DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA

Transkrypt

1 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA RZEKA: Rów K-7 km (lewobrzeżny dopływ Potoku Kościelna km 4+225) RYCYPIENT: Rzeka Odra km Zlewnia podobna (analog): Zleceniodawca: Użytkownik wód: - nie ustalona obliczenia wykonano wzorami zależności regionalnych - Burmistrz Miasta Brzegu ul. Robotnicza Brzeg - Burmistrz Miasta Brzegu ul. Robotnicza Brzeg Jednostka projektująca: Przedsiębiorstwo Usług Melioracyjnych ZAR-MEL inż. Czesław Zaremba, pl. Dąbrowskiego 1/ Brzeg Autor opracowania : - inż. Czesław Zaremba specjalność: - melioracje wodne Nr upr. 236/83/Op Podpis autora opracowania: Brzeg, marzec 2008 r. DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 1

2 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km Zawartość opracowania: I. Część opisowo - zestawieniowa 1. Dane ogólne 1.1. Zlewnia hydrologiczna 1.2. Zleceniodawca opracowania 1.3. Użytkownik wód 1.4. Jednostka autorska opracowania 1.5. Zakres opracowania 1.6. Metodyka obliczeń 1.7. Wykorzystane materiały 2. Obliczenia przepływów rowu K-7 km Charakterystyka zlewni rowu K Opady 2.3. Przepływy średnie i niskie Przepływ średni roczny SSQ Przepływ najdłużej trwający NTQ Przepływ średni niski SNQ Przepływ absolutnie najniższy NNQ Przepływy średnie miesięczne 3. Bilans wodny 3.1. Rachunek bilansowy 3.2. Przepływy bilansowe 3.3. Przepływ nienaruszalny 3.1. Rozbiór wody Napełnienie zbiornika wyrównawczego Podtrzymanie zalewu 3.2. Zrzuty wody 3.3. Zmiana przepływu wody w korycie 3.4. Obliczenia bilansowe 4. Wnioski końcowe II. Część graficzna 1. Mapa poglądowa zlewni skala 1: Mapa izolinii spływów jednostkowych skala 1: (powiększenie 200%) DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 2

3 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km I. Część opisowo zestawieniowa do dokumentacji hydrologicznej rowu K-7 km w Brzegu 1. Dane ogólne 1.1. Zlewnia hydrologiczna Niniejsza dokumentacja hydrologiczna obejmuje obliczenia przepływów w rowie K-7 km tj. w zlewni cząstkowej o powierzchni 4,30 km 2. Rów K-7 jest lewobrzeżnym dopływem Potoku Kościelna i ma ujście w km Przekrój obliczeniowy rowu K-7 km jest zlokalizowany na gruntach miasta Brzeg na granicy działek nr 1, 620 i 613. Rów K-7 jest na wydzielonej działce własności komunalnej miasta Brzeg nr 621. Zlewnia rowu K-7 zajmuje grunty miasta Brzeg, wsi Skarbimierz i Małujowice Zleceniodawca opracowania Zleceniodawcą opracowania jest Burmistrz Miasta Brzegu. Opracowanie wykonano w ramach umowy nr Nr OR.IV /07 z dnia 21 listopada 2007 roku na opracowanie projektu remontu zbiornika wodnego Kwadratówka w Parku Wolności w Brzegu Użytkownik wód Użytkownikami wód będzie Gmina Miasto Brzeg, ul. Robotnicza Brzeg Jednostka autorska opracowania Niniejszą Dokumentację hydrologiczną opracowano w Przedsiębiorstwie Usług Melioracyjnych ZAR-MEL pl. Dąbrowskiego 1/ Brzeg. Autorem opracowania jest inż. Czesław Zaremba Zakres opracowania Opracowanie swym zakresem obejmuje: - obliczenie przepływów średnich i niskich rowu K-7 km 0+523, - obliczenie średnich miesięcznych (XI X) przepływów o prawdopodobieństwie p 50% i p 80%, - wykonanie rachunku bilansowego w przekroju poboru wody do zbiornika wodnego Kwadratówka Metodyka obliczeń Wielkość przepływów średniej rocznej wody obliczono w oparciu o średnie roczne spływy jednostkowe zawarte w ATLASIE HYDROLOGICZNYM POLSKI TOM I opracowanie IMGW Warszawa. Pozostałe przepływy średnie i niskie obliczono według wzorów Iszkowskiego. Przepływy średnie miesięczne oszacowano według danych zawartych w opracowaniu Podstawy gospodarowania wodą wydawnictwo SGGW Warszawa 1999 r. Bilans wodny wykonano dla jednego przekroju rowu K-7 km przy zasilaniu wyłącznie przepływem naturalnym. Przepływ nienaruszalny ustalono dla kryterium hydrologiczno-biologicznego i przyjęto na poziomie średniej wody niskiej SNQ Wykorzystane materiały W opracowaniu wykorzystano niżej wymienione materiały: DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 3

