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).
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
Cechy rzek - elementy rzek - elementy dolin
Popek, Żelazo, Podstawy renaturyzacji rzek Warszawa 2002
Woloszyn i inni 1994 Reg rzek i potoków górskich Popek, Żelazo, Podstawy renaturyzacji rzek Warszawa 2002
http://www.jarosz.com.pl/materace.php
Przykładowe parametry hydrologiczne, hydrodynamiczne za pomocą których możliwa jest charakterystyka rzek
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
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)
Przekrój poprzeczny
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.
Rozwinięcie trasy
Rozwinięcie trasy
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
stabilność koryt rzecznych parametr Lambora α = b/h krzywizny łuków trasy rzeki
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.
Profil prędkości
Profil prędkości
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
Pulsacje prędkości, intensywność turbulencji 2 1 N 2 ( ) u' = u U N n n=1
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
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 '
Kształt ziaren parametry kształtu ziaren: współczynnik kształtu SF = c/(a*b)^0.5 wsp. spłaszczenia Ψ=
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
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 = 1 0.25 ρ 3 ρs w
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
ruch rumowiska unoszonego energia strumienia prędkość opadania ziaren siła unoszenia
Formy denne
Szacunkowe parametry graniczne ruchu Prędkość nierozmywająca wg Szamowa v v = 4,4d1/ 3 h1/ 6
opory ruchu wody w korycie rzeki równanie Stricklera tablice VenTeChow równanie Müllera wiele innych opracowań równanie Gładki
opory ruchu wody w obszarze zalewowym Nachlik i inni, 2000, Strefy zagrożenia powodziowego