazowego. Profil ten powinien być tak zlokalizowany, aby możliwe było właściwe funkcjonowanie posterunku. Warunki lokalizacji profilu:

- koryto rzeki powinno być zwarte, jednolite i mieścić cały przepływ rzeki,

- zwierciadło wody powinno być swobodne,

- dno rzeki nie powinno ulegać zmianom,

- wodowskaz musi być łatwo dostępny dla obserwatora przy każdym stanie wody.

1. Opisać metody badania przepływów.

1. Chemiczna

Znajduje zasadę dla małych potoków górskich charakteryzujących się dużą burzliwością ruchu. Metodą tę stosuje się w zakresie przepływów od 0.02 do 4.00m³/s.

Polega ona na wprowadzeniu do wody płynącej korytem potoku roztworu znacznika (barwnika – na laboratorium była mowa o rodaminie) o znanym stężeniu, przy czym wprowadzanie to może odbywać się poprzez dozowanie ciągłe z wydatkiem q lub zrzut jednorazowy. Dalej, w przepływie kontrolnym pobiera się próbki wody zabarwione znacznikiem, których stężenie mierzy się kalorymetrem zaopatrzonym w fotokomórkę. Przez badane próbki zabarwionej wody przepuszcza się wiązkę światła, która wpada do fotokomórki połączonej z galwanometrem o dużej czułości. Między stopniem rozcieńczenia barwnika a wskazaniami galwanometru istnieje związek, który przedstawia krzywa tarowania.

Q*Co+q*C₁=(Q+q)*C₂

1. Metoda ADCP

Jest metodą wykorzystującą występujące przy propagacji fali dźwiękowej zjawisko Dopplera, polegające na zmianie częstotliwości sygnału odbitego od poruszającego się obiektu.

1. Przelewów

Metoda wymaga zainstalowania w przekroju pomiarowym przelewu którego kształt zależny jest 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.

Najczęściej stosowanymi przelewami są:

1. Przelew Ponceleta – jest to przelew prostokątny ze zwężeniem bocznym i dolnym.

   

2. Przelew Thomsona – jest to przelew trójkątny ze zwężeniem bocznym

   

1. Krzywe hydrograficzne:

• Krzywa stanów (krzywa W)

• Krzywa przepływów (krzywa Q)

• Krzywa związku wodowskazów

• Krzywa stan-przepływ (konsumpcyjna)

1. Typy łat wodowskazowych:

- pionowe

- ukośne – montowane na skarpach cieków. Podziałka jest skażona. Pomiar jest dokładny ponieważ jest usytuowana bokiem do nurtu (nie następuje podpiętrzanie wody na wodowskazie)

- łamane

1. Rodzaje pływaków:

- powierzchniowe

- wgłębne

- uśredniające

- całkujące

PRZYRZĄDY

1. Do pomiaru stanu wody:

Mareograf (pływomierz) – przyrząd pomiarowy (wodowskaz) służący do automatycznego pomiaru zmian poziomu morza u jego brzegu (wysokości lustra wody).

Limnimetr – przyrząd do rejestracji zmiany stanu wody w czasie. Przyrząd składa się z urządzenia pomiarowego i urządzenia rejestrującego.

Limnigraf – przyrząd rejestrujący w sposób graficzny zmiany stanu wody w czasie.

1. Rurowe – stosowane na mniejszych rzekach o niewielkiej amplitudzie stanów wody.

2. Z ujęciem poziomym – najczęściej stosowane. Wylot rury znajduje się poniżej znanego stanu wody.

3. Lewarowe – najbardziej ekonomiczne.

Wodowskaz, łata wodowskazowa - 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)

1. Do pomiaru przepływu:

Młynek hydrometryczny – urządzenie w formie wiatraczka służące do punktowego pomiaru prędkości wody płynącej. Pomiar polega na zliczeniu obrotów wirnika w określonym czasie. Każdy młynek powinien być okresowo tarowany. V=aω + b (a,b – stałe młynka)

Zasada działania:

Skrzydełka umieszczone na osi poziomej ustawia się pod prąd wody. Obracają się one wraz z osią, na której nacięta jest ślimacznica. Porusza ona kółko zębate na którym mieści się trzpień. W miarę obrotu kółka zębatego zbliża się on do sprężynki stykowej. Zetknięcie trzpienia ze sprężynką zamyka obwód elektryczny co sygnalizowane jest sygnałem dźwiękowym.

