XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz 21-23 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
XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz 21-23 września 2011 Plan prezentacji: - cel opracowania - określenie zakresu stosowalności przepławek - przepławki bliskie naturze - metodyka pomiarowo-badawcza - wyniki - opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki
Określenie zakresu stosowalności przepławek XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz 21-23 września 2011 Rodzaj rzek: 1. rzeki z dnem szorstkim - rodzaj i reżim rzeki, - gatunki ryb, - parametry hydromorfologiczne
Określenie zakresu stosowalności przepławek Gatunki ryb: XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz 21-23 września 2011 łosoś śliz Fot: internet płoć
Określenie zakresu stosowalności przepławek XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz 21-23 września 2011 Gatunki ryb chronionych: głowacz białopłetwy Fot: internet minóg strumienowy
Określenie zakresu stosowalności przepławek XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz 21-23 września 2011 Fot: J. Florek możliwości pokonywania przeszkód przez ryby:? prędkość wody? pokonywana wysokość? odległość pomiędzy przeszkodami? spadek przepławki? napełnienie? szerokość? przepływ
Określenie zakresu stosowalności przepławek XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz 21-23 września 2011 Parametry dla przepławek dla ryb: - ryby małe - karpiowate - łososiowate
XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz 21-23 września 2011 Cel opracowania: Algorytm komputerowy umożliwiający weryfikację przyjętych przez projektanta parametrów hydraulicznych wybranego typu przepławki dla określonych gatunków ryb
Przepławki bliskie naturze XXXI Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Sandomierz 21-23 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
Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne Ryc.: L. Książek Spadki w korycie uchylnym: 0.0083, 0.00167, 0.0256. Przepływy 0.0325, 0.0375, 0.0458 m3s-1. rumowisko wleczone jednofrakcyjne 0.06-0.08 m, Pomiary prędkości wody i odległości od dna: SONTEK micro-adv. Częstotliwość: 20Hz. czas trwania pomiaru 60 s.
Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne zrzut z ekranu pomiaru prędkości ADV Ryc.: A. Strużyński Zastosowano technikę weryfikacji wyników Phase space threshold despiking [Goring, Nikora 2002 ]
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
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:
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
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
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
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
Przyjęta metodyka symulacje CCHE2D poszerzenie zakresu obliczeniowego poprzez zastosowanie techniki modelowania komputerowego
Przyjęta metodyka symulacje CCHE2D poszerzenie zakresu obliczeniowego poprzez zastosowanie techniki modelowania komputerowego
Wyniki przepławka szczotkowa v 1,5,9 1.2 1 f(x) = 0.558x - 0.023 R² = 0.939 h/h [ - ] 0.8 0.6 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 v/vśr [ - ] 1.4 1.2 1 v 2,6 1.8 f(x) = 0.585x + 0.006 R² = 0.942 0.8 h/h [ - ] 1.6 0.6 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 v/vśr [ - ] liniowy rozkład prędkości 1.2 1.4 1.6 1.8
Wyniki przepławka ryglowa ba sen 1 f(x) = 1.447x - 0.421 R² = 0.925 0.8 f(x) = 0.87x - 0.192 R² = 0.923 0.4 rygi el 0.2 0 0.2 0.8 f(x) = 4.816x - 4.186 R² = 0.862 0.7 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 f(x) = 3.132x - 2.479 1 1.1 R² = 0.798 0.6 v/vśr [-] 0.5 h/h [ - ] h/h [ - ] 0.6 0.4 0.3 0.2 f(x) = 0.2x + 0.022 R² = 0.881 f(x) = 0.244x - 0.026 R² = 0.904 0.1 0 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 v/vśr [ - ] 0.8 0.9 1 1.1 1.2
Wyniki przepławka w formie bystrza
Wyniki przepławka w formie bystrza z progami w basenach rozkład logarytmiczny poniżej progu rozkład zakłócony
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
Opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki! określenie miejsc w których poszczególne grupy gatunków ryb nie będą w stanie pokonać przepławki
Opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki
Opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki interfejs użytkownika
Dziękuję za uwagę