Hidrologija ir hidraulika

1. Hidrologijos mokslo apibrėžimas, tyrimo objektai ir ryšiai su kitais mokslais. Hidrologijos mokslo raida Lietuvoje ir jo reikšmė šalies ūkiui. Hidrologija – yra mokslas, tiriantis žemės rutulio vandenis, jų savybes, dinamiką ir ryšį su kitais geografinės srities elementais. Hidrologija tiria įvairius vandens objektus: vandenynus, jūras, upes, ežerus, tvenkinius, pelkes, vandenis esančius ledynuose ir sniego dangoje, dirvožemyje bei požeminius vandenis. Hidrologija skirstoma į 3 savarankiškas mokslo šakas:1. okeanologiją(tiriančią jūrų ir vandenynų vandenis), 2. sausumos hidrologiją (tiriančią paviršinius vandenis. Jos tikslas yra nustatyti bendruosius žemynų vandens formavimosi bei kaitos dėsningumus, hidrograf. tinklo sudarymo, vandens apykaitos, hidrologinių ir meteorologinių veiksnių ryšius. Sausumos hidrologija skiriama į: a). potamologiją, tiriančią upes. b). limnologiją, tiriančią ežerus. c). pelkių hidrologiją. d). glaciologiją, tiriančią ledynus), 3. hidrogeologiją (tiriančią požeminius vandenis). Taipogi hidrologija susideda iš šių pagrindinių dalių: 1) Hidrometrija – nagrinėja vandens judėjimui nustatyti skirtus metodus ir prietaisus; 2)Hidrografija – tiria upių ir kitų vandens telkinių morfologiją, vandens režimą, ūkinę reikšmę.; 3)Hidrofizika – tiria fizikinius reiškinius hidrologijoje; 4) Hidrochemija – tiria vandens cheminę sudėtį; 5) Hidrologiniai skaičiavimai – nagrinėja įvairius metodus, praktinius žmogaus veiklos klausimus. 6)Hidrologinės prognozės – tai hodrologijos taikomoji dalis; 7)Inžinerinė hidrologija – nagrinėja inžinerinių statinių statymo sąlygas, ji tiria hidrologijos dėsnių taikymą.Hidrologija yra glaudžiai susijusi su kitais mokslais: geografija, fizika, chemija, meteorologija, matematika (ypač su matematine statistika ir tikimybių teorija). Lietuvoje hidrologija ir hidrometrija pirmą kartą buvo pradėtos dėstyti 1922m. Dotnuvos (dabartinis Kėdainių raj) aukštesn. žemės ir miškų ūkio mokykloje( dėst. – S. Kolupaila – inž. Hidrologijos pradininkas Lietuvoje). Kiek vėliau šie dalykai buvo pradėti dėstyti ir Kauno universitete. 1959 -1973m išleistas „Lietuvos TSR upių kadastras“,1963 – 1973 – „TSRS paviršinių vandenų resursų žinynas“, bei daugelis kitų. Lietuvoje upės pradėtos tirti norint jas panaudoti laivybai. Pirmiausia – Nemunas. Dabar Lietuvoje hidrologinių stebėjimų organizavimu rūpinasi Lietuvos hidrometeorologijos tarnyba. Hidrologiniai stebėjimai atliekami vandens matavimo stotyse, kurios yra įrengtos būdingose ežerų, upių ir tvenkinių vietose( dabar tokių yra apie 70). Hidrologinių stebėjimų ir mokslinių tyrimų rezultatai yra l.svarbūs Lietuvos ūkiui.Jie naudojami daugelyje ūkio šakų: hidroenergetikoje, vandens transporte, pramonėje, žemės ūkyje, komunaliniame ūkyje, žuvininkystėje, taip pat žmogaus buityje. Hidrolog. stebėjimai reikalingi vandens sporto šakoms, turizmo plėtrai, taip pat racionaliems vandens išteklių panaudojimams, projektuojant hidrotechninius statinius, tvenkinius ir tiltus. Be hidrologijos neįmanoma spręsti hidroenergetikos problemų. 