1.Oznaczenie zakładu ubiegającego się o wydanie pozwolenia, jego siedziba i adres.

2.Cel i zakres zamierzonego korzystania z wód.

3.Obliczenie zasobów gwarantowanych.

3.1.Opis hydrograficzny zlewni.

Moja zlewnia leży w powiecie Żywieckim, w gminie Łękawica, nie daleko miejscowości Kocierz Moszczanicki, do którego można zaliczyć takie sołectwa jak Beskidek, Basiorówka, Perlówka.

Zlewni położona jest na wysokości od 520 do 870 m. n.p.m., znajduje się w dolinie potoku Kocierz zwanego również Kocierzanką.

3.2.Wyznaczanie granicy zlewni cieku głównego i jego dopływów.

Dostawszy mapę od wykładowcy, został na niej zaznaczony tz. przekrój zamykający (kolor zielony) oraz przekrój ujęcia wody (kolor żółty). Zgodnie z instrukcją wykładowcy wyznaczaliśmy jej granicę prostopadle do warstwic, po przez doliny i szczyty. Mając wyznaczoną już granice zlewni na danym cieku, następnie musimy powyznaczać jej zlewnie cząstkowe, różnicowe (np. R0,R1 itd.), także dopływy (np. P1, P2, L1, L2 itd.) oraz granice do przekroju ujęcia wody (kolor żółty). Wyznaczamy je podobnie do granicy zlewni rysując je prostopadle do warstwic, kończąc na granicy zlewni cieku głównego. Następnie mając do dyspozycji urządzenie zwane planimetrem, mierzymy powierzchnie każdej zlewni czy to różnicowej, czy też naszych dopływów. Gdy owa czynność została wykonana zgodnie z instrukcją wykładowcy, na podstawie powierzchni zlewni cząstkowych, wyznaczamy ciek główny. Gdy takowy został wyznaczony, następnie mierzymy jego długość. Gdy wszystkie czynności zostały już wykonane możemy przejść do bardziej ciekawszych czynności dotyczących tego projektu.

3.3.Określenie profilu przyrostu powierzchni zlewni.

Gdy mamy wyznaczony ciek główny i jego dopływy, gdy mamy pomierzone długości cieku, jego dopływy, a także powierzchnie zlewni (różnicowe i dopływy), wykreślamy wykres zależności sumy powierzchni zlewni (Σ A) do sumy długości cieku głównego (Σ L).

Wyniki przedstawiono w tabeli nr 1.

Tabela nr 1. Profil hydrologiczny zlewni.

Lp.	Długość cieku L [km]	Σ L [km]	Powierzchnia zlewni cząstkowych A [km^2]	Σ A [km^2]
R0	0	0.00	0.000	0.000
R0	0.13	0.13	0.061	0.061
P1	-	0.13	0.037	0.098
R1	0.35	0.48	0.229	0.327
P2	-	0.48	0.065	0.392
R2	0.02	0.50	0.021	0.413
P3	-	0.50	0.221	0.634
R3	0.57	1.07	0.408	1.042
L1	-	1.07	0.124	1.166
R4	0.50	1.57	0.418	1.584
P4	-	1.57	0.101	1.685
R5	0.42	1.99	0.176	1.861
R6	0.18	2.17	0.181	2.042
P5	-	2.17	0.141	2.183
R7	0.02	2.19	0.011	2.194

Σ L = 2,19 km.

Σ A = 2,194 km².

Wykres 1. Przyrost powierzchni zlewni do długości cieku głównego.

Na wykresie oznaczono także położenie ujęcia wody na mojej zlewni (linia koloru czerwonego).

3.4.Przeniesienie danych z potoku Kocierzanka stosując analogię hydrologiczną.

