HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
1
PROJEKT II –
Temat:
CHARAKTERYSTYKA RZEKI ......
W PRZEKROJU WODOWSKAZOWYM .........
ZAKRES REALIZACJI PROJEKTU:
A)
KRZYWA KONSUMCYJNA - równanie KRZYWEJ K -
(((( ))))
Q
f H
====
,
B)
KRZYWA CODZIENNYCH STANÓW WODY – KRZYWA W –
na podstawie tabeli codziennych stanów wody,
z zaznaczeniem stanów NW, SW, ZW, WW
C)
KRZYWA CZĘSTOŚCI STANÓW WODY – na podstawie tabeli
częstości i sum czasów trwania stanów (kolumna 3),
D)
KRZYWA SUM CZASÓW TRWANIA STANÓW WRAZ
Z WYśSZYMI I NIśSZYMI – na podstawie tabeli częstości
i sum czasów trwania stanów
(kolumny 5 i 6),
E)
WYZNACZANIE STREF STANÓW WODY – metoda stycznych,
Rybczyńskiego i Niesułowskiego,
F)
KRZYWA CODZIENNYCH PRZEPŁYWÓW – na podstawie
tabeli codziennych przepływów (przepływy obliczone wzorem
na Q),
G)
PRZEPŁYWY GWARANTOWANE – gwarancje dla zadanych
wartości przepływów – na podstawie krzywej codziennych
przepływów,
HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
2
A.
KRZYWA KONSUMCYJNA –
KRZYWA K
(1)
Określa …
związek statystyczny, jaki istnieje pomiędzy
jednocześnie
zmierzonymi wartościami
stanu wody
i
przepływu
(((( ))))
Q
f H
====
,
jest graficznym obrazem tego związku
Krzywa konsumcyjna
130
140
150
160
170
180
190
0
0,5
1
1,5
2
Q [m3/s]
H [cm]
Q
1
H
1
((((
))))
n
Q
a
H
B
= ⋅
±
= ⋅
±
= ⋅
±
= ⋅
±
–
równanie Harlachera
STAN WODY H [cm]
–
wzniesienie zwierciadła wody ponad
umownie przyjęty poziom porównawczy zwany zerem
wodowskazu
STAN WODY B [cm]
– stan, przy którym przepływ jest równy zeru,
stan B wyznacza punkt denny w przekroju
NAPEŁNIENIE T [cm]
– odległość wzniesienia zwierciadła wody
ponad dnem teoretycznym (dno pomniejszone o warstwę
rumoszu) w danym punkcie przekroju poprzecznego cieku
PRZEPŁYW Q [m
3
/s]
– ilość wody, jaka przepływa przez przekrój
poprzeczny koryta otwartego lub przewodu zamkniętego w
jednostce czasu
(((( ))))
Q
f H
====
HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
3
A.
WYZNACZENIE RÓWNANIA
KRZYWEJ K
(2)
((((
))))
Q
a H
B
=
−
=
−
=
−
=
−
gdzie
, ,
B a n
parametry
równania
→
→
→
→
a)
obliczenie B,
2
1
2
3
1
2
3
2
H
H
H
B
H
H
H
⋅
−
⋅
−
⋅
−
⋅
−
====
+
−
+
−
+
−
+
−
[Byczkowski A.,
Pociask
-Karteczka J.]