2. Pasaulio ir Lietuvos vandens ištekliai. Vandens išteklių vartojimas. Vanduo – viena vertingiausių gamtos dovanų. Jis yra nepakeičiamas ir reikalingas visais amžiais ir visur, kur tik buvo, yra ir bus gyvybė. Dabar , vis sparčiau tobulėjant technikai, vis intensyviau naudojami vandens ištekliai. Vandens ištekliai – konkrečioje teritorijojepaviršinio ir požeminio vandens telkiniuose (gelmėse) esantis vanduo, apibrėžtas kiekybės rodikliais. Mūsų planetos vandens atsargos sudaro apie 1,4mlrd.kub.km. Vanduo dengia apie 71 proc.žemės rutulio. Per 90proc.jo sukaupta jūrose ir vandenynuose, apie 4 proc. – požeminiai vandenys, 2 proc. – ledynai ir sniegas, 0,4 proc.-sausumos vandenys, 0,01 proc.-atmosferos vandenys. Gėlas vanduo tesudaro tik apie 2,5 proc, arba 35 mln.kub.km visų vandens atsargų. Tačiau didžiausia problema yra ta, kad net 70 proc. gėlo vandens yra poliariniuose ir kalnų ledynuose.Gėlo vandens ištekliai skirstomi į tris grupes: paviršinius, požeminiusvandenis ir atmosferinius kritulius. Gyventojų ūkinėje veikloje plačiausiai naudojami paviršiniai požeminiai vandenys. Šiuo metu vandens ištekliai plačiausiai vartojami buityje, pramonėje, žemės ūkyje, statyboje, transporte, statyboje, energetikoje bei šilumos technikoje, žuvininkystėje, priešgaisrinėje apsaugoje bei daugelyje kitų sričių. Buityje žmogus suvartoja 100 – 300 litrų vandens. Daugiausia vandens suvartojama maisto, chemijos, popieriaus – celiuliozės ir metalurgijos pramonėje. Didžiulė vandens svarba žemės ūkiui. Be vandens neužaugtų joks augalas. 3. Vandens apytaka gamtoje. Vnadens balansas ir balanso lygtys. Saulės radiacijos dėka Žemė ir atmosfera per metus vidutiniškai gauna 1125 , 103J/cm2 šilumos. Žemė ir atmosfera į erdvę atspindi apie 43% gautos Saulės radiacijos kiekio, likusia dalį sugeria Žemės paviršius, vandenynai ir atmosfera. Taigi nuo Saulės radiacijos priklauso procesai, vykstantys atmosferoje ir hidrosferoje – tai vandens garavimas, debesų susidarymas, krituliai lietaus ar sniego pavidalo, ledynų ir sniegynų tirpimas, lietaus ar ištirpusio sniego tekėjimas upėmis, dirvos drėgmė. Radiacijos dėka iš jūrių ir sausumos kas met išgaruoja 577 km3 vandens, o jam išgarinti sunaudojama 40% Žemės paviršių pasiekiančios šiluminės Saulės enrgijos. Veikiant šiai šilumai vanduo išgaruoja, garų pavidalo drėgmė kyla aukštyn į atmosferą, juos oro srovės perneša į kitą vietą. Vandens garai pakilę į atmosferą, susidarius palankioms sąlygoms kondensuojasi ir susiformuoja debesys. Iš jų krituliai iškrinta į žemynus, vandenynus. Į žemynus iškritusi kritulių viena dalis išgaruoja, o kita infiltruoajsi į gilesnius grunto sluoksnius, papildydama gruntinių vandenų atsargas. Likusi kritulių dalis upėmis, grioveis, upeliais nuteka į jūras bei vandenynus, iš kurių vėl išgaruoja. Taip vyksta vandens apytaka gamtoje. 3 vandens apytakos ciklai: 1) mažasis (okeaninis) apytakos ciklas – iš vandenynų išgaravęs vanduo yra išlyjamas vandenyne; 2) didysis apytakos ciklas – dalis išlyjama ten pat vandenynuose, dalis upėmis ir gruntiniais vandenimis grįšta atgal į vandenyną; 3) kontinentinis (žemyninis) – išgaruoja žemyne ir išlyjama žemyne. Apytakoje dalyvauja tik apie 0,04% vandens. Per metus būna apie 40 apytakos ciklų. Vandens balansas – tai per tam tikrą laiko tarpą gaunamo ir atiduodamo vandens kiekio pokytis skaičiuojamai teritorijai Bendrojo vandens balanso lygtis: Σ pajamos – Σ išlaidos=ΔA Žemės rutulio vandens balanso lygtis: Pžr=Ežr kur P-krituliai E-išgaravimas, Žemyno lygtis: Pž=Ež+Nž kur Pž-žemyno krituliai,Ež-iš žemyn. Išgaravęs Nž – nuotėkis Pagrindinė lygtis: Ev+Ež=Pv+Pž Kur Ež-garavimas nuo žemynų Ev – nuo vandenynų; Pv-kritulių kiekis vandenynuose Pž – kritulių kiekis žemynuose.] 