Do obliczenia zasobów gwarantowanych w przekroju niekontrolowanym posłużono się metodą analogii hydrologicznej, która polega na znalezieniu zlewni kontrolowanej podobnej do niekontrolowanej i przeliczeniu przepływów z przekroju wodowskazowego zlewni analogicznej według wzoru:

gdzie:

Q_x – przepływ w przekroju badanym,

Q_o – przepływ w przekroju wodowskazowym zlewni analoga,

A_x – powierzchnia zlewni do przekroju badanego,

A_o – powierzchnia zlewni do przekroju wodowskazowego,

n – wykładnik potęgowy (n = 1),

k – parametr podobieństwa odpływów jednostkowych (k = 1).

Przykład dla 01.XI.2000 r.:

[m3/s]

Korzystamy w tym celu z danych z potoku Kocierzanka, o powierzchni zlewni A = 36.4 km², w których zamieszczono przepływy dobowe dla 30 lat (od 1971 do 2000 roku). Wykonane zostały one przez Arkadiusza Halamę, udostępnione zostały nam na stronie Zakładu Hydrologii i Gospodarki Wodnej w Zakładzie Zrównoważonego Rozwoju Obszarów Górskich.

3.5.Przepływy charakterystyczne w przekroju ujęcia. SWQ, SSQ, SNQ.

Mając już wyznaczone przepływy dobowe dla swojej zlewni, następnie z tych danych liczymy SWQ, SSQ, SNQ korzystając ze wzoru:

Gdzie:

WQ - przepływ najwyższy w roku,

NQ – przepływ najniższy w roku,

SQ – przepływ średni z roku,

n- liczba lat pomiarowych.

Analogicznie wzór stosujemy do przepływów NQ i SQ.

Dla przykładu:

m3/s.

Moje wyliczone wartości:

SWQ = 0.6474 m³/s,

SSQ = 0.0490 m³/s,

SNQ = 0.0035 m³/s.

Teraz, gdy mając te wartości, trzeba zastosować analogie przepływów dla moich zlewni cząstkowych, korzystając ze wzoru:

Gdzie:

k,n = 1

SWQ - przepływ najwyższy średni z wielolecia dla mojej zlewni,

Ax - powierzchnia zlewni cząstkowej,

A - powierzchnia całkowitej zlewni,

Przykład obliczenia dla R0:

Skoro k i n wynoszą 1 pominę je we wzorze.

m³/s.

Wszystkie wyniki dla SWQ zostały przedstawione w tabeli nr 2, dla SSQ w tabeli nr 3, dla SNQ w tabeli nr 4.

Tabela nr 2. SWQ dla poszczególnych zlewni cząstkowych.

Lp.	długość cieku L [km]	Σ L [km]	Powierzchnia zlewni A [km2]	SWQ [m3/s]	Σ SWQ [m3/s]
R0	0	0.00	0.000	0.00000000	0.000000
R0	0.13	0.13	0.061	0.01800059	0.018001
P1	-	0.13	0.037	0.01091839	0.028919
R1	0.35	0.48	0.229	0.06757597	0.096495
P2	-	0.48	0.065	0.01918095	0.115676
R2	0.02	0.50	0.021	0.00619692	0.121873
P3	-	0.50	0.221	0.06521524	0.187088
R3	0.57	1.07	0.408	0.12039736	0.307485
L1	-	1.07	0.124	0.03659136	0.344077
R4	0.50	1.57	0.418	0.12334828	0.467425
P4	-	1.57	0.101	0.02980425	0.497229
R5	0.42	1.99	0.176	0.05193612	0.549165
R6	0.18	2.17	0.181	0.05341158	0.602577
P5	-	2.17	0.141	0.04160791	0.644185
R7	0.02	2.19	0.011	0.00324601	0.647431

Tabela nr 3. SSQ dla poszczególnych zlewni cząstkowych.

