1.Przedstawić graficznie i opisać inżynierską wizje cyklu

1.Przedstawić graficznie i opisać inżynierską wizje cyklu hydrologicznego
Cyklem hydrologicznym nazywa się naturalny obieg wody na ziemi. Obejmuje
procesy zachodzące w atmosferze, biosferze i litosferze. Woda krąży dzięki takim czynnikom
jak:
1. energia słoneczna (cyrkulacja powietrza, wody w oceanach i morzach, temperatura)
2. siła ciężkości (spływ terenowy, opady stałe i ciekłe)
3. przyciąganie słońca i księżyca (pływy mórz)
4. procesy biologiczne (parowanie)
5. procesy chemiczne (uwalnianie związanej wody)
6. siły międzycząsteczkowe w gruncie (siły kapilarne powodujące podsiąk)
7. działalność człowieka
8. ciśnienie atmosferyczne i temperatura (powstawanie wiatrów i prądów)
Rozróżniamy 2 cykle hydrologiczne:
• Obieg mały – należy to rozumieć jako regionalną cyrkulację wody nad powierzchnią
oceanów lub kontynentów:
– Na obszarze kontynentów:
• Parowanie,
• Kondensacja,
• Opad,
• Wsiąkanie,
• odpływ.
– Na obszarze oceanów:
• Parowanie,
• Kondensacja,
1
•
• Opad.
Obieg duży – jest to globalna cyrkulacja wody, wyróżnia się następujące jej elementy:
– Parowanie z powierzchni oceanów,
– Kondensację pary wodnej w atmosferze,
– Transport nad ląd,
– Opad na powierzchnię kontynentów,
– Wsiąkanie,
– Spływ podziemny i powierzchniowy z powrotem do oceanu
Nad powierzchnią oceanów dzięki temperaturze, wiatrom i innym czynnikom
następuje parowanie, para wodna dzięki wiatrom i prądom wstępującym przenosi się do
atmosfery, tam w niższych temperaturach i dzięki jądrom kondensacji zmienia swój stan
skupienie w ciekły i jest transportowana nad kontynent. Część wody wraca do oceanów
jako opad. Następuje opad na powierzchnię ziemi, a woda wyparowuje, infiltruje w głąb
ziemi lub też przy dużych opadach następuje odpływ powierzchniowy. Woda wyparowana
wraca jako opad nad kontynent lub też jest przenoszona nad ocean gdzie także występuje
opad. Woda infiltrowana przesiąka w głąb profilu glebowego i dochodzi do warstw wód
gruntowych. W glebie następuje podsiąk kapilarny i odpływ głębinowy i
podpowierzchniowy, dzięki czemu część wody infiltrowanej w profil glebowy wraca do
obiegu w postaci pary wodnej. Woda ze spływu powierzchniowego wpływa do rzek a te z
kolei docierają do morza zamykając cały cykl. Ważną rolę w parowaniu wody odgrywają
rośliny, które pobierają wodę z gleby a także poprzez transpiracje oddają ją z powrotem
do cyklu.
Część wody wyłączona jest z obiegu. Zalicza się tu:
- Lodowce i pokrywy lodowo-śniegowe
- wodę głębinową w jeziorach, morzach i oceanach
- głębinowe wody podziemne.
Człowiek może bezpośrednio wpływać na obieg wody meliorując i retencjonując wodę.
Jednak wpływa to głównie na obieg mały. W obiegu dużym najważniejszą rolę spełnia
efekt cieplarniany, którego głównym sprawcą jest człowiek. Powoduje on podwyższoną
temperaturę co w kolei wpływa na parowanie i rozpuszczanie lodowców. Uwalniając
przez to dodatkowe ilości wody do światowego obiegu wody.
2. Bilans wodny i jego składowe:
Bilans wodny jest ilościowym ujęciem cyklu hydrologicznego wskazującym na proporcje
poszczególnych składowych cyklu. (parowanie, opad, odpływ, retencja)
Metoda bilansowania wynika z zasady zachowania masy, mówi, że ilość wody dopływającej
do określonego miejsca, w określonym czasie, równa się ilości wody odpływającej,
powiększonej lub zmniejszonej o ilości wody retencjonowanej w przestrzeni bilansowanej.
