Using the modified scalar product approach for testing the direction of seepage through the earth-fill dam in Pieczyska

• Autorzy: Lach S. , Opyrchał L.

Identyfikatory

DOI

10.1515/jwld-2017-0023

Warianty tytułu

PL

Wykorzystanie zmodyfikowanej metody iloczynu skalarnego do badania kierunku filtracji w zaporze ziemnej w Pieczyskach

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Currently, the problems related to the development of seepage are emerging more and more frequently. For this reason, there is a constant need to improve the existing methods, and to develop new ones, for determining the direction and intensity of the development of seepage processes occurring in earth-fill dams and their foundations. The analysed earth-fill dam is located in Pieczyska in the Kujawy-Pomerania province at 49.115 km from the river mouth of the Brda River. The catchment area is 4.109 km². The article aims to verify the non-invasive, non-subjective method for examining the direction of seepage through earth-fill dams using the modified scalar product approach, which allows to determine the direction and intensity of the seepage process. A proper analysis of this process can greatly reduce the repair costs (injections or other methods of sealing), and significantly increase the safety of the existing earth-fill dams. In the case of the dam in Pieczyska, in 2010–2015, the two piezometers (located on the left abutment of the dam and denoted as P15A and P60) exhibited a direct hydraulic connection with the upstream water level (the scalar product approach). For the study dam, the “source” piezometer (to which all the piezometers in its surrounding exhibited similar changes in water levels) turned out to be the piezometer P15A. This fact was confirmed both by the number of connections between the individual piezometers and the resulting system of equipotential lines for the dam.

PL

Obecnie w wielu istniejących zaporach coraz wyraźniej uwidaczniają się problemy związane z rozwojem zjawisk filtracji. Z tego powodu występuje stała konieczność doskonalenia istniejących oraz rozwijania nowych metod określania kierunków i intensywności rozwoju procesów filtracji występującej w zaporach ziemnych i ich podłożach. Analizowana zapora znajduje się w miejscowości Pieczyska w woj. kujawsko-pomorskim w 49,115 km biegu rzeki Brdy. Zamyka ona zlewnię o powierzchni 4109 km2. Celem artykułu jest weryfikacja nieinwazyjnej oraz pozbawionej subiektywizmu metody badania kierunku filtracji w zaporach ziemnych z wykorzystaniem zmodyfikowanej metody iloczynu skalarnego, pozwalającej na określenie kierunku i intensywności procesu filtracji. Prawidłowe rozpoznanie tego procesu umożliwia znaczne obniżenie kosztów remontu zapory (zastrzyków lub innych sposobów uszczelniania) oraz istotnie zwiększa bezpieczeństwo funkcjonowania istniejących zapór ziemnych. W przypadku zapory w Pieczyskach w latach 2010–2015 w dwóch piezometrach (zlokalizowane na lewym przyczółku zapory i oznaczone symbolami P15A oraz P60) stwierdzono bezpośrednie połączenie hydrauliczne z wodą górną (metoda iloczynu skalarnego). Dla badanej zapory piezometrem „źródłem” (do którego wszystkie piezometry w jego otoczeniu wykazywały podobieństwo zmian stanów wody) okazał się piezometr P15A. Fakt ten potwierdziła zarówno liczba powiązań między poszczególnymi piezometrami, jak i uzyskany układ hydroizohips w zaporze.

Słowa kluczowe

EN

earth-fill dams; monitoring; piezometers; safety of hydraulic structures; scalar product

PL

bezpieczeństwo obiektu hydrotechnicznego; iloczyn skalarny; monitoring; piezometry; zapory ziemne

• Wydawca: Wydawnictwo ITP
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2017
• Tom: no. 33
• Strony: 89--98
• Opis fizyczny: Bibliogr. 19 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Lach S.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Environmental Management and Protection, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Opyrchał L.

