Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
NEJEDNOZNAČNE VEZE IZMEĐU VODOSTAJA I PROTICAJA
NEDEFORMABILNO KORITO
NEJEDNOZNAČNE VEZE IZMEĐU VODOSTAJA I PROTICAJA POJAVLJUJU SE U USLOVIMA
Nailaska poplavnih talasa (neustaljeno, neravnomerno tečenje) –∂v/∂t≠0 i ∂v/∂s≠0Pojave uspora ili depresije usled uticaja pritoka ili hidrotehničkih objekata (neustaljeno, neravnomerno tečenje)∂v/∂t=0 i ∂v/∂s≠0
Ustaljeno, neravnomerno tečenje(uticaj pritoke ili hidrotehničkog objekta)
Vodomer
Vodomer
proticaj
u{} e
J = J(H,t)
J = J(H,t)
J2
J2
J3
J3
J0
J0
H
A)
B)
H
HIDRAULIČKA OSNOVA
21321 /o
/ IRn
Q ⋅⋅⋅= ω
Kako je n=n(H), ω=ω(H) i R=R(H), I=I(H,t) sledi:
RCI
Q⋅⋅= ω )H(K
IQ
=
IQ)H(KH ==
H H
Q
Q=Q(H)ωi
ω ω= (H)
Q
H
V=V(H)Vi
Q
Qi
K = K(H)
K =iQJ
H
Neustaljeno, neravnomerno tečenje (nailazak poplavnog talasa)
H
1
2
3
4
56
7
8
9
10
11
H=H(t)
H
11
10
9
8
7
1
2
3
4
5
6 H
Q=Q(H)
Qi
Q =Q (H)0 0
Q0iKi
K=K(H)
KQt
DEFORMABILNO KORITO
KOD ALUVIJALNIH NASLAGA ω=ω(H,t)
Redukcija krive proticaja na osrednjeni profil
H
a) b)
c) d)
- HΔ+ hΔ
ω ωo= (H)
ω- HΔ
- HΔ
+ HΔ
+ HΔ
t
Q
Q=Q(H )kor
Hkor
Q
Qi
H
STAUT-ov POSTUPAK
HH2
H- HΔ 2
H+ HΔ 1
+ HΔ
+ HΔ
−ΔH
−ΔH
+ΔH1
−ΔH1
+H1
Q
t
Osnovna krivaprotoka
Q1
a)
b)
KRIVE PROTICAJA ZA KORITO SA PROMENLJIVOM RAPAVOŠĆU
H
Q=Q(H)
Q =Q (H)V V
Merenja u nevegetacionomperiodu
Merenja u vegetacionomperiodu
Q
QV Q
KV
1.0
0.5
0.0
K =K (t)V V
III IV V VI VII VII IX X XI XII t
Kv = Qv/Q
KRIVA PROTICAJA U PERIODU POJAVE LEDA
ω ω ω= +o L
ωL
ωo
h hL
1.0
0.5
a) b)
00 0.5 1.0 ε
KL
QQK L
L =ω
ωωε L−= QKQ LL ⋅=
Gde su KL prelazni zimski koeficijent, ε - parametar suženja živog preseka
EKSTRALOPACIJA KRIVIH PROTICAJA
EKSTRALOPACIJA KRIVIH PROTICAJA
Treba napomenuti da nijedna metoda za ekstrapolaciju ne može dati pouzdaniju vezu H - Q od one koja se dobija na baziizvršenih hidrometrijskih merenja.
Za ekstrapolaciju krive proticaja u hidrološkoj praksi se koristi:preko jednačine kontinuitetalogaritamska ekstrapolacija, metoda sa ekstrapolacijom krive Vω = vω(H), formula Maninga, metoda Stivensa i metoda Frudovog broja.