Bilans jest sporządzany dla określonego obszaru, najczęściej jest nim zlewnia rzeczna, lub jej
zamknięta przekrojem, część przez który odpływa woda powierzchniowa i podziemna z
całego obszaru zlewni. Określa się go w milimetrach warstwy wody lub też w jednostkach
objętości.
2
Bilanse wodne można podzielić na:
• NATURALNE (charakteryzują one naturalne warunki obiegu wody)
• SZTUCZNE (świadoma lub niezamierzona działalność człowieka) - odnosi się do
ilości wody dyspozycyjnej i jej zapotrzebowania. Sporządza się go dla różnych
obszarów i w różnych celach np. dla działalności gospodarczej, potrzeb
przemysłowych itd. Opracowuje się go dla różnych okresów czasowych.
Bilans wodny dla całej hydrosfery:
P=E – całkowita ilość opadów równa się całkowitemu parowaniu
Bilanse naturalne dzielimy na:
1. bilans normalny (wartości roczne uśrednione z wielolecia)
• P=H+S
Gdzie:
P- średnia roczna z n lat wartość opadów atmosferycznych
H – średnia roczna z n lat wartość odpływu
S – średnia roczna z n lat wartość strat wody
2. bilans surowy (obejmuje wartości roczne)
• P=H+D
Gdzie:
P – wartość opadu dla danego okresu bilansowania
H – wartość odpływu dla danego okresu bilansowania
D – deficyt odpływu – różnica opadu i odpływu dla danego okresu
bilansowania
3. bilans szczegółowy (obejmuje okresy roczne lub krótsze uwzględniając
zmiany retencji na początku i na końcu okresu)
• P = H + S + delta R
Gdzie:
S – wartość strat dla przyjętego okresu bilansowania
P - wartość opadu dla danego okresu bilansowania
H – wartość odpływu dla danego okresu bilansowania
Delta R – zmiana retencji w okresie bilansowania
4. bilans perspektywiczny (dotyczy przyszłych okresów z uwzględnieniem
zaobserwowanych kierunków zmian obiegu (np. zmiany klimatyczne).
Powyższe równania wykorzystuje się ze względu na daną potrzebę w zadaniu i możliwości
dostępu do danych.
3
Bilanse sztuczne dzielimy na:
1. bilans wodny użytkowy (ukazuje aktualny stan gospodarowania zasobami
wodnymi)
2. bilans wodny planowany (ukazuje wykorzystanie zasobów wodnych z
uwzględnieniem występujących strat)
3. b.w. perspektywiczny (dla czasów powyżej 10 lat. Ukazuje wykorzystanie
zasobów wodnych, uwzględnia straty i ujmuje przyszłe zmiany w zasobach
wodnych)
4. b.w. zapotrzebowania (ukazuje zapotrzebowanie na wodę na danym terenie w
danym czasie)
5. bilans wodny deficytu (określa deficyt wodny, ilościowo i jakościowo, dla
danego obszaru). Deficyty można podzielić na:
a. def. trwały – ciągły niedobór wody na danym terenie
b. def. okresowy – zmniejsza się ilość wody w pewnym okresie czasu na
danym obszarze lub może wystąpić jej brak dla danego rodzaju
działalności gospodarczej).
c. Def. względny – gdy dysponuje się odpowiednią ilością wody ale nie
można jej użyć ze względu na złą jakość
Składowe:
 Parowanie terenowe
Ilość wody przenikającej do atmosfery w wyniku procesów fizycznych, fizjologicznych,
chemicznych i technologicznych. Wielkość parowania terenowego określana jest w
milimetrach warstwy wody wyparowanej z danej powierzchni w jednostce czasu.
 Parowanie potencjalne
Maksymalna ilość pary wodnej, którą może wchłonąć powietrze atmosferyczne nad
określonym obszarem Ziemi.
