curs 2 generalitati, topo, gis, mu
DESCRIPTION
dsTRANSCRIPT
Conf. D. Nistoran, UPB 1
HIDRAULICA
TEHNICA
Recapitulare CURS 1
Facultatea de Energetică
Specializarea Hidroenergetică
Titular curs: conf. dr. ing. Daniela E. Nistoran
Conf. D. Nistoran, UPB 2 2
Cap. 1. GENERALITĂȚI PRIVIND
CURSURILE DE APĂ
1. Clasificare cursuri apă
2. Mărimi geometrice caracteristice
3. Forme tipice ale canalelor artificiale
4. Mărimi hidraulice caracteristice
5. Pante caracteristice
6. Regimuri de curgere
7. Hidrometria nivelului și adâncimii apei. Repartiția presiunilor pe verticală, în secțiune
8. Hidrometria vitezelor. Repartiția vitezelor într-o verticală de măsură și în secțiune
9. Hidrometria debitelor Recapitulare
Conf. D. Nistoran, UPB 3 Conf. D. Nistoran, UPB 3
8. DISTRIBUȚIA / EPURA / HODOGRAFUL
VITEZELOR ÎNTR-O VERTICALĂ DE MĂSURĂ
pat mai rugos
pat mai neted
Relaţii aproximative pentru determinarea vitezei medii
într-o verticală de măsură
Vmax – se atinge
la aproximativ 0,2h
de oglinda apei intr-o
verticală de măsură
h < 0,2m
sv svV 9,08,0
V
h (0,20,4)m
0,2h
2
2,08,0 vvV
0,8h
h > 0,4m
albie mai îngustă,
maximul vitezei
mai jos
vântul influențează cu
mai puțin de 10% viteza
de la suprafața curentului
izotahe
6,0vV
0,6 h
Conf. D. Nistoran, UPB 4 Conf. D. Nistoran, UPB 4
Coeficienții datorați repartiției
neuniforme a vitezei pe secțiune
• Coeficient Coriolis, (în relația lui Bernoulli de conservare a energiei)
• Coeficient Boussinesq (în relația de conservare a impulsului / cantității de mișcare)
(1,01 -1,2) pt. albii prismatice
1,2 pt. albii neregulate
și secțiuni compuse
(1,03 -1,36) pt. albii prismatice
(1,6 – 2) pt. albii neregulate
și secțiuni compuse AV
dAv
3
3
AV
dAv
2
2
AV
AVi
ii
3
3
AV
AVi
ii
2
2
Conf. D. Nistoran, UPB 5 Conf. D. Nistoran, UPB 5
HIDROMETRIA VITEZELOR
1. cu flotori / plutitori: vs
2. morișca hidrometrică:
formula de calcul V = a+k•n
2. electromagnetice
3. acustice / radar (ADV)
a, k = constantele
moriștii (se
determină
prin etalonare cu
un
aparat mai precis)
Conf. D. Nistoran, UPB 6 Conf. D. Nistoran, UPB 6
HIDROMETRIA VITEZEI PE RÂURI (cont.) Greutate (de formă hidrodinamică) adăugată
pentru viteze mari ca sa nu oscileze morișca
Conf. D. Nistoran, UPB 7 Conf. D. Nistoran, UPB 7
vs
HIDROMETRIA VITEZELOR CU
PLUTITORI
Oferă o estimare a valorii vitezei în lipsa unui echipament de măsură. De preferat să se folosească
plutitori biodegradabili, în caz că nu pot fi recuperați. Ex: bețe, portocale sau coji de portocală (f. vizibile). Eventual mingi (tenis/ping-pong, sticle, bucata de polistiren).
Sunt necesare 3 teste (pentru a avea o medie) și 3 persoane Persoana din amonte dă
drumul la flotor și pornește cronometrul
Persoana din aval prinde flotorul și anunță când să se oprească cronometrul
Cea de-a treia persoană notează durata de parcurs a flotorului
sVV 8,0
centru
centrust
LV
3
tan gassdreaptascentrus
s
VVVV
Conf. D. Nistoran, UPB 8 Conf. D. Nistoran, UPB 8
9. HIDROMETRIA DEBITELOR Alegerea metodei depinde de mărimea curentului
1. Metoda volumetrică - doar pt. debite foarte mici
2. Metoda deversorilor (capitol special)
3. Indirect – din Cheia limnimetrică (capitol special)
4. Prin integrarea (exploararea) câmpului de viteze (viteză x aria secțiunii)
Metoda grafo-analitică (din măsurători punctuale ale vitezei locale);
Metode acustice moderne: ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler).