4. Upių vagų susidarymas. Pagrindiniai upių elementai. Hidrografija – yra bendrosios hidrologijos dalis, nagrinėjanti ir aprašanti vandens objektų elementus, priklausančius nuo vietovės fizinių geografinių veiksnių: klimato, žemės paviršiaus reljefo, grunto, geologinės sudėties ir t.t. Upe vadinama natūrali nuolatinė tėkmė, tekanti sausumos paviršiuje nuolydžio kryptimi savo išgraužta vaga ir maitinama paviršiniu bei požeminiu vandeniu. Hidrografinis tinklas – tai kurios nors teritorijos upių ir upelių ir kitų nuolatos, ar periodiškai tekančių vandens tėkmių ( vandentakių), bei vandens telkinių visuma. Upė įtekanti į kitą upę, vadinama intaku. Upių vagos su intakais ir intakų intakais sudaro upyną, arba upių sistemas. Kiekviena upė, ar upelis turi pradžią, t.y. ištaką. Upių ištakomis gali būti ežerai, pelkės, ledynai ir šaltiniai. Didesnių upių vagos skirstomos į 3 dalis: aukštupį, vidurupį, ir žemupį. Vietos, kur upės įteka į jūrą, ežerą, ar kitą upę, vadinamos žiotimis. Didesnių upių žiotyse susidaro deltos ( tai lygumos iš intensyviai nugulančių sanašų).Kaupiantis sąnašoms delta vis plečiasi ir pasidaro trikampio formos. Limanai, tai labai paplatėjusios upės žiotys. Atviri limanai laisvai jungiasi su jūra, o uždarus limanus nuo jūros skiria nerija.Lagūna – jūros įlanka, kurią nuo jūros skiria nerija (pvz.: Kuršių marios yra lagūna). 5. Upių vagų morfologija ( upių vagų ilgiai, vagų vingiuotumas, vagų tinklo tankumas, vagų išilginiai ir skersiniai profiliai). Hidrografija – yra bendrosios hidrologijos dalis, nagrinėjanti ir aprašanti vandens objektų elementus, priklausančius nuo vietovės fizinių geografinių veiksnių: klimato, žemės paviršiaus reljefo, grunto, geologinės sudėties ir t.t. Upe vadinama natūrali nuolatinė tėkmė, tekanti sausumos paviršiuje nuolydžio kryptimi savo išgraužta vaga ir maitinama paviršiniu bei požeminiu vandeniu. Upė vaga – žemiausia slėnio dalis, kuria vanduo nuolydžio kryptimi. Vagų matmenys priklauso nuo upių dydžio ir vandens kiekio jose.Išilgai upės vagos pasroviui dešinėje pusėje yra jos dešinysis krantas, o kairėje – kairysis. Atitinkamai ir upių intakai... Upės vagos ilgis – tai atstumas kilometrais nuo ištakų iki žiočių. Upių vagų ilgiai dažniausiai matuojami nuo žiočių, kaip pastovesnio taško, aukštyn. Upių vagų vingiuotumą lemia vandens kaita upėse, gruntas, vietovės reljefas. Vagos vingiuotuma apibūdina koeficientas, kuris išreiškiamas tikrojo vagos ilgio ir tiesės, jungiančios ištakas su žiotymis, ilgio l santykiu: . Vagų tinklo tankumas išreiškiamas pastoviu vagų gausumu teritotijos plote. Vagų tankumas priklauso nuo vietovės klimato, grunto savybių, kritulių ir nuotėkio, taip pat dėl žmpgaus veiklos. Upių vagų išilginiu profiliu vadinamas skirtingų taškų aukščių skirtumo ir vagos ilgio santykis: . Čia H1 ir H2 – ištakų ir žiočių aukščiai; - aukščių skirtumas; L – vagos ilgis.Vagos skersinio pjūvio plotu vadinama plokštuma, statmena tėkmės krypčiai, apribota apačioje vagos dugnu, šonuose – šlaitais, o viršuje – tiesia linija, jungiančia vagos krantus.Vagos skersinio pjūvio plotas, viršuje apribotas vandens lygiu, vadinamas tėkmės skersinio pjūvio plotu. Jis kinta priklausomai nuo vandens lygio vagoje. Vagos skersinio pjūvio plotas apibūdinamas šiais morfometriniais elementais:1. Tėkmės skerspjūvio plotas. Jei plotas yra trapecijos formos, tai: A = (b + mh)h; čia b – vagos dugno plotis, h – vandens gylis, m – šlaito koeficientas. 