 Opad atmosferyczny
Produkty kondensacji pary wodnej (ciekłe lub stałe) spadające z chmur na powierzchnię
Ziemi. Wyrażony w [l/m2] lub w [mm].
- przelotny - zwykle krótkotrwały i intensywny, pochodzący z chmur konwekcyjnych;
charakteryzuje się nagłym rozpoczęciem i zakończeniem oraz dużym i zmiennym
natężeniem; wywołany pojedynczym zdarzeniem meteorologicznym; obejmuje zasięgiem
zwykle niewielki obszar;
- ciągły - jednostajny i długotrwały, o umiarkowanym natężeniu, obejmujący swym zasięgiem
rozległy obszar;
- ulewny - opad o wyjątkowej intensywności i względnie krótkim czasie trwania;
 Opad skuteczny (efektywny)
Opad, którego wystąpienie powoduje spływ powierzchniowy w zlewni (wzrost stanu wody w
rzekach).
 Opad średni na obszarze
Wysokość opadów jakie spadły na dany obszar (zlewnię) w określonym czasie, wyrażona
średnią wysokością warstwy wody w mm.
Odpływ
Objętość wody odpływającej z danego obszaru w pewnym okresie czasu.
 Odpływ jednostkowy - Natężenie przepływu na jednostkę powierzchni zlewni, w l/s km2.
4
 Odpływ podziemny - Ilość wody, która odpływa z danego obszaru i zasila drogą
podziemną rzeki, zbiorniki i morza.
 Odpływ powierzchniowy - Ilość wody, która po opadach i roztopach dostaje się
bezpośrednio do cieków i zbiorników wodnych.
Retencja
Możliwość czasowego zatrzymania wody w dorzeczu (zlewni).
W zależności od sposobu i miejsca zatrzymania wody wyróżniamy retencję powierzchniową
(intercepcja szaty roślinnej, zwilżanie przedmiotów na powierzchni obszaru, retencja
powierzchniowa gleby, woda zatrzymywana w zagłębieniach i nierównościach terenu, woda
gromadzona w jeziorach i zbiornikach retencyjnych oraz w sieci rzecznej, retencja śniegowa i
lodowcowa) i podziemną (woda znajdująca się w strefie aeracji i saturacji).
3. Pomiary hydrometryczne
Zagadnieniami pomiarowymi zajmuje się hydrometria czyli miernictwo wodne. Hydrometria
obejmuje pomiary następujących elementów :
-stan wody
- głębokość
- profil podłużny zwierciadła wody
- przekrój poprzeczny koryta
- prędkość przepływu wody
- natężenie przepływu
- transport rumowiska rzecznego oraz temperatura wody.
Wyniki prac pomiarowych i badawczych są upowszechniane prze służby hydrologiczne w
postaci różnego rodzaju publikacji. Podstawową serią wydawniczą są Roczniki , w których
publikuje się wyniki obserwacji i pomiarów hydrometrycznych i meteorologicznych
wykonanych w danego rodzaju sieci obserwacyjnej w określonym roku. Wyniki pomiarów
hydrometrycznych zawierają wyniki pomiarów prędkości i natężenia przepływu oraz
natężenia transportu unosin.
Przyrządy pomiarowe stosowane w hydrologii rzecznej możemy podzielić następująco:
Przyrządy do pomiaru stanu wody.
Najprostszym i najczęściej wykorzystywanym hydrologicznym przyrządem
pomiarowym jest ŁATA WODOWSKAZOWA. Jest to urządzenie służące do
pomiaru stanu wody składające się z konstrukcji nośnej z przymocowanym do
niej podziałem w postaci segmentowanych tablic. Za pomocą łaty wodowskazowej mierzy się
wysokość lustra wody w stosunku obranej płaszczyzny odniesienia (tzw. zero wodowskazu).
Wartość elementarna podziału ma długość 2 cm, a opis cyfrowy podany jest co 10 cm. Odczyt
stanu wody dokonywany jest z dokładnością do 1 cm przez obserwatora w określonych
terminach obserwacji.