5. Metoda diluției – prin măsurarea concentrației de trasor în aval de secțiunea de lansare:
Cu soluții saline
Cu coloranți solubili netoxici (rodamină), a căror concentrație foarte mica (până la 0,01 ppb) poate fi măsurată
Conf. D. Nistoran, UPB 9 Conf. D. Nistoran, UPB 9
MASURAREA DEBITULUI PRIN
INTEGRAREA VITEZEI PE SECȚIUNE
(metoda grafo-analitică)
Presupune măsurarea prealabilă a adâncimilor (determinarea profilului transversal) și vitezelor în mai multe verticale de măsură (8-15) și puncte ale secțiunii transversale.
În fiecare verticală de măsură se calculează viteza medie, Vi
Pentru fiecare fâșie verticală a ariei secțiunii (i-j) se calculează debitul elementar, qi-j
Se însumează toate debitele elementare
bi-j
l1
l2 l3
h3 h2 h1
n
i
ji
jiji
jiji qQVVhh
bq122
Conf. D. Nistoran, UPB 10 Conf. D. Nistoran, UPB 10
MASURAREA DEBITELOR PRIN
METODA DILUȚIEI / AMESTECULUI /
CHIMICĂ
Pretabilă la râuri mici și repezi, de munte.
Se măsoară conductivitatea electrică sau concentrația de sare din apa naturală a râului (C0).
Se diluează o cantitate dată de sare într-o găleată de apă (de ex. 1kg)
Se varsă soluția salină în râu (netoxică).
În aval de locul în care s-a vărsat soluția (la o distanță de aprox. 20 ori lățimea râului) se înregistrează valorile conductivității electrice a apei la intervale mici de timp (de ex. la fiecare 5s) și se compară cu conductivitatea naturală a apei râului
Alternativ, în locul conductivității se poate măsura evoluția în timp a concentrației de sare din apă (curbe de concentrație / restituție / polutograme) prin prelevarea unor probe de apă și analiza lor.
2
1
02
21
C
Cq
CC
CCqQ
Q = debitul curentului
q = debitul solutiei (debit de lansare din găleată)
C1= concentratia solutiei lansate;
C0 = concentrația inițială a soluției din râu (de obicei = 0)
C2 = concentrația probei recoltate.
Conf. D. Nistoran, UPB 11 Conf. D. Nistoran, UPB 11
MĂSURAREA DEBITULUI PRIN
METODA TRASORILOR
0
)( dttC
CVQ
trasorinitialătrasorinitial
Conf. D. Nistoran, UPB 12 Conf. D. Nistoran, UPB 12
MĂSURAREA DEBITELOR CU ADCP - ADCP-ul este tractat de un catamaran / trimaran din mal în mal sau este
montat pe o navă. Se fac minimum 2 parcurgeri.
- Exista și variante care se montează submerse, pe fundul canalului/râului,
sau pe taluz.
- Aparatul măsoară concomitent:
• batimetria profilului transversal / secțiunii
• viteza locală,
• debitul lichid și
• debitul solid sedimente
Conf. D. Nistoran, UPB 13 Conf. D. Nistoran, UPB 13
Alegerea secțiunii de măsură a
vitezei / debitului pe un râu:
locația Stației hidrometrice (SH) Condiții:
Secțiune stabilă în timp, cu pat și maluri neerodabile (rocă, zonă betonată), care poate fi măsurată
Departe de zone cu îngustări / lărgiri de secțiune (care pot influența suprafața liberă prin curbe de remuu): sector drept pe o lungime de 4-5 lățimi de secțiune
Nu există aport sau prelevare de debit de suprafață sau subteran
Accesibilă în siguranță tot timpul anului, de pe o structură montată / construită
Preferabil nu departe de o bornă cadastrală
Nu departe de un limnimetru
Vitezele sau debitele nu depășesc posibilitățile de măsură ale instrumentelor sau înălțimea personalului
Puține vârtejuri sau zone de apă moartă (viteză nulă), puține obstacole
Debitele să difere față de cele de la SH din amonte și aval cu cel puțin 20%. La confluențe sunt obligatorii
Conf. D. Nistoran, UPB 14 Conf. D. Nistoran, UPB 14
Modelare numerică 1D, 2D sau 3D ?
