Schematy blokowe dla projektowania warunków stabilności biologicznej w przepławkach

Transkrypt

1 XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz września 2011 Schematy blokowe dla projektowania warunków stabilności biologicznej w przepławkach Andrzej Strużyński, Jacek Florek Zespół badawczo-koncepcyjny: Wojciech Bartnik, Leszek Książek, Andrzej Strużyński, Jacek Florek, Maciej Wyrębek, Małgorzata Leja, Mateusz Strutyński

2 XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz września 2011 Plan prezentacji: - cel opracowania - określenie zakresu stosowalności przepławek - przepławki bliskie naturze - metodyka pomiarowo-badawcza - wyniki - opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki

3 Określenie zakresu stosowalności przepławek XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz września 2011 Rodzaj rzek: 1. rzeki z dnem szorstkim - rodzaj i reżim rzeki, - gatunki ryb, - parametry hydromorfologiczne

4 Określenie zakresu stosowalności przepławek Gatunki ryb: XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz września 2011 łosoś śliz Fot: internet płoć

5 Określenie zakresu stosowalności przepławek XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz września 2011 Gatunki ryb chronionych: głowacz białopłetwy Fot: internet minóg strumienowy

6 Określenie zakresu stosowalności przepławek XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz września 2011 Fot: J. Florek możliwości pokonywania przeszkód przez ryby:? prędkość wody? pokonywana wysokość? odległość pomiędzy przeszkodami? spadek przepławki? napełnienie? szerokość? przepływ

7 Określenie zakresu stosowalności przepławek XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz września 2011 Parametry dla przepławek dla ryb: - ryby małe - karpiowate - łososiowate

8 XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz września 2011 Cel opracowania: Algorytm komputerowy umożliwiający weryfikację przyjętych przez projektanta parametrów hydraulicznych wybranego typu przepławki dla określonych gatunków ryb

9 Przepławki bliskie naturze XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz września 2011 Wybrane typy przepławek: - przepławki szczelinowe - przepławki ryglowe - przepławki w formie bystrza o zwiększonej szorstkości - j.w. z progami z ziaren ponadwymiarowych Metodyka badawcza: - pomiary laboratoryjne określenie skali modelu - modelowanie 2D kalibracja i ekstrapolacja warunków pracy przepławki

10 Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne Ryc.: L. Książek Spadki w korycie uchylnym: , , Przepływy , , m3s-1. rumowisko wleczone jednofrakcyjne m, Pomiary prędkości wody i odległości od dna: SONTEK micro-adv. Częstotliwość: 20Hz. czas trwania pomiaru 60 s.

11 Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne zrzut z ekranu pomiaru prędkości ADV Ryc.: A. Strużyński Zastosowano technikę weryfikacji wyników Phase space threshold despiking [Goring, Nikora 2002 ]

12 Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne Pomiary prędkości chwilowych: - pomiary składowych x, y, z - uzupełniające pomiary przy zwierciadle wody za pomocą mikromłynka hydrometrycznego - pomiary odległości sondy od dna - pomiary napełnienia i spadku Obliczenia: - prędkość średnia w punktach i pionach pomiarowych - profile prędkości - profile intensywności turbulencji - profile składowej turbulentnej naprężeń poziomych - obliczenia energii jednostkowej w przepławce

13 Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne Określenie skali podobieństwa kryterium Froude'a skala sił ciężkości = skala sił bezwładności gdy g' = g i ρ' = ρ Obliczenie współczynnika skali prędkości:

14 Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne Przepławki dwufunkcyjne Bariery wykonane z elementów elastycznych wiklinopodobnych woda przepływa przez te elementy może przelewać się przez ich koronę Fot: M. Wyrębek Ryc.: A. Strużyński

15 Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne Przepławki ryglowe Przegrody wykonane z betonu lub ziaren ponadwymiarowych woda przepływa przez szczeliny jedna, skrajna szczelina jest wyraźnie szersza od pozostałych Fot: M. Wyrębek Ryc.: A. Strużyński

16 Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne Przepławki w formie bystrza o zwiększonej szorstkości piony pomiarowe 0.09, 0.16, 0.23, 0.30 [m] Fot: L. Książek

17 Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne Przepławki w formie bystrza o zwiększonej szorstkości z progami z ziaren ponadwymiarowych Przekroje pomiarowe: 4.04 pomiędzy progami 4.55 poniżej progu Fot: L. Książek

18 Przyjęta metodyka symulacje CCHE2D poszerzenie zakresu obliczeniowego poprzez zastosowanie techniki modelowania komputerowego

19 Przyjęta metodyka symulacje CCHE2D poszerzenie zakresu obliczeniowego poprzez zastosowanie techniki modelowania komputerowego

20 Wyniki przepławka szczotkowa v 1,5, f(x) = 0.558x R² = h/h [ - ] v/vśr [ - ] v 2,6 1.8 f(x) = 0.585x R² = h/h [ - ] v/vśr [ - ] liniowy rozkład prędkości

21 Wyniki przepławka ryglowa ba sen 1 f(x) = 1.447x R² = f(x) = 0.87x R² = rygi el f(x) = 4.816x R² = f(x) = 3.132x R² = v/vśr [-] 0.5 h/h [ - ] h/h [ - ] f(x) = 0.2x R² = f(x) = 0.244x R² = v/vśr [ - ]

22 Wyniki przepławka w formie bystrza

23 Wyniki przepławka w formie bystrza z progami w basenach rozkład logarytmiczny poniżej progu rozkład zakłócony

24 Opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki pomiary laboratoryjne przeliczenie prędkości do wartości rzeczywistych - kalibracja modelu - określenie możliwych granic ekstrapolacji prędkości rzeczywiste w przepławkach symulacje komputerowe rozkłady prędkości pogrupowane w skali względnej (określenie zależności funkcyjnych) ciągi współczynników regresji w funkcji: 1. przepływu, 2. spadku, 3. napełnienia 4. parametrów przesłonięcia światła przepławki

25 Opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki! określenie miejsc w których poszczególne grupy gatunków ryb nie będą w stanie pokonać przepławki

26 Opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki

27 Opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki interfejs użytkownika

28

29 Dziękuję za uwagę