Lp.	dł. cieku L [km]	Σ L [km]	Pow. Zlewni A [km2]	SSQ [m3/s]	Σ SSQ [m3/s]
R0	0	0.00	0.000	0.0000000	0.000000
R0	0.13	0.13	0.061	0.0011373	0.001137
P1	-	0.13	0.037	0.0006898	0.001827
R1	0.35	0.48	0.229	0.0042694	0.006097
P2	-	0.48	0.065	0.0012119	0.007308
R2	0.02	0.50	0.021	0.0003915	0.007700
P3	-	0.50	0.221	0.0041203	0.011820
R3	0.57	1.07	0.408	0.0076067	0.019427
L1	-	1.07	0.124	0.0023118	0.021739
R4	0.50	1.57	0.418	0.0077931	0.029532
P4	-	1.57	0.101	0.0018830	0.031415
R5	0.42	1.99	0.176	0.0032813	0.034696
R6	0.18	2.17	0.181	0.0033745	0.038071
P5	-	2.17	0.141	0.0026288	0.040700
R7	0.02	2.19	0.011	0.0002051	0.040905

Tabela nr 4.SNQ dla poszczególnych zlewni cząstkowych.

Lp.	dł. cieku L [km]	Σ L [km]	Pow. Zlewni A [km2]	SNQ [m3/s]	Σ SNQ [m3/s]
R0	0	0.00	0.000	0.00000000000	0.00000000
R0	0.13	0.13	0.061	0.00009825916	0.00009826
P1	-	0.13	0.037	0.00005959982	0.00015786
R1	0.35	0.48	0.229	0.00036887454	0.00052673
P2	-	0.48	0.065	0.00010470238	0.00063144
R2	0.02	0.50	0.021	0.00003382692	0.00066526
P3	-	0.50	0.221	0.00035598810	0.00102125
R3	0.57	1.07	0.408	0.00065720879	0.00167846
L1	-	1.07	0.124	0.00019973993	0.00187820
R4	0.50	1.57	0.418	0.00067331685	0.00255152
P4	-	1.57	0.101	0.00016269139	0.00271421
R5	0.42	1.99	0.176	0.00028350183	0.00299771
R6	0.18	2.17	0.181	0.00029155586	0.00328927
P5	-	2.17	0.141	0.00022712363	0.00351639
R7	0.02	2.19	0.011	0.00001771886	0.00353411

Następnie tworzymy wykresy profilu hydrologicznego dla poszczególnych przepływów.

Profil hydrologiczny dla SWQ przedstawiony został na wykresie nr 3, profil hydrologiczny dla SSQ przedstawiony na wykresie nr 4, profil hydrologiczny dla SNQ przedstawiony został na wykresie nr 5.

Wykres nr 3.Profil hydrologiczny dla SWQ.

Wykres nr 4.Profil hydrologiczny dla SSQ.

Wykres nr 5.Profil hydrologiczny dla SNQ.

3.6.Określenie zasobów gwarantowanych.

Mając policzone wartości z analogii na potoku kocierzanka, sortujemy te wartości w jednej kolumnie od najwyższej do najmniejszej, w taki sposób wychodzi nam 10958 wierszy z wartościami przepływów dla naszej powierzchni zlewni do ujęcia cieku (gdzie moja wartość powierzchni zlewni do ujęcia wynosi 1.861 km²).

W następnej kolejności korzystając z poniższego wzoru, wyznaczamy z tej kolumny wartości dla przepływu gwarantowanego.

Gdzie:

n- liczebność ciągu,

g- gwarancja (od 0.80 do 1) co 0.01 czyli 20 wartości.

Przykład dla gwarancji 0.80:

Wyznaczone wartości zostały przedstawione w tabeli nr 5.

Tabela nr 5.Zasoby gwarantowane.

Gwarancja	Wartość E	Przepływ gwarantowany Qg [m3/s]
0.80	8766	0.0081802
0.81	8876	0.0076690
0.82	8986	0.0076690
0.83	9095	0.0071577
0.84	9205	0.0071577
0.85	9314	0.0066464
0.86	9424	0.0066464
0.87	9533	0.0061352
0.88	9643	0.0061352
0.89	9753	0.0056239
0.90	9862	0.0056239
0.91	9972	0.0051126
0.92	10081	0.0051126
0.93	10191	0.0046014
0.94	10301	0.0040901
0.95	10410	0.0040901
0.96	10520	0.0035788
0.97	10629	0.0030676
0.98	10739	0.0025563
0.99	10848	0.0020451
1.00	10958	0.0005113

4.Określenie przepływu nienaruszalnego.

