powierzchnia zlewni - Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki

ĆWICZENIE Z PRZEDMIOTU
OCHRONA ŚRODOWISKA W BUDOWNICTWIE WODNYM
Temat: Określenie czas i przebieg zamulenia
małego zbiornika wodnego
Projektowana objętość zbiornika V = ……….. [tys m 3 ]
Powierzchnia zlewni do zbiornika F = ……… [km 2 ]
Średni roczny przepływ
Q śr = ……. [m 3 /s]
Spadek zwierciadła wody w przekroju zbiornika I = ………. [‰]
Gęstość sieci rzecznej w zlewni GES = [km/km 2 ]
Współczynnik stoczystości STOCZ = [km/km 2 ]
Współczynnik erozyjności zlewni EROZ = [-]
Wsk. EROZ = [-]
TOK OBLICZENIOWY
Rumowisko wleczone
G 523 Q
Q śr – średni roczny przepływ [m 3 x rok -1 ]
I – spadek zwierciadła wody w przekroju zbiornika
sr
I
[m 3 ∙rok -1 ]
Zmącenia
z m
z m
0,43
12,46
1,54STOCZ
2,77GES
0, 98
EROZ
0,43
22,46 1,54
STOCZ 37,75GES
0, 98
EROZ
[g∙m -3 ]
[g∙m -3 ]
Komentarz: patrząc na wyniki osób (pilnych) może Prof. dobrał wzory do parametrów zlewni bo czasem
wychodzą dziwne te wyniki
STOCZ – współczynnik stoczystości
GES – gęstość sieci rzecznej w zlewni
EROZ – współczynnik erozyjności zlewni
Ilość rumowiska unoszonego
Q śr – średni roczny przepływ [m 3 x rok -1 ]
z m – średnie zmącenie rzeki
R
31 , 536Qsr
[T∙rok -1 ]
u z m
MaroT

Denudacja
D w F [T∙rok-1 ]
w d – wskaźnik denudacji jako funkcja wskaźnika erozyjności zlewni
Współczynnik pojemności zbiornika „α”
[-]
d
x 100 [%]
V - pojemność zbiornika [m 3 ],
ΣQ - średnia roczna objętość dopływu wody do zbiornika [m 3 ]
Odczytanie współczynnika akumulacji rumowiska unoszonego β , określony dla obliczonej „α”
z nomogramów Komentarz: zestaw nomogramow – patrz niżej
β 1 – nomogram Łopatina
β 2 – nomogram Brune’a
β 3 – nomogram Drozda
β 4 – nomogram Brune’a i Allena
β 5 – nomogram Browna
β 6 – nomogram Churchilla, gdzie:
T r – czas zatrzymania wody w zbiorniku [s]
SI = T r / V r [s 2 ·m -1 ]
T r = V / Q śr
V – pojemność zbiornika
Q śr – przepływ średni
V r – średnia prędkość przepływu wody przez zbiornik
V r = Q śr / F zb [m ·s -1 ]
F zb – pole przekroju przez zbiornik w zwartym, szerokim, bliskim zapory miejscu
β 7 – nomogram Gotschallka
Obliczenie rocznej ilości rumowiska unoszonego zatrzymanego w zbiorniku
Z betą wg Łopatina
R R
[T∙rok -1 ]
Z betą wg Churchilla
uz1
uz2
Ilość zatrzymanego rumowiska po 1 roku eksploatacji
R
u
u
(1)
R
[T∙rok -1 ]
(6)
Z 11 = G + (A + R uz1 ) ·
1 [ m3 · rok -1 ]
MaroT

Z 12 = G + (A + R uz2 ) ·
1 [ m3 · rok -1 ]
gdzie:
Z 11 – zatrzymany materiał po 1 roku z betą np. Łopatina
Z 12 – zatrzymany materiał po 1 roku z betą innego autora
- UZASADNIĆ WYBÓR
G – wleczyna
A – wielkość abrazji, przyjęta jako 3-8% z R u [T · rok -1 ]
ρ – gęstość objętościowa rumowiska, przyjęta z przedziału 0,9-1,6 [g · dm -3 ] = [T · m -3 ]
Prognoza zamulania zbiornika
Wg wzóru Ŝamova
t
Z
11
V
t
Vk
1 1
Vk
gdzie:
V t - zamulona pojemność zbiornika po „t" latach eksploatacji [m 3 ],
V k - końcowa objętość odkładów w zbiorniku po wykształceniu w nim nowego koryta rzeki [m 3 ],
Z 11 - objętość odkładów rumowiska po pierwszym roku eksploatacji [m 3 ],
t - czas eksploatacji.
Wyznaczenie końcowej objętości V k
gdzie:
F
V
k
V 1
F
V k - końcowa objętość odkładów w zbiorniku po wykształceniu w nim nowego koryta rzeki [m 3 ],
V - pojemność początkowa zbiornika [m 3 ],
F rz - powierzchnia przekroju poprzecznego rzeki w warunkach naturalnych (przed spiętrzeniem) [m 2 ].
Komentarz: Przyjąć
F zb - powierzchnia przekroju poprzecznego zbiornika w najszerszym miejscu w pobliżu zapory [m 2 ],
n - wykładnik potęgowy równy 1,7.
rz
zb
n
Wg wzór Gončarova
gdzie:
Z t - objętość odkładów [m 3 ] po upływie "t" lat,
V - początkowa pojemność zbiornika [m 3 ],
Z
t
t
Z
12
V 1 1
V
Z 12 - objętość odkładów po pierwszym roku eksploatacji [m 3 ],
t - czas eksploatacji.
MaroT

Wykres przebiegu procesu zamulania zbiornika wg Gončarova i Ŝamova Komentarz: Dwa wykresy dla obu metod
z wzgl. tej samej β na 1 rysunku i dla drugiej dla β na 2 rysunku
Po ilu latach zostanie zamulony zbiornik w 80% jego pojemności ??
nomogram β 1 Łopatina
MaroT

nomogram Brune’a ( 2 )
nomogram Drozda ( 3 )
MaroT

nomogram Brune’a i Allena ( 4 [%]) pojemności zbiornika [acre-foot]
powierzchnia zlewni [mi 2 ] – (1 acre-foot·mi -2 )
nomogram Browna ( 5 ) pojemność zbiornika [acre-foot] powierzchnia zlewni
[mi 2 ]
MaroT

nomogram Churchilla ( 6 [%])
(T r [s]) czasu zatrzymania wody w zbiorniku, ( V R
[m 3· s -1 ]) średnia
prędkość przepływu wody w zbiorniku
(gdzie 1 s 2·feet -1 = 3,2808 s 2·m -1 )
nomogram Gottschalka ( 7 [%])
MaroT