Zakres projektu

Zakres opracowania koncepcji budowy suchego zbiornika
1. Położenie rozpatrywanego suchego zbiornika należy odszukać korzystając ze strony
www.geoportal.gov.pl - Geoportal 2, wpisując w oknie „szukaj” podane w temacie
projektu nazwy: rzeki głównej, lub jej dopływu lub miejscowości. Orientacyjne położenie
analizowanej rzeki pokazać na mapie – Załącznik 1.
2. Na powiększonej mapie z www.geoportal.gov.pl - Geoportal 2 (Załącznik 2 w skali
1:5000 lub 1:2000) zaznaczyć wybrany przekrój obliczeniowy – przekrój zapory czołowej
suchego zbiornika.
3. Korzystając z narzędzi www.geoportal.gov.pl - Geoportal 2, określić charakterystykę
danej rzeki od źródeł do przekroju obliczeniowego:
 Powierzchnia zlewni A = ……..…. km2 (podana w temacie projektu)
 Długość drogi spływu L + l = …………………………... km,
gdzie:
L = ……… km – długość cieku do źródła do przekroju obliczeniowego,
l = ………… km – długość suchej doliny na przedłużeniu osi doliny rzeki
(mierzona od źródła do wododziału).
Wg  Wd
 Średni spadek cieku J 
= ………….. o/oo
Ll
gdzie:
Wg = ……………. m n.p.m.– wysokość terenu na wododziale w punkcie przecięcia
granicy zlewni z osią suchej doliny,
Wd = ……………. m n.p.m.– wysokość terenu w przekroju obliczeniowym,
 Dominujące w zlewni utwory glebowe………………………………………..
(według Mapy gleb Polski)
4. Wykonać profil podłużny rzeki w rejonie suchego zbiornika (Załącznik 3).
5. Dla wybranej lokalizacji suchego zbiornika dolinowego na podstawie analizy mapy
topograficznej oraz narzędzi www.geoportal.gov.pl - Geoportal 2, wykonać wykres
(Załącznik 4):
 krzywej powierzchni zalewu Fz = f (Rz.zw.w.), tj. zależność powierzchni zalewu
Fz w [ha] od rzędnej zwierciadła wody spiętrzonej w zbiorniku;
krzywej pojemności zbiornika Vz = f (Rz.zw.w.) - na wykresie przedstawić Vz
w [tys.m3].
6. Określić wysokość dobowego opadu maksymalnego.
Obliczenia wykonać według wzoru Bogdanowicz i Stachy (1997):
Pmax t , p   1,42  t 0 ,33   R ,t  ln p 0 ,584
(1)
gdzie:
Pmax(t,p) – wysokość opadu maksymalnego [w mm] o określonym czasie
trwania (t) i prawdopodobieństwie wystąpienia (p),
t – czas opadu [min],
p – prawdopodobieństwo opadu [-],
 – współczynnik zależny od regionu Polski (R) i czasu opadu (t).
Dla regionu centralnego wartość  obliczamy z następującej zależności:

dla t = 18 – 72 h:   3,01 lnt  1  5,173
(2)
Dla regionu południowego i nadmorskiego wartości  obliczamy ze wzoru:

dla t = 12 – 72 h:   9 ,472 lnt  1  37 ,032
We wzorze (1) dla prawdopodobieństwa opadu p = 1% podstawiamy p = 0,01.
(3)
7. Określić maksymalne natężenie przepływu (przepływ kulminacyjny) w czasie wezbrania
opadowego, stosując formułę Stachy i Fal (1989):
Qmax p%  f  F1    P1  A   p   j
(4)
gdzie:
Qmax p% – przepływ maks. o określonym prawdopodobieństwie wystąpienia [m3s-1]
f – bezwymiarowy wsp. kształtu fali; f = 0,45 na pojezierzach, f = 0,60 na pozostałych
obszarach kraju;
F1 – maksymalny moduł odpływu jednostkowego, określony na podstawie wskaźnika
hydromorfologicznej charakterystyki koryta rzeki r :
r 
1000  L  l 
m  J 0 ,33  A0 ,25    P1 0 ,25
(5)
oraz czasu spływu wody po stokach ts wg Tabeli 1.
Wartość F1  f ( r ,ts ) odczytuje się z Tabeli 2; Pozostałe oznaczenia we wzorze (5):
m – współczynnik szorstkości koryta cieku, przyjmowany według Tabeli 3;
J – uśredniony spadek cieku [ o/oo];
A – powierzchnia zlewni [km2];
 – współczynnik odpływu przyjmowany w zależności od utworów glebowych według
Tabeli 4;
P1 – maksymalny opad dobowy o prawdopodobieństwie wystąpienia p = 1 %
λp – kwantyl rozkładu zmiennej dla danego prawdopodobieństwa pojawienia się według
Tabeli 5;
δj – współczynnik zależny od wskaźnika jeziorności według Tabeli 6.
Obliczenia przepływu maksymalnego Qmax p% według wzoru (4) wykonać dla wartości λp
odczytanych z Tabeli 5 dla danego regionu Polski (według załączonej mapy) oraz
prawdopodobieństwa p = 1%, p = 0,5% (Qm i Qk dla IV klasy ważności obiektu) lub p = 0,5%,
p = 0,2% (Qm i Qk dla III klasy) oraz niezależnie od klasy obiektu dla p = 50% (przepływ Qdop).
8. Według metody SCS określić współrzędne hydrogramu fali wezbraniowej z przepływem
kulminacyjnym równym miarodajnemu Qm  Qmax p % dla p = 1% (lub p = 0,5%)
i określić jej objętość. Współrzędne typowego hydrogramu fali wezbrania opadowego
według SCS:
x
y
0,0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
1,6
1,8
2,0
0,0
0,015
0,075
0,16
0,28
0,43
0,60
0,77
0,89
0,97
1,0
0,98
0,92
0,84
0,75
0,66
0,56
0,42
0,32
2,2
2,4
2,6
2,8
3,0
3,5
4,0
4,5
5,0
0,24
0,18
0,13
0,098
0,075
0,036
0,018
0,009
0,004
x, y – bezwymiarowe współrzędne hydrogramu fali
ti – czas od początku fali [h] ti = xtw
tw – czas wznoszenia się fali [h],
Qi – przepływ w czasie ti od początku wezbrania [m3/s]
Qi = yQmax p%
Qmax p% – przepływ kulminacyjny o żądanym prawdopodobieństwie p% [m3/s]
W obliczeniach przyjąć, że czas wznoszenia się fali tw jest równy czasowi koncentracji Tc ,
który obliczamy według wzoru:

