Zad31 Zlewnia
Część powierzchni terenu zamknięta działem wodnym w dowolnym profilu (np. wodowskazowym, zapory, mostu, ujścia cieku), z którego wody spływają do jednego wspólnego odbiornika (rzeki, jeziora, bagna). W przypadku, gdy zlewnia obejmuje cały system rzeczny, tj. system rzeki głównej i jej dopływów, pojecie zlewni jest równoznaczne z pojęciem dorzecza.

Parametry zlewni:

Powierzchnia zlewni A

Długość zlewni Lz

Średnia szerokość zlewni B

Średni spadek zlewni Isrz

Schemat wzrostu powierzchni zlewni

Współczynnik asymetrii i szerokości zlewni

Współczynnik rozwinięcia działu wód

Średni spadek w przekroju poprzecznym

Wykres hipsometryczny zlewni

Procentowy udział użytków

Zad32 Obserwacje i pomiary w przekrojach wodowskazowych.

Pomiay stanów wody, zwane potocznie obserwacjami stanów wody dzielą się na termiczne i ciągłe;

Obserwacje termiczne wykonywane są przez obserwatorów w z góry określonych terminach. Rozróżniamy obserwacje terminowe zwyczajne i nie nadzwyczajne:

- zwyczajne wykonywane sa raz na dobę , zazwyczaj zazwyczaj godz 7, na rzekach wskazujące regularne dobowe wahania stanów wody 3 razy 7, 13, 19

- nadzwyczajne wykonuje się w okresie wezbrań, gdy stany wody szybko się zmieniają. Na rzekach górskich co 1,2 godz. Na rzekach nizinnych 3 razy na dobę. Obserwacje prowadzone są stanach alarmowych.

Obserwacje ciągłe wykonywane sa za pomoca limnigrafow.

W przekrojach wodowskazowych wykonywane sa następujące pomiary: stan wody H, prędkość przepływu v, przepływ Q, w okresie zimowym również zjawiska lodowe.

Zad5.Dla sumy opadu rocznego P=662 mm wyznaczyć wskaźnik odpływu..

α=0,32 - przyjmujemy dla Polski

H=α*P=0,32*662=212 mm=0,21 m

Zad6. P=662 mm=0,662m; α=0,3; A=120km², Z=3%.

SSQ=?

Zad7 Wyznaczyć natężenie deszczu o p=1% dla Wrocławia.

Dla Wrocławia współczynniki są równe:

T- czas trwania deszczu w minutach musi być podany, żeby obliczyć to zadanie.

Zad8 Przedstawić i opisać metodę Wołoszyna na wyznaczanie Q_p% w zlewni niekontrolowanej.

Q_p% obliczany jest wg. zależności regionalnej Wołoszyna na podstawie wzoru:

Ip - natężeniu deszczu o zadanym prawdopodobieństwie występowania (mm/min)

T - czasu trwania deszczu o natężeniu Ip (deszczu miarodajnego) (min)

α- współczynnika odpływu wielkiej wody

tk - czasu koncentracji spływu (godz.)

1/(m+n*m) - współczynnika kształtu fali (przyjmujemy średnio 0,6)

- współczynnika Specta

A - powierzchni zlewni [km²]

9. Wyznaczanie krzywej sum czasów trwania przepływów

Sumujemy częstości od przedziałów od wyższych wartościach stanów do przedziałów o wartościach niższych i otrzymujemy w ten sposób czasy trwania wraz ze stanami wyższymi, a przy odwrotnym kierunku sumowania- czasy trwania wraz z niższymi. Na podstawie uzyskanych wyników wykonujemy wykresy krzywych sum czasów trwania przepływów wraz w wyższymi i niższymi. Na osi poziomej odcinamy sumowane częstości lub częstotliwości, które wyrażone są w liczbach bezwzględnych lub procentach, bądź też czasy trwania wyrażone w dniach, na osi pionowej odcina się graniczne wartości przedziałów stanów wody. Przy sumowaniu wraz z wyższymi wartości zaznaczamy przy dolnej granicy przedziału, a jeśli zaznaczamy wraz z niższymi to w górnej granicy każdego przedziału.