Przepływ nienaruszalny obliczamy korzystają z metody Kostrzewy:

Gdzie:

k- współczynnik (1.54)

SNQ- przepływ średni najniższy z wielolecia dla powierzchni zlewni do ujęcia wody.

[m3/s]

5.Wyznaczenie zasobów eksploatacyjnych w przekroju ujęcia wody.

Zasoby eksploatacyjne obliczmy korzystając z poniższego wzoru:

Gdzie:

Qd- przepływ dyspozycyjny m3/s,

Qg- przepływ gwarantowany m3/s,

Qnn- przepływ nienaruszalny m3/s.

Przykład dla gwarancji 0.80:

[m3/s]

Wartości przepływów dyspozycyjnych przedstawiono w tabeli nr 6.

Tabela nr 6. Zasoby eksploatacyjne.

Lp.	Przepływ gwarantowany Qg [m3/s]	Przepływ dyspozycyjny Qd [m3/s]
0.80	0.0081802	0.003564
0.81	0.0076690	0.003052
0.82	0.0076690	0.003052
0.83	0.0071577	0.002541
0.84	0.0071577	0.002541
0.85	0.0066464	0.002030
0.86	0.0066464	0.002030
0.87	0.0061352	0.001519
0.88	0.0061352	0.001519
0.89	0.0056239	0.001007
0.90	0.0056239	0.001007
0.91	0.0051126	0.000496
0.92	0.0051126	0.000496
0.93	0.0046014	-0.000015
0.94	0.0040901	-0.000526
0.95	0.0040901	-0.000526
0.96	0.0035788	-0.001038
0.97	0.0030676	-0.001549
0.98	0.0025563	-0.002060
0.99	0.0020451	-0.002571
1.00	0.0005113	-0.004105

Mając już przepływy gwarancyjne oraz przepływy dyspozycyjne, możemy wykreślić wykres poszczególnych przepływów od gwarancji. Obrazuje to wykres nr 6.

6.Wyznaczenie pojemności zbiornik wyrównawczego.

Na początku tego punktu, trzeba wyznaczyć przepływ eksploatacyjny najmniejszy dodatni, który mnożymy razy 86400s w celu zamienienia danej wartości na przepływ w dm3/dobę.

[dm3/s]

Objętościowy dopływ wody obliczono ze wzoru:

[ m³/s]

Gdzie:

Qd- przepływ dyspozycyjny,

3600- ilość sekund w jednej godzinie,

Liczymy to dla gwarancji 0.92:

[m3/h]

[m3/h]

Objętość rozbioru wody policzono ze wzoru:

Gdzie:

Qdn- przepływ dyspozycyjny zamieniony na 24 godziny,

Wr- współczynnik rozbioru wody.

Otrzymawszy od wykładowcy dane ze współczynnikami rozbioru wody dla całej doby, korzystając ze wzoru na objętość rozbioru wody, liczymy rozbiór wody, dla wszystkich godzin. Następnie ze wskazaniami wykładowcy, liczymy poszczególne wartość: R, D, kolejno sumę dla R i sumę dla D.

Potem liczymy róźnicę wartości D-R oraz różnicę ΣD–ΣR.

8. Wyznaczenie przepływów o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia w przekroju ujęcia wody.

8.1. Wyznaczenie spadku zlewni.

Aby obliczyć spadek mojej zlewni do ujęcia wody, trzeba na początku przedłużyć długość cieku głównego do najwyższego punktu leżącego w granicy mojej zlewni tz. sucha dolina. Następnie mierzymy długości cieku głównego do przekroju ujęcia wody razem z suchą doliną między warstwicami co . Przedstawiamy to na wykresie, jako zależność wysokości n.p.m. do długości cieku (L+l) czyli L_max. Gdy mamy już zrobiony wykres, musimy teraz policzyć pola pod tym wykresem. Korzystamy ze wzoru na pole trapezu.

gdzie:

a,b- długości podstaw (w moim przypadku wysokości n.p.m.)

h- wysokość (w moim przypadku długości cieku pomiędzy warstwicami)

przykład obliczenia:

Z kolejnymi trapezami postępujemy podobnie zmieniając odpowiednio wartości.