b)
wyznaczenie parametrów a i n,
n
Q
aT
====
log
log
log
Q
a
n
T
=
+
=
+
=
+
=
+
log
log
y
T
x
Q
====
====
((((
))))
2
1
1
1
2
1
log
log
log
log
log
log
log
log
T
T
T
T
Q
Q
Q
Q
−−−−
−
=
−
−
=
−
−
=
−
−
=
−
−−−−
((((
))))((((
))))
1
2
1
1
2
1
log
log
log
log
log
log
log
log
T
T
Q
Q
Q
Q
T
T
−
−
−
−
−
−
−
−
−
=
−
=
−
=
−
=
−−−−
2
1
2
1
1
1
2
1
2
1
log
log
log
log
log
log
log
log
log
log
log
log
Q
Q
Q
Q
Q
Q
T
T
T
T
T
T
−
−
−
−
−
−
−
−
=
+
−
=
+
−
=
+
−
=
+
−
−
−
−
−
−
−
−
−
2
1
2
1
1
1
2
1
2
1
log
log
log
log
log
log
log
log
log
log
log
log
log
n
a
a
Q
Q
Q
Q
Q
Q
T
T
T
T
T
T
→
→
→
→
−
−
−
−
−
−
−
−
=
−
+
=
−
+
=
−
+
=
−
+
−
−
−
−
−
−
−
−
1444444
424444444
3
144424443
1444444
424444444
3
144424443
1444444
424444444
3
144424443
1444444
424444444
3
144424443
((((
))))
2
1
1
1
2
1
y
y
y
y
x
x
x
x
−−−−
−
=
−
−
=
−
−
=
−
−
=
−
−−−−
x
y
x
1
x
2
y
2
y
1
HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
4
B.
KRZYWA CODZIENNYCH STANÓW WODY –
KRZYWA W
Określa …
–
wahania stanów wody w zaleŜności od czasu
w określonym profilu cieku,
– reŜim rzeki (górski, nizinny),
Krzywa codziennych stanów wody
Rzeka ODRA Wodowskaz CHAŁUPKI
Rok 2001
100
150
200
250
300
350
400
450
500
1
51
101
151
201
251
301
351
t [dni]
H [cm]
Wykreśla się …
– na podstawie terminowych obserwacji stanów wody na
wodowskazie (tabeli codziennych stanów dla danego
przekroju wodowskazowego) lub z limnigramu,
Analogicznie …
krzywa codziennych przepływów wody
krzywa Q
,
HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
5
C.
KRZYWA CZĘSTOŚCI STANÓW WODY
(1)
Określa …
–
w obrębie jakich stanów wody najczęściej waha się
zwierciadło wody,
– jaka jest częstość pojawiania się danych stanów
wody w róŜnych porach roku,
– jaki stan pojawia się najczęściej (trwa najdłuŜej),
CZĘSTOŚĆ WYSTĘPOWANIA STANÓW WODY
n …
– liczba wystąpień stanów wody o określonej
wartości liczbowej w rozpatrywanym czasie,
– liczba stanów wody zawierających się
w określonych przedziałach wartości liczbowych,
Histogram częstości
0
20
40
60
80
100
120
140
H [cm]
n
Wykreśla się …
– na podstawie tabeli
częstości i czasów trwania
stanów wody dla danego przekroju wodowskazowego,
HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
6
C.
KRZYWA CZĘSTOŚCI STANÓW WODY
(2)
Tabela częstości i czasów trwania stanów wody
(Rzeka WIEPRZ, Wodowskaz KRASNYSTAW, 1964 r.)
Przedział
stanów
wody H
[cm]
Miesi
ą
c
C
z
ę
s
to
ś
ć
w
ro
k
u
C
z
ę
s
to
ś
ć
w
z
g
l
ę
d
n
a
Czas trwania w
dniach stanów wody
wraz ze stanami
XI XII I
II III IV V VI VII VIII IX X
n
(n/N)*100%
wy
Ŝ
szymi
n
ni
Ŝ
szymi
n'
1
2
3
4
5
6
560-579
2
2
0,55
2
366
540-559
3
3
0,82
5
364
520-539
3
3
0,82
8
361
500-519
1 1
2
0,55
10
358
480-499
1
1
0,27
11
356
460-479
2
2
0,55
13
355
440-459
1 2
3
0,82
16
353
420-439
2 4
6
1,64
22
350
400-419
1 2
3
0,82
25
344
380-399
1 2
3
0,82
28
341
360-379
2
2
0,55
30
338
340-359
1 4 1
6
1,64
36
336
320-339
2 4
6
1,64
42
330
300-319
5
5
1,37
47
324
280-299 1
1
6
8
2,19
55
319
260-279 5
1
6
1
13
3,55
68
311
240-259 4 3 6 19 15
5 2 3 3
60
16,39
128
298
220-239 5 17 19 9 7
4 18 2 11 5 23 120
32,79
248
238
200-219 15 11 6 1
10 28 16 22 8 117
31,97
365
118
180-199
1
1
0,27
366
1
Razem 30 31 31 29 31 30 31 30 31 31 30 31 366 100,00
HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
7
D.