L  l nt 
Tc  2 ,187

J 

0 ,467
 0 ,01947
L  l 1,155
Wg  Wd 0 ,385
[min]
(6)
gdzie:
L +l - długość drogi spływu [m]
J
Wg  Wd
- średni spadek cieku [-]
Ll
Wg i Wd – odpowiednio wysokość terenu na wododziale i w przekroju obliczeniowym
w [m n.p.m.]
nt – współczynnik szorstkości terenu – przyjąć według Tabeli 7.
9. Obliczyć objętości fali powodziowej dla miarodajnego przepływu kulminacyjnego Qm ,
przyjmując za podstawę fali powodziowej Qdop = Qmax p=50%. Narysować hydrogram fali
wezbraniowej i powodziowej (Załącznik 5).
10.
Określić maksymalną rzędną wody spiętrzonej przy założeniu, że cała objętość fali
powodziowej zostanie zretencjonowana w suchym zbiorniku.
11. Dokonać analizy rzeczywistej możliwości retencjonowania miarodajnej fali powodziowej
w suchym zbiorniku. Sprawdzić klasę ważności obiektu, tj. czy klasa odpowiada przyjętej
wcześniej? Jeżeli nie – powtórzyć procedurę obliczeń od punktu 6. Czas wznoszenia fali tw
przyjąć jak poprzednio.
12. Zwymiarować upust denny i przelew powierzchniowy suchego zbiornika.
Wzór na wydatek upustu dennego:
Qu  u  Fu 2 gH
(7)
gdzie:
μu – współczynnik wydatku upustu [-], przyjmujemy μu = 0,7
Fu – powierzchnia przekroju poprzecznego upustu [m2],
g = 9,81 m*s-2 – przyspieszenie ziemskie,
H – wysokość spiętrzenia [m].
Po przekształceniu wzoru (7) obliczamy powierzchnię przekroju poprzecznego oraz
średnicę upustu dennego o przekroju kołowym:
Qu
4 Fu
Fu 
Du 
u 2 gH

gdzie:
Qu = Qmax p=50 % [m3s-1]
Du – średnica upustu [m], przyjęta
Wzór na wydatek przelewu powierzchniowego:
Qpp  mpp  Bpp 2 g  H 1pp,5
(8)
gdzie:
mpp – współczynnik wydatku przelewu [-], przyjmujemy mpp = 0,44
Bpp – szerokość prostokątnego otworu przelewowego [m],
g = 9,81 m*s-2 – przyspieszenie ziemskie,
Hpp – głębokość wody na przelewie powierzchniowym [m],
w obliczeniach przyjmujemy Hpp = 0,3 - 0,5 m.
Z przekształconego wzoru (8) obliczamy szerokość prostokątnego otworu przelewowego:
B pp 
Q pp
m pp 2 g  H 1pp,5
gdzie Qpp = Qk = Qmax p=0,5 %
13. Określić rzędną korony zapory z uwzględnieniem wysokości falowania wody na zbiorniku.
Wysokość fali hf [m] w zbiorniku obliczamy ze wzoru:
h f  0,0208  Vw1, 25  L0,75
(9)
gdzie:
Vw – prędkość wiatru [ms-1];
L – długość rozbiegu fali równa długości zbiornika [km].
Dla budowli III i IV klasy przy MaxPP przyjmuje się prędkość wiatru Vw = 20 ms-1.
14. Przedstawić zakres prac związanych z dostosowaniem czaszy zbiornika i terenu
przyległego do funkcji obiektu retencyjnego (Załącznik 6).
15. Podsumowanie i wnioski.