2. Tėkmės skersojūvio viršaus plotis B – atstumas tarp vagos krantų ties vandens paviršiumi. 3. Vidutinis vandens gylis vagoje: . 4. Šlapiasis periodas - linija, kuria vanduo liečiasi su grunto paviršiumi.Kai vaga yra trapecinė, tai šlapiasis periodas: . 5. Hidraulinis spindulys R. Jis skaičiuojamas pagal formulę . 6. Vagos šiukštumo koeficientas n. Didėjant šiurkštumui vandens tekėjimo greitis mažėja. 7. Vandens paviršiaus forma. Vandens paviršius būna horizontalus ( tiesiuose vagų ruožuose), su skersiniu nuolydžiu (vagų posūkiuose, veikiant išcentrinei jėgai ir esant netolygiam greičių pasiskirstymui vagų skerspločiuose), išgaubtas( staigių vandens lygių kilimo ir tekėjimo greičių didėjimo laikotarpiais), arba įgaubtas ( staiga slūgstant vandens lygiams ir mažėjant vandens kekėjimo greičiams). 1. Upių baseinai ir takoskyros. Baseinų morfometrinės charakteristikos. Upės baseinas – tai teritorija iš kurios į upę suteka paviršiniai ir požeminiai vandenys. Kiekvienos upės baseinas apima paviršinius ir povandeninius vandens surinkimo plotus, kurių ribos kartais gali ir nesutapti. Tiksliai nustatyti požeminių baseinų ribas yra labai sunku. Kiekvienos upės baseinas ribojamas takoskyra. Takoskyra – tai linija skirianti 2 gretimus baseinus vienas nuo kito. Ji eina aukščiausiomis reljefo vietomis. Upių baseinų morfometrinės charakteristikos: Baseino plotas (A, km2) – jį riboja takoskyros. Nustatomas kaip ir kitos morfometrinės charakteristikos iš topografinių žemėlapių (planimetru, grafoanaliziniu, analitiniu būdu) Baseino ilgis (L, km) – linija jungianti labiausiai nutolusius taškus nuo žiočių iki ištakų. Didžiausias baseino plotis (B,km) – atstumas tarp dviejų taškų plačiausioje baseino vietoje. Vidutinis baseino plotis (Bvid; km) – baseino plotas/baseino ilgis (A/L). Baseino asimetriškumas – tai vagos ir baseino tarpusavio simetriškumas arba ne (a=(Ak-Ad)/A), pagrindinė upė gali tekėti baseino viduriu arba jo pakraščiais. Dažniausiai upės vagos padėtis būna asimetriška baseino plotui. Baseino forma – apibūdina kompaktiškumo koeficientas KA, kurio dydis priklauso nuo to kiek baseino forma skiriasi nuo atitinkamo dydžio apskritimo , S- takoskyros ilgis, A-baseino plotas. Baseino ploto didėjimas – tai laipsniškas baseino ploto didėjimas nuo ištakų iki žiočių. 2. Fizinės – geografinės upės baseino charakteristikos. Baseino geografinė padėtis – apibūdina geografinės koordinatės. Klimatinės sąlygos – jos lemia upių nuotėkio režimą (krituliai, jų pasiskirstymas baseine ir iškritimo pobūdis, oro temp., drėgmės koef.). Goeloginė sandara ir dirvožemiai – aktualu tyrinėjant maitinimą požeminiais vandenimis, turi įtaką nuotakio dydžiui. Baseino reljefas – apibūdina baseino vidutinis aukštis, paviršiaus vidutinis nuolydis, vidutinis baseino slėnio šlaitų nuolydis, upės vagos nuolydis. Augalija. Pelkėtumas ir ežeringumas. Miškingumas. 