Renaturyzacja rzek i ich dolin. Wykład 1, 2. - Cechy hydromorfologiczne rzek naturalnych i przekształconych.

Transkrypt

1 Renaturyzacja rzek i ich dolin Wykład 1, 2 - Cechy hydromorfologiczne rzek naturalnych i przekształconych. - Wpływ antropopresji na cechy dolin rzecznych. - Określenie stanu ekologicznego rzek i stopnia ich przekształcenia (metody). - Warunki referencyjne dla rzek przekształconych (przykłady). - Warianty renaturyzacji rzek na obszarach naturalnych i zurbanizowanych. - Konsultacje środowiskowe. - Skutki renaturyzacji rzek (monitoring i projekty korekcyjne).

2 WSTĘP Renaturyzacja Proces przywrócenia środowisku stanu naturalnego, możliwie bliskiego stanowi pierwotnemu sprzed wprowadzenia w nim zmian przez człowieka, np. przywrócenie rzece naturalnego, meandrującego koryta. Wymaga realizacji działań technicznych i dlatego dotyczy przedsięwzięć inżynieryjnych (z reguły z zakresu melioracji i hydrotechniki). Może stanowić część rekultywacji. Bywa utożsamiana z renaturalizacją

3

4

5 Cechy rzek - elementy rzek - elementy dolin

6 Popek, Żelazo, Podstawy renaturyzacji rzek Warszawa 2002

7

8

9

10 Woloszyn i inni 1994 Reg rzek i potoków górskich Popek, Żelazo, Podstawy renaturyzacji rzek Warszawa 2002

11

12

13

14

15 Przykładowe parametry hydrologiczne, hydrodynamiczne za pomocą których możliwa jest charakterystyka rzek

16 Parametry hydrologiczne i użytkowanie zlewni - opady parametry wpływające na retencję (bilans wodny): - gleby - kształt zlewni - gęstość sieci rzecznej - lesistość uszczelnienie zlewni - rolnictwo - użytki zielone - przemysł - zabudowa mieszkalna - zieleń miejska inne czynniki antropogeniczne - bulwary - obwałowania - budowle hydrotechniczna - zb. retencyjne - mała retencja

17 Profil podłużny rzeki górskie rzeki nizinne rzeki przejściowe debry, strumienie, potoki, małe rzeki, rzeki, duże rzeki (powierzchnia dorzecza, położenie, reżim przepływu, spadek, szerokość, głębokość rodzaj podłoża)

18 Przekrój poprzeczny

19 aktywność hydromorfologiczna rzeki przewaga procesów: 1 erozyjnych - wcinanie koryta w podłoże skalne - erozja brzegów 2 akumulacji - łachy - ławice - odsypiska 3 rzeki zrównoważone Należy pamiętać że nie wszystkie rzeki są stabilne. Warunki referencyjne dla cieku erozyjnego są inne niż dla rzek stabilnych lub akumulacyjnych. O tym należy pamiętać zarówno podczas regulacji, jak i renaturyzacji cieków.

20 Rozwinięcie trasy

21 Rozwinięcie trasy

22 Rozwinięcie trasy, współczynnik krzywoliniowości (SL) SL < 1.1 łuki słabo rozwinięte SL (1.1, 1.4) łuki rozwinięte SL > 1.4 łuki nadmiernie rozwinięte wsp. krętości Wk = dk / dd dk długość koryta dd długość doliny

23 stabilność koryt rzecznych parametr Lambora α = b/h krzywizny łuków trasy rzeki

24 stabilność koryt rzecznych Według Łotchina [Wołoszyn 1994] koryto jest tym bardziej stabilne, im wyrażenie przyjmuje większą wartość. Rzeki aktywne morfologicznie (m.in. meandrujące) charakteryzują się wartością f mniejszą od 2,5, natomiast wartości powyżej 40 oznaczają dużą stałość koryta.

25 Profil prędkości

26 Profil prędkości

27 burzliwość przepływu, droga mieszania... U śr Y Re = v L=κy rodzaj ruchu wody U śr Fr = gy y L = κ y 1 Y κ= 1 ~ 0,4 2π

28 Pulsacje prędkości, intensywność turbulencji 2 1 N 2 ( ) u' = u U N n n=1

29 Profil prędkości i naprężenia styczne siła wleczenia du τ =µ ρ uv dx τ0 = γ Y I Cx Fx = 0.5 ρπd U d2 2 Fy = 0.5 ρπd 2 Cy U d2

30 Skład granulometryczny cieki z dnem szorstkim średnice charakterystyczne: dm = Σ (di*pi)/σ pi d10, d16, d50, d84, d90 odchylenie standardowe krzywej przesiewu: δ = (d84/d16)^0.5 szorstkość przepływu: - Y/d Re(grain), Fr(grain) ku * Re = v * U* Fr = gy YU * Re * = v '

31 Kształt ziaren parametry kształtu ziaren: współczynnik kształtu SF = c/(a*b)^0.5 wsp. spłaszczenia Ψ=

32 klinowanie, sortowanie, ukrycie ziaren cieki z dnem szorstkim d ε = i dm r f1 d i ε= = fm dm di ε 1 = 1,786 dm di ε 2 = dm r 0, 947 r di/dm < 0.4 di ε 2 = dm 0, 314 di/dm >= 0.4 0, 44 Dunajec, Wisłoka

33 początek ruchu rumowiska cieki z dnem szorstkim τ gr f = γ d 50 di f = 0,033 d 50 0,9 1 3 γyi f γd p b ρ i i i i gi = ρ 3 ρs w

34 początek ruchu rumowiska cieki z dnem szorstkim met probabilistyczna d q(d) p0(d) pa (d) = d min d max q(d) p0(d) d min τ gr qg = φ p τ0 t0 qi = 0,56 ln t gr + 0,5

35 ruch rumowiska unoszonego energia strumienia prędkość opadania ziaren siła unoszenia

36 Formy denne

37 Szacunkowe parametry graniczne ruchu Prędkość nierozmywająca wg Szamowa v v = 4,4d1/ 3 h1/ 6

38 opory ruchu wody w korycie rzeki równanie Stricklera tablice VenTeChow równanie Müllera wiele innych opracowań równanie Gładki

39 opory ruchu wody w obszarze zalewowym Nachlik i inni, 2000, Strefy zagrożenia powodziowego

40