1D
2D
3D
xv
Conf. D. Nistoran, UPB
xvyv
Conf. D. Nistoran, UPB 15 Conf. D. Nistoran, UPB 15
Câteva întrebări din Cap. 1 1. Explicați ce se întâmplă dinspre izvor spre vărsare cu
următoarele caracteristici ale unui curs de apă: debitul, viteza medie, adâncimea, dimensiunea medie a particulelor solide de pe patul albiei, panta talvegului.
2. Care sunt mărimile geometrice caracteristice ale unui curs de apă?
3. Dar mărimile hidraulice?
4. Cum se fac măsurătorile de viteză, nivel, adâncime, debit?
5. Cât timp evoluează / se modifică albia unui râu?
6. Care sunt cauzele principale ale inundațiilor?
7. Cum afectează urbanizarea riscul la inundații?
8. Cum și de ce se măsoară cota apelor în caz de viituri?
9. Ce măsuri se pot lua pentru reducerea riscului de inundații?
10. Ce măsurători și instrumente de măsură sunt necesare pentru a modela curgerea unui râu pe un sector?
Conf. D. Nistoran, UPB
HT
CURS 2
NOȚIUNI DE GEODEZIE, TOPOGRAFIE,
TELEDETECȚIE ȘI GIS
Conf. D. Nistoran, UPB 17 17
Noțiuni de GEODEZIE
Coordonate geografice Coordonate geografice –
unghiul format de raza punctului față de Ecuator și Meridianul 0 Longitudine geodezică – arcul /
unghiul la centrul sferei, A, măsurat de la meridianul Greenwich până la meridianul locului (- / V pt. emisfera vestică)
Latitudine geodezică – arcul / unghiul la centrul sferei, A, măsurat de la centrul sferei în raport cu Ecuatorul, până la paralela locului (- / S pt. emisfera sudică)
Altitudine geodezică – distanța punctului de pe geoid față de elipsoidul care îl aproximează, h.
N
E
A
A
''43'2544
''11'526
Ex. Casa Poporului
(din Google Earth)
geoid
Conf. D. Nistoran, UPB 18 Conf. D. Nistoran, UPB 18
Coordonate carteziene coordonate carteziene:
distanța punctului A față de originea unui SR Oxyz (xA, yA, zA) in centrul pământului
Axa Oz – axa polilor (înclinată), Ox si Oy –în planul ecuatorial
Geoidul (Pământul) este aproximat mai bine printr-un elipsoid, nu printr-o sferă
Diferențele dintre coordonatele carteziene calculate pentru același punct pe sferă și elipsoid sunt relativ mici (la x și y - de ordinul secundelor), însă, transformate în distanțe sunt mari, 100 m.
elipsoidptc
z
a
yx
sferaptRzyx
.1
.
2
2
2
22
2222
a = semiaxa ecuatorială
în semicercul ecuatorial (1)
c = semiaxa polară
în semicercul meridianului
0 (2)
Conf. D. Nistoran, UPB 19 Conf. D. Nistoran, UPB 19
PROIECTII CARTOGRAFICE
metode de reprezentare în plan a suprafetei terestre
asigura corespondenta între coordonatele geografice si ale punctelor de pe elipsoidul terestru si coordonatele rectangulare x si y ale acelorasi puncte pe harta
Pot fi:
Plane / planare
Cilindrice
Conice
Eliptice Toate introduc distorsiuni
unghiulare sau de dimensiuni, deci implicit de suprafață
Conf. D. Nistoran, UPB 20 Conf. D. Nistoran, UPB 20
1. Proiecția cilindrică - UTM
(Universal Transversal Mercator)
Suprafața pământului se
proiectează pe un cilindru.
