Załącznik nr 5 Opracowanie modeli hydraulicznych i wyznaczenie zasięgów stref zalewowych

Transkrypt

1 REGIONALNY ZARZĄD GOSPODARKI WODNEJ W KRAKOWIE R Z G W Załącznik nr 5 Opracwanie mdeli hydraulicznych i wyznaczenie zasięgów stref zalewwych d specyfikacji technicznej dla Prjektu pn: Analiza prgramu inwestycyjneg w zlewni Raby 1. Opracwanie mdeli hydraulicznych (mdele jednwymiarwe) Dla ptrzeb wyknania analiz prgramu inwestycyjneg dla zadań zlkalizwanych na ciekach nie bjętych mdelami będącymi w psiadaniu RZGW w Krakwie, należy pracwać jednwymiarwy mdel ruchu nieustalneg bazujący na pełnych jednwymiarwych równaniach Saint-Venanta: równaniu zachwania masy raz równaniu zachwania energii. Mdel hydrauliczny należy przekazać w frmacie umżliwiającym jeg uruchmienie w prgramwaniu MIKE 11 firmy DHI (w wersji 2009 lub wcześniejszej), będąceg w psiadaniu zamawiająceg. W ramach przedmitweg zadania należy wyknać sbne mdele hydrauliczne dla każdeg z ddatkwych cieków, wytypwanych przez Wyknawcę. Mdele hydrauliczne należy zbudwać zgdnie z następującymi etapami: schematyzacja cieku bjęteg mdelem etap ten bejmuje identyfikację istniejącej sieci rzecznej, analizę wpływu pszczególnych dpływów na wielkści przepływów pwdziwych w cieku bjętym mdelem, wektryzację cieku raz kniecznych d właściweg dwzrwania przepływu wód pwdziwych teras zalewwych wytypwanych d uwzględnienia w mdelu. Z uwagi na jakść sieci rzecznej pchdzącej z Mapy Hydrgraficzneg Pdziału Plski (MPHP zstała parta w parciu mapy rastrwe w skali 1:50 000) należy przeprwadzić pnwną wektryzację cieków wytypwanych d uwzględnienia w mdelu przy następujących załżeniach: 1

2 wektryzację należy dknać p si cieku - w parciu NMT raz rtftmapę, zachwując ciągłść gemetrii, nadać kilmetraż rzeczywisty mdelwanymi ciekwi przyjmując jak kilmetr węzeł tplgiczny z dbirnikiem, W przypadku teras zalewwych wektryzację należy dknać zgdnie z ukształtwaniem dliny, tak, aby we właściwy spsób dwzrwać przepływ wód pwdziwych całą szerkścią dliny. Wektryzację należy przeprwadzić parciu NMT raz rtftmapę. Tak pracwany dcinek cieku należy wprwadzić d mdelu hydrauliczneg, zachwując kilmetraż raz nazwę. Kntrli ze strny zamawiająceg pdlegać będzie: mżliwść uruchmienia plików wynikwych w prgramwaniu MIKE 11 (plik *.nwk11); dcinek cieku p weryfikacji; spsób zeschematyzwania teras zalewwych; kilmetraż cieku (wartść kilmetrażu i spsób jeg zapisu); nazwa cieku; spsób wprwadzenia dcinka cieku d mdelu hydrauliczneg; wprwadzenie przekrjów pprzecznych raz ustalenie wartści współczynnika szrstkści etap ten bejmuje przygtwanie przekrjów d frmatu umżliwiająceg zaimprtwanie ich d mdelu, imprt danych, analizę współczynników szrstkści pmiędzy pszczególnymi punktami pmiarwymi w każdym z przekrjów uwzględninych w mdelu. Km każdeg przekrju musi być jednznacznie wyznaczny pprzez przecięcie linii przekrju pprzeczneg (pwstałej przez płączenie punktów pmiaru) z linią cieku pracwaną w ramach punktu schematyzacja sieci rzecznej. W każdym przekrju pprzecznym należy wyznaczyć kryt główne, lewą terasę zalewwą, prawą terasę zalewwą. Dla każdeg z przekrjów pprzecznych, w parciu przypisane dla wszystkich dcinków przekrju pprzeczneg kdy kreślające charakter zagspdarwania terenu (wg tabeli kdów w pkt. Kdwanie frm pkrycia terenu ) należy dbrać współczynniki szrstkści dla kryta główneg. Dla kreślenia współczynników szrstkści na terasach zalewwych należy wykrzystać rtftmapy i mapy tpgraficzne. 2

