hg_mb 03

Hidrotehničke građevine 2013/14

3. predavanje 1

HIDROTEHNIČKE GRAĐEVINE

3. predavanje

Proračun velikih voda determinističkom metodom

• Prikazati će se za primjer akumulacije Dola kod Vukovara

• Proračuni su provedeni programskim paketom HEC-HMS (Hydrologic Engineering Center-Hydrologic Modeling System, U.S. Army Corps of Engineers).

• Modelirane su velike vode povratnih perioda 2, 5, 10, 20, 25, 50, 100, 1.000 i 10.000 godina.

• Dobiveni su maksimalni protoci Qmax, volumeni vodnih valova V, i hidrogrami Q(t) za daljnje analize i projektiranje


3. predavanje 2

Sliv akumulacije Dola

A=1,50 km2

Modeliranje sliva akumulacije Dola

• Hidrološki model se sastoji od dva osnovna dijela:

– model sliva, uz definiranje metoda za proračun otjecanja (metoda SCS broja krivulje) i za proračun transformacije otjecanja u protok na izlaznom profilu (metoda SCS jediničnog hidrograma),

– meteorološki model, za definiranje hijetograma oborina (“balansirane” 24-satne oborine izvedene iz ITP krivulja za meteorološku postaju Osijek)


3. predavanje 3

Model otjecanja(SCS metoda)

• Osnovna jednadžba SCS metode je:

R = visina otjecanja [mm],

P = visina oborina [mm],

S = maksimalna retencijska sposobnost [mm].

• S je doveden u vezu s tlom i pokrovom sliva preko broja krivulje CN:

SCS broj krivulje CN

Sliv Dola: CN=71


3. predavanje 4

Model transformacije (SCS metoda jediničnog hidrograma)

• Za metodu SCS jediničnog hidrograma za proračun transformacije otjecanja u protok potrebno je definirati vrijeme zakašnjenja t_lag.

• Proračun vremena zakašnjenja proveden je na temelju topografskih podataka i digitalnog modela terena pomoću programskih paketa ArcHydro i HEC-GeoHMS.

Sliv Dola: t_lag=36 min

ITP krivulje (Osijek)


3. predavanje 5

Projektni hijetogram

• U literaturi postoji niz vremenskih distribucija za projektne oborine.

• Bonacci, O. (1994), Oborine: glavna ulazna veličina u hidrološki ciklus, navodi nekoliko primjera vremenskih distribucija (projektnih pljuskova), uključujući i Chicago projektni pljusak.

• Chicago projektni pljusak, koji se u literaturi češće naziva balansirani pljusak ili balansirana oborina, izvodi se iz ITP krivulje tako da prosječni intenzitet unutar svakog perioda t unutar ukupnog trajanja oborine T odgovara intenzitetu prema ITP krivulji za oborinu trajanja t.

Balansirana 24-satna oborina


3. predavanje 6

Rezultati (T=100 god)

Jednolike oborine Povratni period P=100 god

Trajanje oborine

Trajanje oborine

Visina oborina

Visina otjecanja

Max. Protok

Volumen otjecanja

min sati mm mm m3/s 1000 m3

10 0.17 25.40 0.24 0.12 0.365

20 0.33 40.44 3.33 1.69 4.997

30 0.50 49.43 6.69 3.24 10.041

40 0.67 55.48 9.05 4.40 13.572

50 0.83 59.85 11.08 5.21 16.623

60 1.00 63.17 12.73 5.74 19.091

120 2.00 73.57 18.32 6.08 27.479

240 4.00 80.91 22.63 4.43 33.947

360 6.00 84.47 24.93 3.37 37.388

720 12.00 91.21 29.30 2.00 43.953

1080 18.00 96.71 33.13 1.49 49.701

1440 24.00 101.93 36.59 1.21 54.881

Balansirana 24-h 101.93 36.27 10.65 54.402

Maksimalni protoci za jednolike oborine raznih trajanja i povratnih perioda

0

2

4

6

8

10

12

14

16

18

20

0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24

Ma

ksi

ma

lni

pro

tok (

m3

/s)

Trajanje oborine (sati)

P=10 g P=100 g P=1000 g P=10.000 g


3. predavanje 7

Maksimalni protoci za 24-satne balansirane oborine i za jednolike oborine za trajanja

koja daju najveće maksimalne protoke u funkciji povratnog perioda

0

5

10

15

20

25

30

35

1 10 100 1,000 10,000

Ma

x.

Pro

tok

(m

3/

s)

Povratni period (god)

Balansirane 24 h Jednolike Max Q

Hidrogram (T=1000 god)


3. predavanje 8

Transformacija vodnog vala• Transformacija vodnih valova kroz akumulaciju simulira se rješavanjem jednadžbe

kontinuiteta:

dV/dt=I-O

V = volumen vode u akumulaciji, I = ulazni protok, Q = je izlazni protok.

• Budući da je volumen vode u akumulaciji funkcija razine vode u skladu sa krivuljom volumena V(H) a izlazni protok funkcija razine vode u skladu sa protočnom krivuljom evakuacijskih organa Q(H), ova jednadžba se rješava za nivogram razine vode H(t).

• Za proračun je potrebno zadati funkcije V(H) i Q(H), hidrogram ulaznog protoka I(t), i početnu raznu vode u akumulaciji H(0).

Krivulja volumena

88.00

89.00

90.00

91.00

92.00

93.00

94.00

95.00

96.00

97.00

0 50 100 150 200 250 300 350

Ra

zin

a v

od

e H

(m

n.m

.)

Volumen vode V (1000 m3)

Kota preljeva 94,25 mnm

AKUMULACIJA DOLA


3. predavanje 9

Bunarski preljev


3. predavanje 10

Protočna krivulja preljeva(bunarski preljev)

0.0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.00 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 3.00

Ko

efi

cije

nt

pre

ljev

a C

H/R

Preljevanje i istjecanje Istjecanje

94.25

94.50

94.75

95.00

95.25

95.50

95.75

96.00

96.25

96.50

96.75

97.00

0.0 2.0 4.0 6.0 8.0 10.0 12.0

Ra

zin

a h

(m

n.m

.)

Protok Q (m3/s)

D=1,0 m D=1,5 m D=2,0 m


3. predavanje 11

Rezultati HEC-HMS proračuna transformacije vodnog vala povratnog perioda 10.000 godina za bunarski preljev promjera D=1,0 m.

Rezultati za T=10.000 god

Promjer Protok Apsolutna razina

Razina iznad

preljeva Omjer

D Qmax Hmax H48 Hmax H48 Hmax/R

m m3/s m n.m. m n.m. m m

0.50 0.608 96.185 95.559 1.935 1.309 7.7

0.80 1.493 96.025 94.500 1.775 0.250 4.4

1.00 2.279 95.945 94.280 1.695 0.030 3.4

1.50 4.867 95.742 94.250 1.492 0.000 2.0

2.00 8.055 95.560 94.250 1.310 0.000 1.3


3. predavanje 12


3. predavanje 13

Nasuta branaNasuta brana


3. predavanje 14

Betonske braneBetonske brane


3. predavanje 15

Raščlanjena branaRaščlanjena brana


3. predavanje 16


3. predavanje 17


3. predavanje 18


3. predavanje 19


3. predavanje 20

hg_mb 03

Documents