Młynek może być mocowany na rurze bądź zawieszony na linie. Pierwszy sposób stosuje się gdy głębokość w pionie nie przekracza 3 metrów. W drugim sposobie należy dobrze dobrać odpowiednie jego obciążenie i średnice linki zawieszania.

ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler)- akustyczny dopplerowski przepływomierz profilujący - służy do pomiaru natężenia przepływu wody Q [m3/s] w profilu rzeki.

Przepływomierz elektromagnetyczny - Przyrząd ten działa na zasadzie prawa Faradaya to znaczy, że przepływająca wokół głowicy przyrządu woda, indukuje w niej prąd o wartości proporcjonalnej do prędkości poruszającej się wody. Prąd ten jest mierzony w wyspecjalizowanym komputerze pomiarowym, a wynik jest wyświetlany wraz z miarami statystycznymi na ekranie przyrządu, zgodnie z zadanymi warunkami wstępnymi pomiaru.  POMIARY PRZEPŁYWÓW I PRĘDKOŚCI WODY ZALEŻĄ OD SPADU ZWIERCIADŁA WODY I OD PRZEKROJU.

1. Do pomiaru ciśnienia:

Barograf - przyrząd do ciągłej rejestracji ciśnienia atmosferycznego (barometr samopiszący). Działa na zasadzie aneroidu. Ruchy ścianek zespołu puszek są przenoszone za pośrednictwem układu dźwigni na piórko stale stykające się z wy skalowaną taśmą papierową na obracającym się bębnie. Wykres przebiegu ciśnienia nosi nazwę barogramu

Barometr - przyrząd do mierzenia ciśnienia atmosferycznego. Najdokładniejsze wskazania daje barometr naczyniowy (rtęciowy)

1. Do pomiaru temperatury:

Termograf - przyrząd do ciągłej rejestracji temperatury powietrza. Zaopatrzony jest w urządzenie zegarowe poruszające bęben, na którym piórko kreśli przebieg temperatury. Zapis temperatury (wykres) na wyskalowanym pasku papieru nosi nazwę termogramu.

1. Do pomiaru wysokości opadu:

Deszczomierz Hellmanna - Przyrząd standardowy stosowany do wysokości 500 m. n. p. Składa się z odbiornika, podstawy, zbiornika, wkładki używanej podczas opadów śniegu oraz trzymadła służącego do zawieszenia przyrządu na paliku. Powierzchnia wlotu wynosi 200 cm2. Deszczomierz przytwierdza się do słupka tak, by wlot do niego znajdował się w poziomie na wysokości 1 m nad terenem. Powyżej 500 m n.p.m. deszczomierze montuje się tak by ich powierzchnia wlotowa znajdowała się na wysokości 1,5 m nad terenem

Pluwiograf – są to urządzenia rejestrujące przebieg zjawiska w ciągu całego rozpatrywanego okresu

czasu. Zbudowane z obudowy metalowej, części chwytnej składającej się z otworu wlotowego

o powierzchni standardowej 200 cm2 zakończonej dnem wykształconym w postaci lejka. Zbierany

opad poprzez lejek, gumowym wężem dostaje się do zbiorniczka, w którym znajduje się pływak.

