Elektrownie wodne

Charakterystyki hydrologiczne cieku

str. 1- MarT

ĆWICZENIE Z PRZEDMIOTU:

ELEKTROWNIE WODNE

Skrypt do obliczeń hydrologicznych

Kraków, 2016.

Elektrownie wodne

Charakterystyki hydrologiczne cieku

str. 2- MarT

OBLICZENIE PRZEPŁYWÓW CHARAKTERYSTYCZNYCH

FORMUŁA OPADOWA [na podstawie materiałów SHP dla zlewni kontrolowanych] Dla obliczenia przepływów o określonym prawdopodobieństwie, dla zlewni poniżej 50 km2 :

Qp= f ∙ F1 ∙ φ ∙ H1 ∙ A ∙ λp ∙ δj [m∙s-1]

gdzie:

f – bezwymiarowy współczynnik kształtu fali (pojezierze 0,45, reszta kraju 0,6),

F1 – max. moduł odpływu jednostkowego (zał. 1),

φ – współczynnik odpływu przyjmowany w zależności od utworów glebowych

wg Czarneckiej (zał. 3),

H1 – max.opad dobowy o prawdopodobieństwie 1% (zał. 2),

A – powierzchnia zlewni [km2],

λp – kwartyl rozkładu zmiennej λp dla zadanego prawdopodobieństwa, w zależności od regionu

(zał. 5),

Dj – wskaźnik jeziorności zlewni (zał. 4).

Hydromorfologiczną charakterystyka koryta cieków φr, obliczyć należy ze wzoru:

φr=1000∙(L+l)

m∙Irl1/3∙A1/4∙(φ∙H1)1/4

gdzie:

m- miara szorstkości koryta cieku, odczytywana z tab.2,

L+l – długość cieku działu wodnego, wraz z suchą doliną,

Irl – uśredniony spadek koryta cieku, liczony wg wzoru:

Irl= 0,6 ∙ Ir [‰]

Ir=Wg-Wd

L+l [‰]

gdzie:

Wg- wzniesienie działu wodnego w punkcie przecięcia z suchą doliną [m n.p.m.],

Wd- wzniesienie przekroju obliczeniowego [m n.p.m.].

Czas spływu po stokach należy odczytać z tabeli 3.

Maksymalny opad dobowy o prawdopodobieństwie 1% odczytać należy z mapy w załączniku 2.

Współczynnik odpływu przyjmowany w zależności od utworów glebowych wg Czarneckiej należy

odczytać z map w załączniku 3a,3b,3c,3d i dobrać odpowiednią wartość współczynnika z tabeli 4.

Elektrownie wodne

Charakterystyki hydrologiczne cieku

str. 3- MarT

Wskaźnik jeziorności zlewni należy obliczyć wg wzoru:

Dj=∑Aj

A [𝐤𝐦𝟐]

gdzie:

Aj- powierzchnia jezior w zlewni [km2].

Następnie przyjąć wartość współczynnika redukcji jeziornej δj , dla obliczonego wskaźnika z tabeli

w załączniku 4.

Obliczamy przepływ o prawdopodobieństwie 1%:

Q1%= f ∙ F1 ∙ φ ∙ H1 ∙ A ∙ p∙ Dj [m∙s-1] gdzie:

p = 1.

Dla pozostałych przepływów prawdopodobnych obliczamy wg wzoru:

Qp%= Q1% ∙ λp [m∙s-1]

gdzie:

λp – kwartyl rozkładu zmiennej λp dla zadanego prawdopodobieństwa, w zależności od regionu

(zał. 5).