KRZYWA SUM CZASÓW TRWANIA STANÓW WODY
WRAZ Z WYśSZYMI I NIśSZYMI
Określa …
–
liczbę wystąpień stanów wody o wartościach
wyŜszych lub równych pewnemu stanowi
granicznemu
((((
))))
.
gr
H
H
≥≥≥≥
lub o wartościach niŜszych
od tego stanu
((((
))))
.
gr
H
H
<<<<
CZAS TRWANIA
…
– liczba dni w rozpatrywanym okresie, w ciągu
których stany wody utrzymywały się
powyŜej
pewnego załoŜonego stanu okresowego,
były
równe
temu stanowi bądź
były
od niego
niŜsze
,
Krzywe sum czasów trwania stanów wraz z wyŜszymi i
niŜszymi
0
50
100
150
200
250
300
350
400
H [cm]
t [dni]
Wykreśla się …
– na podstawie tabeli częstości i
czasów trwania
stanów wody dla danego przekroju wodowskazowego,
HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
8
E.
WYZNACZENIE
STREF STANÓW WODY – na podstawie
krzywej sum czasów trwania stanów wraz z wyŜszymi,
METODY GRAFICZNE...
Rys.1. Metoda stycznych
Rys.2. Metoda Rybczyńskiego
HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
9
Rys.3. Metoda Niesułowskiego
1-
GÓRNA GRANICA STREFY STANÓW ŚREDNICH
2-
DOLNA GRANICA STREFY STANÓW ŚREDNICH
źródło: A.Byczkowski Hydrologia t. I, wyd. SGGW, Warszawa 1996
HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
10
F.
KRZYWA CODZIENNYCH PRZEPŁYWÓW WODY
-
na podstawie tabeli codziennych przepływów - przykład
Rok 2001
Rzeka ODRA
Profil CHAŁUPKI
Km 20.7
A = 4666 km
2
P.z. 192.60 m nad Kr.
Dz. XI XII
I
II
III
IV
V
VI VII VIII IX
X
1 13.6 34.0 18.3 39.2 25.3 45.4 43.6 19.1 32.4 77.5 26.8 76.6
2 16.0 31.5 16.8 36.6 25.3 41.8 40.0 23.7 42.7 68.0 34.9 64.2
3 15.2 29.9 19.8 33.2 26.0 40.0 36.6 19.1 35.8 57.6 34.9 54.7
4 15.6 28.4 26.0 33.2 26.8 36.6 34.9 16.8 44.5 71.8 27.6 47.2
5 49.0 26.8 31.5 34.9 48.1 35.8 35.8 21.4 54.7 205
42.7 51.8
6 37.4 25.3 74.6 51.8 49.0 37.4 36.6 23.7 43.6 136
212
50.0
7 26.8 26.0 95.9 53.8 40.9 34.9 33.2 21.4 35.8 84.5 174
41.8
8 22.9 23.7 156
57.6 38.3 33.2 31.5 19.1 34.0 67.0 109
39.2
9 22.2 24.5 268
61.4 39.2 117
29.9 19.8 33.2 93.8 85.5 35.8
10 20.6 25.3 197
58.5 43.6 187
27.6 19.8 30.7 149
73.7 32.4
11 17.5 23.7 133
54.7 50.0 106
25.3 36.6 28.4 161
68.0 31.5
12 16.0 23.7 89.6 48.1 51.8 80.5 22.9 47.2 29.2 119
65.2 29.9