Do ciągłych obserwacji stanu wody służy LIMNIGRAF - urządzenie umożliwiające
ciągłą rejestrację stanu i zmian poziomu wody. Limnigraf umieszczany jest w budce
limnigraficznej. Wyróżnia się dwa podstawowe typy limnigrafów - o zapisie stanów
wód analogowym i cyfrowym.
Przyrządy do pomiaru przepływu
5
Pomiary przepływu są pomiarami wieloparametrowymi. Do określenia przepływu niezbędne
jest określenie prędkości wody, przekroju poprzecznego koryta rzecznego, głębokości koryta
itd.
ADCP [Acoustic Doppler Current Profiler]. Metoda ADCP jest metodą
wykorzystującą występujące przy propagacji fali dźwiękowej zjawisko Dopplera,
polegające na zmianie częstotliwości sygnału odbitego od poruszającego się
obiektu
PRZELEW MIERNICZY Jest on stosowany najczęściej na małych rzekach i potokach
górskich, gdzie ze względu na warunki naturalne niemożliwe jest stosowanie innych
urządzeń. Przelew mierniczy jest to mała budowla hydrotechniczna lub narzędzie przenośne.
Pomiar natężenia przepływu polega na zmierzeniu wysokości spiętrzenia wywołanego przez
szczelna przegrodę ustawioną pionowo i prostopadle do osi cieku lub rzeki.
Najczęściej stosowanym urządzeniem do pomiarów przepływu jest MŁYNEK
HYDROMETRYCZNY. Służy on do pomiaru punktowej prędkości przepływu.
Parcie wody powoduje obrót wirnika młynka. Prędkość przepływu określa się
zliczając liczbę obrotów wirnika w określonym czasie lub mierząc czas jaki jest potrzebny na
wykonanie określonej liczby obrotów.
Innym urządzeniem mierzącym prędkość przepływu wody jest PRZEPŁYWOMIERZ
ELEKTROMAGNETYCZNY, wykorzystuje on prawo indukcji elektormagnetycznej
Faradaya. Urządzenie zastępuje w swojej funkcji młynek hydrometryczny, lecz jest od
niego bardziej uniwersalne.
Przyrządy do pomiaru zjawisk lodowych
Do pomiarów zjawisk lodowych wykorzystuje się najczęściej dwa urządzenia. KOSA
LODOWA służy do określania grubości lodu. Jest to przyrząd składający się z drewnianej
łaty z podziałem co 1 cm, na której u dołu osadzony jest metalowy zaczep.
Do określenia stopnia (w %) pokrycia rzeki śryżem, lodem lub krą stosuje się
DRABINKĘ SOMMERA. Jest to przyrząd o prostej konstrukcji i dużej trwałości.
Pozwala on określić wielkość obserwowanego zjawiska z dokładnością do 10%.
Pomiar wykonuje się z wyznaczonego stanowiska pomiarowego (na moście lub
brzegu rzeki).
4. Miary odpływów stosowane w hydrologii
Odpływ- ilość wody odpływająca z pewnego obszaru zlewni rzecznej
Miary odpływu dzielą się na względne i bezwzględne
Miary względne podają wartości odpływu w odniesieniu do jednostki powierzchni zlewni lub
jako stosunek do innych elementów hydrometeorologicznych jak np. opad. Miary te służą do
porównywania ze sobą ilości wody odpływającej ze zlewni o różnych wielkościach lub o
różnym klimacie.
Do miar względnych zalicza się :
6
- Odpływ jednostkowy q – przedstawia ilość wody odpływającej w jednostce czasu z
l
jednostki powierzchni rozpatrywanej zlewni , wyrażoną w
s ⋅ km 2
1000Q
Miarę tę określa się z równania q =
A
Gdzie A
Q- przepływ [m3/s]
A- powierzchnia zlewni [km2]
- Wysokość warstwy odpływu H- wyraża wysokość w mm warstwy wody odpływającej w
określonym czasie z rozpatrywanego dorzecza.
