Równanie Maninga:

v - średnia v

n - współczynnik szorstkości wg. Maninga

R_h = A/U - promień hydrauliczny

A - pole powierzchni przekroju poprzecznego wypełnionego cieczą

U - długość obwodu zwilżonego cieczą

i - spadek hydrauliczny równy

spadkowi dna kanału

Przepływ jednostajny - przepływ, którego parametry nie zmieniają się w czasie, w przekroju strumienia cieczy i jego przekroje też się nie zmieniają. Istnieje swobodna powierzchnia cieczy, na którą wywierane jest ciśnienie atmosferyczne. Odbywa się w kanałach o przekroju otwartym (kanały o przekroju prostokątnym lub trapezowym) lub zmkniętym (kanały o przekroju kołowym lub gruszkowym)

Średnią prędkość przepływu wyznacza się z wzoru Chézy:

c - współczynnik szorstkości wg. Chézy

R_h - promień hydrauliczny [m]

i - spadek zwierciadła równy spadkowi dna kanału

Po uwzględnieniu wzoru Maninga wzór Chézy przyjmuje postać:

Natężenie przepływu cieczy Q:

Przepływ miarodajny - przepływ maksymalny prawdopodobny o określonym prawdopodobieństwie p.

- przepływ, który średnio statystycznie będzie osiągnięty lub przekroczony raz na T lat

- przepływ równy maksymalnemu przepływowi rocznemu o prawdopodobieństwie przekroczenia równym p

Według formuły roztopowej: Q_m=Q_1%∙λ_p

Przepływ zmienny - przepływ, którego parametry zmieniają się w czasie i jego przekroje też się zmieniają. Jeżeli warunki przepływu zmieniają się nieznacznie, przepływ nosi nazwę przepływu wolnozmiennego.

Ruch wolnozmienny - ustalony przepływ w korycie pryzmatycznym, w którym zwierciadło cieczy nie jest równoległe do dna koryta. Ruch ten występuje najczęściej w korycie naturalnym lub zabudowanym (np. zapora). Jeżeli różnice głębokości cieczy na pewnym odcinku są nieznaczne, ruch ten nazywamy wolnozmiennym. Cząsteczki cieczy poruszają się prawie po liniach prostych, a przekroje poprzeczne strumienia zmieniają się tak wolno, że wektory prędkości można przyjmować jako prostopadłe do przekroju.

Ruch szybkozmienny - charakteryzuje się znacznymi różnicami głębokości w położonych blisko siebie przekrojach. Nie są spełnione założenia dotyczące modelu przepływu jednowymiarowego.

Ruch krytyczny - ruch, w którym dla danego natężenia przepływu energia strumienia jest minimalna. Ruch krytyczny stanowi granicę między przepływami spokojnymi i rwącymi.

Ruch rwący (podkrytyczny) - ruch, w którym prędkość i spadek są większe od krytycznego, a głębokość średnia mniejsza od głębokości krytycznej.

Ruch spokojny (nadkrytyczny) - ruch, w którym prędkość i spadek są mniejsze od krytycznych, a głębokość większa od krytycznej.

Głębokość krytyczna - h_kr - strumienia cieczy jest to głębokość

przy, której osiąga on minimum energii całkowitej.

Ogólna postać równania opisującego przepływ krytyczny:

A - przekrój czynny kanału [m²]

B - szerokość zwierciadła wody[m]

α - współczynnik Coriolisa [-]

Q - natężenie przepływu cieczy [m³/s]

g - przyspieszenie ziemskie [m/s²]

Liczba Froude'a - Wyraża stosunek sił bezwładności do sił masowych. Określa charakter przepływu.

α - współczynnik Coriolisa (Saint-Venanta)

v - średnia prędkość przepływu cieczy

A - przekrój czynny

B - szerokość zwierciadła cieczy

F_r = 1 - przepływ krytyczny

F_r > 1 - przepływ rwący (podkrytyczny)

F_r < 1 - przepływ spokojny (nadkrytyczny)

Równanie Bernoulliego - bilans energetyczny cieczy doskonałej. Suma trzech wartości - wysokości prędkości, ciśnienia piezometrycznego, położenia środka ciężkości pola przekroju poprzecznego strugi.

y₁ - wysokość środka ciężkości

p₁/γ - wartość ciśnienia piezometrycznego

v²/2g - wysokość prędkości

α = 1,01 - 1,07 - przewód wodociągowy

α = 1,1 - 1,6 - rzeka, potok, strumień

Współczynnik Saint-Venanta (Coriolisa) α dla skorygowania błędu

+
=
+

Warunki przepływu jednostajnego:

- nachylenie spadku dna koryta jest równe spadkowi podłużnemu zwierciadła wody.

Dzielimy na segmenty ponieważ występują różne szorstkości gruntu (n)

W równaniu Bernoulliego jest prawo zachowania energii.

Współczynnik Saint-Venanta występuje w wzorze Bernoulliego.

Metoda bezpośrednia jest dokładniejsza niż genetyczna formuła roztopowa

Prawdopodobieństwo zależy od:

- rodzaju trasy komunikacyjnej

- rodzaju mostu

Światło mostu zależy od prędkości nierozmywalnej.

Prędkość nierozmywalna zależy od rodzaju gruntu.

Obliczenia hydrologiczne - do ustalania poziomu wód, prędkości oraz objętości przepływu miarodajnej wielkiej wody.

Obliczenia hydrauliczne - służą do wyznaczania wielkości pozwalających na zaprojektowanie przeprawy mostowej o odpowiednich wymiarach, które zagwarantują efektywny przepływ wody, nie zagrażający obiektowi ani przyległym terenom, dającej możliwość efektywnej eksploatacji przestrzeni podmostowej.

Metody wyznaczania przepływu maksymalnego prawdopodobnego Q_p

a) metody bezpośrednie - bazują na analizie statystycznej wyników pomiarów hydrometrycznych przepływów maksymalnych rocznych.

b) metody pośrednie - w przypadku braku danych hydrometrycznych

- metody genetyczne - bazują na równaniach opisujących proces fizyczny, proces transformacji opadów w odpływ

*genetyczna formuła opadowa - stosowana do zlewnie mniejszych od 50km². Możliwość stosowania dla całej Polski.

*metoda roztopowa - opisuje transformacje roztopu śniegu w odpływ. Zalecane dla zlewni większych od 50km². Polska środkowa i północna.

A - powierzchnia zlewni

a - współczynnik korygujący

h₁ - wysokość warstwy odpływu roztopowego o prawdopodobieństwie wystąpienia 1%

K₀₁ - współczynnik z mapy; K₀₁ = q₁/h₁

q₁ - maksymalny odpływ jednostkowy o prawdopodobieństwie wystąpienia 1%

δ_j - współczynnik redukcji jeziornej

δ_B - współczynnik redukcji bagiennej

Liczymy jeziora i bagna o powierzchni większej niż 1% zlewni.

*metody statystyczne - oparte na równaniach regresji. Dla zlewni większych od 50km². Wyżyny, tereny podgórskie i góry.

Hydrauliczne obliczanie kanałów - Obliczenia hydrauliczne kanałów zamkniętych ułatwiają krzywe sprawności wiążące natężenie przepływu Q_o i prędkość przepływu v_o w kanale całkowicie wypełnionym cieczą z przepływem i prędkością w kanale częściowo wypełnionym cieczą. Dla kanałów o przekroju kołowym zachodzą związki:

---