10. Wymienić niezbędne dane hydrometryczne do wyznaczenia KNP

- stan wody [H]

- przepływ [Q]

- prędkość [v]

- napełnienie

- obwód zwilżony [B]

- powierzchnia przekroju poprzecznego [F]

- spadek hydrauliczny [i]

Krzywą wyraża się ze związku Q= f(H), natomiast ogólna postać związku powinna być przyjmowana jako Q = f(H,i,F,n,B). Gdzie n to oczywiście współczynnik szorstkości.

11. Jak zmienia się KNP po obwałowaniu rzeki

Obwałowanie rzeki, jest trwałą zmianą KNP. Polega ono na ograniczeniu przekroju wodowskazowego w strefie stanów wysokich. Powoduje, więc zmiany przebiegu krzywej w tej właśnie strefie, poczynając od poziomu podstawy wału. Krzywa biegnie w tym przypadku bardziej stromo niż przed obwałowaniem. (tu przydał by się rysunek- Byczkowski tom 1 strona 287 )

12. Do czego służy krzywa sumowa

Na podstawie krzywej sumowej możemy określić:

- pojemność zbiornika

- kiedy mamy opróżnić, a kiedy napełnić zbiornik (czyli objętość deficytu i nadmiaru)

- jaka jest objętość odpływu ze zlewni po x dniach

- przepływ w dowolnej chwili w dowolnym dniu (korzystając ze skali przepływów chwilowych)

13. Do czego służą krzywe sum czasów trwania stanów wody

Na ich podstawie określamy liczbę ni w rozpatrywanym okresie, w ciągu, których stany wody utrzymywały się powyżej bądź były równe założonemu stanowi okresowemu lub też były od niego niższe.

do określenia jak długo (w dniach) trwały stany powyżej lub ponizej przyjętego poziomu wody.

14. Wskaźnik odpływu rocznego ze zlewni o powierzchni 100km2 wynosi 250mm. Jaka objętość odpłynęła z tej zlewni w m3 - powierzchnia zlewni[m] razy wysokość[m] = odpływ

15. Co to jest pion hydrometryczny.

16. Rodzaje i pomiary wodowskazów-

Łata prosta - drewniana lub metalowa łata z podziałką. Umocowana do pala wbitego w dno rzeki, lub do budowli, (wymagają codziennego odczytu)

Wodowskaz grupowy - stosowany przy dużym zakresie pomiarów. Kilka łat o wspólnym poziomie zera odniesienia, utwierdzone tak by podziałki na siebie zachodziły,

Wodowskaz schodkowy - stosowany w korytach uregulowanych. Fragmenty łat przymocowane do schodów na skarpach cieku - odczyt jest bardzo dokładny.

Łaty skośne - na skarpach cieków - odczyt bardzo dokładny

Wodowskaz palowy - szereg pali wbitych w przekroju poprzecznym

rzeki w dno i skarpy. Główki pali mają określone rzędne ponad poziom porównawczy. Pomiar polega na określeniu wzniesienia zwierciadła wody ponad główką pala zanurzonego w wodzie.

Łaty cyfrowe - na wodach niezamarzających. Elektoniczny.

Wodowskazy pływakowe - zawieszony jest na lince połączonej z mechanizmem wskazującym i rejestrującym na taśmie stanów wody.

Wodowskazy maksymalne - gdzie wezbrania są gwałtowne i krótkotrwałe, gdy nie ma możliwości założenia limnigrafu. Pozawalają na zarejestrowanie kulminacji wezbrania występującego pomiędzy obserwacjami..

Limnigraf

eliminuje konieczność codziennego odczytywania stanów wody, gdyż zapewnia całkowity zapis zw. Wody.

Precyzyjny

stosowane w laboratoriach wodnych - dokł. do 0, 01 mm.

Odpływ - ( Q ) ilość wody odpływająca z określonego obszaru (zlewni), mierzona w przekroju koryta rzeki, w ciągu określonego czasu, np.: miesiąca, roku; jednostką o. jest m³ lub km³ ; [m³ ]

Odpływ jednostkowy — ( q ) ilość wody odpływająca z jednostki powierzchni zlewni w ciągu 1 s; wyraża się on w l/(s · km²); jest to tzw. względna miara o.; [l/(s · km²) ]

Współczynnik odpływu — ( α ) iloraz warstwy o. i wysokości opadu atmosf., wyrażony w procentach. [ % ]

