Parametryzacja warunków przepływu wody w przepławkach biologicznych w celu automatyzacji procesu projektowania



Podobne dokumenty
Schematy blokowe dla projektowania warunków stabilności biologicznej w przepławkach

WARUNKI HYDRAULICZNE PRZEPŁYWU WODY W PRZEPŁAWKACH BLISKICH NATURZE

Przykłady modelowania numerycznego warunków hydraulicznych przepływu wody w przepławkach ryglowych i dwufunkcyjnych

Ocena warunków równowagi hydrodynamicznej w przepławkach z dnem o dużej szorstkości Wojciech Bartnik

"Działania przygotowawcze do częściowego odtworzenia żwirowych siedlisk dla litofilnych gatunków ryb na odcinku Wisłoki od jazu w Mokrzcu do

WPŁYW ANTROPOPRESJI NA PRZEBIEG ZMIAN HYDROMORFOLOGICZNYCH W RZEKACH I POTOKACH GÓRSKICH

Zmiany intensywności procesów korytotwórczych w rzekach górskich pod wpływem ich regulacji na przykładzie wybranych odcinków Porębianki

" Stan zaawansowania prac w zakresie częściowego odtworzenia żwirowych siedlisk dla litofilnych gatunków ryb na odcinku Wisłoki od jazu w Mokrzcu do

Założenia zadań projektu

Biologiczne wymagania ryb jako wytyczne projektowania urządzeń służących ich migracji

ŁAPACZ RUMOWISKA DENNEGO W KORYTACH RZECZNYCH RBT (RIVER BEDLOAD TRAP) autor dr Waldemar Kociuba

Modelowanie zjawisk erozyjnych w zakolu rzeki Nidy

Monitoring i ocena efektywności funkcjonowania przepławki dla ryb powstałej po przebudowie jazu piętrzącego na rzece San w km

Metody weryfikacji danych hydrologicznych W Państwowej Służbie Hydrologiczno- Meteorologicznej

Regionalny Zarząd Gospodarki Wodnej w Krakowie

XX Ogólnopolska Szkoła Hydrauliki Kraków - Ustroń września 2000 r. MAKROWIRY W KORYCIE O ZŁOŻONYM PRZEKROJU POPRZECZNYM

Hydrologia Tom I - A. Byczkowski

mgr inż. Małgorzata Leja BM 4329 Katedra Inżynierii Wodnej i Geotechniki Uniwersytet Rolniczy Hugona Kołłątaja w Krakowie Kraków,

Przepływ rzeczny jako miara odpływu ze zlewni

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

2. Przykłady budowli wraz z komentarzem

Acta Sci. Pol., Formatio Circumiectus 11 (4) 2012, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie

Pomiary transportu rumowiska wleczonego

Określenie dynamiki transportu rumowiska wleczonego w rzece Białce przy zastosowaniu programu HEC-RAS

Pomiary podstawowych charakterystyk pulsacji prędkości strumienia w korycie o dużej szorstkości

KARTA MODUŁU PRZEDMIOTU

NOWOCZESNE TECHNOLOGIE ENERGETYCZNE Rola modelowania fizycznego i numerycznego

INTENSYWNOŚĆ TURBULENCJI W RÓŻNYCH JEDNOSTKACH MORFOLOGICZNYCH NA PRZYKŁADZIE RZEKI SKAWY

OPORY RUCHU w ruchu turbulentnym

INŻYNIERIA RZECZNA Konspekt wykładu

Transport i sedymentacja cząstek stałych

PRZYGOTOWANIE DANYCH HYDROLOGICZNYCH W ZAKRESIE NIEZBĘDNYM DO MODELOWANIA HYDRAULICZNEGO

Obliczenie objętości przepływu na podstawie wyników punktowych pomiarów prędkości

Klasyfikacja wskaźników wód powierzchniowych województwa podlaskiego w punktach pomiarowo-kontrolnych

Dane wejściowe do opracowania map zagrożenia powodziowego i map ryzyka powodziowego

Doświadczenia w eksploatacji gazomierzy ultradźwiękowych

KIK/37 TARLISKA GÓRNEJ RABY UTRZYMANIE RZEK GÓRSKICH

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2014/2015

INSPEKCJA OCHRONY ŚRODOWISKA WOJEWÓDZKI INSPEKTORAT OCHRONY ŚRODOWISKA W BIAŁYMSTOKU

Politechnika Krakowska im. Tadeusza Kościuszki. Karta przedmiotu. obowiązuje studentów rozpoczynających studia w roku akademickim 2016/2017