6. Hidrometrija. Hidrometriniai stebėjimai. Hidrometrinių stebėjimų elementai. Hidrometrinių duomenų tvarkymas. Hidrometrija – tai mokslas, tiriantis metodus ir prietaisus vandens būsenai ir judėjimui nustatyti bei vandens matavimo ir duomenų tvarkymo būdus. Hidrometriniai stebėjimai atliekami upėse, ežeruose, tvenkiniuose ir kituose natūraliuose bei dirbtiniuose vandens telkiniuose, o taip pat hidrotechninėse laboratorijose, rezervuaruose, latakuose, vamzdžiuose bei įvairiuose hidrotechniniuose statiniuose. Šių stebėjimų metu yra matuojami a)geometriniai el; ir b)hidrauliniai el.: a) tai lėtai kintantys vandens telkinių elementai (upių baseinų plotai, baseinų paviršiaus reljefas, vagų padėtis, ežerų bei tvenkinių krantų ir dugno būklė ir kt.), jie dažniausiai matuojami įprastais geodeziniais prietaisais; b) tai elementai, kurie labai dažnai kinta (vandens lygiai, gyliai, debitai, ledo reiškiniai, vandens drumstumas). 3. Hidrometrinės stotys ir postai Hidrometrinė stotis (H2O matavimo stotis) – tai vieta kur sistemingai matuojami upės vandens lygiai, vandens debitai ir nešmenų debitai. Hidrometrinė stotis, kurioje matuojami ne tik upės vandens lygiai ir debitai, bet ir nuolat stebimi nuotėkį formuojantys veiksniai (krituliai, išgaravimas, oro temp ir kt.), vadinama nuotėkio tyrimo stotimi. Vieta, kurioje atliekami nesudėtingi vandens lygių matavimai, vadinama hidrometriniu postu (H2O matavimo postu). Visos stotys bei postai, išdėstyti tam tikroje teritorijoje, sudaro hidrometrinių stočių ir postų tinklą. Šis tinklas gali būti pagrindinis, laikinasis bei specialusis. Pagrindinį tinklą sudaro nuolatinės stotys bei postai, laikiną – laikinos, o specialųjį – specialiosios. Hidrometriniai postai įrengiami upių vagose, ežeruose, tvenkiniuose ir kituose vandens telkiniuose. Hidrometrijos postai ir stotys paprastai įrengiami tose vietose, kurių hidrometriniai duomenys svarbūs, pvz uostuose, prieplaukose, užtvankose, ežeruose, tvenkiniuose. Jo vieta parenkama atsižvelgiant į upės ar upelio vagos ar ežero bei tvenkinio dubens būdingus bruožus ir į hidrometrinių duomenų svarbą. Pagal konstrukciją ir matavimų pobūdį hidrometrinės stotys skirstomos į 4 tipus: paprastąsias; tarpines; automatines; distancines. 4. Vandens lygiai ir jų matavimai Vandens lygis - tai vandens laisvojo paviršiaus padėtis nuo pastovaus taško. Jis atspindi upės režimą. Vandens lygiai matuojami prietaisais vadinamais lygmačiais. Skiriami du pagrindiniai tipai: 1) rodikliniai 2) signaliniai. Rodikliniais nustatoma pagal konkrečias atskaitas. Lygmačiai gali būti su vizualine atskaita ir su automatiniu lygio užrašymu. Pagal konstrukciją vandens lygio nustatymo stotys gali būti: paprastosios, tarpinės, automatinės, distancinės. Praktikoje naudojami vandens lygio nustatymo būdai: 1) plūdinis 2) hidrostatinis 3) radiolokacinis 4)šviesos lokacinis 5) akustinis. Paprastąsias vandens lygio matavimo stotis galime skirstyti į: 1)matuoklinės 2)polinės 3)tiltinės 4)mišrios 1) 2) 3) Matuoklinės – kai prie pastovių objektų (tiltų ir kt.) pritvirtinamos matuoklės ir VL matuojami pagal vandens paviršių atitinkančią padalą. Polinės – kaip upių šlaituose įkalami