Distribution of flows in a channel network under steady flow conditions

• Autorzy: Gasiorowski D. , Artichowicz W.

Warianty tytułu

PL

Rozdział przepływów w sieci kanałów w warunkach ruchu ustalonego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Aim of the study The article presents an algorithm for calculating the distribution of flow in a junction of open channel network under steady flow conditions. Material and methods The presented algorithm is based on the continuity equation and a simplified energy equation. To describe the relationship between the depth of water and the flow rate, the Manning’s equation was used to express discharge in the main channel, whereas in case of other channels, with hydraulic structures, appropriate equations describing the flow over a weir and through the culverts were used. Substitution of the abovementioned relationships into the continuity equation leads to a non-linear algebraic equation with respect to the water level. The resulting equation can be solved with iterative numerical methods. Calculation example using the proposed algorithm was carried out for the hydraulic system located on the Strzyża stream in Gdańsk. Results and conclusions The presented approach can be an alternative to analytical-graphic method and it does not require formulation of the boundary problem for the system of ordinary differential equations describing the gradually varied flow in the open channel network.

PL

Cel pracy W artykule przedstawiono uproszczony algorytm obliczeniowy służący do oszacowania rozdziału przepływów w sieci kanałów w warunkach przepływu ustalonego. Materiał i metody Algorytm obliczeniowy opiera się na warunkach zgodności w połączeniu kanałów wynikających z równania zachowania masy oraz uproszczonego równania energii, w którym przyjęto tylko zgodność poziomów wody. Wykorzystując dodatkowo związki pomiędzy rzędną zwierciadła wody, a natężeniem przepływu w poszczególnych kanałach oraz urządzeniach występujących w tych kanałach wyprowadzono odpowiednie równanie. Otrzymane w ten sposób równanie bilansu masy jest równaniem nieliniowym względem tylko głębokości wody. W pracy do rozwiązania tego równania wykorzystano metodę siecznych. Przykładowe obliczenia z wykorzystaniem zaproponowanego algorytmu przeprowadzono dla układu hydraulicznego znajdującego się na potoku Strzyża w Gdańsku. Wyniki i wnioski Zaproponowany algorytm rozdziału przepływów może stanowić alternatywę do metody analityczno-graficznej lub metody opartej na rozwiązaniu zagadnienia brzegowego dla układu równań różniczkowych zwyczajnych opisujących przepływ ustalony niejednostajny w sieci kanałów.

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2019
• Tom: 18
• Numer: 1
• Opis fizyczny: p.27-37,fig.,ref.

Twórcy

autor

Gasiorowski D.

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Gdansk University of Technology, Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdansk, Poland

autor

Artichowicz W.

• Faculty of Civil and Environmental Engineering, Gdansk University of Technology, Gabriela Narutowicza 11/12, 80-233 Gdansk, Poland

Bibliografia

• Artichowicz, W., Gąsiorowski, D. (2018). Numerical Analysis of Steady Gradually Varied Flow in Open Channel Networks with Hydraulic Structures. In: M. Kalinowska, M. Mrokowska, P. Rowiński, Free Surface Flows and Transport Processes, Springer International Publishing, 127–142.
• Artichowicz, W., Szymkiewicz, R. (2014). Computational issues of solving the 1D steady gradually varied flow equation. Journal of Hydrology and Hydromechanics, 62(3), 226–233.
• Bodhaine, G. L. (1976), Measurement of Peak Discharge At Culverts by Indirect Methods. Techniques of Water Resources Investigation of the United States Geological Survey. U.S. Geological Survey, Washington.
• Chow, V. T. (1959). Open channel hydraulics. McGraw-Hill Book Company.
• French, R. H. (1985). Open–channel hydraulics. New York: MacGraw-Hill.
• Kubrak, E., Kubrak, J. (2004). Hydraulika techniczna – przykłady obliczeń. Warszawa: Wydawnictwo SGGW.
• Sawicki, J.M. (2009). Mechanika przepływów. Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej.
• Szpakowski, W. (2015). Przepustowość hydrauliczna przepustu kołowego w warunkach niezatopionego wlotu. Acta Sci. Pol. Formatio Circumiectus, 14 (2) 2015, 195–207.
• Szymkiewicz, R. (2000). Matematyczne modelowanie przepływów w rzekach i kanałach. Warszawa: PWN.
• Szymkiewicz., R., (2010). Numerical modeling in open channel hydraulics. Water Science and Technology Library, New York: Springer.

Identyfikatory

DOI

10.15576/ASP.FC/2019.18.1.27