4 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km mapa topograficzna w skali 1:10000, - Podział hydrologiczny Polski t. I i II opracowanie IMGW Warszawa 1980 r., - Atlas Hydrologiczny Polski to, I i II opracowanie IMGW Warszawa, - Podstawy gospodarowania wodą A. Ciepielewski SGGW Warszawa 1999 r., - Studium hydrologiczne do określonych wód dyspozycyjnych rzek województwa opolskiego IMGW Katowice, - Wytyczne ustalania przepływów nienaruszalnych IMGW Warszawa. 2. Obliczenia przepływów rowu K-7 km Charakterystyka zlewni rowu K-7 km Rów K-7 jest rowem melioracji szczegółowych. W granicach miasta Brzeg jest skomunalizowany i utrzymywany przez Gminę Miasto Brzeg. Powyżej rów jest w ewidencji Gminnej Spółki Wodnej w Skarbimierzu. Teren źródliskowy znajduje się w rejonie północnych gruntów wsi Skarbimierz i wschodniej części gruntów wsi Małujowice. Całkowita długość rowu K-7 powyżej przekroju obliczeniowego (0+523) wynosi 2,9 km. Cała powierzchnia zlewni rowu K-7 w przekroju ujściowym do Potoku Kościelna km wynosi 5,8 km 2. Teren źródliskowy zlokalizowany jest na wysokości wsi Małujowice na rzędnej 151,80m n.p.m. Przekrój obliczeniowy (km 0+523) zlokalizowany jest na rzędnej 140,50 m n.p.m. Najwyższy punkt zlewni jest na rzędnej 155,40 m n.p.m. Zlewnia jest w większości użytkowana rolniczo. Rów K-7 jest odprowadzalnikiem wód z oczyszczalni ścieków z terenu Osiedla Skarbimierz Opady Teren zlewni Potoku Kościelnej (obszaru źródliskowego) zlokalizowany jest w sąsiedztwie stacji opadowej w Brzegu. Wielkość opadów rocznych z wielolecia w Brzegu wynosi 587 mm Przepływy średnie i niskie Przepływ średni roczny SSQ Przepływ średni roczno obliczono ze wzoru: SSQ = SSq * A u gdzie: SSQ średni roczny przepływ rowu K-7 km tj. w przekroju ujęcia wody do stawu (zastawka), SSq = 3,80 dm 3 /s/km 2 średni roczny spływ jednostkowy zlewni rowu K-7 km odczytany z mapy zawartej w Atlasie Hydrologicznym Polski tom I, A u = 4,30 km 2 powierzchnia zlewni rowu K-7 km ustalona w oparciu o mapę topograficzną w skali 1: Stąd: SSQ = 3,80 * 4,30 = 16,34 dm 3 /s Przepływ najdłużej trwający NTQ Przepływ najdłużej trwający obliczono ze wzoru Iszkowskiego na wodę najdłużej trwającą Q 2 tzn. przyjęto NTQ = Q 2. NTQ = 0,7 * γ * SSQ gdzie: NTQ przepływ najdłużej trwający odpowiadający wodzie Q 2 według wzoru Iszkowskiego, SSQ = 16,34 dm 3 /s średni roczny przepływ DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 4