Dane hydrologiczne obiektu określono metodami empirycznymi, stosując regułę opadową. Powierzchnię zlewni wyznaczona na podstawie mapy:

Tarliska Górnej Raby

Rozkłady prędkości przepływu wody w korytach z roślinnością wodną Distributions of water velocities in open-channels with aquatic vegetation

Przepływ Natężeniem przepływu Metody jednoparametrowe Metody wieloparametrowe

Jak planować udrożnienie rzecznych korytarzy ekologicznych. Marek Jelonek Piotr Sobieszczyk

MODELOWANIE OBCIĄŻEŃ ZIAREN AKTYWNYCH I SIŁ W PROCESIE SZLIFOWANIA

MECHANIKA PŁYNÓW LABORATORIUM

FLOWCHART FOR THE DESIGN OF BIOLOGICAL STABILITY CONDITIONS IN FISH LADDERS

Zakład Mechaniki Płynów i Aerodynamiki

Renaturyzacja rzek i ich dolin. Wykład 4

Specjalistyczny moduł oprogramowania WUFI plus umożliwiający precyzyjne modelowanie mikroklimatu i zużycia energii

Ochrona przed powodzią

Laboratorium. Hydrostatyczne Układy Napędowe

MODELOWANIE FIZYCZNE I NUMERYCZNE PRZEPŁYWU WODY W PRZEPŁAWCE BIOLOGICZNEJ. Leszek Książek, Andrzej Strużyński, Małgorzata Leja, Ewelina Pilch **

Regulacja stosunków wodnych w dorzeczu Wykład 2. Modelowanie przepływu w ciekach

PRAWO WODNE: URZĄDZENIA POMIAROWE W AKWAKULTURZE DR INŻ. ANNA M. WIŚNIEWSKA

Wprowadzenie do opracowania map zagrożenia i ryzyka powodziowego

INŻYNIERIA RZECZNA Konspekt wykładu

Analiza wpływu sterowania retencją korytową małego cieku na redukcję fal wezbraniowych przy wykorzystaniu modeli Hec Ras i Hec ResSim

Koncepcja renaturyzacji Wełny i Flinty. Krzysztof Szoszkiewicz Tomasz Kałuża Karol Pietruczuk Paweł Strzeliński Uniwersytet Przyrodniczy w Poznaniu

dr inż. Marek Zawilski, prof. P.Ł.

Spis treści. Wykaz ważniejszych oznaczeń. Przedmowa 15. Wprowadzenie Ruch falowy w ośrodku płynnym Pola akustyczne źródeł rzeczywistych

KIK/37 TARLISKA GÓRNEJ RABY UTRZYMANIE RZEK GÓRSKICH

Koncepcja i podstawy budowy przepławek seminaturalnych Piotr Parasiewicz Instytut Rybactwa Śródlądowego im S. Sakowicza Zakład Rybactwa Rzecznego

ANALYSIS OF HYDRODYNAMIC BED STABILITY CONDITIONS IN ROCK FISHWAYS

Tematy prac dyplomowych w Katedrze Awioniki i Sterowania Studia I stopnia (inżynierskie)

R Z G W REGIONALNY ZARZĄD GOSPODARKI WODNEJ W KRAKOWIE. Załącznik F Formuła opadowa wg Stachý i Fal OKI KRAKÓW

HYDROGEOLOGIA I UJĘCIA WODY. inż. Katarzyna Wartalska

Wyznaczenie stref zagrożenia powodziowego na terenach otaczających zbiornik Kolbudy II. ENERGA Elektrownie Straszyn sp. z o.o.

Nauka Przyroda Technologie

SPIS TREŚCI: 1. DANE OGÓLNE Przedmiot opracowania Inwestor Wykonawca uproszczonej dokumentacji technicznej:

Katedra Inżynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska SGGW Department of Hydraulic Engineering and Environmental Recultivation WULS

Zastosowanie pomiarów sodarowych do oceny warunków anemologicznych Krakowa

Opracowanie koncepcji budowy suchego zbiornika

Ruch rumowiska rzecznego

RAMOWY PROGRAM UDROŻNIENIA BOBRU I PRZYWRÓCENIA HISTORYCZNYCH TARLISK RYB DWUŚRODOWISKOWYCH CZĘŚĆ I

FDS 6 - Nowe funkcje i możliwości: Modelowanie instalacji HVAC część 2 zagadnienia hydrauliczne

