Wielkość turbulencji w podstawowych jednostkach hydromorfologicznych rzek górskich na przykładzie odcinka Skawy

• Autorzy: Woś A.

Identyfikatory

DOI

10.14597/infraeco.2016.3.2.068

Warianty tytułu

EN

The turbulence value in basic hydromorphological units of mountain river in example of Skawa river section

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem przedstawionej pracy jestanaliza wielkości turbulencji w podstawowych jednostkach hydromorfologicznych rzeki górskiej na przykładzie odcinka Skawy. Pomiary składowych prędkości chwilowej sondą MicroADV w ośmiu losowych lokalizacjach na poziomie 20% i 40% głębokości lokalnej wykonano w czterech jednostkach hydromorfologicznych - ploso, nurt, bystrze i rwący nurt. Na podstawie uzyskanych wartości obliczono lokalne wartości prędkości wypadkowej oraz parametry ruchu turbulentnego: intensywność turbulencji i turbulentną energię kinetyczną. Wyniki badań wskazują na duże zróżnicowanie lokalnych wartości parametrów turbulencji w obrębie jednostki. Wielkość turbulencji wzrasta wraz z prędkością układając jednostki w kolejności ploso, nurt, rwący nurt, bystrze. Zauważono wzrost wielkości turbulencji w kierunku dna w jednostkach o niskiej prędkości przepływu – ploso i nurt, natomiast w jednostkach o wyższej prędkości (bystrze i rwący nurt) nie wykazały jednoznacznie podobnej tendencji.

EN

The aim of this study is to analyze the turbulence value in the basic hydromorphologicalunits of mountain river in the example of the Skawa river section. In four hydromorphological units - pool, run, riffle, rapid in eight random locations the instantaneous velocity components were measured usingMicroADV at 20% and 40% of the local depth. On the basis of the measurement the value of the local velocity and turbulent motion parameters: turbulence intensity and turbulent kinetic energy were calculated. The results show a large variation in local turbulence parameters within the one unit. The value of turbulence parameters increases with velocity values andordering unit as follows pool, run, rapid, riffle. It was noticed that turbulence increased towards to river bed in units of low flow velocity values-pool and run. While units with higher flow velocity (riffle and rapid) did not show similar trend.

Słowa kluczowe

PL

rzeka górska; turbulencja

EN

mountain river; turbulence

• Wydawca: Stowarzyszenie Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
• Czasopismo: Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
• Rocznik: 2016
• Tom: nr III/2
• Strony: 935--947
• Opis fizyczny: Bibliogr. 34 poz., fot., rys., tab.

Twórcy

autor

Woś A.

• Katedra Inżynierii Wodnej I Geotechniki Uniwersytet Rolniczy im. H.Kołłątaja w Krakowie Al. Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków, 507 558 243