Wskaźnik odpływu — ( H ) warstwa wody odpływająca ze zlewni w określonym czasie, wyrażona w mm [ mm ]

1. STANY CHARAKTERYSTYCZNE:

1. Główne

I stopnia - charakterystyczny zakres w jakim zmieniaja się stany wody w rozpatrywanym okresie.; stany skrajne(najniższy NW, najwyższy WW) stany przeciętne SW,stan zwyczajny ZW. Stany główne można wyznaczyc dla różnych okresów. Wyznacza się je dla okresów rocznych, półrocznych(letnie i zimowe) okresu wegetacyjnego wegetacyjnego okresu zeglui

II stopnia- najwyższa W, średnia S, zwyczajna Z, najniższa N 16

2. Okresowe

Częstość (n)-liczba wystąpień w rozpatrywanym czasie stanów wody o określonej wartości liczbowej lub liczbe stanów wody zawierajacych się w określonych przedziałach wartości liczbowych

Częstotliwość k/częstotliwość- liczba okreslająca jaka część rozpatrywanego zbioru stanów wody, wyrażona w liczbach bezwzględnych,%, złożona jest ze stanów wody o określonych wartościach liczbowych bądź tez stanów zawartych w określonych przedziałach liczbowych

STAN OKRESOWY- stan wody o określonej sumowanej częstości lub czasie trwania wraz ze stanami wyższymi i niższymi.stany oznaczone są symbolami Wp ( Ist. Na podstawie zbiorów stanów dobowych), Wt (IIst wyznacza się na podstawie zbiorów stanow gr.Istopnia)

Zad.24

Przepływ - określenie ilości wody przepływającej przez przekrój poprzeczny cieku lub przewodu

Jednostki przepływu m3/s, l/s; dm3/s; l/min

Zad. 23

1. błędy powstałe przy wykonywaniu i obliczaniu pomiarów przepływu

2. zmiana kształtu koryta,

3. zarastanie koryta roślinnościa wodna

4. zamarzanie rzeki w porze zimowej

5. zmiany sytuacyjne lub wysokościowe położenia wodowskazu

6. zabudowa rzeki( regulacje i obwałowanie rzek)

37. Przepływy miarodajne i kontrolne dla budowli wodnych

Przepływy miarodajne - ustala się w celu dokonania podziału pojemności zbiornika oraz zwymiarowania urządzeń zrzutowych zbiornika

Przepływ miarodajny ustala się dla gospodarki na zbiorniku w normalnych warunkach eksploatacji. Służy on do ustalenia pojemności rezerwy stałej. Zakłada się, że objętość szczytu fali powodziowej o przepływie kulminacyjnym równym przepływowi miarodajnemu Qm zmniejszona o objętość zrzucaną przez upusty o odpływie dozwolonym Qdoz. zmieści się w zbiorniku do krawędzi przelewu.

Rs = Vm - Vj

gdzie: Vm - objętość szczytu fali powodziowej, Vj - część objętości fali powodziowej zrzucanej przez upusty do wielkości Qdoz.

Przepływ kontrolny Qk - ustala się dla gospodarki na zbiorniku w nadzwyczajnych (katastrofalnych warunkach eksploatacji. Służy za podstawę do sprawdzania przyjętego podziału pojemności zbiornika oraz do wymiarowania urządzeń zrzutowych. Objętość szczytu fali Vk o przepływie kulminacyjnym równym przepływowi kontrolnemu, nie może spowodować podniesienia zwierciadła wody w zbiorniku powyżej maksymalnego poziomu piętrzenia. W tym przypadku objętość szczytu fali magazynowana w zbiorniku równa jest objętości całkowitej fali powodziowej Vk zmniejszonej o objętość zrzucaną w czasie przejścia fali powodziowej przez upusty i przelewy o natężeniu równym przepływowi dopuszczalnemu.

Rs + Rf = Vk - Vj

Odpływy miarodajne - w okresie powodzi zachodzi często potrzeba odprowadzenia ze zbiornika dużej ilości wody. Woda ta musi być tak odprowadzana, by nie wyrządziła szkód w dolinie poniżej zbiornika. W tym celu wyznacza się odpływy miarodajne maksymalne (dozwolone i dopuszczalne).

