Wp yw ro linno ci na opory przep ywu
Download
1 / 29

Wpływ roślinności na opory przepływu - PowerPoint PPT Presentation


  • 123 Views
  • Uploaded on

Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej. Wpływ roślinności na opory przepływu. Akademia Rolnicza w Krakowie Katedra Inżynierii Wodnej. Schemat oddziaływania roślinności. Roślinność terenu zalewowego. Schemat oddziaływania. Akademia Rolnicza w Krakowie

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about ' Wpływ roślinności na opory przepływu' - wylie


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
Wp yw ro linno ci na opory przep ywu

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Wpływ roślinności na opory przepływu


Schemat oddzia ywania ro linno ci

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Schemat oddziaływania roślinności

Roślinność terenu zalewowego

Schemat oddziaływania


Przep yw na terenie zalewowym

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Przepływ wody w naturalnych ciekach o charakterze górskim zależy od oporów ruchu wody po szorstkim dnie i dławienia bocznego wywołanego roślinnością lub innymi przeszkodami, w obliczeniach prędkości średniej należy również uwzględnić współczynnik oporów liniowych l.

Obliczając przepływ, posłużyć można się przekrojem podzielonym na obszary:

I - roślinność wysoka na terenie zalewowym, brak wpływu koryta głównego na warunki przepływu,

II - roślinność średnia i wysoka na terenie zalewowym, wpływ koryta głównego,

III - brak roślinności lub roślinność niska, wpływ szorstkości dennej i zalewu, obszar koryta głównego


Przep yw na terenie zalewowym1

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

W obszarach I, II i III średnią prędkość obliczymy ze wzoru Darcy-Weisbacha:


Przep yw na terenie zalewowym2

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Opory ruchu wody w uregulowanym korycie cieku należy określić jako sumę oporów ruchu wody po podłożu λs oraz bocznych λv, wywołanych przez umocnienia brzegu:


Dno szorstkie koryta

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Dno szorstkie koryta


Ro linno terenu zalewowego

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Roślinność terenu zalewowego


Przep yw na terenie zalewowym3

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Opory przepływu powstałe w rezultacie oddziaływaniem dna obliczymy wzorem Colebrooka - White’a:

wg Rickerta przy dużej chropowatości względnej koryta cieku równanie można uprościć do postaci :


Przep yw na terenie zalewowym4

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

po przekształceniu można obliczyć współczynnik oporów ścian i dna:

gdzie:

- chropowatość względna [-]


Przep yw na terenie zalewowym5

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Dla przeszkód wysokich współczynnik strat liniowych oblicza się jako część przekroju zajętą przez rośliny do powierzchni całości przekroju. Posługując się bezwymiarowym współczynnikiem oporów opływania CWR, rozstawą roślin ax i ay, oraz ich średnicą dp i wysokością w trakcie trwania przepływu hp, możliwe jest określenie dławienia bocznego wywołanego przez roślinność wystającą ponad zwierciadło wody:

gdzie: CWR - bezwymiarowy współczynnik oporów opływu roślinności zależy od stosunku prędkości dopływającej vp do średniej prędkości w obszarze zajmowanym przez roślinność vv oraz od zafalowań wywołanych przez roślinność


Przep yw na terenie zalewowym6

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Ponieważ według Lindnera współczynnik oporów, wywołany roślinnością, nie jest zależny liniowo od przesłonięcia przekroju roślinnością i jej zagęszczenia w układzie liniowym, lecz zmienia się, fakt ten uwzględnia stosunek prędkości ruchu wody przed poza przeszkodą:


Przep yw na terenie zalewowym7

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Zmienność współczynnika oporu pojedynczego elementu przy dwuwymiarowym przepływie CW podał Lindner :


Przep yw na terenie zalewowym8

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Współczynnik porośnięcia oblicza się ze wzoru:

Szerokość strefy oddziaływania obszaru II (zarośniętego) na obszar nie zarośnięty III:

gdzie współczynnik oporu w płaszczyźnie rozdziału:


Przep yw na terenie zalewowym9

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Zgodnie z koncepcją Einstein, o równości prędkości średniej w każdym podobszarze koryta, uśrednienia wymagają zróżnicowane współczynniki oporu w korycie głównym oraz należy wprowadzić podział promienia hydraulicznego przekroju Ri:

Szorstkość bezwzględną (zastępczą wysokość występów szorstkości) w płaszczyźnie rozdziału oblicza się ze wzoru:


Przep yw na terenie zalewowym10

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Średni współczynnik oporów w głównym korycie oblicza się uwzględniając współczynniki oporów w części przekroju wolnej od roślinności oraz w płaszczyźnie rozdziału:

Prędkość średnia w obszarze III :

Prędkość w płaszczyźnie rozdziału obszarów II i III :


Przep yw na terenie zalewowym11

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

System współczynników umożliwiający obliczenie aktualnego, dla danego przekroju, współczynnika szorstkości opracował Cowan, przedstawiając następujące zestawienie:


Przep yw na terenie zalewowym12

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Charakterystyka współczynników do obliczania szorstkości metodą Cowana


Przep yw na terenie zalewowym13

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Maks. zagęszcz.

Brak roślin

Wpływ roślinności

na przepustowość


Opory op ywu ro linno ci

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Opory opływu roślinności

Energia koryta:

gdzie:

mgI - siła naporu jednostkowego fragmentu wody w korycie [N],

vt ­- droga pokonana w jednostce czasu [m]


Opory op ywu ro linno ci1

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Opory opływu roślinności

Energia zużyta na pokonanie oporów opływu dna szorstkiego i roślinności:


Opory op ywu ro linno ci2

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Opory opływu roślinności

Podstawiając całkowite opory opływu

oraz:

- opór opływu dna szorstkiego:

oraz:

- opór opływu roślin:


Opory op ywu ro linno ci3

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Opory opływu roślinności

otrzymamy:

gdzie: Ar - powierzchnia opływu roślinności z jednostkowego wycinka powierzchni dna przy napełnieniu wywołującym ruch m masy wody [m2]


Opory op ywu ro linno ci4

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Opory opływu roślinności

Zakładając, że F Cd dla stałego zakresu liczby Reynoldsa, przy dnie sztywnym, jest wartością stałą i zastępując możemy napisać:

Przyjmując założenie, że opory wywołane szorstkością denną są znikomo małe w stosunku do oporów opływu roślinności na terenie zalewowym można napisać:


Opory op ywu ro linno ci5

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Opory opływu roślinności

Dla znanego rozkładu prędkości w profilu o liczbie warstw n wartość Arv2 obliczymy:


Opory op ywu ro linno ci6

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Opory opływu roślinności

Przyjęto następujące założenia:

- wytworzona przez siłę ciężkości energia ruchu wody jest równa energii zużytej na opory opływu,

- współczynnik oporów opływu Cr roślinności, dla pozostającej w jednym zakresie liczby Reynoldsa, ma stałą wartość,

- roślinność nie ulega zniszczeniom podczas przepływu,

- stosunek oporów opływu dna i roślinności na terenie zalewowym przyjmuje wartość zaniedbywalnie małą.


Charakterystyka ro linno ci

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Charakterystyka roślinności

Rozkład powierzchni opływu


Charakterystyka ro linno ci1

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Charakterystyka roślinności

Teren zalewowy


Charakterystyka ro linno ci2

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Charakterystyka roślinności

Teren zalewowy


Przep yw na terenie zalewowym14

Akademia Rolnicza w Krakowie

Katedra Inżynierii Wodnej

Przepływ na terenie zalewowym

Koniec


ad