Wyniki wszystkich pomiarów przedstawiono w tabeli nr 8.

Tabela nr 8.

	pole F [km*m]	wysokość [m]	dł. Cieku [km]	suma L+l [km]
F1	12.88	805	0.00	0.00
F2	12.38	800	0.05	0.05
F3	7.13	785	0.05	0.10
F4	9.20	780	0.03	0.13
F5	8.80	770	0.04	0.17
F6	12.60	760	0.04	0.21
F7	10.00	750	0.06	0.27
F8	7.60	740	0.05	0.32
F9	7.20	730	0.04	0.36
F10	10.20	720	0.04	0.40
F11	11.20	710	0.06	0.46
F12	7.50	700	0.07	0.53
F13	9.80	690	0.05	0.58
F14	14.30	680	0.07	0.65
F15	8.40	670	0.11	0.76
F16	6.60	660	0.07	0.83
F17	14.00	650	0.06	0.89
F18	6.30	640	0.14	1.03
F19	6.40	630	0.07	1.10
F20	11.20	620	0.08	1.18
F21	7.20	610	0.16	1.34
F22	6.00	600	0.12	1.46
F23	4.40	590	0.12	1.58
F24	2.70	580	0.11	1.69
F25	3.20	570	0.09	1.78
F26	1.20	560	0.16	1.94
F27	0.13	550	0.12	2.06
		545	0.05	2.11

Długość cieku do ujęcia = 2.01 [km]

Długość cieku do ujęcia + sucha dolina = 2.11[km]

Suma pól pod wykresem = 218.50[km*m]

Mając wyliczone pole powierzchni pod wykresem (F), możemy wyliczyć ΔH, korzystając ze wzoru:

207.11 m

Następnie wykonujemy sprawdzenie czy suma powierzchni pod wykresem się zgadza, a także czy dobrze policzyłem ΔH. Korzystamy ze wzoru na pole trójkąta:

gdzie:

a - w moim przypadku jest to długość cieku L_max (L+l)

h - w moim przypadku jest to wyznaczone ΔH

sprawdzenie:

= 218.50 [km*m].

Jak widać na sprawdzeniu wszystko wychodzi dobrze.

Obliczmy spadek zlewni ze wzoru:

‰

I_rl = 98.1559‰

Wszystko jest zaznaczone na wykresie nr 8.

Wykres nr 9. Wykres spadku zlewni.

8.2.Wyznaczanie średniego spadku stoków.

Aby policzyć średni spadek stoków musimy na naszej mapce, konkretnie na naszej wyznaczonej zlewni, wyznaczyć warstwice, jak nam wykładowca mówił, tak żeby w granicach naszej zlewni mieściło się od 4 do 5 warstwic. W mojej zlewni akurat mieści się 5 warstwic co . Następnie mając je zaznaczone na mojej zlewni, musimy zmierzyć ich długość pamiętając, że mierzymy je w granicach mojej zlewni do ujęcia wody. Gdy mamy je już zmierzone wystarczy podstawić to do odpowiedniego wzoru. Wyniki zostały przedstawione w tabeli nr 9.

Tabela nr 9.

warstwica m n.p.m	dł.warstwicy (kj) [km]
560	0.30
610	1.15
660	2.00
710	2.30
760	2.20

Σ k_j = 7.95 km.

Δh- różnica wysokości między wartwicami czyli w moim wypadku .

A-powierzchnia zlewni do ujęcia wody czyli w moim wypadku 1.861 km².

Postawiamy do wzoru:

=213.5948

‰

8.3.Wyznaczanie przepływów o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia za pomocą formuły opadowej.

8.3.1.Oblicznie hydromorfologicznej charakterystyki cieku do przekroju ujęcia.