pastovūs poliai. Tiltinės – kai prie tilto ramto įrengiamas pastovus taškas. Nuo jo žemyn matuojami vandens lygių svyravimai kilnojamąja matuokle arba svambalu. Automatinės stotys gali būti estakadinės ir krantinės (matuojama plūdiniai lygmačiais). Distancinėse stotyse lygiai nustatomi gali būti nustatomi plūdėmis, o registruojami automatiškai limnigrafais ir duomenys automatiškai perduodami tam tikru atstumu. Distancinių hidrometrinių stočių įrengimus sudaro daviklis, ryšio ir registracijos priemonės, maitinimo šaltinis. Hidrostatiniais lygmačiais VL nustatomas pagal manometrinio daviklio, kuriuo matuojamas hidrostatinis slėgis, veikiantis pastoviame aukštyje skystyje panardintą paviršių, parodymus. pv=patm+ρghv. turint gylį galima rasti VL. Akustiniais lygmačiais VL nustatomas pagal ultragarso, atspindėto nuo paviršiaus, dalijančio skystį ir orą, stiprumą. Hidrometrinių stočių ir postų nulis – pastovi plokštuma, nuo kurios aukštyn arba žemyn stotyse ar postuose atskaitomi VL. Stoties nulio altitudė nekeičiama visą stoties eksploatavimo laiką. Patogiau kai stoties VL atskaitymai yra aukščiau stoties nulio. 5. Vandens gylių matavimai Vandens gyliai matuojami įvairiems tikslams: upės, ežero ar tvenkinio dugno padėčiai nustatyti, vandens tėkmės skerspjūvio plotui nustatyti, stebint vandens temp. įvairiuose gyliuose ir t.t. Vandens gylio matavimo prietaisai: 1) Rankiniai (paprasta hidrometrinė matuoklė – iki 5m, rankinis svambalas – iki 50m) 2)Mechaniniai – mažiems ir dideliems gyliams matuoti (navigacinės matuoklės, mechaniniai svambalai) 3) Akustiniai – tai įvairūs garsiniai svambalai, kurių veikimas pagrįstas garso kitimu priklausomai nuo gylio. Matuojant vandens gylius, kiekviename matavimo taške reikia nustatyti šiuos rodiklius: 1) upės, ežero vandens gylį 2) geografinę matavimo taško padėtį (koordinates) 3) vandens lygio aukštį (altitudę). Priklausomai nuo vandens gylio matavimo tikslo, norimo tikslumo ir nuo vietinių sąlygų matuojama: 1) pagal skersinius profilius(maži greičiai) 2) pagal išilginius profilius (dideli gyliai ir greičiai) 3) pagal kvadratų tinklą (plačiose upėse, ežeruose, tvenkiniuose, esant dideliems greičiams ir sudėtingam reljefui) 4) mišriai (dideliuose vandens telkiniuose, esant sudėtingoms vandens tekėjimo sąlygoms bei dugno ir krantų reljefui). 1)2) 3) Giliausia vieta – farvateris. 6. Vandens tekėjimo greičių matavimai. Vandens tekėjimo greičio matavimo prietaisai. Tėkmės greitis reikalingas projektuojant tiltus, pralaidas, užtvankas, nustatant upės tvirtinimo įrenginius, bei nustatant upės debitą. Vandens greičiai reikalingi apskaičiuojant vandens nešmenų debitus, vagos šiurkštumą ir kt. Vandens tekėjimo greitis įvairiose vagos dalyse yra nevienodas (turbulencinis tekėjimas), tai yra tekėjimo greičiai kinta tiek vagos plotyje tiek ir gylio atžvilgiu. Tėkmės greičio priklausomybė nuo gylio ir nuo pločio: Linijos jungiančios vienodus tėkmės greičius vagos skerspjūvyje vadinamos – izotachomis. Kuo giliau tuo greitis mažėja ir kuo arčiau vanduo prie grunto, krantų ar ledo tuo greičiai mažesni. Matuojant greičius reikia matuoti juos įvairiose gyliuose ir kiekvienam gylyje dar atidedami keli horizontalūs matavimo taškai, taip išmatavus greičius galime pavaizduoti grafiškai, ir gaunami grafikai arba hodografai.. Greičiui matuoti naudojami keli tipai prietaisų: 1) Plūdės – jos plaukia vandens paviršiumi ar tam tikrame gylyje. Jos gali būti 1) paviršinės (išmatuojamas paviršinis greitis ir srovių kryptys. Joms trukdo vėjas ir bangos, todėl gaminamos taip, kad būtų kuo mažiau iškilęs virš vandens paviršiaus, pažymimos vėliavėlėmis. 