Wyniki wyszukiwania - BazTech

1

Bridge headwater afflux estimation using bootstrap resampling method

Kiraga Marta, Bajkowski Sławomir, Urbański Janusz

Archives of Civil Engineering

|

2023

|

Vol. 69, nr 1

21--37

EN

The bridge structure’s development causes a riverbed cross-sections contraction. This influences the flow regime, being visible during catastrophic floods. Then the flow velocity increases and water piles up upstream the bridge, where headwater afflux could be observed. These changes depend on the watercourse geometry and the bridge cross-section properties, especially on the degree of flow contraction under the bridge. Hydraulic conditions under the bridge depend on flow velocity, dimensions, and shape of abutments, the granulometric composition of bedload, which can be quantitatively characterized by hydraulic resistance coefficients. The research subject of headwater afflux is equated with the recognition of morphodynamic processes occurring along the passage route. The headwater afflux could be estimated by empirical formulas and by the energy method using Bernoulli’s law. Empirical methods are optimized by adopting various statistical criteria. This paper compares the headwater afflux values calculated using two existing empirical formulas, Rehbock and Yarnell, and compares them with the results of laboratory tests. Following the assumption that the free water surface is influenced by flow resistance, an attempt was made to include friction velocity in the empirical formulas. Based on the Authors’ database, the coefficients used were optimized using bootstrap resampling in Monte Carlo simulation. The analyses demonstrated that the formula best describing the phenomenon of headwater afflux upstream the bridge is an empirical formula built based on the historical Yarnell formula, which includes friction velocity value. The optimized equation provides an average relative error of 12.9% in relation to laboratory observations.

PL

Zabudowanie koryta rzeki filarami i przyczółkami mostu powoduje zwężenie jego przekroju. Wpływa to zmiany warunków przepływu, które widoczne są przede wszystkim podczas wezbrań katastrofalnych. Następuje wtedy zwiększenie prędkości przepływu oraz spiętrzenie wody przed mostem. Zmiany te zależą od geometrii koryta cieku oraz przekroju mostowego, a szczególnie stopnia zwężenia strumienia pod mostem. Warunki hydrauliczne pod mostem zależą od prędkości przepływu, wymiarów i kształtu podpór, składu granulometrycznego rumowiska, które scharakteryzować można ilościowo za pomocą współczynników oporów hydraulicznych. Tematyka badawcza spiętrzenia pod mostem stawiana jest na równi z rozpoznaniem procesów morfodynamicznych zachodzących na długości przeprawy. Spiętrzenie pod mostami określa się wzorami empirycznymi oraz metodą energetyczną wykorzystującą prawo Bernoulliego. Metody empiryczne optymalizuje się przyjmując różne kryteria statystyczne. W artykule porównano spiętrzenie pod mostem obliczone za pomocą dwóch znanych formuł empirycznych Rehbocka oraz Yarnella i porównano je z wynikami badań laboratoryjnych. Kierując się przesłanką, że na ukształtowanie swobodnego zwierciadła wody w rejonie mostu wpływają także opory przepływu, podjęto próbę włączenia prędkości dynamicznej do formuł empirycznych. Na podstawie własnej bazy danych współczynniki wykorzystanych formuł zoptymalizowano z użyciem metody bootstrap resampling w symulacji Monte Carlo. Przeprowadzone analizy wykazały, że formułą najlepiej opisującą zjawisko spiętrzenia pod mostem jest formuła empiryczna zbudowana na podstawie historycznej formuły Yarnella. Uwzględniając w niej prędkość dynamiczną i optymalizując uzyskano średni błąd względny 12.9%. Taka wartość średniego błędu względnego potwierdza słuszność przyjętego podziału pola prędkości na odpływie. Stwierdzono, że metoda bootstrap resampling w symulacji Monte Carlo stanowi użyteczne narzędzie inżynierskie przy optymalizacji formuł w badaniach hydraulicznych. Szczególnie cennym elementem artykułu jest wykorzystywanie próby danych historycznych.

2

Analiza procesu akumulacji rumowiska w górnej części zbiornika Jeziorsko

Wicher-Dysarz J., Dysarz T.

Gospodarka Wodna

|

2016

|

Nr 9

292--298

PL

W artykule przeanalizowano problem zamulania wlotowej części zbiornika Jeziorsko. Przedstawiono analizy zmian morfodynamicznych jakie zaszły na przestrzeni 30 lat w górnej części zbiornika. Porównano przekroje poprzeczne oraz profile z okresu 1986-2004. Na podstawie danych z pomiarów terenowych oszacowano ilość rumowiska jaka mogła zostać zdeponowana w górnej części zbiornika. Podjęto również - za pomocą czterech formuł empirycznych - próbę wyznaczenia ilości rumowiska zdeponowanego. Obliczenia przeprowadzono dla geometrii i symulowanych warunków hydraulicznych odpowiadających stanowi koryta w 1998, 2004 oraz 2012 r. Pokazano także wpływ podnoszenia się dna na częstotliwość wylewów w części wlotowej zbiornika.

EN

The article presents the problem of silting in the Jeziorsko Reservoir inlet area. It also contains an analysis of morphodynamic changes that have occurred over the last 30 years in the upper part of the reservoir. It compares cross-sections and profiles from the period 1986-2004. The amount of sediment deposits in the upper part of the reservoir is estimated on the basis of data from field measurements. The authors also attempted at determining the volume of the deposited solid material using four empirical formulas. The calculations were performed for the geometry and simulated hydraulic conditions representing the state of the riverbed in 1998, 2004 and 2012. The article also indicated the impact of the raising bottom on the frequency of overflows at the inlet part of the reservoir.

3

Badanie wpływu zmian współczynnika szorstkości na wielkość przepływu obliczeniowego

Słowik-Opoka E., Brożek M.

Landform Analysis

|

2015

|

Vol. 30

49--56

PL

W pracy podjęto próbę określenia relacji między szorstkością koryta rzeki podgórskiej, wyrażoną współczynnikiem szorstkości a wielkością przepływu obliczeniowego. Z uwagi na fakt, że dobór zawyżonych wartości współczynnika szorstkości (n) może prowadzić do błędnego określania wielkości przepływu oraz wymiarowania przekroi poprzecznych koryt rzek i potoków w ramach pracy wykonano obliczenia wielkości przepływu (Q) z uwzględnieniem wartości (n) obliczonego wg różnych formuł. Przeprowadzone zostały pomiary hydrometryczne oraz geodezyjne. Pobrane zostały próbki rumowiska dennego celem określenia średnic charakterystycznych rumowiska, które posłużyły do obliczeń współczynników: szorstkości (n) oraz oporu przepływu (f) na badanym odcinku rzeki. W oparciu o analizę wyników badań stwierdzono, że decydujący wpływ na wartość współczynnika szorstkości wywiera średnica ziaren. Z uwagi na złożoność zagadnienia, potwierdzenie hipotezy o istnieniu bezpośredniego związku pomiędzy współczynnikiem szorstkości a głębokością wody w korycie wymaga przeprowadzenia dodatkowych badań.

EN

The study attempts to describe the relationship between roughness of mountain river beds, expressed by the roughness coefficient and the water depth of the river. Due to the fact that the selection of inflated values of the coefficient (n) can lead to erroneous determination of the discharge and dimensioning of river cross sections, the discharge (Q) has been calculated using values of (n) which were derived using different formulas. Hydrometric measurements and surveying were performed, samples were also collected to determine dimensions of sediment particles, which were used to calculate the coefficients: roughness (n) and resistance to flow (f) on the tested section of the river. Based on the analysis of test results, it was found that the diameter of grains had the decisive influence on the value of roughness. Due to the complexity of the issue, the confirmation of the hypothesis of the existence of a direct relationship between the ratio of roughness coefficient and the water depth in the river channel requires more research.

4

Modelowanie transportu rumowiska w zbiorniku Jezioro Kowalskie na rzece Głównej

Jaskuła J., Wicher-Dysarz J., Dysarz T., Sojka M.

Inżynieria Ekologiczna

|

2015

|

Nr 43

131--138

PL

Celem pracy była analiza zmian geometrii czaszy zbiornika wywołanych akumulacją rumowiska. Zbiornik Jezioro Kowalskie jest zbiornikiem dwustopniowym, górna część jest oddzielona od głównego zbiornika zaporą w Jerzykowie. Podjęto próbę określenia wpływu dwustopniowej budowy zbiornika na kształtowanie się układu dna przy różnych warunkach przepływu. Symulacje przeprowadzono za pomocą programu HEC-RAS 5.0.0 Beta. Natężenie transportu rumowiska obliczono dwoma formułami: England-Hansena oraz Meyer Peter i Mullera. Wyniki obliczeń wykazały, że zmiany położenia dna wywołane procesami erozji i akumulacji występują w wydzielonej części wstępnej. Przyjęte wartości przepływów nie mają istotnego wpływu na geometrię zbiornika głównego, jego układ jest podobny zarówno w zakresie przepływów od NNQ do WWQ. Wyniki wykazały, iż budowa zbiorników z wydzieloną częścią wstępną jest skutecznym rozwiązaniem zapobiegającym zamulaniu zbiorników retencyjnych.

EN

The purpose of the presented research is the analysis of bed elevation changes caused by sediment accumulation in the Jezioro Kowalskie reservoir. The Jezioro Kowalskie reservoir is a two stage reservoir constructed in such a way that the upper preliminary zone is separated from the main part of the reservoir. The split of the reservoir parts is done with a small predam, located in Jerzykowo town. The analysis of such a construction impact on changes of bed elevations in the reservoir in different flow conditions is presented. The HEC-RAS 5.0 Beta model is used for simulations. The sediment transport intensity is calculated from England-Hansen and Meyer-Peter and Muller formulae. The results showed the processes of sediment accumulation and slight erosion occuring in the preliminary zone of the reservoir. The choice of the flow intensity does not have a huge importance. Similar results are obtained for low as well as high flows. The results confirm, that two stage construction with separated preliminary zone is effective method preventing from the sedimentation of the reservoir.

5

Zbiornik Wielowieś Klasztorna dalej niż bliżej – czarodziejska różdżka nie oczyści wody w Szałem k/Kalisza

Małecki Z. J., Korbutjak V., Gołębiak P.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Lądowa i Wodna w Kształtowaniu Środowiska

|

2013

|

Nr 8-9

32--36

6

Modernizacja jazu franciszkańskiego na rzece Prośnie

Małecki Z. J., Pulikowski K.

Zeszyty Naukowe. Inżynieria Lądowa i Wodna w Kształtowaniu Środowiska

|

2011

|

Nr 4

39-49

PL

W roku 1875 wybudowano jaz zasuwowy, wpisany do rejestru zabytków, na rzece Prośnie (km 65+40) w pobliżu klasztoru Franciszkanów w Kaliszu, wchodzący w skład Kaliskiego Węzła Wodnego (KWW). Podstawowym zadaniem jazu Franciszkańskiego (klasa ważności II, światło 3-przęsłowego jazu 11.17 m) jest utrzymanie zwierciadła wody na poziomie pomiędzy minimalnym, i maksymalnym zapewniającym normalną pracę małej elektrowni wodnej, jak również prawidłowej gospodarki wodnej w KWW. Jesienią 2011 r. wykonano prace remontowe i modernizacyjne jazu Franciszkańskiego, który wpisuje się w regulację (sterowanie) gospodarką wodna w KWW.

EN

In 1875 a gate-controlled weir, entered in the list of monuments, was built on the Prosna river (km 65+40) near a Franciscan monastery in Kalisz, as a part of Kalisz Water Loop (KWL). The basic function of the Franciscan weir (II importance class, 11.17 m inside diameter of three-span weir) is to keep the water mirror between the minimum and maximum level to ensure regular operation of a small water power plant as well as proper water management in KWL. In autumn 2011 the Franciscan weir was renovated and modernized as part of the water management adjustment in KWL.

7

Wpływ zabudowy przepustów na ich wydatek

Bajkowski S.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2008

|

Vol. 17, No. 4

49--56

PL

Zabudowa dolin rzecznych ciągami komunikacyjnymi i towarzyszącymi im budowlami prowadzi do podziału i ograniczenia siedlisk zwierząt dziko żyjących. Utrudniają również migrację gatunków wędrownych i organizmów przemieszczających się z wodami cieku. Zadaniem budowli wodnych jest utrzymanie spadku podłużnego cieku, zabezpieczenie koryta przed erozją oraz transport rumowiska rzecznego przez przekrój piętrzenia. W artykule poddano analizie warunki działania zabudowanych przewodów przepustów. Zaletą stosowania przepustów jest utrzymanie ciągłości konstrukcji drogowej, prostota wykonania, duża powtarzalność rozwiązań pozwalająca na wykorzystanie prefabrykatów. Warunki te badano w celu określenia stopnia ograniczenia zdolności przepustowej obiektu ścieżkami dla zwierząt oraz rumowiskiem gromadzącym się na dnie przewodu. W artykule omówiono analizy, których celem było określenie wpływu zabudowy przewodów przepustów ścieżkami do przechodzenia zwierząt przez ciągi komunikacyjne oraz odkładami rumowiska gwarantującymi ciągłość migracyjną dla organizmów wodnych. Przedstawione analizy obejmują studium wpływu wprowadzonych zmian przekroju poprzecznego rurociągów na przepustowość obiektu.

EN

Building roads and accompanying facilities in river valleys lead to partition and limitation of wild animals’ nesting sites. They also obstruct migration of certain spieces and organisms moving wit water. The task of water structures is to maintain damming as well as bed gradient, protect river bed against erosion and transport river sediment by dam section. This article analyses working conditions of overbuilt pipelines of culverts. Maintenance of road constructions, simplicity of execution, big repeatability of solution on utilization allowing the use of semi-finished elements are advantages. These conditions were examined with the aim to evaluate the degree of discharge limitation of the object by the passages for animals and sediment settled on the culvert’s bed line. Analysis of influence of building passages for animals in pipe culverts as well as amassed brash providing water organisms with maintenance of migration is discussed in the article. Presented analyses include study on influence of changes introduced in section of traverse pipeline on capacity of the object.

8

Transport rumowiska przez przepusty drogowe

Bajkowski S.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2008

|

Vol. 17, No. 2

127--135

EN

The main areas on water structures in which sediment gathers are headwater, hollows in construction and tailwater. The processes of accumulation of upstream and downstream positions develop according to duration of the object’s exploitation. This article analyses working conditions of an elongated pipeline of culvert in Potok Służewiecki stream. These conditions were examined with the aim to evaluate the degree of discharge limitation of the object by the pipeline executed below an old construction of a road culvert under Łączyny street. The object of investigation is an old culvert under Łączyny Street to which pipeline was added. In the assembly chamber, on the rout of pipeline, a rainy collector is connected to the culvert. It is characterized by high changeability of transverse sections, bed line slopes and hydraulic conditions. An old section of the culvert has the largest capacity. The trash screen is another element that considerably reduces the capacity of the object. The tendency to segregating rubble occurs in the section of culvert. The largest sediments gather in the headwater position, near the outlet - the smallest. In the stream below the object sediments have a similar material composition to the one in the upper position. The theoretical curves of longitudinal line of slope counted with formula (2) divide the area of Fig. 2 in three zones. On the left and below the curve Jn37 the accumulation zone is located, in which the movement of sediment does not occur. Above the curve Jn60 in the right the zone of intensive sediment transport appears. Among the curves Jn37 and Jn60 the transitory zone is located, correspondive to the conditions in which erosive processes begin with growing intensity of flow or accumulation processes, when fl ow diminishes. For the flows, for which the counted gradient is larger than the gradient of water surface the difficulties with transportation of sediment through the object may occur. In the opposite situation the transportation should continue without obstacles. Exceeding this flow does not guarantee, however, that an intensive carrying out of earlier accumulated bed material happens. The appearing of rinsing fl ows is an accelerating factor to this process.

9

Appraisal of methods of determination of sediment quantity supplied to a small water reservoir

Michalec B.

Archives of Environmental Protection

|

2008

|

Vol. 34, no. 2

49-62

EN

The paper present the results of calculations of sediment quantity supplied to a small water reservoir at the locality of Zesławice. A detailed elaboration of physiographic parameters of the catchment of the Dlubnia River resulted in determination of the sediment yields by use of the Reniger-Debski's, of Branski's as well as DR-USLE and MUSLE methods. It was found that in the years 1966 to 1983 the mean annual inflow into the reservoir at Zestawice was 32 750 Mg according to the Reniger-Debski's method, 43 620 Mg according to the Branski's method, 17 020 Mg according to the DR-USLE method and 28 470 Mg according to the MUSLE method and according to measurements - 16 000 Mg. Calculations of suspended load transport using of the van Rijn's method was based on two measurements performed at flow 0.98 m's' and 1.51 m^3s_-1. The results of calculations obtained by use of the applied methods were compared with the results of silting quantity measurements in the reservoir at Zesławice

PL

W pracy przedstawiono wyniki obliczeń ilości rumowiska dostarczanego do małego zbiornika wodnego w Zesławicach. W wyniku szczegółowego opracowania parametrów fizjograficznych zlewni rzeki Dlubni określono wielkość denudacji odpływowej metodami Reniger-Dębskiego i Brańskiego oraz DR-USLE i MUSLR. Stwierdzono, że w okresie od 1966 do 1983 roku średni roczny dopływ rumowiska do zbiornika w Zesławicach wynosił odpowiednio: 32 750 Mg według metody Reniger-Dębskiego, 43 620 Mg według metody Brańskiego, 17 020 Mg według metody DR-USLE i 28 470 Mg według metody MUSLE, a według pomiarów - 16 000 Mg. Obliczenie ilości rumowiska unoszonego metodą van Rijna wykonano na podstawie dwóch pomiarów wykonanych przy przepływach wynoszących 0,98 m^3s^-1 i 1,51 m^3s^-1. Uzyskane wyniki obliczeń według zastosowanych metod porównano z wynikami pomiarów wielkości zamulenia zbiornika w Zesławicach.

10

Rola wezbrań w transporcie rumowiska rzecznego górnego Wieprza

Kociuba W., Stępniewska S.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2002

|

Vol. 11, No. 2

102--111

EN

Analysis variable concentration dissolve and suspended materiał madę for three flow to rise. There flows were on different season and dynamics. In the cool half-year during to rise out is frorn 1.8 to 3.8 ntore times materiał than during warm half-year. In the hydrological years 1999-2000 during to rise the Wieprz River in Guciów out almost half brash.

11

Pomiary rumowiska unoszonego w służbach hydrologicznych krajów europejskich

Dobrowolski A.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2002

|

Vol. 11, No. 2

31--37

EN

Measurements of suspended load transport is an important element of hydrological measurements. Results have many applications in water management and environment protection. The review o f m easurernent m ethods and equipm ents being in use in hydrological services of many European countries is presented in this paper. The review has shown, that direct method with water sampling in fixed point of the river (bathometer and laboratory analysis) is the most popular and prefered. The suspended load concentration in fixed point is calcutated in laboratory. The value of concentration allows to determine suspended load transport in river cross-section. The coefficient of transition front one-point concentration to cross-section concentration is determined on the base of temporary multipoint measurements taken for different water levels.

12

Modelowanie transportu rumowiska wleczonego w korytach rzek z dnem aluwialnym na przykładzie górnej i środkowej Odry

Parzonka W., Bartnik W., Kasperek R.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2002

|

Vol. 11, No. 2

70--79

EN

The paper presents the results of analysis of the bed load transport conditions in the river Odra. Parameter Ks/Kr has been estimated for upper and middle course of the river Odra. Its values are considerably less than 1.0 and can be even equal 0.3. The bed load transport intensity has been calculated by means of the Meyer-Peter and Müller formula (MPM). Parameter Ks/Kr, of this formula, has a great effect on the calculations of the bed load transport. The authors m dified the MPM formula using the real values o parameter Ks/Kr for Upper and Middle Odra. The bed load transport intensity calculated according to the new MPM-C formula is comparable with them easured transport intensity in the cross-section Ścinawa.

13

Charakterystyka ilościowa i jakościowa transportu rumowiska w eksperymentalnej zlewni Wilczego Potoku w Karkonoszach w latach 1994-1999

Katrycz M.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2002

|

Vol. 11, No. 2

80--90

EN

In 1989 a m easuring overflow was built on a small water-course in the East Karkonosze Mountains in order to determine the dynamics of flow and bedload transport. The data collected in a 0.99 square kilometers basin reveal that the bedload m ass in valley river-beds is considerably bigger than in slope streams. It has been shown that the bedload transport process is different for the naturally afforested areas and in conditions of anthropopressure, in which the material transport increases drastically. The observed minor retention of bedload in river-beds and its fast renewal indicate that big precipitation and ablation stimulate quick bedload transport and renewal of its resources during the settling of the flood wave. Since the measurements commenced, an upward trend of bedload transport has been noticed, which results from the increasing influx of water into the basin as well as from the progressing anthropogenisation of the whole area. It has been noted that the rnain bedload mass is carried out of the basin during intensive summer rainfall, w hen floods are the biggest although they take place rarely: once in a few years. In all, the flowing water has carried from the basin area over 50 tons of river bedload, there of 8.8 tons by the slope stream system.

14

Badanie czasów opóźnienia odpływu wody i rumowiska unoszonego jako reakcji zlewni na opad

Barszcz M., Hejduk L., Banasik K.

Przegląd Naukowy Inżynieria i Kształtowanie Środowiska

|

2002

|

Vol. 11, No. 2

54--61

EN

On the basis of eight recorded rainfall-runoff-suspended sediment events in a small, agricultural catchment of the Zagożdżonka river, a ratio of runoff lag time (Lag) and lag time of sediment flow (Lags) was analysed. The first Lag time of them is defined as the elapsed time between the occurrence of centroid of eflective rainfall and the storm runoff hydrographs. The last one is defined as the elapsed time between the occurrence of centroid of sediment production during a storm event and the observed sedimentgraph at the gauging station. The investigated watershed is localed near town Radom. In each of 8 analysed events runoff lag time was longer then lag time of suspended sediment. Mean value of the 8 ratio Lag/Lag was 0.74.