RIN Hydraulika koryt s pohyblivým dnem II

Prezentace na téma: "RIN Hydraulika koryt s pohyblivým dnem II"— Transkript prezentace:

1 RIN Hydraulika koryt s pohyblivým dnem II
Říční inženýrství Hydraulika koryt s pohyblivým dnem II 141RIN

2 Oblasti v podélném profilu toku
141RIN

3 Vývoj parametrů na toku
141RIN

4 Charakter pohybu částic v korytě
povrchová vrstva dna aktivní vrstva pohybu dna Podložní vrstva 141RIN

5 Tvorba útvarů ve dně Část částic je v kontaktu se dnem a část ve vznosu 141RIN

6 Charakter pohybu částic v korytě
141RIN

7 Schéma podstaty stability
141RIN

8 Počátek pohybu (incipient motion)
Analytické vyjádření dle Brownlie (1981) 141RIN

9 Změna kritického tečného napětí s příčným sklonem dna
141RIN

10 Tvorba útvarů ve dně Částice u dna ztrácejí dočasně pohyb, vytvářejí dnové útvary Důsledek – drsnější dno → zvýšení odporů proud postup vrásy 141RIN

11 Duny na North Loup River. Nebraska, USA.
ÚTVARY VE DNĚ Interakce proudu a pohybu splavenin vede ke vzniku útvarů ve dně, jako např. vrásy, duny, antiduny, splaveninové lavice. Tyto útvary mohou zpětně působit na proud a tím ovlivňovat množství materiálu v pohybu. Duny na North Loup River. Nebraska, USA. 141RIN

12 ÚTVARY VE DNĚ – splaveninové režimy
141RIN

13 Tvorba útvarů ve dně drsnější dno → zvýšení odporů 141RIN

14 POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ: Vrásy
Vrásy jsou charakteristické a) velmi nízkou intenzitou pohybu splavenin b) vznikem na tocích s velikostí částic D < 0.6 mm. Charakteristická vlnová délka  je řádu 101 cm a vlnová výška  je řádu 100 cm. Vrásy se přesouvají v průběhu času směrem po proudu. Mají charakteristický nesymetrický trojúhelníkový tvar v podélném profilu, s mírně skloněným hřbetem a strmým čelem. Neovlivňují tvar hladiny. Pohled na řeku Rum. Minnesota, USA proud postup vrásy Vrásy na řece Rum. Minnesota, USA. Stav při velmi nízkém průtoku;  ~ 10 - 20 cm. 141RIN

15 POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ: Duny
Dunes jsou nejrozšířenější útvar na dně na tocích s písčitým dnem; mohou se ale vyskytnout i na štěrkových tocích. Vlnová délka  je řádu až 102 m, vlnová výška  může na velkých tocích přesáhnout i 5 m. Duny jsou nesymetrického tvaru, s mírným hřbetem a strmým čelem vlny. Charakteristické proudění je říční (Fr << 1). Duny se přesouvají po dně ve směru proudu. Slabě ovlivňují tvar hladiny, proud se zrychluje nad vrcholem duny, kde dochází k snížení úrovně hladiny. (Tvar hladiny a dna není sfázován!) proudění postup duny Duny na North Loup River. Nebraska, USA. Osoby v kroužcích udávají měřítko snímku. 141RIN

16 POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ : Časový postup dun
Video si stáhnete z 141RIN

17 POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ : Antiduny
Antiduny vyskytují se na tocích s dostatečně vysokým Fr (nikoliv však nutně >1). Vyskytují se jak v písčitých, tak štěrkovitých tocích. Nejběžnější druh antidun postupuje proti proudu a vyznačuje se jen mírnou asymetrií. Hladina je výrazně sfázována se dnem. Výskyt symetrických vln na hladině obvykle indikuje přítomnost antidun v toku. proud postup antiduny Výskyt vln na hladině indikuje přítomnost antidun v korytě divočícího toku. 141RIN