2) giluminės (naudojamos srovės greičiui bei krypčiai nustatyti tam tikrame gylyje: 1)v=S/t 2)v=(vpaviršiaus+vgiliai)/2 arba v=vgiliai Taip pat dar naudojamos integracinės plūdės. Jomis fiksuojamas vandens tekėjimo greičių pokytis visame tėkmės gylyje. Ji veikia taip: plūdė vertikalėje nuleidžiama į tėkmės dugną ir nustatytu laiku paleidžiama kilti aukštyn. Pagal Archimedo dėsnį, plūdė veikiama keliamosios jėgos, kyla aukštyn, o veikiama tekėjimo greičio – juda pasroviui: 2) Hidrodinaminiai vamzdeliai (pitometras) – išmatuojamas hidrodinaminio slėgio aukštis. Turint pjezometrinio aukščio dydį apskaičiuojamas greičio tam tikrame taške aukštis H, o iš jo nustatomas ir greičio dydis. 3) Hidrometriniai suktukai – tai tam tikras prietaisas fiksuojantis apsisukimo skaičių, po kurių pasigirsta signalas. Fiksuojamas tarpas tarp skambučių. Chronometras fiksuojamas su signalu kartu. Skambutis skamba kas 20 apsisukimų. Kiekvienas toks prietaisas graduojamas, o gradacija atliekama žinant tikslų tėkmės greitį ir panardinus suktuką į tą tėkmę arba stovinčiame vandenyje suktukas traukiamas tam tikru greičiu. Matuojant suktuku matavimus rekomenduojama atlikti 5 taškuose, tai yra 5 gyliuose. Visi hidrometriniai prietaisai turi būti taruojami, t.y. turi būti nustatyti ryšiai tarp prietaisų atskaitų ir matuojamų parametrų.. Hidrometriniai suktukai taruojami taip: 1) taruojamas prietaisas laikomas žinomo tekėjimo greičio tėkmėje; 2) taruojamas prietaisas vežiojamas skirtingais greičiais stovinčiame vandenyje. 7. Vidutinių vandens tėkmės greičių nustatymas Vidutinis tėkmės greitis yra nustatomas iš daugelio momentinių greičių. Priklausomai nuo upės dugno pobūdžio ir hidrometrinio suktuko sparnelių diametro matuojama 5-10 cm nuo dugno ir 5 cm nuo paviršiaus. Kiti matavimo taškai laisvoje vagoje rekomenduojami 0,2H; 0,6H; 0,8H. Išmatavus atitinkamuose kiekvienos vertikalės taškuose vandens tekėjimo greičius, apskaičiuojami vidutiniai greičiai vertikalėse vvidH Vidutinių greičių vertikalėje skaičiavimas esant laisvai upės vagai: 1)Kai matuojama 5 taškuose: 2) kai matuojami 3 taškuose: 3)kai 1 taškas: Vidutinių greičių vertikalėje skaičiavimas esant priaugusiai upės vagai ar apledėjus: 1)Kai matuojama 5 taškuose: 2) kai matuojami 3 taškuose: 3)kai 1 taškas: 8. Vandens debitų nustatymas tiesioginiais metodais. Vandens debitai apskaičiuojami tiesioginiais ir netiesioginiais metodais. Tiesioginiai nustatymo būdai yra: tūrinis būdas; įrankių pagalba; maišymo būdas. 