13 16.0 26.8 69.0 42.7 56.6 69.0 22.2 34.9 25.3 87.5 58.5 31.5
14 15.6 26.8 56.6 38.3 73.7 64.2 21.4 30.7 21.4 69.0 50.9 30.7
15 15.6 25.3 46.3 34.9 59.4 59.4 19.8 28.4 20.6 56.6 72.8 29.9
16 31.5 24.5 41.8 32.4 49.0 55.6 19.1 26.8 22.9 46.3 121
29.2
17 34.9 22.9 38.3 31.5 45.4 54.7 18.3 30.7 40.0 40.9 139
28.4
18 32.4 22.9 35.8 29.9 49.0 65.2 21.4 28.4 257
36.6 224
27.6
19 39.2 22.2 32.4 28.4 52.8 66.1 35.8 27.6 133
34.0 227
27.6
20 36.6 21.4 31.5 27.6 53.8 111
33.2 40.0 238
32.4 222
26.8
21 33.2 20.6 29.2 28.4 50.9 154
26.0 55.6 222
41.8 176
26.8
22 30.7 19.1 26.8 27.6 46.3 188
22.9 47.2 339
48.1 124
26.0
23 28.4 16.8 27.6 29.9 46.3 164
22.9 53.8 361
41.8 102
25.3
24 26.8 15.2 29.2 29.9 50.0 106
19.8 94.8 402
38.3 125
25.3
25 25.3 15.2 56.6 25.3 61.4 79.5 18.3 68.0 308
35.8 164
25.3
26 27.6 16.0 65.2 23.7 79.5 70.8 16.0 47.2 370
31.5 140
25.3
27 51.8 16.8 63.2 25.3 79.5 69.0 15.6 37.4 505
30.7 120
24.5
28 49.0 20.6 58.5 24.5 69.9 60.4 15.2 29.9 374
30.7 102
26.0
29 42.7 28.4 51.8
63.2 54.7 18.3 34.0 242
27.6 91.7 32.4
30 37.4 27.6 46.3
57.6 49.0 16.8 34.0 156
25.3 82.5 29.2
31
24.5 41.8
50.0
14.8
101
23.7
25.3
współczynniki przeliczeniowe dla zjawisk lodowych:
śryŜ –
0,75
kra –
0,85
lód brzegowy , rzeka częściowa zamarznięta –
0,75
pokrywa lodowa –
0,50
HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
11
G.
PRZEPŁYWY GWARANTOWANE
(1)
– gwarancje dla
zadanych wartości przepływów Q
Interpretacja zasad obliczania przepływów gwarantowanych
T – rok hydrologiczny [liczba dni],
GWARANCJA ZAPEWNIENIA
OKREŚLONEGO PRZEPŁYWU Q
(((( ))))
(((( ))))
1
1
100%
n
i
i
t Q
G Q
T
====
∆∆∆∆
=
−
⋅
=
−
⋅
=
−
⋅
=
−
⋅
∑
∑
∑
∑
∆t
1
(Q) – okresy, w których zdarzały się przepływy równe
i mniejsze od Q [liczba dni],
T – długość branego pod uwagę hydrogramu przepływu [liczba
dni],
HYDROLOGIA I METEOROLOGIA – PROJEKT 2
© 2008 ELśBIETA JAROSIŃSKA
12
G
.
PRZEPŁYWY GWARANTOWANE
(2)
– związek między
gwarancją a przepływem – na przykładzie wodowskazu Piwoń
na Czarnej Przemszy
ODPOWIEDŹ NA PYTANIA:
jaka jest gwarancja
((((
))))
Qokr
G
, Ŝe przepływy będą co najmniej
równe określonemu
((((
))))
okr
G
?
jaki przepływ jest zapewniony z określoną gwarancją
((((
))))
okr
G
?
1
2