86400Qśr ⋅ t 86,4Qśr ⋅ t
V
H = 10 − 3 = 10 − 3
=
[mm]
A
A
A
- Współczynnik odpływu α lub c- jest to stosunek ilości wody odpływającej z obszaru
zlewni w rozpatrywanym okresie do ilości wody, jaka spadła na obszar zlewni w postaci
opadów atmosferycznych w tym samym czasie
H
α =
[-]
P
Gdzie H- wysokość warstwy odpływu [mm]
P- wysokość warstwy opadu [mm]
Miary bezwzględne określają ilości wody odpływającej z badanego obszaru bądź też
przepływającej przez dany przekrój hudrometryczny.
Do miar bezwzględnych zalicza się :
-Natężenie przepływu Q- jest to ilość wody jaka przepływa przez przekrój poprzeczny cieku
w jednostce czasu. Przepływ wyraża się w następujących jednostkach zależnie od ilości
przepływającej wody: [m3/s], [l/s], [dm3/s], [l/min]
Za pomocą tej miary można wyrazić natężenie przepływu chwilowe , albo średnią wartość
natężenia przepływu w pewnym okresie. Okresem tym może być doba, miesiąc, półrocze,
rok.
V
Q=
t - Objętość odpływu V – jest to ilość wody , jaka odpływa z określonego obszaru w
pewnym czasie. Objętość tę oblicza się z zależności:
Q = 86400 ⋅ Qśr ⋅ ∆ t
Gdzie:
86400-liczba sekund w ciągu doby, Qśr- przepływ średni w danym okresie [m3/s] , Δt- liczba
dni
Ilość wody może być wyrażona w m3, tys m3, mln m3 (hm3) lub mld m3 (km3), zależnie od
wielkości odpływu. Czas wyraża się w dobach, miesiącach , półroczach , latach.
5. Główne przepływy charakterystyczne:
Operacje wykonywane na przepływach przeprowadza się za pomocą wybranych wartości
charakteryzujących zbiór przepływów dobowych. Przepływy charakterystyczne można
klasyfikować według różnych kryteriów, w klasyfikacji hydrotechnicznej przyjętej przez
„nas”( przyjęta w książce) wyróżnia się dwie zasadnicze grupy przepływów
charakterystycznych: główne i okresowe.(zgodnie z pytaniem opisuje tylko główne)
Do przepływów głównych, zalicza się przepływy:
-wielkie(maks) WQ
-średnie SQ
7
-zwyczajne ZQ
-niskie(minimalne) NQ
Definicje i symbole i sposoby wyznaczania z pkt 3.1.2.1
Dla przepływów charakterystycznych głównych wprowadza się podział na przepływy
pierwszego i drugiego stopnia. Wyróżnia się 16 przepływów głównych II stopnia, nie
wszystkie one znajdują zastosowanie. W praktyce inżynierii środowiska najczęściej używane
są przepływy WWQ SWQ ZNQ za strefy przepływów wysokich, SSQ strefa przepływów
średnich, ZZQ ze strefy przepływów zwyczajnych oraz SNQ i NNQ za strefy przepływów
niskich. Wszelkie symbole i notacje są analogiczne do stanów.