• AGH University of Science and Technology, Faculty of Mining Surveying and Environmental Engineering, Department of Environmental Management and Protection, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• BYCZKOWSKI A. 1999. Hydrologia [Hydrology]. T. 1. 2nd ed. Warszawa. Wydaw. SGGW. ISBN 83-7244-068-9 pp. 416.
• CZAJA J., PREWEDA E. 2000. Analiza statystyczna zmiennej losowej wielowymiarowej w aspekcie korelacji i predykcji [Statistical analysis of multi-dimensional random variable in terms of correlation and prediction]. Geodezja. No. 2 p. 129–145.
• DEPCZYŃSKI W., SZAMOWSKI A. 1999. Budowle i zbiorniki wodne [Structures and water reservoirs]. 2nd ed. Warszawa. Ofic. Wydaw. PW. ISBN 83-87012-66-1 pp. 229.
• FELLER W. 2006. Wstęp do rachunku prawdopodobieństwa [Introduction to probability]. T. 1. 6th ed. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN. ISBN 83-01-14684-2 pp. 456.
• JIE Y., WEN Y., DENG G., CHEN R., ZE-PING X. 2012. Impact of soil deformation on phreatic line in earth-fill dams. Computers & Geosciences. No 46 p. 44–50.
• KLEDYŃSKI Z. 2006. Remonty budowli wodnych [Repairs of water structures]. 1st ed. Warszawa. Ofic. Wydaw. PW. ISBN 83-7207-642-1 pp. 212.
• KLEDYŃSKI Z. 2011a. Monitoring i diagnostyka budowli hydrotechnicznych [Monitoring and diagnostics of hydraulic structures]. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne. Nr 2 p. 54–61.
• KLEDYŃSKI Z. 2011b. Monitoring i diagnostyka budowli hydrotechnicznych [Monitoring and diagnostics of hydraulic structures]. Nowoczesne Budownictwo Inżynieryjne. Nr 3 p. 36–38.
• LACH S. 2016a. Wykrywanie oraz eliminacja obserwacji odstających w hydrotechnice. W: Badania i rozwój młodych naukowców w Polsce: woda i ścieki [Detection and elimination of outliers in hydrotechnics. In: Research and development of young scientists in Poland: water and waste water]. Ed. J. Leśny, J. Nyćkowiak. Poznań. Wydaw. Młodzi Naukowcy p. 38–46.
• LACH S. 2016b. Wykrywanie oraz eliminacja błędów grubych w pomiarach piezometrycznych dla zapory Koronowo w latach 2010–2015. W: Badania i rozwój młodych naukowców w Polsce: woda i ścieki [Detection and elimination of outliers in the measurement of piezometers located in Koronowo dam in the period 2010–2015. In: Research and development of young scientists in Poland: water and waste water]. Ed. J. Leśny, J. Nyćkowiak. Poznań. Wydaw. Młodzi Naukowcy (in print).
• ŁOMNICKI A. 2014. Wprowadzenie do statystyki dla przyrodników [Introduction to statistics for naturalists]. 5th ed. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN. ISBN 978-83-01-17948-9 pp. 280.
• MOLSKI T. 2012. Ziemne budowle hydrotechniczne i ich podłoże w warunkach filtracji naporowej [Earth-fill hydraulic structures and their foundation in pressured filtration conditions]. Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich. No 3/III p. 54–61.
• NOWAK R. 2002. Statystyka dla fizyków [Statistics for physicists]. 1st ed. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN. ISBN 83-01-13899-8 pp. 127.
• OPYRCHAŁ L., LACH S. 2014. Badanie kierunku filtracji w zaporach ziemnych z wykorzystaniem metody iloczynu skalarnego. W: Zagrożenia jakości wód powierzchniowych i metody działań ochronnych [Testing the direction of seepage through the earth-fill dams using the scalar product method. In: Threats to the quality of surface water and methods of conservation practices]. Ed. G. Mazurkiewicz-Boroń, B. Marczewska. Lublin. Wydaw. KUL p. 289–300.
• OPYRCHAŁ L., SELERSKI S., STACHURSKI K. 2007. Nowe metody badania kierunku filtracji [New methods for testing the direction of seepage]. XII Międzynarodowa Konferencja Technicznej Kontroli Zapór. Ed. A. Wita. Warszawa. IMGW p. 224–231.
• SOBCZYK M. 2004. Statystyka [Statistics]. 4th ed. Warszawa. Wydaw. Nauk. PWN. ISBN 83-01-14134-4 pp. 376.
• Ustawa z dnia 7 lipca 1994 Prawo budowlane [Construction Law of 7 July 1994]. Dz.U. 1994. Nr 89, item 414, as amended.
• WIŁUN Z. 2001. Zarys geotechniki [Geotechnical outline]. 5th ed. Warszawa. WKiŁ. ISBN 83-206-1354-X pp. 723.
• YUAN S., ZHONG H. 2016. Three dimensional analysis of unconfined seepage in earth dams by the weak form quadrature element method. Journal of Hydrology. No 533 p. 403–411.

Uwagi

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