Conveyance calculation for channels overgrown with grass by applying hydraulic equivalent thickness of grass layer

• Autorzy: Rimkus A.
• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The slopes of canalised brooks and ditches, which are the drainage water receivers, including open channels of other purposes are usually overgrown by grass. The slopes of naturalised channels are seldom if ever mowed. Therefore, when performing hydraulic calculations (for an average discharge at vegetation time, a maximum discharge during summer floods), it must be presumed that these channels are overgrown with luxuriant grass of 50-70 cm height. Thus, by estimating channel conveyance, i.e., possibility to allow the vegetation to exist, it is necessary to take the grass influence into account. For this purpose, it was necessary to work out a hydraulic calculation method for such channels. In the Lithuanian Institute for Water Management, a hydraulic calculation model was developed for naturalised channels overgrown by trees and grasses (Rimkus, 1996). To estimate the grass influence, the hydraulic research data published by Dąbkowski and Popek (1997) (Warsaw Agricultural University) were employed. To apply these data it was necessary to employ the method of equivalent hydraulic bottom.

PL

Wiele z rowów naturalnych cieków wodnych zarasta roślinnością trawiastą. Zmienia ona hydrauliczne właściwości koryt w tym także spadek hydrauliczny w korytach poddawanych zabiegom renaturalizacyjnym. Prowadząc obliczenia przepustowości takich koryt trzeba uwzględniać możliwość ich zarastania trawami o wysokości do 50-70 cm. Przyjęto, że praktyczniej jest w obliczeniach stosować współczynnik szorstkości i głębokości strumienia odnoszone do powierzchni pochylonych traw. Wykorzystując dane z doświadczeń DĄBKOWSKIEGO i POPKA [1997] sporządzono dla trzech natężeń przepływu q zależności współczynnika szorstkości щ od głębokości h1, odnoszących się do przekroju strumienia do dna koryta (tab. 1 i rys. 1). Z krzywych wyrównujących te zależności odczytano wyrównane wartości odpowiadających sobie n1 i h2. Przyjęto, że w analizowanym przypadku (gładkie szklane ściany boczne) promień hydrauliczny jest równy głębokości wody. W dalszych analizach wprowadzono pojęcie zastępczego dna koryta na poziomie wierzchołków przygiętych traw. Głębokość strumienia wody przy takim założeniu wynosi h=h1-t, gdzie t jest grubością przygiętych traw. Stosując wzór Chezy'ego dla całego przekroju i dla przekroju zastępczego o głębokości h i odpowiadającego jej współczynnika szorstkości n uzyskano wyrażenie (4), a następnie ze wzoru (5) na grubość warstwy traw t. Ze wzoru (5) obliczono wartości t przy założeniach czterech wartości współczynnika szorstkości warstwy przygiętych traw n i zebrano je w tabelach 3-6. Zmianę współczynnika szorstkości n wyrażono wzorem (6), w którym hgr jest wysokością traw w analizowanych doświadczeniach. Do obliczeń grubości warstwy przygiętych traw t użyto wzoru (7). Współczynniki liczbowe a1-a5 występujące w tym wzorze obliczono na podstawie wyników wspomnianych doświadczeń dla dwóch przypadków, opisanych wzorami (9) i (11). Wysokość traw w doświadczeniach wynosiła 0,35 m.

Słowa kluczowe

EN

hydrology; water management; equivalent hydraulic bottom; roughness coefficient; hydraulic calculation; open channel; grass; drainage

• Wydawca: -
• Czasopismo: Journal of Water and Land Development
• Rocznik: 2000
• Numer: 04
• Opis fizyczny: p.123-135,fig.,ref.

Twórcy

autor

Rimkus A.

• Lithuanian Institute of Water Management, Parko 6, Kedainiai, Lithuania

Bibliografia

• DABKOWSKI Sz.L., POPEK Z. 1997. Flow resistance in grass overgrown hydraulic channel. Journal Water and Land Development No. 1. p. 105-127.
• HEWLETT H.W.M., BOORMAN L.A., BRAMLEY M.E., 1987. Design of reinforced grass waterways CIRIA Report 116, London.
• JURCUK M., 1987. Gidravliceskie characteristiki tecenija v zarosshich ruslach (Hydraulic characteris¬tics of flow in overgrown channels). Dissertacija na soiskanie stepeni kandidata techniceskich nauk. Moskva.
• RADIUK A. A. 1973. K voprosu opredelenija ploskosti otsceta glubin v ruslach c povysennoj serocho- vatostju (Questions on estimating the plane for water depth measurement in the channels with the ar¬tificial roughness). Mezvuz. sb. tr. po tecnologiji i kompleksnoj mechanizaciji lesozagotovitelnykh rabot. Vyp. 1. Krasnojarsk, P. 55-63.
• REE W.O., CROW F.R. 1977. Friction factor for vegetated waterways of small slope. ARS-S-151, Washington D.C., U.S. Dept, of Agriculture, pp. 56.
• RIMKUS A. 1996. Hydraulic calculation method of overgrown with trees and washed channels. Hy¬draulic engineering and land management. International scientific conference. Proceedings. Kaunas, p. 103-106.
• TEMPLE D.M., ROBINSON K.M., DAVIS A.G. 1987. Mobility design of grass lined open channels. USDA, Agricultural Handbook No 667.
• VAIKASAS S., RIMKUS A., SIMNISHKIS K. 1976. K voprosu opredelenija ploskosti otsceta glubin pri modelirovaniji vodotokov. (Questions of estimating the plane for water depth measurement by mod¬elling of channels). Mashinnoe osushenie zatoplajemych zemel. p. 114-120.