Omówione przepływy odnoszą się do Q dobowych. W praktyce interesują nas przepływy
średnie miesięczne lub z dłuższego okresu, istnieje potrzeba operowania przepływami
głównymi określonymi na podstawie przepływów średnich miesięcznych SQ. Przepływy
takie, w odróżnieniu od opisywanych poprzednio przepływów głównych dobowych, nazywa
się przepływami głównymi miesięcznymi. Przepływy główne miesięczne pierwszego stopnia
określa się w tym przypadku na podstawie zbioru przepływów średnich miesięcznych z
okresu roku hydrologicznego. Można tu rozróżnić następujące przepływy:
-najwyższy ze średnich miesięcznych W (SQ)
-średni za średnich miesięcznych S (SQ)
-zwyczajny ze średnich miesięcznych Z (SQ)
-najniższy ze średnich miesięcznych N (SQ)
Przepływy główne miesięczne drugiego stopnia odnoszą się do okresu wieloletniego, w
którym dla poszczególnych lat określone zostaly przepływy główne miesięczne pierwszego
stopnia. Podobnie jak dla przepływów głównych dobowych można rozróżnić 16 takich
przepływów:
-WW(SQ), SW (SQ), ZW (SQ), NW (SQ)
-WS (SQ), SS(SQ), ZS(SQ), NS(SQ)
-WZ(SQ), SZ(SQ), ZZ(SQ), NZ(SQ)
-WN(SQ), SN(SQ), ZN(SQ), NN(SQ)
Opis znaków taki sam jak dla stanów wody
6. Wymienić i przedstawić graficznie krzywe stosowane w obliczeniach
hydrologicznych:
Krzywe stosowane w obliczeniach hydrologicznych:
Krzywa natężenia przepływu jest graficznym obrazem związku Q=f(H,m) gdzie H-stan wody,
m-zmienna charakteryzująca wpływ zmian w profilu podłużnym zwierciadła. W celu
wyznaczenia KNP potrzebne są:
-stan wody H (cm)
-przepływ Q (m3/.s)
-spadek zwierciadła wody (%)
-powierzchnia przekroju poprzecznego F (km2)
-wspóczynnik szorstkości koryta n (-)
-obwód zwilżony B (m)
Wykres KNP w ukla. Prostokątnym powstaje przez odłożenie na osi poziomej wartości
natężenia przepływu Q(m3/s) a na osi pionowej odpowiadający nim wartości stanów wody H
(cm). Natężenie przepływu wyrazić można Q=F*v, Cezy Q=c* √(Rh *I) *F, oraz Q= 1/n *
Rh2/3*I1/2 Q=ά *Hn .
Kształt krzywej zależy od kształtu przekroju poprzecznego koryta oraz od spadku zwierciadła
wody. Zależeć też może od ukształtowania koryta na określonym odcinku rzeki poniżej
przekroju wodowskazowego.
Obwałowanie:
8
Istotny wpływ na kształt KNP, ma również obwałowanie, polegające na ograniczeniu
przekroju wodowskazowego w strefie stanów wysokich, przebieg KNP ulega zmiania w tej
strefie począwszy od podstawy wału. Krzywa ta w tym przypadku biegnie bardziej stromo
niż przed obwałowaniem.
Rysunki:
Krzywa sumowa:
Jest to krzywa, której rzędna każdego pkt wskazuje, jaka sumaryczna ilość wody przepłynęła
od początku rozpatrywanego okresu do czasu określonego odcięta tego punktu.
Podstawą utwożenia krzywej sumarycznej są codzienne przepływy traktowane jako średnie
dobowe. Odpływy dobowe otrzymuje się poprzez pomnożenie wielkości przepływu przez
liczbę sekund w dobie. W zależności od wymaganego stopnia dokładności podziałki czasu
(dekady, roku) sumujemy w wymaganych przedziałach przepływy dobowe otrzymując rzedne
krzywej sumowej. Nanosząc na wykres objętości odpływ zsumowane od początku otrzyma
się obraz narastającej krzywej w rozpatrywanym okresie. Gdyby przyrosty odpływu były
równomierne wykres sumowanioa byłby linia prostą ponieważ przebieg przepływów jest
zróżnicowany, wykres jest krzywa stale wznoszącą się z liczbami punktów przegięcia.
Właściwości KSO:
-stale rośnie lub ma przyrost zerowy
-rzędna punktu końcowego wskazuje odpływ całkowity w badanym okresie
Rzędna dowolnego pkt wskazuje odpływ od początku rozpatrywanego okresu do chwili
określonej przez odciętą tego pkt.
- Nachylenie stycznej do krzywej sumowej w dowolnym punkcie wyznacza przepływ
chwilowy w czasie danym przez odcięta tego punktu.