Bibliografia

• Bisson, P., Montgomery, D., Buffington, J. (1996). Valley segments, stream reaches, and channel units. W: Richard, H., Gary, L. (red.), Methods in Stream Ecology. Elsevier, London, s. 23-50.
• Buffin-Bélanger, T., Roy, A.G. (2005). 1 Min in the Life of a River: Selecting the Optimal Record Length for the Measurement of Turbulence in Fluvial Boundary Layers. Geomorphology 68: 77-94.
• Cardinale, B., Palmer, M., Swan, C. (2002). The influence of substrate heterogeneity on biofilm metabolism in a stream ecosystem. Ecology 83: 412-422.
• Clifford, N.J., Harmar, O.P., Harvey, G., Petts, G.E. (2006). Physical habitat, eco-hydraulics and river design: a review and re-evaluation of some popular concepts and methods. Aquat. Conserv. Mar. Freshw. Ecosyst. 16: 389-408.
• David, G.C.L., Legleiter, C.J., Wohl, E., Yochum, S.E. (2013). Characterizing spatial variability in velocity and turbulence intensity using 3-D acoustic Doppler velocimeter data in a plane-bed reach of East St. Louis Creek, Colorado, USA. Geomorphology 183: 28-44.
• Elsner, J.W. (1987). Turbulencja przepływów. PWN, Warszawa, s. 2-30.
• Enders, E.C., Roy, M.L., Ovidio, M., Hallot, É.J. (2009). Habitat Choice by Atlantic Salmon Parr in Relation to Turbulence at a Reach Scale. North Am. J. Fish. Manag. 29: 1819-1830.
• Goring, D., Nikora, V. (2002). Despiking acoustic Doppler velocimeter data. J. Hydraul. Eng. 128: 117-126.
• Harper, D., Everard, M. (1998). Why should the habitat - level approach underpin holistic river survey and management ? Aquat. Conserv. Mar. Freshw. Ecosyst. 413: 395-413.
• Harvey, G.L., Clifford, N.J. (2009). Experimental field assessment of suspended sediment pathways for characterizing hydraulic habitat. Earth Surf. Process. Landforms 35: 600-610.
• Hawryło, A., Książek, L., Leja, M. (2013). Intensywność turbulencji w różnych jednostkach morfologicznych na przykładzie rzeki Skawy. W: Traczewska, T. (red.), Interdyscyplinarne Zagadnienia w Inżynierii i Ochronie Środowiska. Oficyna Wydawnicza Politechniki Wrocławskiej, Wrocław, s. 195-202.
• Holmes, R.R. (2001). Surface Water Data Collection. W: Harris, M. (red.), Field Methods For Hydrologic and Environmental Studies, s. 1-77.
• Jowett, I.G. (1993). A method for objectively identifying pool, run, and riffle habitats from physical measurements. New Zeal. J. Mar. Freshw. Res. 27: 241-248.
• Książek, L., Bartnik, W. (2009). Wykorzystanie warunków hydraulicznych do eceny typów siedlisk w korycie rzecznym. Nauk. Przyr. Technol. dział Melior. i Inżynieria Środowiska 3: 1-8.
• Książek, L., Bartnik, W., Rumian, J., Zagórowski, P. (2011). Turbulent water flow over rough bed - part I. Journal of Physics: Conference Series 318. IOP Publishing, s. 1-6.
• Kownacki, A., Soszka, H. (2004). Wytyczne do oceny stanu rzek na podstawie makrobezkręgowców oraz do pobierania prób makrobezkręgowców w jeziorach.Zakład Zoologii Systematycznej UAM, dokument www (http://www.zzs.amu.edu.pl/) dostęp: 15.02.2015.
• Lupandin, A.I. (2005). Effect of flow turbulence on swimming speed of fish. Izv. Akad. Nauk Ser. Biol. 32: 558-65.
• Maddock, I. (1999). The importance of physical habitat assessment for evaluating river health. Freshw. Biol. 41: 373-391.
• Martin, V., Fisher, T., Millar, R., and Quick, M. (2002). ADV Data Analysis for Turbulent Flows: Low Correlation Problem (ASCE). W: Vermeyen, T.L.W.C.A.P.K.A.O. and T.B. (red.), Hydraulic Measurements and Experimental Methods 2002. American Society of Civil Engineers, Estes Park, Colorado, United States, s. 1-10.
• Mouton, a. M., De Baets, B., Goethals, P.L.M. (2009). Knowledge-based versus data-driven fuzzy habitat suitability models for river management. Environ. Model. Softw. 24: 982-993.
• Nelson, J.M., Wright, C.W., Burman, A.R., Kinzel, P.J. (2007). Evaluation of an Experimental LiDAR for Surveying a Shallow, Braided, Sand-Bedded River. University of Nebraska - Lincoln.
• Nezu, I., Nakawaga, I. (1993). Turbulence in Open-channel Flows. IAHR Monograph Series, Balkema, Rotterdam, s. 1-281.
• Nikora, V., Aberle, J., Biggs, B. (2003). Effects of fish size, time to fatigue and turbulence on swimming performance: a case study of Galaxias maculatus. J. Fish Biol. 63: 1365-1382.
• Nikora, V., Green, M.O., Thrush, S.F., Hume, T.M., Goring, D. (2002). Structure of the internal boundary layer over a patch of pinnid bivalves (Atrina zelandica) in an estuary. J. Mar. Res. 60: 121-150.
• Parasiewicz, P. (2007). The MESOHABSIM model revisited. River Res. Appl. 23: 893-903.
• Roy, A.G., Buffin-Blanger, T., Lamarre, H., Kirkbride, A.D. (2004). Size, shape and dynamics of large-scale turbulent flow structures in a gravel-bed river. J. Fluid Mech. 500: 1-27.
• Roy, M., Roy, A., Legendre, P. (2010). The relations between “standard” fluvial habitat variables and turbulent flow at multiple scales in morphological units of a gravel - bed river.River Res. Appl. 26, s. 439-455.
• Sawicki, J.M. (2003). Migracja zanieczyszczeń. Wydawnictwo PG, Gdańsk.
• Smith, D.L., Brannon, E.L. (2007). Influence of cover on mean column hydraulic characteristics in small pool riffle morphology streams. River Res. Appl. 23, s. 125-139.
• Smith, D.L., Brannon, E.L., Odeh, M., (2005). Response of Juvenile Rainbow Trout to Turbulence Produced by Prismatoidal Shapes. Trans. Am. Fish. Soc. 134, s. 741-753.
• Sukhodolov, A., Thiele, M., Bungartz, H. (1998). Turbulence structure in a river reach with sand bed. Water Resour. Res. 34: 1317-1334.
• Tritico, H.M. (2009). The effects of turbulence on habitat selection and swimming kinematics of fishes. Rozprawa doktorska, University of Michigan, s. 10-45.
• Wahl, T.L. (2002). Discussion of “‘Despiking Acoustic Doppler Velocimeter Data’” by Derek G. Goring and Vladimir I. Nikora. J. Hydraul. Eng. 128: 484-488.
• Wilcox, A.C., Wohl, E.E. (2007). Field measurements of three-dimensional hydraulics in a step-pool channel.Geomorphology 83: 215-231.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017).