PROFIL PRĘDKOŚCI W RURZE PROSTOLINIOWEJ

HYDRAULICZNE WARUNKI WYSTĘPOWANIA PRĄDU WABIĄCEGO DLA PRZEPŁAWEK RYGLOWYCH HYDRAULIC CONDITIONS OF ALLURING STREAM OCCURRENCE FOR TRANSOM LADDERS

Ocena hydromorfologiczna cieków w praktyce

Tłumiki akustyczne prostokątne typ DKP ZASTOSOWANIE OPIS URZĄDZENIA

Pomiary. Przeliczanie jednostek skali mapy. Np. 1 : cm : cm 1cm : m 1cm : 20km

Numeryczna symulacja opływu wokół płata o zmodyfikowanej krawędzi natarcia. Michał Durka

. Cel ćwiczenia Celem ćwiczenia jest porównanie na drodze obserwacji wizualnej przepływu laminarnego i turbulentnego, oraz wyznaczenie krytycznej licz

Aparatura Chemiczna i Biotechnologiczna Projekt: Filtr bębnowy próżniowy

Nawiew powietrza do hal basenowych przez nawiewne szyny szczelinowe

Proces kształtowania koryt rzecznych

Operat hydrologiczny jako podstawa planowania i eksploatacji urządzeń wodnych. Kamil Mańk Zakład Ekologii Lasu Instytut Badawczy Leśnictwa

O energetyce wodnej, jak według mnie wpływa na środowisko

KIK/37 Tarliska Górnej Raby

Mapy zagrożenia powodziowego od strony morza

Rozporządzenie nr 4/2014 Dyrektora RZGW w Krakowie w sprawie warunków korzystania z wód regionu wodnego Górnej Wisły. Założenia, wymagania, problemy

PRZEWODNIK PO PRZEDMIOCIE

INSTYTUT METEOROLOGII I GOSPODARKI WODNEJ PAŃSTWOWY INSTYTUT BADAWCZY

Anna Szabłowska. Łódź, r

Seminarium doktoranckie

Ocena hydromorfologiczna cieków w praktyce

Grzegorz Siwek. Studenckie Koło Naukowe Geografów UMCS im. A. Malickiego w Lublinie. Naukowa Sieć Studentów Geoinformatyki

Tutaj powinny znaleźć się wyniki pomiarów (tabelki) potwierdzone przez prowadzacego zajęcia laboratoryjne i podpis dyżurujacego pracownika obsługi

Transkrypt:

UR w Krakowie 29 III 2012 Parametryzacja warunków przepływu wody w przepławkach biologicznych w celu automatyzacji procesu projektowania Andrzej Strużyński Zespół badawczo-koncepcyjny: Wojciech Bartnik, Leszek Książek, Andrzej Strużyński, Jacek Florek, Maciej Wyrębek, Małgorzata Leja, Mateusz Strutyński

Plan prezentacji: - cel opracowania - przepławki bliskie naturze - określenie zakresu stosowalności przepławek - metodyka pomiarowo-badawcza - wyniki pomiarowe - opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki

Określenie zakresu stosowalności przepławek Rodzaj rzek: rzeki z dnem szorstkim - rodzaj i reżim rzeki, - gatunki ryb, różne siedliska - parametry hydromorfologiczne

Cel opracowania: Algorytm komputerowy umożliwiający weryfikację przyjętych przez projektanta parametrów hydraulicznych wybranego typu przepławki dla określonych gatunków ryb

Określenie zakresu stosowalności przepławek

Określenie zakresu stosowalności przepławek Fot: J. Florek możliwości pokonywania przeszkód przez ryby:? prędkość wody? pokonywana wysokość? odległość pomiędzy przeszkodami? spadek przepławki? napełnienie? szerokość? przepływ

Określenie zakresu stosowalności przepławek Gatunki ryb: łosoś śliz Fot: internet płoć gatunki żyjące w Rabie

Określenie zakresu stosowalności przepławek Gatunki ryb chronionych: głowacz białopłetwy Fot: internet minóg strumienowy gatunki żyjące w Rabie

Określenie zakresu stosowalności przepławek Wielkości fizyczne występujące w rzekach wpływające na typ i parametry przepławek: 1. dynamika przepływów: SNQ, przepływy nienaruszalne, przepływy procentowe, przepływy katastrofalne. Energia przepływającej wody, 2. charakterystyka morfologiczna: rodzaj podłoża, spadek, przekroje, podatność na erozję. Stabilność dna, 3. parametry fizykochemiczne wody. Parametry budowli piętrzącej. Powyższe parametry wpływają na skład gatunkowy rzek, Obecność grup gatunków ryb wpływa na dobór przepławki