PREKO JEDNAČINE KONTINUITETA
H
H
ΔQ
Q = Q(H)0ω ω = (h)
Oi
APS Hmin
V = V(H)
APS Hmax
ωV
LOGARITAMSKA EKSTRAPOLACIJA KRIVE PROTICAJA
1
2log a m
20 100 5000 Q
S
1000
34
68
10
15H+b
0
2
4
6
8
10 B
bD
HΣlog Q
ni
Σlog
(H+b
)n
i
EKSTRAPOLACIJA KRIVE PROTICAJA PO KRIVOJ SREDNJIH BRZINA
Q
Q=f(H) ω= (H)ω
ω Vw
Hmax Hmax Hmax Hmax
Hm Hm Hm Hm
V = (H)ω VωH H H
METODA STIVENSA
Primenom Šezijeve jednačine
10.Bhsr ≤ R ≈ hsr
IRCQ ⋅⋅⋅= ω
( )srhfQ ω=constIC ≅
Kod poprečnih provila kod kojih je
IhCQ sr ⋅⋅⋅= ωI uvođenjem zamene
Pri čemu je:Dobija se:
H
Hτ
Hmax
Hm
Hm Hm
ax
Q=f(H)
Q=f( hω
sr
ω hsr
ω h= f(H
)
sr
Q
EKSTRAPOLACIJA KRIVE PROTICAJA PREKO FRUDOVOG BROJA
Frudov broj se može dobiti:
srh,r hg
VF⋅
=2
ω
BgVF B,r ⋅
=2
ω
)H(hgF)H(V jsrh,rj ⋅⋅=ω
Pri čemu srednju profilsku brzinu možemo dobiti po jednačini:
H Hmax
HmEkstrapolacija
Frh
Frh
Frb
Frb
EKSTRAPOLACIJA KOD PROMENLJIVOG PADA VODENOG OGLEDALA
Uvođenjem Šezijevog koeficijenta
611 /srh
nC ⋅=
nIhQ /
sr ⋅⋅= 32ω
Šezijeva jednačina dobija sledeći oblik
nI
hQ
/sr
=⋅ 32ω
Odnosno:
hsr
h (H )sr m
h (H )sr max
Ekstrapolacija
In
ZAVISNOST IZMEĐU PRONOŠENJA REČNOG NANOSA I PROTICAJA VODE
Najčešće se uspostavljaju sledeće zavisnosti:
Zavisnost između srednjednevnih proticaja vode i lebdećeg nanosa;
Zavisnost između srednjemesečnih proticaja vode i lebdećegnanosa;
Zavisnost između srednjegodišnjeg proticaja vode i nanosa.
500
25020015010050
0200400600800
5002000
1000Q
G
G(k
g/se
c)
G(kg/sec)
Q(m
/sec
3
Q(m
/sec
3
250200150100500
200 600 1000 2000
11
Maj 1956.
2511.V25.V21.V20.V
19.V18.V
17.V
16.V
15.V
14.V
13.V
12.V
ZAVISNOST IZMEĐU SREDNJE DNEVNIH PROTICAJA VODE I LEBDEĆEG NANOSA
Zavisnost između srednjednevnih vrednosti proticaja i suspendovanog nanosa za periode opadanjavodostaja (J. Morava, v.s. Vranjski Priboj)
200
Qm /s3
100
7060504030
20
108
65
7
43
20.01 0.030.050.1 0.2 0.5 1.0 2 3 4 75 10 20 50 100 200 5001000
G (kg/sec)
X-XI-XII-1
957-II-1958
IV-II-I-1
958
V-VI-V
II-VIII
-IX-195
7
Reka Ju`na Moravav.st Vranj. Priboj
Kriva G=f(Q)
1000800700600500400
300
200
1008070605040
30
202 4 5 6 7 10 20 30 50 100 200 500300 1000 200030005000
G (kg/sec)
IVIIIV
XIVI
VIII
IIIIII
IX VIIIXIIVI VIVII
XIIXIX
VIIX
VIIIIX
Merenja1958. god.1959. god.G=0.00102 Q2.194
Zavisnost između prosečnih mesečnih proticaja vode i lebdećeg nanosa
0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2g(kg/m/sec)
19611962
0
0.5
1.0
t
Vucn
a si
la
hJ
(kg
/m )
τ =
ρsr
e2
Zavisnost pronošenja vučenog nanosa odvučne sile (po m' širine korita)
METODE OBRADE HIDROLOŠKIH OSMATRANJA I MERENJA
VODOSTAJA
određivanja srednjednevnih vodostaja i dnevnihekstrema,određivanja srednjemesečnih vodostaja, mesečnihekstrema i datuma njihove pojave,određivanja srednjegodišnjih vodostaja, godišnjihekstrema i datuma pojave,određivanja krive učestalosti i trajanja vodostaja u godini,konstrukcije grafika kolebanja vodostaja(nivograma), krive trajanja i krive učestalostivodostaja u godini.
ODREĐIVANJE SREDNJE DNEVNIH VODOSTAJA, DNEVNIH EKSTREMA I TRENUTKA NJIHOVE POJAVE
Jedno osmatranje dnevno Ht (u jednom terminu), tada se terminsko osmatranje proglašava za srednjednevno, tj.