5 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km γ = 0,75 bezwymiarowy współczynnik retencji; przyjęto jak dla zlewni z przewagą gruntów przepuszczalnych w wielkości γ 1,0 i zmniejszono o 25% z uwagi na wielkość zlewni (<200 km 2 ), stąd: NTQ = 0,7 * 0,75 * 16,34 = 8,6 dm 3 /s Przepływ średni niski SNQ Przepływ średni niski SNQ obliczono w oparciu o wzór Iszkowskiego na wodę Q 1, co oznacza SNQ = Q 1 SNQ = 0,4 * γ * SSQ gdzie: SNQ przepływ średni niski, γ, SSQ wielkości jak w poprzednim wzorze, stąd: SNQ = 0,4 * 0,75 * 16,34 = 4,9 dm 3 /s Przepływ absolutnie najniższy NNQ Przepływ absolutnie najniższy NNQ obliczono z wzoru Iszkowskiego na Q 0. NNQ = 0,2 * γ * SSQ gdzie: NNQ przepływ absolutnie najniższy, γ, SSQ wielkości jak w poprzednim wzorze, stąd: NNQ = 0,2 * 0,75 * 16,34 = 2,5 dm 3 /s Przepływy średnie miesięczne Średnie miesięczne przepływy określono w oparciu o dane rozkładu odpływu w ciągu roku a podane w opracowaniu Podstawy gospodarowania wodą autorstwa Andrzeja Ciepielewskiego SGGW Warszawa 1999r. Uwzględniając wspomniane dane, średnie miesięczne przepływy na rowie K-7 km wynoszą: m-ca listopada - 13,0 dm 3 /s m-ca grudnia - 15,4 dm 3 /s m-ca stycznia - 15,9 dm 3 /s m-ca lutego - 19,8 dm 3 /s m-ca marca - 23,5 dm 3 /s m-ca kwietnia - 25,1 dm 3 /s m-ca maja - 19,8 dm 3 /s m-ca czerwca - 15,4 dm 3 /s m-ca lipca - 13,3 dm 3 /s m-ca sierpnia - 12,5dm 3 /s m-ca września - 11,2 dm 3 /s m-ca października - 11,4 dm 3 /s Podane przepływy należy traktować jako przepływy o prawdopodobieństwie p = 50% Dopływ ze zlewni obcej oczyszczalni ścieków Rzeczywiste przepływy będą powiększone o zrzuty wody z oczyszczalni do czasu eksploatacji tej oczyszczalni. W związku z tym, że realizowany jest program ISPA w zakresie skanalizowania wsi wokół Brzegu, najprawdopodobniej za 2-3 lata oczyszczalnia ta przestanie funkcjonować, a tym samym przepływ w rowie K-7 będzie DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 5

6 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km wyłącznie naturalny. Dlatego przepływu zrzutów z oczyszczalni nie uwzględnia się w niniejszej dokumentacji. 3. Bilans wodny Celem niniejszego rozdziału jest podanie stosunków wodnych (w ujęciu ilościowym) w zlewni rowu K-7 km oraz możliwość pokrycia potrzeb wodnych zbiornika wodnego Kwadratówka o powierzchni 0,17 ha przy przyjętym przepływie nienaruszalnym. W obliczeniach nie wód zrzutowych z oczyszczalni ścieków Osiedla Skarbimierz.. Bilans wody rowu K-7 ma wykazać, że ilość przepływającej wody z przepływu własnego, zaspakaja potrzeby zbiornika wodnego Kwadratówka 3.1. Rachunek bilansowy Rachunek bilansowy przeprowadzono dla jednego przekroju rowu K-7 km Rachunek bilansowy przeprowadzono dla przepływów naturalnych Q 80% według formuły: Q od = Q 80% - Q nh Q > 0 gdzie: Q od odpływ w korycie rowu K-7 km poniżej istniejącej zastawki w km 0+523, Q nh przepływ nienaruszalny, Q - zmiana przepływu w korycie rowu K-7 km w wyniku poboru wody do potrzeb zabiornika wodnego Kwadratówka (0,17 ha) Przepływy bilansowe Do bilansu przyjęto przepływy: - średnie miesięczne wyszczególnione w pkt średnie miesięczne o prawdopodobieństwie pojawienia się p = 80% określone poprzez współczynnik stosunku SMQ 80% /SMQ 50% obliczony dla zlewni o zbliżonych warunkach hydrologicznych. Zestawienie przepływów średnich miesięcznych (wariant I przepływy z własnej zlewni) Lp. Miesiąc Przepływ Stosunek Przepływ SMQ 50% [dm 3 /s] SMQ 80% /SMQ 50% SMQ 80% [dm 3 /s] 1 listopad 13,0 0,67 8,7 2 grudzień 15,4 0,66 10,2 3 styczeń 15,9 0,62 9,9 4 luty 19,8 0,56 11,1 5 marzec 23,5 0,62 14,6 6 kwiecień 25,1 0,68 17,1 7 maj 19,8 0,64 12,7 8 czerwiec 15,4 0,64 8,2 9 lipiec 13,3 0,58 7,7 10 sierpień 12,5 0,55 6,9 11 wrzesień 11,2 0,53 5,9 12 październik 11,4 0,53 6,0 DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 6

