Wpływ roślin na zmianę profilu prędkości przepływu w małym cieku

• Autorzy: Chalfen M. , Molski T. , Tyminski T.

Warianty tytułu

EN

The influence of vegetation on velocity profiles in small river

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Roślinność porastająca koryto cieku istotnie oddziałowuje na warunki przepływu. Redukcji ulega czynny przekrój przepływowy, zaburzone jest pole prędkości i rosną opory przepływu. Konsekwencją tego jest zmiana położenia zwierciadła wody, wzrost głębokości w porównaniu do przepływu w korycie bez roślin. Jednym ze sposobów matematycznego opisu oddziaływania hydraulicznego roślin są równania zachowania pędu dla przepływu w korycie z drzewami oparte na koncepcji lepkości wirowej, zaproponowane przez Rowińskiego i Kubraka [2002]. Równania powyższe rozwiązano, wykorzystując jawny i niejawny schemat różnicowy, otrzymując jako rozwiązanie rozkład prędkości przepływu w profilu pionowym. Dokładność zaproponowanych algorytmów przetestowano, porównując rozwiązania numeryczne ze szczególnymi rozwiązaniami analitycznymi, uzyskując bardzo dobrą zgodność. Wyliczony z modelu rozkład prędkości wykorzystano do wyznaczenia wielkości przepływu. W celu oceny możliwości zastosowania opracowanego modelu do obliczeń małych cieków z roślinnością przeprowadzone zostały badania terenowe na odcinku cieku Ślęganina. Oprócz pomiarów geodezyjnych, wykonane zostały profile lokalnej prędkości przepływu dla przekrojów porośniętych oraz wolnych od roślinności. Wyniki pomiarów terenowych posłużyły do weryfikacji modelu matematycznego bazującego na równaniach zachowania pędu.

EN

Vegetation growing in the River Bed is strongly influencing flowing condition. Effective flow section is reduced, velocity field is disturbed and flow resistance is increased. Its consequence is change of water level and depth in comparison with flow in river bed without vegetation. Equations of momentum conservation in river bed with trees based on a concept of whirly viscosity proposed by Rowiński and Kubrak [2002] are one of mathematical description of vegetation hydraulic influence. Above equations were solved using implicit and explicit differential scheme to determine flow velocities distribution in vertical profile. Accuracy of proposed algorithms was tested by comparing numerical solutions with detailed analytical solution obtaining very good conformity. Velocity distribution calculated on the base of the model was used to determine volume of the flow. To evaluate possibilities of using developed model for calculation concerning small rivers with vegetation, some filed investigation on one section of Ślęganina river were carried out. Despite of geodetic measurements, some profiles of local flow velocities for vegetated and free of plants sections were made. Field measurements results were used for verification of mathematical model based on equations of momentum conservation.

Słowa kluczowe

PL

cieki wodne male; ciek Sleganina; roslinnosc wodna; przeplyw wody; predkosc przeplywu; opor przeplywu; modele matematyczne; badania terenowe

• Wydawca: -
• Czasopismo: Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
• Rocznik: 2010
• Numer: 08/1
• Opis fizyczny: s.153-164,fot.,rys.,bibliogr.

Twórcy

autor

Chalfen M.

• Katedra Matematyki, Uniwersytet Przyrodniczy we Wrocławiu, Wrocław

autor

Molski T.

autor

Tyminski T.

Bibliografia

• Bajkiewicz-Grabowska E., Magnuszewski A., Mikulski Z. Hydrometria. Wydawnictwo Naukowe PWN, Warszawa 1993, s. 313.
• Byczkowski A. Hydrologia. Tom 1. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 1999, s. 416.
• Dąbkowski Sz.L., Pachuta K. Roślinność i hydraulika koryt zarośniętych. Wydawnictwo IMUZ, Falenty 1996, s. 152.
• Głuchowska A. Wpływ zarastania rowów na wielkość współczynnika szorstkości koryta. Rozprawa doktorska (maszynopis), Akademia Rolnicza we Wrocławiu, Wrocław 2005, s. 125.
• Kowalski J., Molski T., Ekspertyza w sprawie wpływu piętrzenia wody Odry stopniem Brzeg Dolny na grunty obrębu Raków, gm. Oborniki Śląskie, powiat trzebnicki, Wrocław 2009 (maszynopis).
• Kubrak E., Marciszewska K., Dohojda M., 2005. Małe ugięcie elementów elastycznych po wpływem parcia dynamicznego wody. Acta Scientiarum Polonorum, Architectura, 4 (2), 2005, s. 27–35.
• Kubrak J. (red.), Nachlik E. (red,). Hydrauliczne podstawy obliczania przepustowości koryt rzecznych. Wydawnictwo SGGW, Warszawa 2003, s. 317.
• Mokwa M. Sterowanie procesami fluwialnymi w korytach rzek przekształconych antropogenicznie. Zeszyty Naukowe Akad. Rol. we Wrocławiu, Rozprawy, 439, Wrocław 2002, s. 137.
• Pływaczyk L., Opinia techniczno-prawna dotycząca ponownego uruchomienia pompowni Raków dla potrzeb odwodnienia użytków rolnych położonych w zlewni rowu Nr 1 (Ślęganina). Wrocław 1993, (maszynopis)
• Rowiński P., Kubrak J. Velocity profiles on vegetated flood plains. Proceedings of the International Conference on Fluvial Hydraulics, River Flow, 2002, p. 303-309.
• Tymiński T. (red.). Analiza wpływu roślinności sprężystej na warunki hydrauliczne przepływu w korytach zarośniętych. Tom 1: Właściwości mechaniczne roślin giętkich. Monografia. Wyd. Uniw. Przyr. we Wrocławiu, Wrocław 2007, s. 82.
• Tymiński T. Wpływ roślinności międzywala na warunki przepływu w korycie wielkiej wody. Rozprawa doktorska (maszynopis), Akademia Rolnicza we Wrocławiu, Wrocław 1999, s. 199.