Longitudinea și latitudinea sunt
linii drepte
Europa
Conf. D. Nistoran, UPB 21 Conf. D. Nistoran, UPB 21
2. Proiecțiile pseudo-cilindrică
și eliptica
Sacrifică
reprezentarea
unghiurilor în
favoarea
reprezentării mai
corecte a ariilor
Conf. D. Nistoran, UPB 22 Conf. D. Nistoran, UPB 22
4. Proiecția conică (Lambert)
Suprafața
Pământului este
proiectată pe un
con
Harta Romaniei in proiectie conică
Conf. D. Nistoran, UPB 23 Conf. D. Nistoran, UPB 23
3. Proiecții planare Suprafața Pământului este
proiectată pe un plan
Mai mult pentru zonele polare
În România se folosește din 1973 conf. STAS proiecția planară Stereo(grafic) 70, care permite reprezentarea intregii tari pe un singur plan cu erori minime
Polul proiecției este situat in centrul geometric al României, la N de orașul Făgăraș
Se folosește pentru harți, planuri cadastrale
Conf. D. Nistoran, UPB 24 Conf. D. Nistoran, UPB 24
Sisteme de coordonate și Nivele
de referință. Georeferențiere
Datum (in soft-urile de GIS) reprezintă nivelul 0 pt. cote / elevații / altitudini (coordonata Oz) si este nivelul elipsoidului care aproximează geoidul
pt. coordonatele carteziene folosite în România (X, Y, Z – in m) - sistemul Stereo 70 (care are la bază elipsoidul Krasowski): S-42 România (Dealul Piscului)
pt. coordonatele geografice (longitudine, latitudine – în grade) specifice măsurătorilor cu GPS-ul și folosite la nivel internațional: sistemul WGS 84 (sistem 3D ce are la bază elipsoidul WGS 84).
Nivel de Referință - în Hidrologie / Hidraulică / Hidrotehnică se folosesc: MN (Sulina sau Constanța – pt. proiectele naționale), M.Baltică (pt. proiectele făcute cu fosta URSS, de ex. CHE Bicaz), M. Adriatică (pt. proiectele europene, de ex. CDMN)
Georeferențiere a unei hărți – aducerea ei la un sistem de coordonate cunoscut
Conf. D. Nistoran, UPB 25 Conf. D. Nistoran, UPB 25
Conf. D. Nistoran, UPB 26 Conf. D. Nistoran, UPB 26
GPS (Global Positioning System) de precizie
(aprox. 4000 Euro) – poate intra în legătură
prin intermediul antenei sale cu cei 28 sateliți
(necesari minimum 3 pentru transmiterea cu
exactitate a cotelor)
Precizia pe verticală a DGPS (GPS-uri
diferențiale, la care se folosesc mai multe
receptoare), în măsurători statice este de
ordinul mm (nu ca la GPS-urile navigator
ieftine!)
Precizia pe verticală în măsurători cinetice /
în mișcare – de ordinul cm-m.
Topometrie 1: INSTRUMENTE DE
MĂSURĂ A COTELOR TERENULUI
Conf. D. Nistoran, UPB 27 Conf. D. Nistoran, UPB 27
Stația totală; Măsurând unghiuri și distanțe calculează
coordonatele punctelor.
Se pleacă de la borne topo (cadastrale), de coordonate
cunoscute și se verifică ultima cotă tot pe o bornă
Se poate face o drumuire (poligon închis) pentru verficare.
Topometrie 2: INSTRUMENTE DE
MĂSURĂ A COTELOR TERENULUI
drumuire
cu stația
totală
Conf. D. Nistoran, UPB 28 Conf. D. Nistoran, UPB 28
Pt măsurători de mare densitate: sistemul LiDAR (Light Detection and
Ranging) din avion
Rezultatul măsurătorilor: reprezentarea digitală a topografiei terestre în
DEM (Digital Elevation Model) – Modele Numerice/Digitale de
Elevatie/Altimetrice, sau
DTM (Digital Terrain Model) – Modele Numerice/Digitale ale Terenului
Topometrie 3: INSTRUMENTE DE
MĂSURĂ A COTELOR TERENULUI
Conf. D. Nistoran, UPB 29 Conf. D. Nistoran, UPB 29
Ce este GIS?
GIS (Geographic Information System) este un sistem computerizat capabil să stocheze și să manipuleze date spațiale
Este un instrument de analiză, capabil să să răspundă la interogări și să producă hărți interactive
Datele sunt achiziționate prin:
Ridicări topografice pe teren cu GPS-ul, stația totală, LiDAR
Digitizarea hărților (curbe de nivel, alte date)
Conf. D. Nistoran, UPB 30 Conf. D. Nistoran, UPB 30
Tipuri de date GIS
Vector Puncte
SH
Baraje
Ridicări topografice punctuale
Linii Curbe de nivel
Limita bazinului hidrografic
Rețele hidrografice
Rețele de drumuri, căi ferate
Raster Fotografii aeriene
Imagini satelitare
utilizarea terenului
Fiecare punct din baza de date, are asociate, pe lângă valoarea corespunzătoare mărimii definite și poziția geografică de pe glob
Conf. D. Nistoran, UPB 31 Conf. D. Nistoran, UPB 31
Ce sunt un Model Digital
(Numeric) al Elevației (DEM) sau al
Terenului (DTM) - MNT?