Krzywa sumową sporządza się najczęściej w układzie prostokątnym gdzie na osi pionowej
odkłada się zsumowane odpływy w rozpatrywanym czasie, a na poziomej czas
Z krzywej sumowej można:
-wyznaczyć objętość zbiornika
-określic odpływ po x dniach
-wyznaczyc okresy napełniania i opróżniania zbiornika
Krzywa czasu trwania:
Wykres przedstawiający czas w ciągu którego wartość danego parametru np. stanu wody, jest
równa lub większa od pewnej zadanej jego wartości niezależnie od czasu jego wystąpienia.
-Sumując częstość od przedziałów o wyższych wartościach stanów wody do przedziałów o
niższych wartościach stanów wody, otrzyma się czasy trwania wraz ze stanami wyższymi a
przy odwrotnym sumowaniu wraz ze stanami niższymi. Na podstawie wyników sumowania
wykonuje się wykres czasów trwania wody. Na osi pionowej odcina się graniczne wartości
przedziałów stanów wody na osi poziomej odcina się sumowane wartości częstości wyrażona
np. w dniach. Przy sumowaniu wraz ze stanami wyższymi sumowane wartości odnosi się do
dolnej granicy przedziału a przy sumowaniu przedzilu… Otrzymuje się w taki sposób wykres
zsumowanych częstości (czasów trwania) wraz ze stanami wyższymi i niższymi. Wykresy te
wykonane dla wielolecia przyjmują płynny kształt krzywych sumowanych częstości. Im okres
jest dłuższy tym krzywe będąmiały bardziej regularny kształt charakterystyczny dla
określonego reżimu hydrologicznego
Rzeki górskie
-mają wysokie krótko trwające wezbrania oraz okresy niskich stanów, występujące pomiędzy
wezbraniami.
Rzeki pojezierne:
Maja stany wody wyrównane
Rzeki duże (Odra Wisła)
Mają kształt krzywych pośredni pomiędzy krzywą dla rzek górskich i rzek pojeziernych.
9
Wykresy i krzywe czasów trwania mają szerokie zastosowanie w praktyce. Służą do
wyznaczania stanów charakterystycznych, przedewszystkim stanów wody oraz do podziału
obszaru zmienności na strefy.
Krzywe rozkładu częstości:
Wykresem rozkładu częstości wykonane dla określonych zjawisk, na podstawie danych
wieloletnich. Wykres rozkładu częstości otrzymuje się poprzez odłożenie w układzie
współrzędnych na osi pionowej wartości stanów wody H(cm) natomiast na osi poziomej
zsumowane(obliczone) wartości częstości. Wykres ten może być w formie pudełkowej o
szerokości H wtedy tez będzie nazywał się histogramem częstości.
Z wykresu takiego można odczytać wartości NTW(stanu najdłużej trwającego
odpowiadającego punktowi o najdłuższej częstości.
Do opisu tych wszystkich krzywych należy dodac rysunki bo to jest 2 cześcia pytania ale
rysunki to każdy chyba ma z cwiczeń.
7.Obliczanie przepływów charakterystycznych w zlewniach kontrolowanych i
niekontrolowanych
Do określania liczbowych wartości przepływów o różnych charakterystykach stosuje się w
praktyce hydrologicznej różne metody. Opierają się one na
• danych dotyczących stanów wody i przepływów w rozpatrywanym profilu
• na danych w innych profilach tej samej rzeki lub rzek sąsiednich
Informacje te mogą różnić się zakresem i długością obserwacji. Rozróżniamy
1. Dane hydrometryczne w rozpatrywanym przypadku są kompletne (30 lat) a
pomiary przepływu zostały wykonane w całej strefie zmienności co stwarza
podstawę do konstruowania zupełnej krzywej przepływu
2. Dane dotyczące stanów i przepływów są niekompletne, tzn. obserwacje stanów
wody pochodzą jedynie z krótkiego okresu, a pomiary przepływu nie obejmują
całej strefy zmienności.