Odpływ dozwolony Qdoz. - przepływ ten nie powinien wyrządzić żadnych szkód poniżej zbiornika

Odpływ dopuszczalny Qdop - stosowany jest w przypadku nadejścia fali katastrofalnej (kontrolnej), która po wypełnieniu rezerwy stałej przepływa przez przelew. Przy tym odpływie woda występuje poza koryto rzeki i powoduje pewne szkody. Dlatego też przy wyznaczaniu Qdop brany jest pod uwagę aspekt ekonomiczny.

Przepływ nienaruszalny Qnm - minimalny przepływ, pozwalający na zachowanie życia biologicznego.

38. Schemat cyklu hydrologicznego dla zlewni

Cykl hydrologiczny - naturalny obieg wody na ziemi. Obejmuje on procesy zachodzące zarówno w atmosferze takie jak: parowanie, kondensacja, opady, transport wilgoci; biosferze: pobieranie wody i jej oddawanie w procesie oddychania czyli transpiracji;, jak i w litosferze: wsiąkanie, spływ podziemny i powierzchniowy. W cyklu hydrologicznym wyróżnia się obieg duży i mały.

Do wody wyłączonej z obiegu zalicza się:

• lodowce i pokrywy śnieżno-lodowe - zwłaszcza na biegunach

• wodę głębinową w jeziorach, morzach i oceanach

• głębinowe wody podziemne

Obszar zlewni podlega małemu cyklowi hydrologicznemu, który obejmuje:

• parowanie

• kondensacja

• opad

• wsiąkanie

• odpływ

Schemat cyklu hydrologicznego: (niech sobie każdy sam namaluje)

39. Podstawy hydrologiczne do projektowania zbiornika.

ZBIORNIK WODNY - obiekt hydrotechniczny, przegradzający dolinę rzeki, który posiada określone urządzenia zrzutowe

Aby zaprojektować zbiornik należy określić:

• cel (zapotrzebowanie):

• rolnictwo

• rekreacja

• żegluga

• ochrona od powodzi

• energetyka

• zaopatrzenie w wodę

Zbiornik przeciwpowodziowy

Zbiornik wodny utrzymujący określoną rezerwę powodziową, w celu czasowego zatrzymywania części objętości fali powodziowej, opróżniany natychmiast, gdy warunki poniżej na to pozwalają.

Zbiornik retencyjny

Zbiornik gromadzący wodę dla celów użytkowych, np. zaopatrzenia w wodę, produkcji energii, nawadniania, rekreacji.

• opis fizjograficzny zlewni zbiornika

• zakres tego opisu zależy od materiału obserwacyjnego i metod obliczeń przepływu (niekiedy pojawia się koniczność oparcia obliczeń na zlewni analogicznej)

• wykaz wszystkich stacji pomiarowych zarówno meteorologicznych jak i hydrologicznych danej zlewni

• zestawienie obserwacji wodowskazowych (przy niewystarczającej ilości danych - zlewnia analogiczna)

• sporządzenie krzywej sumowej odpływu, a na jej podstawie określenie:

• pojemności martwej (przeznaczonej na zamulenie)

• pojemności użytkowej (objętość lub pojemność jeziora lub zbiornika wodnego między maksymalnym i minimalnym poziomem eksploatacyjnym)

• pojemności przeciwpowodziowej

Pojemność całkowita zbiornika - pojemność zbiornika wodnego poniżej maksymalnego dopuszczalnego poziomu napełnienia, obejmująca pojemność martwą

Funkcjonalny podział pojemności zbiornika

PM - poziom martwy DPP - dolny poziom rezerwy przygotowanej NPU - najwyższy poziom piętrzenia użytkowego NPP - normalny poziom piętrzenia Max. PP - najwyższy poziom piętrzenia Vm - pojemność martwa Vu - pojemność użytkowa V - pojemność zbiornika w normalnych warunkach eksploatacji Vc - pojemność całkowita Rp - rezerwa przygotowana Rs - rezerwa stała Rf rezerwa forsowna Rc - całkowita rezerwa powodziowa

• określenie przepływów miarodajnych

• wyznaczenie hydrogramu fali o prawdopodobieństwie przewyższenia większym niż 1%, na jej bazie określa się:

• przepływ miarodajny (przepływ miarodajny [Author ID1: at Thu Mar 10 08:29:00 2005 ]-[Author ID1: at Thu Mar 10 08:30:00 2005 ] przepływ o określonym prawdopodobieństwie wystąpienia, na który oblicza się [Author ID1: at Thu Mar 10 08:29:00 2005 ]wymiary projektowanej [Author ID1: at Thu Mar 10 08:30:00 2005 ]budow[Author ID1: at Thu Mar 10 08:29:00 2005 ]l[Author ID1: at Thu Mar 10 08:30:00 2005 ]i[Author ID1: at Thu Mar 10 08:29:00 2005 ])

• przepływ kontrolny (przepływ kontrolny - przepływ o określonym prawdopodobieństwie wystąpienia, na który sprawdza się zaprojektowaną budowlę[Author ID1: at Thu Mar 10 08:28:00 2005 ])

40. Roczniki hydrologiczne i roczniki hydrometryczne

Rocznik hydrologiczny

Wydawany był przez Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej do 1983 roku. Wydawany oddzielnie dla dorzecza Odry (i rzek Przymorza między Odrą i Wisłą) oraz dorzecza Wisły (i rzek Przymorza na wschód od Wisły). Publikowane są tu wyniki pomiarów stanów wód powierzchniowych (rzek i jezior).

Rocznik hydrometryczny

Publikowane są tu wyniki pomiarów prędkości i natężenia przepływu oraz natężenia transportu unosin.

zad. 29

zlewnie podobne dobiera się pod względem :

-powierzchni zlewni

- podobieństwo parametrów fizyczno-geograficznych

-sposób użytkowania zlewni - ilośc gruntów zurbanizowanych, uprawnych itd.

-zalesienie

- budowa podłoża (bdowa geologiczna)

Zad. 30

Przy całkowitym braku informacji o p przepływach w badanym proilu rzecznym do określenia przepływów chartka. Wykorzystuje się dane dla profili- analogów

METODA INTERPOLACJI stosowana jest wówczas, gdy na badanj rzece znajdują się co najmniej 2 wodowskazy, dla których isnieją informacje o przeływach z dłuższego okresu.charakterystyki przepływowe w profilu badanym okreśła się droga interpolacji analitycznej lub graficznej na podstawie wykresu zależności Q=f(L) lub Q= f(A)

W sposobie analityczny przepływy oblicza się z zależności

Q-przepływ w profilach badanych dolnym-d i gornym-g

A- powierzchnia zlewni

METODA EKSTRAPOLACJI stosowana jest wówczas, gdy nie można skorzystac z metody interpolacji i zlewni różnicowej. Profil badany może znajdować się na tej samej rzece co profil-analog, a także na odpływie tej rzeki lub na innej rzece płynącej sąsiedztwie. Przy określaniu przepływów maxymalnych kierowac się trzeba prawdopodobieństwem czynnikow określających spływ powierzchniowych. Odmienne kryteria należy przyjmowac przy obliczaniu prepływow min., gdyż zależą one przede wszystkim od zasilania podziemnego. Metoda ta polega na przenoszeniu wartości odpływów jednostkowych o określonej charakterystyce ze zlewni porównawczej q0 do zlewni badanej q.

10. Obwałowanie rzeki, polegajace na ograniczeniu przekrioju wodowskazowego w strefie stanow wysokich powoduje zmiany w przebiegu KNP w tej strefie; poczynajac od podstawy wału KNP biegnie bardziej stromo niż przed obwalowaniem

11. Z krzywej sumowej odczytamy: -nadmiar i deficyt zbiornika

-sume odpływu po dowolnym czasie

-Q w dowolnym dniu

-okresy napełnień i opróżnień zbiornika

12. Krzywe sum czasów trwania stanów wody służą do wyznaczania stanów charakterystycznych, głownie stanow okresowych, do określania czasu trwania poszczególnych stanow oraz do podziału obszaru zmienności stanów wody na strefy.

17. Stan najdłużej trwajacy (modalny, NTW)

Zaliczany jest do stanów okresowych, wyznacza się go na podstawie wykresu lub krzywej rozkładu częstości (częstotliwości) - jako stan odpowiadajacy punktowi (lub przedziałowi) o najwiekszej częstości ( częstotliwości) to jest o najwiekszej wartości odciętej n lub n/N

n - częstość występowania stanów

n/N - częstotliwość występowania stanów wody

19) Q zależy od predkości przepływu i przekroju poprzecznego cieku

---