Elektrownie wodne

Charakterystyki hydrologiczne cieku

str. 4- MarT

Załącznik 1

Tab. 1a. Wartości F1 dla obszaru całego kraju z wyłączeniem Tatr i wysokich gór (H < 700 m n.p.m.)

ts φr

[min] 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 150 180 200 250 300 350

10 0,305 0,200 0,128 0,0930 0,0720 0,0565 0,0460 0,0385 0,0345 0,0305 0,0265 0,0212 0,0165 0,0134 0,0119 0,00975 0,00830 0,007250

30 0,170 0,140 0,104 0,0815 0,0645 0,0510 0,0428 0,0360 0,0322 0,0282 0,0249 0,0203 0,0162 0,0132 0,0116 0,00965 0,00825 0,007200

60 0,120 0,104 0,083 0,067 0,054 0,0444 0,0380 0,0330 0,0300 0,0267 0,0238 0,0195 0,0155 0,0127 0,0114 0,00955 0,00820 0,00710

100 0,090 0,081 0,0665 0,0545 0,0456 0,0386 0,0336 0,0300 0,0274 0,0246 0,0220 0,0185 0,0152 0,0123 0,0112 0,00940 0,00810 0,00705

150 0,067 0,062 0,0526 0,0445 0,0380 0,0336 0,0300 0,0270 0,0247 0,0224 0,0204 0,0184 0,0142 0,0118 0,0109 0,00920 0,00790 0,00690

200 0,053 0,050 0,0433 0,0380 0,0337 0,0300 0,0272 0,0250 0,0228 0,0209 0,0192 0,0165 0,0136 0,0115 0,0107 0,00900 0,00770 0,00680

Tab. 1b. Wartości F1 dla obszaru Tatr i wysokich gór (H > 700 m n.p.m.)

ts φr

[min] 5 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 120 150 180 200 250 300 350

10 0,0120 0,0880 0,0610 0,0468 0,0386 0,0332 0,0290 0,0257 0,0235 0,0216 0,0198 0,0172 0,0146 0,0128 0,0118 0,00975 0,00830 0,00725

30 0,0844 0,0695 0,0530 0,0427 0,0362 0,0315 0,0278 0,0247 0,0226 0,0209 0,0193 0,0170 0,0144 0,0126 0,0116 0,00965 0,00825 0,00720

60 0,0624 0,0565 0,0457 0,0380 0,0327 0,0288 0,0260 0,0236 0,0217 0,0200 0,0186 0,0165 0,0141 0,0124 0,0114 0,00955 0,00820 0,00710

100 0,0492 0,0450 0,0388 0,0338 0,0295 0,0265 0,0240 0,0221 0,0205 0,0190 0,0179 0,0159 0,0138 0,0121 0,0112 0,00940 0,00810 0,00705

150 0,0404 0,0374 0,0298 0,0298 0,0265 0,0243 0,0223 0,0207 0,0193 0,0181 0,0171 0,0153 0,0134 0,0118 0,0109 0,00920 0,00790 0,00690

200 0,0342 0,0325 0,0264 0,0264 0,0245 0,0226 0,0211 0,0196 0,0185 0,0175 0,0166 0,0148 0,0129 0,0116 0,0107 0,00900 0,00770 0,00680

Elektrownie wodne

Charakterystyki hydrologiczne cieku

str. 5- MarT

Tab. 2. Współczynnik szorstkości koryta cieku

Koryto rzeki

Współczynnik Przeciętna charakterystyka koryta i tarasu zalewowego na całej

długości rzeki

1 11 Koryta stałych i okresowych rzek nizinnych o stosunkowo wyrównanym dnie

2 9 Koryta stałych i okresowych rzek wżynnych meandrujących o częściowo wyrównanym dnie

3 7 Koryta stałych i okresowych rzek górskich o bardzo nierównym otoczakowo-kamiennym dnie

Tab. 3. Czas spływu po stokach w zlewniach większych niż 10 km2

Makroregion Czas [min] 1 Sudety 15 30 2 Karpaty 10 20 3 Wyżyny 30 60 4 Niziny 40 120 5 Pojezierza 30 100

Niniejsze wartości stosuje się dla zlewni o urozmaiconej rzeźbie terenu, krótkich i stromych zboczach, oraz o niewielkim zalesieniu lub zakrzewieniu. Wartości większe dotyczą zlewni o względnie płaskich i długich zboczach zalesionych lub zabagnionych, w przypadku nizin i pojezierzy wartości środkowe odpowiadają warunkom przeciętnym.