3. W rozpatrywanym przekroju całkowicie brakuje danych hydrometrycznych.
Metoda statystyczna – stosowana w przypadku posiadania kompletnych danych
hydrometrycznych, przepływy charakterystyczne określa się na podstawie wartości
przepływów dobowych
Metody analogi hydrologicznej (pośrednich) – w przypadku posiadania niekompletnych
informacji lub ich całkowitego braku. Przepływy charakterystyczne można obliczać na
podstawie odpowiednich wartości przepływów określonych dla innych przekrojów na tej
samej rzece lub zamykających zlewnie o analogicznych reżimie hydrologicznym. w metodzie
tej zasadniczym problemem jest dobór probilu-analoga oraz dokładność określania
charakterystyk przepływowych w tym profilu. Profile analogi mogą być położone w stosunku
do rozpatrywanego
• na tej samej rzece
• na recypiencie rzeki na której leży profil badany
• na innym dopływie tego samego recypienta
• na dopływie rzeki należącej do innego systemu rzecznego
Stosując tą metodę należy opierać się na 2-3 profilach. Przy doborze należy kierować się
• podobieństwem odpływów jednostokych
• zgodnością rytmu zmienności przepływów
lub podobieństwem czynników od których zależy wielkość odpływu
Metoda analogi w przypadku istnienia krótkookresowych danych hydrometrycznych.
10
stosuje się w odniesieniu do małych i średnich zlewni, badania prowadzone krótko, okresowo,
w oparciu o dane wystarczające do skonstruowania wiarygodnej krzywej przepływu. Metoda
ta polega na wzbogacaniu danych danymi z profilu analoga
• wydłużenie sekwencji realizacji procesu odpływu
• sprowadzenie wartości charakterystyk do okresu wieloletniego
• sprowadzenie parametrów rozkładu prawdopodobieństwa przepływów o
rozpatrywanej charakterystyce do okresu wieloletniego.
Metoda analogi w przypadku braku danych hydrometrycznych
wykorzystuje się dane dla profili analogów w zależności od ich liczby i położenia względem
badanego profilu
• metoda interpolacji stosowana gdy występują dwa wodowskazy dla których istnieją
się na podstawie wykresu zależności Q=f(L) zwanej profilem hydrologicznym
przepływu lub Q=f(A) zwanej profilem hydrologicznym odpływu
Qd − Q g
QB = QG + ∆ Q = QG +
( AB − Ag )
Ad − Ag
Metoda zlewni różnicowej- dany profil znajduje się na rzece bez wodowskazów natomiast
na rzece głównej poniżej i powyżej ujścia znajdują się posterunki wodowskazowe. Stosowana
do określania przeciętnych oraz średnich niskich stanów.
Metoda ekstrapolacji – stosuje się ją gdy nie można korzystać z poprzednich. Kieruje się tu
podobieństwem charakteru zlewni. Może się znajdować na tej samej rzece lub na rzece
sąsiedniej. Można się tu kierować podobieństwem charakteru zlewni. Przy określaniu
przepływów maks. należy kierować się podobieństwem określającym spływ powierzchniowy
– opadu, ukształtowania terenu, kształtem zlewni. Przy minimalnych przepływach należy
kierować się - podobieństwem charakteru podłoża, warunków glebowych geologicznych i
hydrologicznych. Przy średnich należy zwracać uwage na apad, ukszt. terenu, charakterystyke
podłoża
Metody empiryczne – jeżeli brak jest informacji i o stanach i przepływach, a w danym
przypadku nie można stosować metody analogii to przepływy charakterystyczne określa się
metodami empirycznymi. Stosuje się gdy nie można stosować innych metod. Istotą jest
uogólnienie wyników badań. Metody te dzieli sięna
• wzory empiryczne
• mapy obszarowego rozkładu odpływu
• normy odpływu
Najmniejszymi błędami jest obarczona metoda statystyczna na podstawie wyników
pomiarów wykonanych w rozpatrywanym przekroju mniej dokładne są z metody analogi na
podstawie porównań dla przekroju-analoga. Najmniejszą dokładność uzyskuje się z metod
empirycznych
11