Reprezentarea digitală a topografiei terestre
Indispensabilă pentru modelări hidrologice: Calcule la nivelul bazinului
hidrografic, aflarea pantelor și direcției de scurgere a apei pe versanți, formarea rețelei hidrografice
transformarea precipitațiilor de pe versanți în debite.
și pentru modelări hidraulice propagarea viiturilor în albii
determinarea hărților de inundabilitate, a riscului și pagubelor
Conf. D. Nistoran, UPB 32 Conf. D. Nistoran, UPB 32
TELEDETECȚIE (remote sensing)
și FOTOGRAMMETRIE Știința prin care se
măsoară, analizează și observă de la distanță obiecte sau procese, cu ajutorul unui senzor transportat de: Sateliți
imagini satelitare (ex. Google Earth) – fără elevație (pot fi gratuite)
Date spațiale – cu elevație (de obicei costa cu atât mai mult cu cât sunt mai precise).
Avioane Aerofotograme și
ortofotoplanuri
Date LiDAR
Aplicații: Monitorizarea inundațiilor
Monitorizarea stratului de zăpadă
Monitorizarea calității aerului
Conf. D. Nistoran, UPB 33 Conf. D. Nistoran, UPB 33
Imagine satelitara cu harta inundatiilor
produse prin ruperea digului Dunării la
Bistreț (2006)
Conf. D. Nistoran, UPB 34 Conf. D. Nistoran, UPB 34
Unde găsim hărți georeferențiate
și date spațiale?
Pt. România – Ex.: site-ul Universității Buc. Facultatea de Geografie http://earth.unibuc.ro/download/hartile-sovietice-50k hărți la scara
1:50.000 (50k)
http://earth.unibuc.ro/harti/
http://earth.unibuc.ro/download/datele-srtm90-reproiectate-in-stereo70 date spațiale SRTM 1:100.000 (100k)
Si multe altele…
Tutoriale: http://www.geotutorials.ro/
Etc.
Conf. D. Nistoran, UPB 35 Conf. D. Nistoran, UPB 35
Programe pentru lucru cu
hărțile și datele GIS
ArcGis
OpenGIS
Global Mapper și altele…
Pentru Hidraulică:
Interfața pentru HEC-RAS (River Analysis Software): HEC-
GeoRAS
Pentru Hidrologie:
Interfața pentru HEC-HMS (Hydrologic Modeling Software):
HEC-GeoHMS
CAP. 3 MIȘCAREA
UNIFORMĂ (M.U.)
Notă: pentru a putea face la
seminar problemele de M.U. din
Cap. 3, se va studia acesta
înaintea Cap. 2
Conf. D. Nistoran, UPB 37 Conf. D. Nistoran, UPB 37
Cap. 3. MIȘCAREA UNIFORMĂ
1. Generalități
2. Ecuația lui Chezy. Cheia limnimetrică
3. Relația lui Manning
4. Coeficientul de rugozitate. Valori
5. Rugozitatea echivalentă pentru secțiuni compuse
6. Calculul MU în canale artificiale
7. Exercițiu / Temă
Conf. D. Nistoran, UPB 38 Conf. D. Nistoran, UPB 38
1. Generalități MU
Toți parametrii hidraulici (h, A, V, I, rugozitate) rămân constanți de-a lungul curgerii (cu x), adică în orice secțiune
i = J = Je = Jf (hlocale = 0)
Adâncimea în MU = adâncime normală = hn
Specifică scurgerilor prin canale artificiale pe sectoare depărtate de extremitățile acestora.
