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

Łukasz Misiura

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	90.79
0.01	68.97
0.2	62.19
0.5	53.04
1	46.01
2	38.84
3	34.55
4	31.49
5	29.12
10	21.63
20	14.11
25	11.75
30	9.9
40	7.29
50	6.04

Wykres prawdopodobieństwa pojawienia się przepływów maksymalnych

1. Dane Przekroju poprzecznego

L [m]	Rzędna [m n.p.m]
0	260.2
5	256.1
10	254.4
15	253.3
20	252.0
25	252.0
30	251.5
35	250.7
40	251.3
45	251.6
50	252.0
55	253.3
60	254.3
65	256.3
70	260.2

1. Obliczenia hydrauliczne

Spadek i = 0,015

d₉₀ = 0,164 [m]

n= 35,14

Lp	h[m]	Q[m3/s]	v[m3/s]	A[m2]	B[m]	Ozw[m]	Rh[m]
1	250.795	0.004	0.054	0.066	1.385	1.399	0.047
2	250.89	0.023	0.086	0.263	2.771	2.797	0.094
3	250.985	0.067	0.113	0.592	4.156	4.196	0.141
4	251.08	0.144	0.137	1.053	5.542	5.595	0.188
5	251.175	0.261	0.158	1.645	6.927	6.993	0.235
6	251.27	0.424	0.179	2.369	8.312	8.392	0.282
7	251.365	0.623	0.192	3.242	10.24	10.33	0.314
8	251.46	0.883	0.205	4.318	12.417	12.518	0.345
9	251.555	1.215	0.217	5.607	14.8	14.91	0.376
10	251.65	1.645	0.231	7.128	17.125	17.243	0.413
11	251.745	2.184	0.247	8.857	19.262	19.389	0.457
12	251.84	2.829	0.262	10.788	21.4	21.535	0.501
13	251.935	3.588	0.278	12.923	23.537	23.681	0.546
14	252.03	4.072	0.264	15.403	30.231	30.388	0.507
15	252.125	5.343	0.292	18.31	30.962	31.143	0.588
16	252.22	6.759	0.318	21.286	31.692	31.898	0.667
17	252.315	8.316	0.342	24.332	32.423	32.653	0.745
18	252.41	10.011	0.365	27.447	33.154	33.408	0.822
19	252.505	11.843	0.387	30.631	33.885	34.163	0.897
20	252.6	13.81	0.408	33.885	34.615	34.918	0.97
21	252.695	15.912	0.428	37.208	35.346	35.673	1.043
22	252.79	18.148	0.447	40.6	36.077	36.428	1.115
23	252.885	20.517	0.466	44.062	36.808	37.183	1.185
24	252.98	23.019	0.484	47.594	37.538	37.938	1.255
25	253.075	25.655	0.501	51.195	38.269	38.694	1.323
26	253.17	28.425	0.518	54.865	39	39.449	1.391
27	253.265	31.329	0.535	58.605	39.731	40.204	1.458
28	253.36	34.309	0.55	62.417	40.573	41.067	1.52
29	253.455	37.393	0.564	66.315	41.48	41.994	1.579
30	253.55	40.616	0.578	70.298	42.386	42.92	1.638
31	253.645	43.979	0.591	74.368	43.293	43.847	1.696
32	253.74	47.485	0.605	78.524	44.2	44.773	1.754
33	253.835	51.134	0.618	82.766	45.107	45.7	1.811
34	253.93	54.928	0.631	87.094	46.014	46.626	1.868
35	254.025	58.868	0.643	91.509	46.92	47.553	1.924
36	254.12	62.957	0.656	96.009	47.827	48.479	1.98
37	254.215	67.196	0.668 1	0.596	48.734	49.406	2.036
38	254.31	71.609	0.680 1	5.269	49.616	50.308	2.092
39	254.405	76.372	0.694 1	10.014	50.277	50.999	2.157
40	254.5	81.422	0.709 1	14.815	50.794	51.55	2.227
41	254.595	86.619	0.724 1	19.665	51.311	52.101	2.297
42	254.69	91.962	0.738 1	24.564	51.828	52.651	2.366
43	254.785	97.452	0.752 1	29.512	52.345	53.202	2.434
44	254.88	103.089	0.766 1	34.509	52.862	53.753	2.502
45	254.975	108.873	0.780 1	39.556	53.379	54.304	2.57
46	255.07	114.804	0.794 1	44.651	53.896	54.855	2.637
47	255.165	120.881	0.807 1	49.796	54.412	55.406	2.704
48	255.26	127.106	0.820 1	54.99	54.929	55.957	2.77
49	255.355	133.478	0.833 1	60.232	55.446	56.508	2.836
50	255.45	139.997	0.846 1	65.524	55.963	57.059	2.901