Określenie zakresu stosowalności przepławek Parametry przepławek dla ryb: stworzenie warunków migracji ryb o różnej wydajności energetycznej - ryby małe E < 100 W/m2 - karpiowate - łososiowate E > 200 W/m2 czas jaki ryba spędza w przepławce ilość przeszkód, które w przepławce musi pokonać poszukiwanie przepławki w której występują warunki przepływu wspólne dla istniejących w rzece gatunków. W przypadku zachowania odpowiednich parametrów energetycznych przepławka musi być atrakcyjna dla ryb.

Przepławki bliskie naturze

Przepławki bliskie naturze Wybrane typy przepławek: - przepławki dwufunkcyjne, - 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

Przepławki bliskie naturze 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

Przepławki bliskie naturze Przepławki dwufunkcyjne - woda przelewa się w przeważającej części przez przelewy, - przegrody działają jak progi zmniejszając średnią prędkość przepływu w przepławce, - poziom wody przepływającej przez przepławkę jest zbliżony do wysokości przegród, - pewna część wody z przepływa przez przegrody elastyczne wygaszając zawirowania wody w basenach, - naprzemianległe ułożenie przegród sprzyja powstawaniu zawirowań w powstałych basenach, - turbulencje przepływającej wody uzależnione są m.in. od rozmiarów basenów, - rozkład prędkości wody przelewającej się przez szczotki w ich strefie jest liniowy;

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

Przepławki bliskie naturze Przepławki ryglowe - wiele parametrów hydraulicznych zbliżonych jest do występujących w przepławkach dwufunkcyjnych, - woda przelewa się w znacznej części przez przesmyk główny którego rozmiary są atrakcyjne dla ryb, - pozostałe przesmyki pełnią funkcję wygaszania ruchu wirowego wody w basenach - rozkłady prędkości w przesmykach i basenach są w znacznej części kształtowane przez opory dna Fot: M. Wyrębek

Przepławki bliskie naturze Przepławki w formie bystrza o zwiększonej szorstkości piony pomiarowe 0.09, 0.16, 0.23, 0.30 [m] Fot: L. Książek

Przepławki bliskie naturze Przepławki w formie bystrza o zwiększonej szorstkości - brak basenów, - brak obszarów spoczywania ryb, - zwiększona szorstkość dna, - konieczność wykonania przepławki ze spadem zbliżonym do rzecznego, - duża długość przepławki, - profil i pulsacje prędkości kształtowane przez warunki przepływu nad dnem szorstkim. rozkład logarytmiczny Fot: L. Książek

Przepławki bliskie naturze 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

Przepławki bliskie naturze Przepławki w formie bystrza o zwiększonej szorstkości z progami z ziaren ponadwymiarowych - przepławka odzwierciedla naturalny układ rzeczny zbystrzeń i plos, - ryby mają możliwość odpoczynku w basenach - typowe obliczenia przepławki, podobne do obliczeń wykonywanych dla obliczeń hydraulicznych koryt szorstkich z progami, - w przeważającej części przepławki wykształca się logarytmiczny profil prędkości Fot: L. Książek

Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne

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

Przyjęta metodyka pomiary laboratoryjne Parametryzacja wielkości charakterystycznych dla poszczególnych typów przepławek Pomiary: - 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 symulacje CCHE2D poszerzenie zakresu obliczeniowego poprzez zastosowanie techniki modelowania komputerowego

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

Wyniki pomiarowe

Wyniki pomiarowe przepławka dwufunkcyjna - szczotkowa v 1,5,9 1.2 1 h/ H [ - ] 0.8 f(x) =0.558x - 0.023 R² =0.939 0.6 0.4 0.2 0 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 v 2,6 1.8 1.2 v/ vśr [ - ] h/ H [ - ] 1 f(x) =0.585x +0.006 R² =0.942 0.8 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 pomiarowe przepławka ryglowa basen 1 f(x) =1.447x - 0.421 R² =0.925 0.8 f(x) =0.87x - 0.192 R² =0.923 0.4 rygiel 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 pomiarowe przepławka w formie bystrza

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

Opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki

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

Opracowanie schematu obliczeniowego doboru przepławki interfejs użytkownika

Dziękuję za uwagę