7 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km Przepływ nienaruszalny Przepływ nienaruszalny ustalono w oparciu o kryterium hydrologiczno-biologiczne zgodnie z wytycznymi ustalania przepływów nienaruszalnych (IMGW Warszawa). Podstawą jest zależność poniżej: Q nh - = K * SNQ Gdzie: Q nh przepływ nienaruszalny, SNQ = 0,0049 m 3 /s, K = 1,00 współczynnik przyjęto dla zlewni nizinnych o powierzchni zlewni A < 1000 km 2, stąd: Q nh = 1,00 * 0,010 = 0,0049 m 3 /s 3.4. Rozbiór wody Rozbiory wody z koryta rowu K-7 km obejmują: - napełnienie zbiornika wodnego Kwadratówka 0,18 ha, - podtrzymanie piętrzenia zwierciadła wody z tytułu: o ubytków bezpowrotnych na parowanie z wolnej powierzchni zwierciadła wody, o wymiany wody w ilości 60% objętości tygodniowo Napełnienie stawu Napełnienie stawu odbywać się będzie w okresie 1-10 kwietnia każdego roku. Przy powierzchni A = 0,18 ha i średniej głębokości h = 0,85 m potrzebna objętość wody wyniesie V cz = 1380 m3. Przy czasie napełnienia stawu t = 10 dni niezbędny dopływ do zbiornika wyniesie: Q R = 1380 : (10*86400) = 0,0016 m 3 /s = 1,6 dm 3 /s Podtrzymanie zalewu Podtrzymanie zalewu obejmuje uzupełnienie strat bezpowrotnych na parowanie, które wystąpią od 11 kwietnia do 15 listopada. Poniżej podano wielkości strat średnich obliczone z wzoru: Q par. = S * A gdzie: S straty średnie miesięczne podane dla poszczególnych m-cy w wielkościach wyszczególnionych w poniższych obliczeniach, A = 0,18 ha powierzchnia stawu stąd: m-c kwiecień S v = 0,25 dm 3 /s/ha Q par,iv = 0,18 * 0,25 = 0,05 dm 3 /s; m-c maj S v = 0,39 dm 3 /s/ha Q par,v = 0,18 * 0,39 = 0,07 dm 3 /s; m-c czerwiec S vi = 0,53 dm 3 /s/ha Q par,vi = 0,18 * 0,53 = 0,10 dm 3 /s; m-c lipiec S vii = 0,53 dm 3 /s/ha DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 7