18 POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ : periodické prahy (pěřeje a tůně)
Periodické prahy se vyskytují na velmi strmých tocích s bystřinným prouděním Fr>1. Ačkoliv mají velkou vlnovou délku podobají se antidunám. Prahy jsou vymezeny vodními skoky (bezprostředně pod nimi je proudění lokálně říční). Prahy postupují proti proudu. proud vodní skok Demonstrace výskytu periodických prahů v laboratorním žlab. Z obrázku je zřejmý výskyt dvou vodních skoků. 141RIN

19 POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ : periodické prahy (pokračování)
Periodické prahy se vyskytují v podmínkách strmého toku s bystřinným prouděním a přebytkem splavenin. jumps proud Výskyt periodických prahů v místě vyústění toku na písčitém pobřeží. Calais, Francie. 141RIN

20 POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ : Střídavé (pohyblivé) lavice
Střídavé lavice vyskytují se vystřídaně podél obou břehů na tocích s dostatečně velkým (> ~ 12), nikoliv však přespříliš velkým poměrem šířky k hloubce B/H. Střídavé lavice postupují po proudu a často mají relativně strmé čelo. Jejich výskyt často předznamenává tendenci toku k meandrování. Střídavé lavice se mohou vyskytovat společně s dunami a/nebo antidunami. Výskyt střídavých lavic na uměle napřímeném toku Naka, Japonsko. 141RIN

21 POHYB ÚTVARŮ V KORYTĚ : víceřadé splaveninové jazyky
Víceřadé lavice (na sebe naskládané splaveninové jazyky ) vyskytují se když poměr šířky k hloubce B/H je větší než je tomu v případě střídavých lavic. Tyto útvary postupují po proudu. Mohou se vyskytovat společně s dunami nebo antidunami. . Půdorysný pohled - na sebe naskládané splaveninové jazyky a duny v toku North Loup, Nebraska USA. 141RIN

22 SPLAVENINOVÉ ÚTVARY V LABORATOŘI A V TERÉNU: Duny
Duny v laboratorním žlabu. Duny na exponované pevné lavici meandrujícího toku Fly, Papua New Guinea 141RIN

23 SPLAVENINOVÉ ÚTVARY V LABORATOŘI A V TERÉNU: Střídavé lavice
Střídavé lavice v laboratorním žlabu. Střídavé lavice v na toku horního Rýna mezi Švýcarskem a Lichtenštejnskem. 141RIN

24 SPLAVENINOVÉ ÚTVARY V LABORATOŘI A V TERÉNU: Střídavé lavice
Střídavé lavice v laboratorním žlabu Tsukuba University, Japonsko. Střídavé lavice na řece Fuefuki, Japonsko. 141RIN

25 Větvení koryta při přesycení splaveninami ale nízkém průtoku
Větvení koryta na Ohau River, New Zealand. Větvení v žlabu Tsukuba University, Japan. 141RIN

26 Matematický popis transportu splavenin
St. Venant rovnice pro mělkou vodu: Exnerova rovnice kontinuity sedimentu Vztah mezi transportem splavenin a hydraulickými parametry proudu : 141RIN

27 Matematický popis transportu splavenin
Disciplína morfodynamika se zabývá problematikou při níž proudění nad pohyblivým dnem se vzájemně ovlivňuje s tvarem tohoto dna, oboje se vyvíjí v čase. (3) (1) (2) (4) Provázanost řešení rovnic kontinuity (1), hybnosti (2), Exnerovy rovnice (3) (kontinuita splavenin) a transportní rovnice (4) 141RIN

28 Transportní funkce 141RIN

29 Rovnice pohybu splavenin
Všeobecný tvar kde q* je bezrozměrný průtok splavenin, qb je objemový průtok splavenin 141RIN

30 Transportní model – např. Mayer-Peter a Müller
kde obdobně např. Wilson kde se určí ze Shieldsova diagramu 141RIN