Pe râuri se poate aproxima MU doar pe sectoare prismatice pentru calcule primare, simpliste, care să ofere rezultate foarte aproximative
i
Je
J
hn
MRV
Lac
MGV MU
x
Cădere
hidraulică
Conf. D. Nistoran, UPB 39 Conf. D. Nistoran, UPB 39
2. ECUAȚIA CHEZY
RiChV n
iKRiAChQ nn )(
i
QRAChK nn
= coeficient Chezy
[C]SI = m0.5/s
Kn = Debitanța / Modul de debit /
Capacitate de transport în MU –
independent(ă) de pantă
[Kn]SI = m3/s
C (rugozitatea patului, R)
Ipoteze:
• MU, turbulent rugoasă
• albie prismatică, i > 0
i > 0
Ff G sin
A h
Gcos
dx Q
G x
P
sinGF f
idxAgdxAgG
dxPVkdxPAF ff
sinsin
2
00
iP
A
k
ghV n
Relația lui
Chezy
(1.1)
(1.2)
(1.3)
k
gC
C
Conf. D. Nistoran, UPB 40 Conf. D. Nistoran, UPB 40
CHEIA LIMNIMETRICĂ și CURBA
CAPACITĂȚII DE TRANSPORT
Kn
hn
Q(hn)
i creşte
i scade
Q
hn hn
hn
hn
Kn(hn)
în MU (permanentă) cheia limnimetrică
– dependență biunivocă
În MnP – dependență “în buclă” (histerezis)
cotele la sosirea undei de viitură
(pe hidrograful ascendent) <
cotele la plecarea undei de viitură
(pe hidrograful descendent)
Q(h)
ramura
ascendentă
ramura
descendentă
hasc.
hdesc.
Conf. D. Nistoran, UPB 41 Conf. D. Nistoran, UPB 41
RELAȚIA LUI MANNING
6
1
6
11
RkRn
C Str
Strkn
1
iRn
V 3/21
n = coeficient Manning de rugozitate
(folosit în țări anglo-saxone și România)
kStr = coeficient Strickler de rugozitate
(țări francofone)
[n] = m1/3/s
Ecuația
Chezy-Manning
Relația lui Manning (- Strickler)
iP
A
nQ
3/2
3/51
(1.4)
Introducând expresia (1.4) a lui Manning în relația lui
Chezy (1.1) pentru V și (1.2) pentru Q
Ecuația Chezy – Manning pentru V (1.5),
respectiv pentru Q (1.6)
(1.4)
(1.5)
(1.6)
Conf. D. Nistoran, UPB 42 Conf. D. Nistoran, UPB 42
mnnnnnn 43210
Coeficientul de rugozitate Manning
n0 = valoarea de bază pentru albia dreaptă, uniformă, fără vegetație; caracterizează materialul (nisip, pietriș, pământ, beton etc)
n1 = factor de corectie datorat iregularităților: 0,01 – iregularități mici, 0,03 – iregularități mari ale patului
n2 = factor de corectie datorat modificărilor de formă și dimensiune
n3 = factor de corectie datorat obstrucțiilor (insule, pile/picioare de pod, culee, bușteni etc.)
n4 = factor de corectie datorat vegetației (mai mare vara)
m = factor de corectie datorat meandrelor (coeficientul de meandrare / indicele de sinuozitate)
Variația coef. de rugozitate:
cu vegetația Naturală - sezonieră
Antropică - prin întreținerea (“toaletarea”) albiilor
Cu debitul / nivelul
hn
Q(hn)
n2 <
n1 >
Q
h
h2
h1
l
L
l
Lm
coeficientul de meandrare /
indicele de sinuozitate
Conf. D. Nistoran, UPB 43 Conf. D. Nistoran, UPB 43
4. VALORI ORIENTATIVE ALE
COEFICIENTULUI DE RUGOZITATE
Materialul albiei râului
sau cămășuielii canalului n0 kS
Canale drepte cu taluz betonat 0.012 – 0.016 60 - 80
Canale drepte, cu taluz neprotejat,
(din pământ) și puțină vegetație
0.02 – 0.025 40 - 50
Râu cu pietriș și vegetație în albie 0.025 – 0.035 20 – 40
Râuri de munte cu bolovani 0.03 – 0.05 20 – 35
Albie majoră cu vegetație 0.06 – 0.1 10 - 15
Experiența inginerească pentru a stabili o valoare a coeficientului de rugozitate
este indispensabilă!
Valoari reale pentru un anumit râu se obțin prin modelare numerică hidraulică și
calibrarea modelului pe date măsurate de niveluri și debite.