Hydromorfologiczną charakterystykę koryta cieku do przekroju ujęcia oblicza się ze wzoru:

Gdzie:

L+l- długość cieku głównego do ujęcia wody wraz z suchą doliną [km], (2.11),

m- miara szorstkości koryta cieku z tabeli B2 (przyjmujemy 7),

I_rl- średni spadek zlewni [‰], (98.1559),

A- powierzchnia zlewni do ujęcia wody, (1.861),

φ- współczynnik odpływu, (przyjmujemy 0,88) z tabeli B7,

H₁- maksymalny opad dobowy o prawdopodobieństwie 1% [mm], (przyjmujemy 130),

Podstawiamy do wzoru i wychodzi nam, na razie nic nie trzeba interpolować.

8.3.2.Obliczanie hydromorfologicznej charakterystyki stoków.

Czas spływu po stokach t_s (tabela B4) określa się w zależności od hydromorfologicznej charakterystyki stoków Φs:

Gdzie:

l_s- średnia długość stoków [km],

m_s- miara szorstkości stoków odczytana za tabeli B5 (przyjmujemy 0,1),

I_rl- średni spadek zlewni [‰],(213.5948).

Gdzie:

p- gęstość sieci rzecznej

Gdzie:

L+l- długość dopływów wraz z suchymi dolinami [km],

A- powierzchnia zlewni do ujęcia wody [km²].

Aby podstawić do wzoru najpierw musimy policzyć gęstość sieci rzecznej, więc liczymy:

Następnie liczymy średni długość stoków:

Mając już wyznaczoną średnią długość stoków, przechodzimy do najważniejszego parametru w tym punkcie, a więc obliczenia hydromorfologicznej charakterystyki stoków.

8.3.3.Wyliczanie wartości F1 z tabeli B3.

Mając już wyznaczony Φ_s z tabeli B4 odczytujemy wartość, niestety musimy t_s interpolować, ponieważ moja wartość znajduje się pomiędzy wartością 4.00 a 5.00.

Φs =	4.00	4.14	5.00
ts =	31.00	32.67	43.00

Po interpolacji t_s wyszedł 32.67.

Mając już Φ_r (17.11) i t_s,(32.67, interpolujemy wartość F1 z tabeli B3 gdzie H< n.p.m. przedstawia to tabela nr 10.

Tabela nr 10.

ts\ Φr	10.00	17.11	20.00
30.00	0.1400	0.1144	0.1040
32.67		0.1121
60.00	0.1040	0.0891	0.0830

Po interpolacji wartość F1 wychodzi w moim przypadku 0.1121.

8.3.4.Obliczanie przepływów maksymalnych rocznych o określonym prawdopodobieństwie.

Mając już wszystkie parametry (obrazuje to tabela 11) dla tabeli B1 [kwantyle rozkładu zmiennej] dla makroregionu „Karpaty” i dla regionu „2a” dla konkretnych prawdopodobieństw liczymy przepływ Qp.

Tabela nr 11.

f =	0.6
F1 =	0.1121
φ =	0.88
H1 =	130
A =	1.861
δj =	1

Tabela B1.

Karpaty 2a
Prawdopodobieństwo p [%]
0.1
0.2
0.5
1.0
2.0
3.0
5.0
10.0
20.0
30.0
50.0

Następnie dla każdego kwantyla liczymy Qp ze wzoru:

Dla przykładu policzymy dla prawdopodobieństwa 0,1% λp :

m³/s.

Dla reszty postępujemy tak samo, wyniki przedstawiono w tabeli nr 12.

Tabela nr 12.

Karpaty 2a
Prawdopodobieństwo p [%]
0.1
0.2
0.5
1.0
2.0
3.0
5.0
10.0
20.0
30.0
50.0

Następnie na wykresie na osi X odkładamy wartości prawdopodobieństwa [%], na osi Y wartości przepływów o określonym prawdopodobieństwie [m3/s].

Wykres nr 12.Przepływy o określonym prawdopodobieństwie przewyższenia do przekroju ujęcia wody.