Zastosowanie metody Churchilla w określeniu zdolności zbiornika wodnego w Krempnej do zatrzymywania rumowiska

• Autorzy: Michalec B. , Peczek K.

Warianty tytułu

EN

Application of Churchill method in the qualification of sediment trap efficency of water reservoir at Krempna

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

W światowej literaturze fachowej odnaleźć można wiele wzorów i nomogramów służących określeniu zdolności zbiorników do zatrzymywania rumowiska. Zdolność zbiorników wodnych do zatrzymania rumowiska, przedstawiona w postaci nomogramów lub wzorów, określana jest w funkcji wskaźników, którymi najczęściej są: współczynnik pojemności zbiornika (ang. capacity-inflow ratio – C/I) i współczynnika zlewniowy (ang. capacity-watershed ratio – C/W). W zależności od współczynnika pojemności zdolność zbiornika do zatrzymywania rumowiska wyznaczana jest ze wzorów Łopatina, Drozda, Karauševa, Brune’a. Współczynnik C/W wykorzystany w metodzie Brune’a-Allena, Browna Gottschalka. Churchill uzależnił zdolność zbiornika do zatrzymywania rumowiska od wskaźnika sedymentacji – SI (ang. sedimentation index). Wyznaczenie zdolności do zatrzymania rumowiska małych zbiorników wodnych stwarza znaczne trudności, gdyż większość istniejących wzorów i nomogramów służących wyznaczeniu tej zdolności została opracowana w wyniku badań dużych i średnich zbiorników wodnych. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń rzeczywistej zdolności małego zbiornika wodnego do zatrzymywania rumowiska βrz w kolejnych latach eksploatacji. Zdolność ta została określona na podstawie kilku pomiarów zamulania i obliczeń ilości rumowiska unoszonego dopływającego do zbiornika wodnego. Do badań wytypowano zbiornik w miejscowości Krempna na rzece Wisłoce. Obliczony wskaźnik sedymentacji, uwzględniający zmianę pojemności zbiornika w wyniku zamulania, wynosi 5,0⋅105÷1,4⋅106 s2⋅ft-1. Zdolność zbiornika w Krempnej do zatrzymywania rumowiska w pierwszym roku eksploatacji, określona na podstawie pomiarów zamulania wynosi 77,1% i jest wyższa od wartości określonej według wzoru Churchilla, wynoszącej 65%. Wzór Churchilla może służyć określeniu w sposób przybliżony wartości początkowej β. Określona redukcja wartości βCh w okresie osiemnastu lat eksploatacji zbiornika w Krempnej jest ponad dwukrotnie niższa od redukcji rzeczywistej zdolności od zatrzymania rumowiska – βrz. Zależność regresyjna w postaci βrz = 21,044Ln(SI)-222,35 umożliwia określenie zdolności zbiornika w Krempnej do zatrzymania rumowiska w kolejnych latach eksploatacji. Wprowadzony przez Churchilla wskaźnik sedymentacji może zostać wykorzystany do opracowania zależności umożliwiającej wyznaczenie zdolności małych zbiorników wodnych do zatrzymywania rumowiska. Wymaga to jednak prowadzenia systematycznych pomiarów zamulania oraz możliwości określenia ilości rumowiska dopływającego do zbiornika na podstawie danych hydrologicznych.

EN

In the world professional literature can find many formulae and the nomograph using to apprise of sediment trap efficiency of water reservoirs. Sediment trap efficiency of water reservoirs, introduces in the form of nomograph or formulae, is defined in the function of the coefficients which they are the most often: capacity- inflow ratio – C/I and capacity-watershed ratio – C/W. The reservoir sediment trap efficiency is determined from Łopatin’s, Drozd’s, Karaušev’s, Brune’s formulae in dependence on the capacity-inflow ratio. The C/W ratio is used methods of Brune-Allen’s, Brown’s and Gottschalk’s. Churchill defined the reservoir sediment trap efficiency in function of sedimentation index. Qualification of sediment trap efficiency of small water reservoirs creates considerable difficulties, because the majority of existing formulae and nomograph using to apprise of sediment trap efficiency was worked out in the result of the investigations of large and middle water reservoirs. The results of real sediment trap efficiency of the small water reservoir βrz in the following years of operation were introduced in this work. Sediment trap efficiency was qualified on the basis of several the measurements of silting and on the basis of calculations of the quantity of suspended sediment delivered to the water reservoir. The reservoir at locality Krempna on the river Wisłoka was chosen to investigations. Calculated sedimentation index of the studied reservoir, taking into account the change of the reservoir capacity in the result of silting, equals 5.0⋅105÷1.4⋅106 s2⋅ft-1. The sediment trap efficiency reservoir at Krempna in first year of operation, definite on the basis of measurements of silting carries out 77.1 % and is higher than the definite value according to the Churchill’s formula, equal to 65%. Churchill’s formula can be used to approximate qualification of the initial value β. Reduction of the value βCh in period eighteen years of the exploitation of the reservoir at Krempna is above twice lower than the reduction of real sediment trap efficiency - βrz. Regression relationship in form βrz = 21.044Ln(SI)-222.35 makes possible the qualification of the sediment trap efficiency of the reservoir at Krempna in the several years of operation. Introduced by Churchill sedimentation index can be used to the study of dependence enabling delimitation of the sediment trap efficiency of small water reservoirs. This requires however executing the systematic measurements of silting and the possibility of the qualification of the quantity of suspended sediment delivered to the reservoir on the basis of the hydrological data.