3 Współczynniki szrstkści należy ustalić drębnie dla każdej z teras (lewa, prawa). W przypadku przyjęcia współczynnika szrstkści uśrednineg dla terasy jeg wartść należy kreślić jak wartść średnią ważną z różnych rdzajów użytkwania terenu i dpwiadających im wartści współczynnika szrstkści. W przypadku przekrjów pprzecznych pisujących terasy zalewwe należy pstępwać analgicznie jak w przypadku przekrjów pprzecznych kryt / dlin, przy czym kilmetraż należy ustalać lkalnie dla każdej z teras a następnie skrelwać g z kilmetrażem cieku, d któreg przypisana jest dana terasa. Kntrli ze strny Zamawiająceg pdlegać będzie: mżliwść uruchmienia plików wynikwych w prgramwaniu MIKE 11(plik *.xns11); spsób dwzrwania gemetrii przekrju pprzeczneg w mdelu; kilmetraż przekrju (wartść kilmetrażu i spsób jeg zapisu); nazwa cieku lub terasy zalewwej, na którym zlkalizwany jest przekrój; spsób wydzielenia kryta główneg raz teras zalewwych. wprwadzenie budwli inżynierskich etap ten bejmuje kreślenie charakterystyk hydraulicznych biektów mstwych i hydrtechnicznych raz wprwadzenie biektów d mdelu. Km każdeg biektu winien być jednznacznie wyznaczny pprzez przecięcie linii przekrju pprzeczneg z linią cieku pracwaną w ramach punktu schematyzacja sieci rzecznej. Kntrli ze strny Zamawiająceg pdlegać będzie: spsób schematyzacji biektu inżynierskieg w mdelu; kilmetraż biektu (wartść kilmetrażu i spsób jeg zapisu); nazwa cieku, na którym zlkalizwany jest biekt; dbór parametrów hydraulicznych biektu. kreślenie warunków brzegwych w mdelu hydrdynamicznym partym na równaniach Saint Venanta występują górne i dlne warunki brzegwe raz pcjnalnie wewnętrzne warunki brzegwe. Górne warunki brzegwe definiwane są w pstaci hydrgramów przepływów lub stanów wdy (rzędnych). Warunki te muszą być ustalne dla wszystkich dcinków kryt. Dlnym warunkiem brzegwym, zamykającym mdel, w zależnści d 3

4 przyjętych załżeń mdelwania mże być hydrgram stanów wdy (rzędnych) lub krzywa natężenia przepływów. W ramach przedmitweg punktu należy pracwać scenariusze hydrlgiczne. Pdstawą budwy scenariuszy mają być wartści przepływów wyskich kreślnym prawdpdbieństwie występwania. Scenariusze bejmwać muszą wszystkie cieki ddatkwe, dla których pracwywane są ddatkwe mdele hydrauliczne. Dla cieków tych należy pracwać wartści przepływów stanwiących górne warunki brzegwe (Q), przepływów rzłżnych (Qr) uwzględniających przyrst wielkści zlewni, wprwadzić jak dpływy skupine (Qs) cieki nie bjęte mdelwaniem, a mgące mieć wpływ na transfrmację fali raz wprwadzić wartści przepływów kntrlnych w przekrjach wdwskazwych (Qw) zgdnie z pniższym rysunkiem, na którym przedstawin schemat przykładwej sieci rzecznej. Przy budwie mdeli należy zwrócić uwagę, aby terasa zalewwa nie była zlkalizwana w miejscu dpływu Rys. 1. Schemat warunków brzegwych Warunki należy zestawić zgdnie z pniższą tabelą, przy czym pis schematu musi być zgdny z pisem w mdelu. 4

5 Odcinek typ warunków brzegwych brzeg rzeki górny kilmetraż dlny górny górny górny pis warunku górny ciek 1 (r1) rzłżny L/P górny ciek 1 (r1) ciek 1 skupiny L ciek 1 ciek 1 ciek 2 (r2) rzłżny L/P ciek 1 ciek 2 (r2) ciek 2 skupiny P ciek 2 ciek 2 ciek 3 (r3) rzłżny L/P ciek 2 ciek 3 (r3) ciek 3 skupiny P ciek 3 ciek 3 dlny (r4) rzłżny L/P ciek 3 dlny (r4) dlny(rzędna) dlny dlny Kntrli ze strny Zamawiająceg pdlegać będzie: mżliwść uruchmienia plików wynikwych w prgramwaniu MIKE 11(plik *.bnd11); prawidłwść przyjęcia warunków brzegwych w scenariuszu; kilmetraż punktu mdelu, w którym wprwadzny zstaje warunek brzegwy (wartść kilmetrażu i spsób jeg zapisu); nazwa cieku, na którym zlkalizwany jest punkt warunku brzegweg; kreślenie brzegu cieku, na którym zlkalizwany jest dpływ skupiny; wartści przepływów w pszczególnych scenariuszach. kalibracja i weryfikacja pnieważ wszystkie cieki wdne, dla których w ramach przedmitweg Zamówienia pracwywane są mdele ddatkwe są ciekami niekntrlwanymi (wszystkie cieki kntrlwane w zlewni Raby zstały bjęte pracwanym przez RZGW w Krakwie studium chrny przeciwpwdziwej) kalibracja i weryfikacja mdelu w klasycznym teg słwa znaczeniu jest niemżliwa d wyknania. W tej sytuacji należy dknać tzw. kalibracji iteracyjnej, która plega na iteracyjnym dbrze współczynników szrstkści w taki spsób aby uzyskać wyniki, które w spsób najbardziej zbliżny d rzeczywisteg pisują charakter mdelwaneg cieku. Na etapie kalibracji mdelu należy ddatkw dknać krekty przekrjów pprzecznych (dlinwych) pprzez wydłużenie ich tak, aby rzędne pczątku i kńca były wyższe d maksymalneg uzyskaneg w mdelu pzimu zwierciadła wdy. 5