Przymocowane za pomocą pręta połączonego z pływakiem piórko, przylegające do taśmy papieru

nawiniętej na metalowy bęben poruszany mechanizmem zegarowym, kreśli wykres zwany

pluwiogramem, przedstawiający aktualny stan wody w zbiorniczku, odpowiadający sumie opadu od

początku do momentu analizowanego. Ponieważ objętość zbiorniczka jest ograniczona (10 mm),

wyposażono go w urządzenie przelewowe oparte na zasadzie działania lewara. Dzięki temu pomiar

opadu nie zależy od jego wysokości. W miejsce zbiorniczka wprowadza się często urządzenia

korytkowe, znacznie łatwiejsze w obsłudze i znacznie pewniejsze. Składa się ono z dwóch

bliźniaczych korytek umieszczonych pod otworem wlotowym w ten sposób, by po wypełnieniu się

wodą jednego z nich nastąpił wywrócenie powodujące umieszczenie pod otworem wlotowym drugiego z nich.

Deszczomierz wagowy - Zasada działanie jest zbliżona do deszczomierza Hellmana, z ta jednak różnicą, że zbiornik, w którym gromadzi się opad znajduje się na wadze. Waga jest sprzęgnięta

z rejestratorem, który na rejestruje przyrost wagi (objętości) opadu w czasie – co później jest

przeliczane na wysokość opadu. Takie rozwiązanie wymaga, jednak, aby obserwator (raz na dobę) opróżniał zbiornik.

Deszczomierz korytkowy - Deszczomierz składa się z dwóch symetrycznych zbiorników (korytek) podpartych centralnie. Objętość korytek jest znana. Podczas wystąpienia opadu korytka są wypełniane naprzemian. W wyniku napełniania zmienia się ciężar, po całkowitym napełnieniu korytka zachwiana zostaje równowaga i urządzenie przechyla się. Następuje wówczas opróżnienie

jednego korytek, a drugie napełnia się. Rejestrator zlicza liczbę przechyleń urządzenia i na tej podstawie określa się objętości (wysokość) opadu w czasie.

Sposoby pomiaru opadu

Pomiar opadu polega na zmierzeniu wysokości warstwy wody jaka spada na badany

teren. Wykonuje się go na stacjach meteorologicznych i wybranych posterunkach opadowych. Pomiar

odbywa się przy użyciu przyrządów standardowych (deszczomierzy i pluwiografów) bądź przy użyciu

czujników wchodzących w skład automatycznego systemu rejestracji danych. Deszczomierze mierzą

sumy dobowe (wpisywane zawsze za poprzednią dobę). Są to najczęściej blaszane pojemniki o

określonej powierzchni wlotu, posiadające we wnętrzu zbiornik na wodę opadową. Mimo prostej

konstrukcji pomiar opadu obciążony jest błędami wywołanymi deformacją strugi w pobliżu samego

deszczomierza, zwilżeniem ścianek naczynia przez opad, parowaniem wody ze zbiornika.

DO SPRAWKA - TEORIA

Dorzecze – zlewnia danej rzeki, czyli cały obszar, z którego wody powierzchniowe spływają do systemu określonej rzek.

Zlewnia – jest to całość obszaru, z którego wody spływają do danej rzeki (jeziora, bagna itp.) lub jej fragmentu.

Spływ powierzchniowy - jeden z procesów krążenia wody w przyrodzie - stanowi go ta część opadu, która spływa po powierzchni gruntu do zbiorników wodnych^[1].

Porowatość - cecha utworów skalnych wynikająca z obecności w nich pustek wzajemnie skomunikowanych, dostępnych dla przepływu wody (filtracji).

Odpływ rzeczny - ilość wody, która odpływa przez profil koryta rzecznego w określonym czasie i z określonego obszaru.

Współczynnik odpływu - współczynnik odpływu jest to stosunek ilości wody odpływającej z obszaru zlewni w rozpatrywanym czasie do ilości wody jaka w tym samym czasie spadła w postaci opadów atmosferycznych na obszar zlewni.

Meander (inaczej zakole) – fragment koryta rzeki o kształcie przypominającym pętlę lub łuk. Jest to forma związana z krętym przebiegiem koryta rzeki, tworzącym zakręty, pętle i nawroty.

Ujście rzeki – miejsce, w którym rzeka lub inny ciek wodny kończy swój bieg, łącząc się z inną rzeką lub wpadając do jeziora, morza, oceanu.