Ocena warunków równowagi hydrodynamicznej w przepławkach z dnem o dużej szorstkości Wojciech Bartnik
Kryteria stabilności biologicznej - kryterium prądu wabiącego (vprądu wabiącego > 1,10 1,20 vśr) - - kryterium prędkości granicznych kryterium dopuszczalnego napełnienia w przepławce (w zależności od gatunków ichtiofauny) kryterium dopuszczalnej wielkości strat Δh przy przepływie przez rygiel - Kryterium naprężeń granicznych - o o o badania laboratoryjne obliczenia modelowanie numeryczne
Pomiary terenowe Natężenie przepływu rozkład prędkości konfiguracja dna ciągły pomiar zwierciadła wody
Rozkład prędkości Wisła km 265+147, 15 Oct. 2010 Q = 271.5 m3 s-1 Średnia prędkość 0.65 m s-1 Wisła km 219+333, 15 Oct. 2010 Q = 252.3 m3 s-1 Średnia prędkość 0.64 m s-1 Prędkość graniczna dla średnicy d1 =0.0015 m i d2 = 0.0005 m - 0.4 to 0.7 m s-1
Sonda ADV (Acoustic Doppler Velocimeter Zróżnicowane warunki przepływu w przepławce: a) plunging flow, b) streaming flow
Ocena przyjętych warunków migracji ichtiofauny Rodzaje przepławek komorowe, szczelinowe, windy, pochylnie (bystrotoki), naturalne obejścia, z podwójnym dnem (szczotkowe), ryglowe. Fot: Dr Reinhard Hassinger
Rodzaje przepławek - szczelinowa Fot: Dr Reinhard Hassinger
Rodzaje przepławek - przepławka z podwójnym dnem (szczotkowa) Fot: Dr Reinhard Hassinger
Rodzaje przepławek - przepławka ryglowa Fot: Dr Reinhard Hassinger
Kamionka rz.tuszynka
Rzeszów, rz.wisłoka
Warunek równowagi 3.Parametry oceny równowagi hydrodynamicznej τ0 = τ0kr Naprężenia styczne τ 0 = γ h I Krytyczne naprężenia styczne τ 0 kr = f i γ s d i Transport frakcji rumowiska następuje gdy τ0 > τ0kr
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej 3.Parametry oceny równowagi hydrodynamicznej Diagram Shields`a 1 fm ~ 0,047 0.1 0.01 1 10 100 1000 10000
Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej Parametry oceny równowagi hydrodynamicznej Powstawanie obrukowania dna i wzrost naprężeń ścinających są ze sobą powiązane co wyraża zmiana średnic charakterystycznych dmp/dmk. Można to ująć: f k = f m ( d mp / d mk ) α wartość poszukiwana w warunkach rzek i potoków Podkarpacia α
3.Parametry oceny równowagi hydrodynamicznej Klasyfikacja ziaren według kategorii kształtu Kategorie kształtu ziaren I Kule II Elipsy III Dyski i pręty b/a c/b Ψp kp Sp >0.70 0.64 0.63 0.75-0.96 < 1.8 > 0.33 > 0.4 >0.50<0.86 <2.5>1.33 <0.70 0.43 < 0.64 < 0.52 < 0.70 > 1.93 <0.43
f=0,047 dla kształtu kulistego f=0,030 dla kształtu elipsoidalnego f=0,020 dla kształtu dyski i pręty wydłużone 0.080 0.070 0.060 y = 0,0123e 1,6 SF Naprężenia bezwymiarowe w funkcji kształtu ziarn fi 0.050 0.040 0.030 0.020 0.010 0.000 0.00 0.20 0.40 0.60 SF 0.80 1.00
Parametry oceny równowagi hydrodynamicznej Prognoza zmian krzywej uziarnienia w trakcie przejścia wezbrania: 100 90 Rozsortowanie - rumowisko różnoziarniste 80 pi[%] 70 60 50 40 30 20 10 0 0 0.01 0.02 0.04 0.06 0.08 0.1 0.12 0.14 0.16 0.18 0.25 Średnice frakcji di[m] Obrukowanie rumowisko jednorodne σ 1,3
Q = 25m3/s Odbicie nurtu z MEW = 12 m
Q = 55m3/s
Δh = 0,14 m Prędkość wypływu wody przepławki v v v 3 Q=25m /s = 0,96 m/s 3 Q=75m /s = 0,77 m/s 3 Q=132m /s = 0,68 m/s
Prędkość przepływu wody w przepławce v = 0,96 m/s Vbasen = 0,60 m/s Vcień za kamieniem = 0,03 m/s przesmyk
Stabilność dna w przepławce dwufunkcyjnej Tabela. Naprężenia graniczne dla rumowiska znajdującego się w przepławce dwufunkcyjnej d m [m] τ [N/m2] 0.015 8.6 0.030 17.3 0.050 28.8
Stabilność dna w przepławce dwufunkcyjnej Profil prędkości Profil prędkości w skali półlogarytmicznej
Stabilność dna w przepławce ryglowej Basen fm = 0.020 Rygiel fm = 0.047 fm = 0.020 fm = 0.047
Identyfikacja warunków działania przepławek Przepławka typu komorowego Fot. LeK Fot. LeK
Identyfikacja warunków pracy przepławek - przykłady Przepławka typu szczelinowego Fot. LeK Fot. LeK