Słowa kluczowe

PL

male zbiorniki wodne; zbiorniki retencyjne; zbiornik Krempna; rumowiska rzeczne; rumowiska unoszone; sedymentacja; wskaznik sedymentacyjny; zdolnosc do zatrzymywania rumowiska; metody obliczen; metoda Churchilla

• Wydawca: -
• Czasopismo: Infrastruktura i Ekologia Terenów Wiejskich
• Rocznik: 2008
• Numer: 03
• Opis fizyczny: s.163-173,rys.,tab.,bibliogr.

Twórcy

autor

Michalec B.

• Katedra Inżynierii Wodnej, Uniwersytet Rolniczy w Krakowie, al.Mickiewicza 24/28, 30-059 Kraków

autor

Peczek K.

Bibliografia

• Batuca G. D., Jordaan M. J. Jr. Silting and Desilting of Reservoirs. A.A.Balkema. Rotterdam, Netherlands 2000.
• Bednarczyk T., Michalec B., Tarnawski M. Appraisal of Silting in Small Water Reservoir Related to the Erozional Processes. 9-th International Conference on Transport and Sedimentation of Solid Particles, 2–5 Sept.1997, Cracow 1997, s. 309–320.
• Bednarczyk T., Michalec B. Reduction in sediment trap efficiency of small reservoirs during their operation. Zesz. Nauk. Akademii Rolniczej we Wrocławiu, seria Konferencje XXXVI, Nr 438. 2002, s. 325–334.
• Brański J. Zmącenie wody i transport rumowiska unoszonego w rzekach polskich. Prace PIHM, z. 95, Warszawa 1968, s. 49–66.
• Brune G. M. Trap efficiency of reservoirs. Transactions, American Geophysical Union, No 34, 1953, 407–418.
• Dąbkowski L, Skibiński J., Żbikowski A. Hydrauliczne podstawy projektów wodnomelioracyjnych. PWRiL, Warszawa 1982.
• Dębski K. Próba oszacowania denudacji na obszarze Polski. Prace i Studia KGW PAN, II, cz. I, Warszawa 1959.
• Dynowska I., Maciejewski M. Dorzecze górnej Wisły. Cześć I, II, PWN, Warszawa–Kraków 1991.
• Fall B. Wytyczne do opracowania materiałów rocznikowych z zakresu rumowiska unoszonego. PIHM, Warszawa 1963.
• Heinemann H. G. Reservoir trap efficiency [in:] Erosion and Sediment Yield, Geo Books, Norwich 1963, s. 201–218.
• Łajczak A. Wpływ pomiaru, obliczeń i okresu obserwacji na wartość miar transportu zawiesiny na przykładzie rzek w polskich Karpatach. Gospodarka Wodna nr 6, 1989.
• Michalec B., Tarnawski M. Analysis of sediment trap efficiency of small water reservoirs. Proc. of 22st Conference of the Danube Countries, 30 Aug.-2 Sep. 2004, Brno, Czech Republic. Full text on CD, 2004.
• Michalec B., Tarnawski M. Assessment of sediment supplied to a small water reservoir at Krempna. Proc. of XXIII Conference on the Danubian Countries on the hydrological forecasting and hydrological bases of water management. Serbia, Belgrad, 2006. Full text on CD.
• Rausch D. L., Heinemann H. G. Measurement of reservoir sedimentation [in:] Erosion and Sediment Yield. Some Methods of Measurement and Modeling, 1984, s. 179–200.
• Reniger A. Zagadnienia erozji gleb w Polsce. Prace i Studia KGW PAN, II, cz. I, Warszawa 1959.
• Roehl J. Sediment source area, delivery rations and influencing morphological factors. IAHS publ. 59, 1962, s. 202–213.
• Wischmeier H. W., Smith D. D. Predicting rainfall erosion losses-a guide from cropland east of the Rocky Mountains. USDA, Agriculture Handbook, No. 282, 1965.
• Wiśniewski B., Kutrowski M. Budownictwo specjalne w zakresie gospodarki wodnej. Zbiorniki wodne. Prognozowanie zamulania. Wytyczne instruktażowe. Biuro Studiów i Projektów Budownictwa Wodnego „Hydroprojekt”, Warszawa 1973.