Elektrownie wodne

Charakterystyki hydrologiczne cieku

str. 6- MarT

Załącznik 2

Ryc. 1. Maksymalne sumy dobowe deszczu o prawdopodobieństwie p=1% wg Fal [Atlas hydrologiczny Polski, 1987]

Elektrownie wodne

Charakterystyki hydrologiczne cieku

str. 7- MarT

Załącznik 3

Tab. 4. Współczynniki odpływu przepływów maksymalnych φ i odpowiadające im numery wydzielonych gleb na mapie Polski (pozostałe wartości w tabelach 1,2,3 załączonych na www) nr Współczynnik Utwór glebowy Numery wydzielonych gleb na mapie Polski 1 0,15 Piaski i żwiry 1, 2, 20, 30, 35, 44, 45b, c, d, 48, 49, 50b, c, d, 51a 2 0,25 Piaski słabogliniaste 14, 21c, 36c, 45a, b, 50a, 51b, c 3 0,35 Piaski gliniaste 3, 5, 21a, b, 36a, b 4 0,50 Gliny piaszczyste 4, 6, 22, 37, 47 5 0,55 Lessy i pyły 16, 25, 26, 27, 28, 40, 41, 43, 52 6 0,88 Gliny i iły 7, 15, 17, 18, 19, 23, 14, 29, 31, 32, 33, 34, 38, 39, 42 7 0,57 Aluwia i Torfy 8, 9, 10, 11, 12, 13

Załącznik 4 Tab. 5. Współczynnik redukcji jeziornej δj

Wskaźnik

jeziorności Dj

Współczynnik δj

0,00 1,00 0,05 0,90 0,10 0,82 0,15 0,74 0,20 0,68 0,25 0,62 0,30 0,57 0,35 0,53 0,40 0,49 0,45 0,46 0,50 0,43 0,55 0,40 0,60 0,37 0,65 0,35 0,70 0,33 0,75 0,31 0,80 0,29 0,85 0,27 0,90 0,26 0,95 0,24 1,00 0,23

Elektrownie wodne

Charakterystyki hydrologiczne cieku

str. 8- MarT

Załącznik 5 Tab. 6. Kwantyle rozkładu zmiennej λp

Makroregion Sudety Karpaty Wyżyny Niziny Pojezierza

Region 1a 1b 2a 2b 3a 3b 3c 4a 4b 5a 5b 5c

Pra

wd

op

od

ob

ień

stw

o

kw

an

tyli

%

0,1 1,57 1,48 1,54 1,46 1,56 1,43 1,35 1,43 1,34 1,41 1,32 1,28 0,2 1,39 1,34 1,37 1,32 1,38 1,30 1,24 1,30 1,24 1,28 1,22 1,20 0,5 1,17 1,15 1,16 1,14 1,17 1,13 1,10 1,13 1,10 1,12 1,10 1,08 1 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 1,00 2 0,834 0,857 0,843 0,860 0,835 0,867 0,894 0,867 0,894 0,874 0,899 0,915 3 0,727 0,768 0,745 0,776 0,727 0,787 0,826 0,788 0,829 0,798 0,836 0,857 5 0,621 0,665 0,636 0,674 0,622 0,694 0,747 0,695 0,750 0,706 0,761 0,795

10 0,461 0,552 0,482 0,536 0,464 0,558 0,631 0,559 0,637 0,577 0,680 0,701 20 0,309 0,378 0,334 0,394 0,312 0,420 0,515 0,422 0,521 0,449 0,545 0,598 30 0,223 0,291 0,248 0,310 0,227 0,341 0,444 0,340 0,445 0,367 0,470 0,536 50 0,123 0,185 0,145 0,205 0,128 0,234 0,341 0,233 0,342 0,262 0,373 0,446

Elektrownie wodne

Charakterystyki hydrologiczne cieku

str. 9- MarT

Ryc. 2. Podział kraju na regiony i makroregiony