Ht → Hsr.dn
Dva osmatranja dnevno H1 i H2, tada se srednja dnevnavrednost vodostaja dobija kao aritmetička sredina:
221 HHH dn,sr
+=
ODREĐIVANJE SREDNJE DNEVNIH VODOSTAJA, DNEVNIH EKSTREMA I TRENUTKA NJIHOVE POJAVE
Kontinualna osmatranja Ht, kada se na osnovukarakterističnih tačaka (preloma) nalimnigrafskoj traci u trenucima ti, srednjednevna vrednost vodostaja dobija po jednačini:
gde je:Hti - vodostaj u tački preloma u trenutku ti
( ) ( )24
ttH...ttHtHH 1nnt12t1t
dn,srn21 −−⋅++−⋅+⋅
=
Trenutni ekstremiTrenutni ekstremi zabeleženi u toku 24 sata proglašavaju se za ekstremne dnevnevodostaje, i to:
maksimalni dnevni - Hmax.dn = Hmax.tminimalni dnevni - Hmin.dn = Hmin.t
Napominje se da u slučaju postojanja samojednog osmatranja u toku dana isti vodostajse, u daljim analizama, tretira kaosrednjednevni, minimalni i maksimalni dnevnivodostaj.
ODREĐIVANJE SREDNJIH MESEČNIH VODOSTAJA, EKSTREMA I DATUMA POJAVE
m
HH
m
1ii,dn,sr
mes,sr
∑==
gde je:i = 1,2,……...,mm - broj dana u mesecu (28, 29, 30 ili 31).
- za maksimalni mesečni vodostaj - Hmax.mes = Hmax.dn- za minimalni mesečni vodostaj - Hmin,mes = Hmin. dn
Datumi pojave ekstremnih dnevnih vrednosti vodostaja proglašavaju se za datume pojave odgovarajućih mesečnih vrednosti vodostaja.
ODREĐIVANJE SREDNJE GODIŠNJIH VODOSTAJA, GODIŠNJIH EKSTREMA I DATUMA POJAVE
n
HH
n
ii,dn,sr
god,sr
∑== 1
gde je: i = 1,2,…...,nn - broj dana u godini (365, 366)
Kao ekstremni godišnji vodostaji uzimaju se ekstremi iz mesečnih vrednosti, i to:maksimalni godišnji vodostaj - Hmax.god = Hmax.mes = Hmax.dnminimalni godišnji vodostaj - Hmin.god = Hmin.mes = Hmin.dn
Odgovarajući datumi pojave izdvojenih ekstremnih dnevnih vrednosti predstavljaju i datume pojave ekstremnih godišnjih vrednosti.
ODREĐIVANJE KRIVE TRAJANJA I UČESTALOSTI VODOSTAJA
A = Hmax - Hmin
nHH
nAH minmax −
==Δ
n < 5 logN
Jan-89 Feb-89 Mar-89 Apr-89 May-89 Jun-89 Jul-89 Aug-89 Dec-89Nov-89Oct-89Sep-8940
50
60
70
80
90
100
110
120
vodo
staj
(cm
)
n ivogram
kriva trajanja
kriva u~estalosti
Nivogram, kriva trajanja i učestalostiReka Mlava, v.s. Žagubica
PROTICAJI
Standardna osnovna obrada proticaja, pored većnavedenih, obuhvata sledeće:određivanje srednjednevnih, mesečnih i godišnjihproticaja, odgovarajućih ekstrema i trenutakanjihove pojave,proračun linija trajanja i učestalosti proticaja u godini, i konstrukciju krive trajanja i učestalosti.
Jan -8 9 Feb -8 9 Mar-8 9 Apr-8 9 May-8 9 Jun-8 9 Jul-89 Au g-8 9 Dec-8 9Nov-8 9Oct -8 9Sep-8 9
prot
icaj
(m/s
)
h id rogram
kriva trajanja
kriva u~estalosti
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
Hidrogram, kriva trajanja i učestalostireka Mlava, v.s. Žagubica
Zapremina otekle vode
ZAPREMINA OTEKLE VODE Wt u zadatom periodu dobija se
TQW ⋅=
srednji proticaj u zadatom periodu (m3/s)
T zadati period (u sekundama) – T = mesec, sezona, godina .....Q
SPECIFIČNI OTICAJ SA SLIVA qt (l/s/km2)
F površina sliva (km2)FQq =
UKUPNA VISINA OTICAJA ILI EFEKTIVNI OTICAJ Pef (mm)
F1000WPh ef ⋅
==
KOEFICIJENT OTICAJA SA SLIVA α
PP
Ph ef==α
KOEFICIJENT PRIRODNE REGULISANOSTI
ukazuje na ujednačenost rečnog oticaja u određenom vremenskom periodu. Određuje se preko modulnih koeficijenata Ki
QQK i
i =
Koeficijent prirodne regulisanosti predstavlja odnosukV
V1=ϕ
∫=1
01 TdKV
Gde je
QK (m /s)3
Kriva trajanja K
Kriva trajanja Q
Kriva u~estalosti Q
V
V1
2
1
9
8
7
6
5
4
3
21
000 5 10 15 20 25 31
T(dana)
Qmod Qmed