51	255.545	146.664	0.858 1	70.866	56.48	57.61	2.966
52	255.64	153.479	0.871 1	76.256	56.997	58.161	3.031
53	255.735	160.442	0.883 1	81.695	57.514	58.712	3.095
54	255.83	167.554	0.895 1	87.183	58.031	59.262	3.159
55	255.925	174.815	0.907 1	92.721	58.548	59.813	3.222
56	256.02	182.225	0.919 1	98.307	59.065	60.364	3.285
57	256.115	189.832	0.931 2	3.943	59.556	60.892	3.349
58	256.21	197.839	0.944 2	9.618	59.909	61.298	3.42
59	256.305	206.003	0.957 2	15.326	60.256	61.698	3.49
60	256.4	214.525	0.970 2	21.061	60.494	62.002	3.565
61	256.495	223.19	0.984 2	26.82	60.732	62.307	3.64
62	256.59	231.996	0.997 2	32.6	60.969	62.611	3.715
63	256.685	240.943	1.011 2	38.404	61.207	62.915	3.789
64	256.78	250.03	1.024 2	44.23	61.445	63.22	3.863
65	256.875	259.258	1.037 2	50.078	61.682	63.524	3.937
66	256.97	268.624	1.050 2	55.949	61.92	63.828	4.01
67	257.065	278.129	1.062 2	61.843	62.158	64.132	4.083
68	257.16	287.772	1.075 2	67.759	62.395	64.437	4.155
69	257.255	297.552	1.087 2	73.698	62.633	64.741	4.228
70	257.35	307.469	1.099 2	79.659	62.871	65.045	4.299
71	257.445	317.523	1.112 2	85.643	63.108	65.35	4.371
72	257.54	327.712	1.124 2	91.65	63.346	65.654	4.442
73	257.635	338.037	1.136 2	97.679	63.583	65.958	4.513
74	257.73	348.497	1.147 3	3.731	63.821	66.262	4.584
75	257.825	359.092	1.159 3	9.805	64.059	66.567	4.654
76	257.92	369.821	1.171 3	15.902	64.296	66.871	4.724
77	258.015	380.684	1.182 3	22.022	64.534	67.175	4.794
78	258.11	391.68	1.194 3	28.164	64.772	67.48	4.863
79	258.205	402.81	1.205 3	34.328	65.009	67.784	4.932
80	258.3	414.072	1.216 3	40.515	65.247	68.088	5.001
81	258.395	425.467	1.227 3	46.725	65.485	68.392	5.07
82	258.49	436.995	1.238 3	52.957	65.722	68.697	5.138
83	258.585	448.654	1.249 3	59.212	65.96	69.001	5.206
84	258.68	460.445	1.260 3	65.49	66.198	69.305	5.274
85	258.775	472.367	1.271 3	71.79	66.435	69.61	5.341
86	258.87	484.42	1.281 3	78.113	66.673	69.914	5.408
87	258.965	496.605	1.292 3	84.458	66.911	70.218	5.475
88	259.06	508.92	1.302 3	90.826	67.148	70.522	5.542
89	259.155	521.366	1.313 3	97.216	67.386	70.827	5.608
90	259.25	533.942	1.323 4	3.629	67.624	71.131	5.674
91	259.345	546.648	1.333 4	10.064	67.861	71.435	5.74
92	259.44	559.484	1.343 4	16.522	68.099	71.74	5.806
93	259.535	572.45	1.353 4	23.003	68.336	72.044	5.871
94	259.63	585.545	1.363 4	29.506	68.574	72.348	5.937
95	259.725	598.77	1.373 4	36.032	68.812	72.652	6.002
96	259.82	612.125	1.383 4	42.581	69.049	72.957	6.066
97	259.915	625.608	1.393 4	49.152	69.287	73.261	6.131
98	260.01	639.221	1.403 4	55.745	69.525	73.565	6.195
99	260.105	652.962	1.412 4	62.361	69.762	73.87	6.259
100	260.2	666.833	1.422 4	69	70	74.174	6.323

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: =

1,34 [m³/s]

Wysokość wody na przelewie: 1,2 [m]

Szerokość przelewu: 20,77 [m]

Przepływ jednostkowy: = 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

gdzie:

h_z- wys. zapory przeciwrumowiskowej

Energii na stanowisku dolnym

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

Energii na stanowisku dolnym

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: