Ocena reżimu morfologicznego i oporów ruchu podczas wezbrań w Odrze Środkowej

• Autorzy: Banasiak R. , Krzyzanowski M.

Warianty tytułu

EN

Assessment of the morphologic regime and flow resistance during floods in the Middle Odra River

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W pracy, opierając się na wynikach pomiarów terenowych, oceniono rozwój form dennych i oporów przepływu w rzece Odrze Środkowej. Obiektem badawczym jest czterokilometrowy odcinek rzeki zlokalizowany poniżej przekroju wodowskazowego w Ścinawie (km 332). Cechą charakterystyczną wybranego odcinka rzeki jest regulacja ostrogami i zmiana trasy koryta z krzywoliniowej na prostoliniową. Pomiary wykonano w zakresie natężenia przepływu od 120 do 756 m3 · s–1 (SSQ = 180 m3 · s–1), przy głębokościach wody w korycie osiągających 6 m. W wybranych przekrojach pobrano materiał denny (piaszczysty i żwirowy), mierzono prędkości przepływu, rzędne zwierciadła wody, a także dokonano sondowania dna wzdłuż cieku, co pozwoliło na ustalenie topografii dna, tj. rodzaju i rozmiaru form dennych. Warunki hydrauliczne przeanalizowano z podziałem koryta na strefy przepływu pomiędzy ostrogami (pas regulacyjny) i strefy ostróg. Wyznaczono współczynnik szorstkości wg Manninga dla koryta z uwzględnieniem wpływu trasy. Na odcinku prostoliniowym opory przepływu zmieniają się nieznacznie, natomiast na odcinku krzywoliniowym są wyższe i wzrastają wraz z przepływem. Formy denne rozwijają się w zakresie wydm, osiągając wysokość 1 m, i podczas wezbrań ekstremalnych może wystąpić reżim ich rozmywania (liczba Froude’a < 0,34), jednak bez znaczącego wpływu na redukcję oporów przepływu w części koryta. Ponadto wpływ tej zmienności na przepływ całkowity traci na znaczeniu ze względu na to, iż podczas wezbrań udział przepływu korytowego w całkowitym relatywnie spada. Określone współczynniki szorstkości stanowią wartości „bezpieczne” w ocenie zdolności przepustowej Odry Środkowej.

EN

This paper presents results of a field study to determine the flow characteristics and channel bathymetric patterns in a 4 km-long reach of the Middle Odra river with a special emphasis on the flood conditions. Characteristic features of this section are groynes and consecutively curved and straight river course. A series of measurements of flows, bottom tracking and water level has been carried out at varied discharges up to 756 m3 · s–1 (mean flow equals to 180 m3 · s–1) with water depths up to 6 m. River bottom consisted of sand and gravel, bed forms – dunes – reached a height of 1 m. The flow analysis divides river cross-section into channel zone between the groynes, zone of groynes and flood plains. The variation of Manning’s roughness coefficient with discharge and depth is determined taking into account the influence of the channel curvature. On the straight section the Manning’s coefficient moderately varies, once on the curved section significantly rises with discharge. The morphologic regime assessment, according to the Froude number locally up to 0,34, indicates possible transition, i.e. washing-out of dunes, however without a pronounced effect on the reduction of the flow resistance. From practical point of view, the effect/importance of sediment transport diminishes with flow, as the flow in main, regulated channel relatively diminishes when related to the total flow. Further, the determined roughness coefficients are at the upper, ‘save’ limit for the river channel conveyance analysis.

Słowa kluczowe

PL

rzeki; rzeka Odra; wezbrania wod; formy denne; przeplyw wody; opory przeplywu; wspolczynnik Manninga; wspolczynnik szorstkosci

EN

river; Odra River; high water stage; bed form; water flow; Manning coefficient; roughness coefficient

• Wydawca: -
• Czasopismo: Acta Scientiarum Polonorum. Formatio Circumiectus
• Rocznik: 2015
• Tom: 14
• Numer: 2
• Opis fizyczny: s.25-38,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Banasiak R.

• Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy, Oddział we Wrocławiu, ul.Parkowa 30, 51-616 Wrocław

autor

Krzyzanowski M.

• Instytut Meteorologii i Gospodarki Wodnej - Państwowy Instytut Badawczy, Oddział we Wrocławiu, ul.Parkowa 30, 51-616 Wrocław

Bibliografia

• Ballesteros, J.A., Bodoque, J.M., Diez-Herrero, A., Sanchez-Silva, M., Stoffel, M. (2011). Calibration of floodplain roughness and estimation of flood discharge based on tree-ring evidence and hydraulic modelling. J. Hydrol., 403, 103–115.
• Banasiak, R. (2012a). Wykorzystanie technik GIS i numerycznych modeli hydrodynamicznych do oceny zagrożenia powodziowego. Infrastr. Ekol. Ter. Wiej., 3/III, 123–134.
• Banasiak, R. (2012b). Modele hydrodynamiczne i tworzenie map zagrożenia powodziowego, http://www.isok.gov.pl/dane/web_articles_files/189/06-1-r-banasiak-modele-hydrodynamiczne-itworzenie-map-zagrozenia-powodziowego.pdf.
• Banasiak, R., Verhoeven, R. (2008). Transport of sand and partly cohesive sediments in a circular pipe run partially full. J. Hydr. Engin., 134(2), 216–224.
• Banasiak, R., Krzyżanowski, M., Gierczak, J., Wdowikowski, M. (2014). Ocena lokalnych parametrów hydraulicznych przepływów maksymalnych podczas wezbrania w 2010 r. na rzece Odrze. II Krajowy Kongres Hydrologiczny. Monografie Komitetu Gospodarki Wodnej PAN, XX, t. I, 379–388.
• Czaban, S., Mokwa, M. (1998). Charakterystyka hydrauliczna kanału powodziowego Wrocławskiego Węzła Wodnego. Zesz. Nauk. AR, 339, Konferencja, 21, Kudowa Zdrój.
• Dubicki, A. (2012). Minutowy przebieg powodzi – stany i opady. [W:] 15 lat po powodzi na Dolnym Śląsku. Red. J. Sobota. Wydz. Inżynierii, Kształtowania Środowiska i Geodezji Uniwersytetu Przyrodniczego, Wrocław.
• Głowski, R., Kasperek, R., Parzonka, W. (1995). Wstępna ocena zmienności oporów ruchu w korycie Środkowej Odry w przekrojach wodowskazowych Malczyce i Ścinawa. Zesz. Nauk. AR, 270, Konferencja X(2), Wrocław–Wojnowice, 37–42.
• IMGW-PIB (2011). Dorzecze Odry – Monografia powodzi 2010. Red. M. Maciejewski, M.S. Ostojski, T. Tokarczyk. IMGW, Warszawa, ss. 164.
• Karim, F. (1995). Bed configuration and hydraulic resistance in alluvial channel flows. J. Hydr. Engin. 121(1), 15–25.
• Pang, B. (1998). River flood flow and its energy loss. J. Hydr. Engin., 124(2), 228–230.
• Parzonka, W. (2008). Ocena wpływu rumowiska wleczonego na opory ruchu w korycie rzeki Odry. [W:] Meteorologia, hydrologia, ochrona środowiska – kierunki badań i problemy. Red. A. Dubicki. IMGW, Warszawa, 175–180.
• Parzonka, W., Mokwa, M., Banasiak, R., Kasperek, R. (1997). Sediment transport in Middle Odra below the channelized river section. 9th Intern. Conference on Transport & Sedimentation of Solid Particles, Kraków, 451–461.
• Parzonka, W., Kasperek, R., Głowski, R. (2010). Ocena degradacji koryta właściwego Odry Środkowej i program działań naprawczych. PAN, Kraków, 59–68.
• Van den Berg, J.H., Van Gelder, A. (1993). A new bedform stability diagram, with emphasis on the transition of ripples to plane bed in flows over fine sand and silt. Alluvial Sedimentation, Spec. Publ. Int. Ass. Sedimentology, 17, 1–21.
• Vanoni, V.A (red.) (1975). Sedimentation engineering. ASCE Manual and Reports on Engineering Practice, 54. ASCE, New York.
• Verhoeven, R., Banasiak, R., Okruszko, T., Swiatek, D., Chormański, J., Nowakowski, P. (2004). Numerical Modelling of river flow – data collection and problem solving. Key note lecture. Conference on Advances in Fluid Mechanics, 22–24 March 2004, Lisbon.
• Wormleaton, P.R., Hey, E.D., Sellin, R.H.J., Bryant, T., Loveless, J., Catmur, S.E. (2005). Behaviour of meandering overbank channels with graded sand beds. J. Hydr. Engin., 131(8), 665–681.
• Yang, S.-Q., Tan, S.-K. (2008). Flow resistance over mobile bed in a open-channel flow. J. Hydr. Engin., 134(7), 937–947.