8 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km Q par,vii = 0,18 * 0,53 = 0,10 dm 3 /s; m-c sierpień S viii = 0,50 dm 3 /s/ha Q par,viii = 0,68 * 0,50 = 0,09 dm 3 /s; m-c wrzesień S viii = 0,37 dm 3 /s/ha Q par,ix = 0,18 * 0,37 = 0,07 dm 3 /s; m-c październik S viii = 0,21 dm 3 /s/ha Q par,x = 0,18 * 0,21 = 0,04 dm 3 /s; m-c listopad S viii = 0,15 dm 3 /s/ha Q par,xi = 0,18 * 0,15 = 0,03 dm 3 /s; Proponuje się przyjęcie do obliczeń bilansowych pobór wody na podtrzymanie zalewu: - od 11 kwietnia do 15 listopada 0,1 dm 3 /s Wymiana wody w zbiorniku Przewiduje się wymianę 60% objętości wody w zbiorniku w ciągu tygodnia w okresie od 11 kwietnia do 15 listopada. Niezbędny pobór wody wyniesie: Q w = 1380*0,6: (7*86400) = 0,0014 m 3 /s = 1,4 dm 3 /s 3.5. Zrzuty wody Zrzuty wody obejmują: - zrzut wody z tytułu wymiany wody w stawie w wielkości 0,0016 m3/s w okresie od 11 kwietnia do 15 listopada każdego roku - zrzut wody po zakończeniu sezonu letniego (tj listopada każdego roku) w wielkości: Q zrz. = 1380 : (15 * 86400) = 0,0011 m 3 /s = 1,1 dm 3 /s Ze względu na to, że projektuje się zrzut wody w kierunku Potoku Kościelna w Parku Wolności, ilości wody zrzutowej nie uwzględnia się w bilansie Zmiana przepływu wody w korycie Zmianę przepływów w korycie rowu K-7 km (dm 3 /s) w okresie bilansowym (1 kwietnia do 30 listopada) zestawiono w poniższej tabelce: Lp. Wyszczególnienie Okres bilansowy 1-10 IV. 20.IV- 30.IV V-X 1-15.XI XI 1. Pobory wody 1,6 1,5 1,5 1, Zrzuty wody* 1,4* 1,4* 1,4* 1,1* 0 3. Zmiana 1,6 1,5 1,5 1,5 0 0 przepływu * zrzut wody do Potoku Kościelna km nie zmienia przepływu w rowie K-7 1XII 31 III Obliczone zmiany w przepływie poniżej zastawki w km są niewielkie i nie mają wpływu na obiekty położone poniżej przekroju obliczeniowego. DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 8

9 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km Obliczenia bilansowe Obliczenia bilansowe przeprowadzono dla rowu K-7 km tj. ujęcia wody dla projektowanego do odbudowy zbiornika wodnego Kwadratówka o powierzchni 0,18 ha. Obliczenia przeprowadzono dla oszacowanych przepływów o gwarancji p = 80%. DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 9

10 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km Arkusz bilansowy wód powierzchniowych Rów K-7 km Przepływy p 80% Przepływ nienaruszalny Q nh = 0,0049 m 3 /s Arkusz bilansowy wód powierzchniowych Lp. Wyszczególnienie Oznaczenie Okresy bilansowe Przepływy średniomiesięczne Q 80% 0,0171 0,0171 0,0127 0,0082 0,0077 0,0069 0,0059 0,0060 0,0087 0,0087 0,0102 0,0099 0,0111 0,0146 o p = 80% 2. Przepływ Q nh 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 0,0049 nienaruszalny 3. Przepływ Q 80% - 0,0122 0,0122 0,0078 0,0033 0,0028 0,0020 0,0010 0,0011 0,0038 0,0038 0,0054 0,0050 0,0062 0,0097 dyspozycyjny Q nh 4. Zmiana przepływu Q p- Q z 0,0016 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0,0015 0,0000 0,0000 0,0000 0,0000 0, Wynik bilansowy 0,0106 0,0107 0,0063 0,0018 0,0013 0,0005-0,0005-0,0004 0,0023 0,0038 0,0054 0,0050 0,0062 0,0097 Z uzyskanych wyników bilansowych wynika, że nie nastąpi naruszenie warunków hydrologicznych. Możliwy niewielki deficyt wody w miesiącach IX i X. DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 10

11 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km Wnioski końcowe Wykonane obliczenia hydrologiczne nasuwają następujące wnioski: 1. Rów K-7 w km w pełni zaspakaja potrzeby wodne zbiornika wodnego Kwadratówka w okresie użytkowania tj. od 1 kwietnia do 30 listopada każdego roku wodą z własnej zlewni przy przepływach 80%, z zachowaniem przepływu nienaruszalnego 2. Przepływ nienaruszalny należy przyjąć w wielkości 0,0049 m 3 /s. 3. Przepływy naturalne własnej zlewni rowu K-7 są w tej chwili zwiększone o przepływy wód zrzutowych z oczyszczalni ścieków w Skarbimierzu, Opracował: Czesław Zaremba Brzeg, marzec 2008r. DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 11

12 Dokumentacja hydrologiczna rowu K-7 km II. C Z Ę Ś Ć G R A F I C Z N A DOKUMENTACJA HYDROLOGICZNA 12