Wydział Inżynierii Środowiska i Geodezji Katedra Inżynierii Wodnej Pomiar natężenia przepływu na rzece Rudawie Piotr Paczyński, II rok IŚ Łukasz Pasiut, II rok IŚ Łukasz Zięba, II rok IŚ Dr inż. Leszek Książek Kraków, Czerwiec 2007

Plan prezentacji: Wprowadzenie Pomiary terenowe Zestawienie wyników Obliczenie przepływu - wzór Chézy Obliczenie przepływu - sprawdzenie Wnioski Literatura

Wprowadzenie Natężeniem przepływu lub krótko przepływem nazywa się ilość wody przepływającej przez przekrój poprzeczny koryta otwartego lub przewodu zamkniętego w jednostce czasu. Wielkość tę oznacza się symbolem Q. Natężenie przepływu wyraża się w jednostkach objętości na jednostkę czasu (m3/s, dm3/s, l/min). Różnorodność warunków przepływu w ciekach powoduje, że stosuje się różne metody pomiarów natężenia przepływu. Dobór odpowiedniej metody w konkretnych warunkach zależy od takich czynników jak: rodzaj cieku, jego wymiary (szerokość, głębokość), warunki hydrauliczne przepływu (w tym prędkość przepływu), dostępna aparatura pomiarowa oraz żądana dokładność wyników.

Ogólny wzór na przepływ: Celem przeprowadzonych pomiarów jest obliczenie wartości natężenia przepływu wody w rzece Rudawie. Ogólny wzór na przepływ: Q = v·F [m3/s] v - prędkość wody [m/s] F - pole przekroju poprzecznego [m2] Prędkość wody v obliczona została dwoma metodami: - korzystając ze wzoru Chézy´ego - i dla sprawdzenia metodą odcinkowych pomiarów prędkości (tzw. metodą pływakową)

Pomiary geodezyjne w celu wyznaczenia pola powierzchni i obwodu zwilżonego w przekroju rzeki Pomiar ukształtowania terenu wykonano tachimetrem, urządzeniem do pomiarów geodezyjnych. Pracując w lokalnym układzie zapisywał pikiety w układzie współrzędnych (x, y, z). α - α

Wyniki pomiarów Pomiar wykonano w dwóch przekrojach α-α i β-β włącznie z poziomem zwierciadła wody. Wyznaczamy także dwa dość odległe punkty ( przekrój 1-1 i 2-2) na zwierciadle do obliczenia spadku hydraulicznego. Dane z tachimetru oraz dziennik sporządzany w terenie pozwoliły na stworzenie mapy terenu. Dziennik pomiarowy Dane z tachimetru

Ukształtowanie terenu α - α Siatka terenu z przekrojami α - α i β - β β - β v v

symulacja komputerowa v

1 - 1 α - α L1 β - β 2 - 2 L2

Zestawienie wyników F = 5.1653 m2 O = 19.2267 m L1 = 42.369 m Korzystając z obliczeń w programie AutoCad, otrzymujemy pole powierzchni przekroju i jego obwód zwilżony. α - α β - β F F F = 5.1653 m2 O = 19.2267 m L1 = 42.369 m Δh = 0.046 m F = 5.9577 m2 O = 21.5586 m L2 = 43.826 m Δh = 0.048 m

Wyznaczenie prędkości korzystając ze wzoru Chézy´ego Prędkość wody obliczona została ze wzoru Chézy´ego. Wzór ten przyjmuje postać: c- współczynnik prędkości n- współczynnik szorstkości I-spadek hydrauliczny Δh- różnica poziomów zwierciadła wody na odcinku L, L-odległość pomiędzy punktami pomiaru poziomu zwierciadła wody, Rh-promień hydrauliczny, F- pole powierzchni przekroju poprzecznego, O-obwód zwilżony

Aby obliczyć prędkość wody konieczne jest wyznaczenie spadku hydraulicznego oraz elementów przekroju poprzecznego takich jak pole powierzchni i obwód zwilżony. W tym celu przekrój poprzeczny cieku został zniwelowany za pomocą tachimetru. Efektem czego powstała figura ograniczona przekrojem poprzecznym oraz zwierciadłem wody. By obliczyć jej pole powierzchni dzieli się ją na szereg figur prostych i oblicza ich pola. Suma pól jest szukanym polem powierzchni. Tu zastosowano obliczenia w AutoCadzie.

Opracowanie wyników α - α β - β

Wyznaczenie prędkości metodą pływakową Prędkość wody została zmierzona metodą pływakową. Polega ona na pomiarze czasu t potrzebnego na przebycie przez pływak określonej drogi L. Prędkość wody oblicza się ze wzoru na prędkość średnią w ruchu jednostajnym. L = 73,7889m t = 148,71s Wyznaczone z danych z tachimetru Q = v ·Fśr F1 = 5,1653 m2 F2 = 5,9577 m2 Fśr = 5,5615 m2

Wnioski Obliczony przepływ z równania Chezy’ego w przekroju α-α wynosił Q=2,36 m3/s, a w przekroju β – β Q=2,79 m3/s. Wartość przepływu oszacowana z wykorzystaniem metody pływakowej wynosiła Q=2,72 m3/s W przekroju α - α dno było bardzo porośnięte roślinnością, co mogło wpłynąć na uzyskane wyniki.

Literatura Jerzy Sobota „Hydraulika: tom II Wzory, przykłady, współczynniki”, Wydawnictwo Akademii Rolniczej we Wrocławiu, Wrocław 1994 2. Andrzej Byczkowski „Hydrologia, tom I”, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 1996 3. Elżbieta Kubrak i Janusz Kubrak „Hydraulika techniczna, przykłady obliczeń”, Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2004