6 wyknanie bliczeń mdelwych dyspnując gtwymi mdelami hydraulicznymi należy wyknać bliczenia mdelwe dla fali hiptetycznej kulminacji dpwiadającej przepływwi prawdpdbieństwie przewyższenia p = 1%. Wartści bliczeń należy zestawić w tabelach. Kntrli ze strny Zamawiająceg pdlegać będzie: mżliwść uruchmienia plików wynikwych w prgramwaniu MIKE11: Parametry hydrdynamiczne: *.hd11; Serie czaswe: *.dfs0; Prjekt: *.sim11; Wyniki: *.res11; prównanie lgicznej ciągłści wartści rzędnych zw. wdy w przekrjach pprzecznych, dla pszczególnych przepływów kreślnym prawdpdbieństwie przewyższenia w celu wyeliminwania niepżądanych scylacji w mdelu; prównanie lgicznej ciągłści wartści przepływów w przekrjach pprzecznych, dla pszczególnych przepływów kreślnym prawdpdbieństwie przewyższenia w celu wyeliminwania niepżądanych scylacji w mdelu; ilść przekrjów, dla których zestawin wyniki bliczeń. 2. Wyznaczenie stref zalewwych dla wdy prawdpdbieństwie przewyższenia p = 1% Wyznaczenie zasięgu stref zalewwych dla wdy Q1% dla cieków ddatkwych, bjętych analizami prgramu inwestycyjneg, należy wyknać w parciu analizę przecięcia numeryczneg mdelu pwierzchni wdy (NMPW), uzyskaneg na pdstawie pchdzących z wyników mdelwania pzimów zwierciadła wdy w pszczególnych przekrjach z numerycznym mdelem terenu (NMT). W wyniku przeprwadzneg przecięcia uzyskana winna zstać tzw. mapa różnicwa, na której wartści ujemne znaczać będą głębkść wdy w strefie zalewwej (licząc d pzimu NMT), zaś wartści ddatnie wyskść nad pzimem zwierciadła wdy. Punkty, w których różnica wynsić będzie zer stwrzą linię graniczną, która równcześnie stanwić będzie granicę strefy zalewwej. Prces wyznaczenia stref zalewwych składa się z następujących etapów: 6

7 budwa Numeryczny Mdel Pwierzchni Wdy (NMPW) w celu stwrzenia numeryczneg mdelu pwierzchni wdy (NMPW) należy w pierwszej klejnści na pdstawie wyników przeprwadzneg mdelwania w punktach mdelwych wyznaczyć prfile pprzeczne zwierciadła wdy tzw. izlinie, przy załżeniu, że przebieg izlinii jest właściwy dla kształtwania się zwierciadła wdy w krycie rzeki (prstpadły d dliny rzeki). Następnie przy wykrzystaniu jednej z metd interplacji (IDW ważne dwrtnści dległści; Spline wygładzane zakrzywienia, Kriging) należy bliczyć numeryczny mdel pwierzchni wdy. Numeryczny mdel pwierzchni wdy należy pracwać zarówn dla kryt/dlin rzecznych raz teras zalewwych. generwanie stref zagrżenia pwdziweg - W parciu NMT raz NMPW należy wygenerwać strefy zagrżenia pwdziweg (p = 1% raz p = 0.2%) jak różnicę bu mdeli. Na bazie uzyskanych wyników należy utwrzyć klasy biektów plignwych (dla każdej ze stref zagrżeń). Rys. 2. Numeryczny mdel pwierzchni wdy (NMPW) 7

8 Rys. 3. Numeryczny Mdel pwierzchni terenu (NMT) Rys. 4. Wygenerwana strefa zalewwa 8

9 interpretacja i weryfikacja stref zagrżenia pwdziweg - utwrzne strefy zagrżenia pwdziweg (klasa biektów plignwych) należy pddać interpretacji i weryfikacji pprzez: drzucenie bszarów, które nie są płączne bezpśredni ze strefą zalewwą kryta główneg; uprszczenie gemetrii pprzez drzucenie zbędnych punktów plignu; wygładzenie krawędzi plignu. Ostatnim etapem prac w tym zakresie jest interpretacja wyników w parciu rtftmapę lub mapę tpgraficzną. Wynikwe klasy biektów plignwych należy zapisać d plików *.shp z zachwaniem pprawnści gemetrii. Kntrli ze strny Zamawiająceg pdlegać będzie: zgdnść numeryczneg mdelu pwierzchni wdy dla kryt/dlin rzecznych raz teras zalewwych z rzędnymi zw. w. w klasie przekrje pprzeczne ; zasięg wygenerwanych stref zagrżenia w prównaniu z zasięgiem przekazaneg NMPW; pprawnść gemetryczna i tplgiczna pwstałych warstw (w tym sprawdzenie wygładzenia stref zalewwych w celu uniknięcia struktur typu zęby, pętle itp.); 9