HYDRAULIKA I HYDROLOGIA- nauka przyrodnicza zajmująca się badaniem i opisem hydrosfery (wody atmosferyczne, powierzchniowe i podziemne). Głównym przedmiotem badań jest krążenie wody w przyrodzie z uwzględnieniem jej właściwości fizycznych, chemicznych i biochemicznych.
Przyczyny ruchu wody: energia cieplna pochodząca od Słońca, siła ciężkości, przyciąganie księżyca i Słońca, ciśnienie atmosferyczne, reakcje chemiczne i fizjologiczne organizmów żywych, siły międzycząsteczkowe, działalność człowieka.
Bilans wodny globu ziemskiego: P=E gdzie:
P-całkowity opad atmosferyczny na obszarze lądów i oceanów [mm,km3]
E-całkowite parowanie z powierzchni lądów i oceanów [mm, km3]. P = 577 000 km3 i E= 577 000 km3⇒ 0,04 % zasobów wodnych hydrosfery. Czas wymiany wody w jej globalnym obiegu [Berner, 1987] to 3600 lat.
Prawdopodobieństwo lub częstość występowania $C = \frac{100}{p}$
c=1 rok ⟹ p= 100%
c=5 lat ⟹ p= 20%
c=10 lat ⟹ p= 10% ⟹ Projektowanie kanalizacji, odwodnienia dróg
c=100 lat ⟹ p= 1%
c=1000 lat ⟹ Projektowanie budownictwa wodnego, stopnie wodne, jazy, zapory.
Wymiarowanie urządzeń odwadniających drogę
P= 10%- na drodze klasy A lub S, p=20%- na drodze klasy GP, p=50%- na drodze klasy G lub Z, p=100%- na drodze klasy L lub D.
Zasięg opadów , A [km2, ha]. A=5*(5-I)3 gdzie: A-pole powierzchni objętej deszczem [km2], I- natężenie opadu atmosferycznego [mm/min].
Śródlądowe wody powierzchniowe dzielą się na:
1)płynące, do których zalicza się wody: a) w ciekach naturalnych, kanałach oraz w źródłach, z których cieki biorą początek, b) znajdujące się w jeziorach oraz innych naturalnych zbiornikach wodnych o ciągłym bądź okresowym naturalnym dopływie lub odpływie wód powierzchniowych, c) znajdujące się w sztucznych zbiornikach wodnych usytuowanych na wodach płynących. 2) stojące , do których zalicza się wody znajdujące się w jeziorach oraz innych naturalnych zbiornikach wodnych nawiązanych bezpośrednio, w sposób naturalny, z powierzchniowymi wodami płynącymi.
Cieki sztuczne: a) rowy- sztuczne koryta prowadzące wodę w sposób ciągły lub okresowy, o szerokości dna od około 0,60 m do 1,5 m przy ich ujściu lub ujęciu. Kanały- sztuczne koryta prowadzące wodę w sposób ciągły lub okresowy, o szerokości dna co najmniej 1,5 m przy ich ujściu lub ujęciu. Mogą pełnić funkcję melioracyjne, żeglowne, przemysłowe i energetyczne.
Cieki naturalne- rzeki, strugi, strumienie i potoki oraz inne wody płynące w sposób ciągły lub okresowy, naturalnymi lub uregulowanymi korytami. Rzeka- ciek płynący w wyżłobionym przez erozję rzeczną korycie. W Polsce przyjmuje się że rzekę stanowi ciek wodny o powierzchni dorzecza powyżej 100 km3.
Największe rzeki Europy: Wołga L=3531 km, SQ 1360m3/s, Dunaj L=2850 km, SQ 817m3/s, Ren L=1326km. Największe rzeki Polski Wisła, Odra, Warta, Bug, Narew.
Zlewnia- obszar z którego wody spływają do jednego wspólnego odbiornika, do danego miejsca w odbiorniku. Dział wodny- linia rozdzielająca kierunki odpływu wód do dwóch różnych systemów rzecznych. Dorzecze- gdy zlewnia obejmuje cały system rzeczny, tj. system rzeki głównej i jej boczne dopływy. Zlewisko- zespół dorzeczy odprowadzających wody do jednego wspólnego morza. Posterunki wodowskazowe- w 1994 w Polsce było 837- na rzekach głównych, w różnych odcinkach (bieg górny, środkowy, dolny). Na dopływie- powyżej zasięgu cofki, . Tam gdzie istnieją lub powstaną obiekty budownictwo wodnego. H- stan wody ([cm]. Q- przepływy [m3/s]. T-Temperatura [c]. Ruchy rumowiska [m/s]. Stany wody charakterystyczne I rzędu: dla krótkiego okresu czasu (miesiąca, półrocza, roku). NW- niska woda (najmniejsza wartość pomierzona stanów wody). SW- średnia woda (średnia arytmetyczna wartości pomierzonych stanów wody). WW- wysoka woda (największa wartość pomierzona stanów wody).
Przepływy charakterystyczne I rzędu: NQ,SQ, WQ.
Natężenie przepływu- dobór metod określających przepływ w konkretnych warunkach zależy od: -rodzaju cieku( rzeka górska, nizinna, …), - jego wymiary (szerokość, głębokość, budową, …) –warunki hydrauliczne przepływu (wielkość przepływu, rodzaj przepływu), -żądaną dokładność pomiaru. Metody pomiaru natężenia przepływu. A) metody bezpośrednie pomiarów przepływu Q=V*t. charakteryzują się dokładnością pomiaru, ale stosowane mogą być przy niewielkich przepływach. B) Metody pośrednie- pomiarów przepływu Q=v*F. Uwzględniają pomiar: prędkości v oraz powierzchni przekroju poprzecznego koryta F.
Współczynnik spływu powierzchniowego- Ψ=Qsplw/Qopadu < 1 zależy od: - rodzaju pokrycia terenu, - spadku terenu, - budowy geologicznej wierzchniej warstwy, - czasu trwania deszczu, natężenia, - początkowego stanu wilgotności gleby, - ciepłoty powietrza.