Mai multe informații se pot găsi la www.fhwa.dot.gov/bridge/wsp2339.pdf
Conf. D. Nistoran, UPB 44 Conf. D. Nistoran, UPB 44
n = 0,023
n = 0,031
n = 0,11
n = 0,14
Conf. D. Nistoran, UPB 45 Conf. D. Nistoran, UPB 45
Din manualul Hydraulic
Reference HEC-RAS:
valorile lui n pentru
albii minore și majore
Conf. D. Nistoran, UPB 46 Conf. D. Nistoran, UPB 46
Din Hydraulic
Reference
HEC-RAS :
valorile lui n pentru
canale artificiale
Conf. D. Nistoran, UPB 47 Conf. D. Nistoran, UPB 47
Din manualul Hydraulic
Reference
HEC-RAS:
valorile lui n pentru
albii excavate sau
dragate
Conf. D. Nistoran, UPB 48 Conf. D. Nistoran, UPB 48
In Română:
Îndreptar pentru calcule hidraulice
Kiselev, Ed. Tehnică, 1988
Conf. D. Nistoran, UPB 49 Conf. D. Nistoran, UPB 49
5. RUGOZITATEA ECHIVALENTĂ
PENTRU ALBII COMPUSE
3/2
3/2
1
5.1
P
Pn
n
N
i
ii
e
P2, n2
P1, n1
P3, n3
Horton-Einstein
2/1
2/1
1
2
P
Pn
n
N
i
ii
e
Pavlovski
P1, P2, … PN
(n1, n2, … nN)
N
i i
ii
e
n
RP
PRn
1
3/5
3/5
Lotter
Conf. D. Nistoran, UPB 50 Conf. D. Nistoran, UPB 50
Calculul debitului pentru albii
compuse
AMs
AMs
AMs
AMs
AMd
AMd
AMd
AMd
am
am
am
am
AMsAMdamt iP
A
ni
P
A
ni
P
A
nQQQQ
32
35
32
35
32
35
111
am
amL
zi
AMd
AMdL
zi
AMs
AMsL
zi
,
,
L
z
PPP
AAA
ni
P
A
nQ
AMsAMdam
AMsAMdam
et
t
e
t
32
35
32
35
11
LAMd
Lam
nam, Pam
nAMs , PAMs nAMd , PAMd
A.M.s. A.M.d
A.m.
AAM
Aam
LAMs
Q
Prin însumarea debitelor pe porțiuni
Cu rugozitatea echivalentă
Conf. D. Nistoran, UPB 51 Conf. D. Nistoran, UPB 51
Tema nr. 1 (vezi fișier pdf separat)
MIȘCAREA UNIFORMĂ
Date cunoscute:
Panta talvegului: i = 0.002
Adâncimea la revărsare: h = 2m (la care apa se revarsă în A.M.)
Panta taluzului : 2 H /1 V (m = 2)
Mărimi de calculat:
A. n = 0,0526, Q = ? V = ? Regimul de curgere? Trasați cheia limnimetrică h(Q,n).
B. n’ = 0,04, Q’ = ?, V’ = ?; Trasați noua cheie limnimetrică h’(Q,n’). Punctul curent.
h’’ și V’’ corespunzătoare lui Q?
C. Faleză pietonală care sa fie inundată la Q’’ = 10,7 + (-1)N·0,1 m3/s; hp = ?
n’’ = 0,033 faleză.; Q’’’ (h = 2m) = ? Foloșiți două metode de calcul.
1.5 m
4 m
h = 2 m
2
1 n
2 m
4 m
2
1 hp
1.5 m
n’ n’’
Conf. D. Nistoran, UPB 52 Conf. D. Nistoran, UPB 52
Câteva întrebări
1. Ce este Geodezia și ce utilitate are în Hidraulică?
2. Ce este Topografia și ce utilitate are în Hidraulică?
3. Ce este Teledetecția și ce utilitate are în Hidraulică?
4. Ce este GIS și ce utilitate are în Hidraulică?
5. Dație exemple de valori ale coeficientului de
meandrare și coeficientului de rugozitate pentru un
sector de râu din România.
6. Cum variază cheia limnimetrică în amonte și aval de
un baraj nou construit? Dar în funcție de anotimp
(vegetație)? De câte ori pe an (în medie) se trasează
cheile limnimetrice la o SH?
7. Cum se calculează debitul scurs printr-o albie
compusă (la inundație)?
Conf. D. Nistoran, UPB