1) Tūrinis metodas (tiksliausias) – šis metodas matuoja koks vandens tūris prateka į indą per tam tikrą laiko tarpą (Q=V/t). Tokiems tūriams apskaičiuoti upėse statomi specialūs slenksčiai. Jie gali būti įvairių formų: stačiakampiai, trikampiai, trapeciniai. Kiekvienam slenksčio debitui skaičiuoti yra išvestos formulės: Stač: Trap: Trik:. Čia m – debito koef (randami žinynuose); b – angos plotis; H- persiliejimo per slenkstį vandens gylis. Vandens debitus galima nustatyti ir kitų hidrotechninių bei hidromechaninių įrenginių (pvz.: hidroturbinų, šliuzų-reguliatorių, dinaminių debitomačių, rotorinių debito skaitiklių) pagalba bei skaičiuojant pagal atitinkamas hidraulikos f-les. 2) Maišymo būdas – taikomas kai yra labai dideli greičiai. Yra paruošiamas žinomos koncentracijos tirpalas, jis leidžiamas į tėkmę (žinomas kiekis), toliau pagal tėkmę, kai susimaišo imami bandiniai ir nustatoma pakitusi koncentracija. Debitas apskaičiuojamas pagal formulę: čia q – žinomos koncentracijos debitas C0 – natūrali upės koncentracija C1 – įleidžiamo tirpalo koncentracija C2 – vandens koncentracija po sumaišymo su indikatoriumi. 9. Vandens debitų nustatymas pagal tekėjimo greičio duomenis. Jei turime vandens tėkmę ir žinome jos skerspjūvį bei ten vyraujantį vidutinį greitį tai galime teigti kad vandens debitas šioje tėkmėje bus lygus jos greičio ir skerspjūvio sandaugai: Q=vA. Nustatant debitą analitiniu būdu, upės vagos skerspjūvis dalinamas vertikalėmis, kuriose yra išmatuoti vandens greičiai, ir taip gauname netaisyklingas trapecijas. Skaičiavimo eiga: 1) Skaičiuojami kiekvienos sekcijos (trikampių ir trapecijų) plotai. 2) Skaičiuojami vidutiniai tėkmės greičiai sekcijose kaip gretimų vertikalių vidutinių greičių aritmetinis vidurkis: 3) Skaičiuojami kiekvienos sekcijos elementarūs debitai: 4)Upės debitas yra lygus visų elementarių debitų sumai: Debitų nustatymas grafoanalitiniu būdu. Šis metodas pagrįstas debito modelio analize. Vandens greitis vagos skersplotyje kinta tiek pagal gylį, tiek pagal vagos plotį (v=f(h) ir v=f(b)). Todėl pagal tekėjimo greičius sekundinę vandens tėkmę pavaizdavus grafiškai, gaunama kreivalinijinė figūra, vadinama debito modeliu. Dažniausiai taikomi šie grafoanalitiniai metodai: 1) Izotachų metodas – braižant tachigrafinę kreivę 2) Elementarių debitų metodas – sudarant elementarių debitų grafiką. 3) Žukovskio metodas – sudarant elementarių debitų grafiką. Izotachų metodas. Taikant šį metodą visame skerspjūvyje turi būti išvedžiotos vienodo tekėjimo greičių linijos – izotachos. Vandens debitas apskaičiavimas pagrįstas debito modelio tūriu suskirstant jį izotachomis: Vandens debitas apskaičiuojamas pagal tokią formulę: kur Av – izotachomis apibrėžti ploteliai m2 Δv – tekėjimo greičio pokyčiai Q‘p – paskutinės plokštelės tūris Izotachos dalija debito modelį į vienodo storio plokšteles, nes tekėjimo greičių pokyčiai Δv yra pastovūs, todėl formulę supaprastiname: Izotachų metodo tikslumas priklauso nuo išvedžiotų izotachų tankumo ir tikslumo. Elementarių debitų metodas. Taikant šį metodą debito modelis hodografais (pav) skaidomas į keletą plokštelių, kurių tūris apskaičiuojamas pagal dviejų gretimų hodografų apibrėžtus plotus ΔA ir plokštelių storius Δb. Pvz.: Atskirų hodografų (greičių grafikų) plotus A, pasirinktu masteliu ties vertikalėmis taisyklingai atidėjus virš vandens paviršiaus visame vagos plotyje B, gaunama keletas taškų. Taškai sujungiami lanksčia kreive. Ji pratęsiama iki vagos krantų.Virš vandens paviršiaus tokia kreivė apriboja figūrą, kurios plotas ir yra lygus vandens debitui. Todėl šia kreive apibrėžtas plotas bus lygus: Žukovskio metodas. Čia vidutiniai tėkmės greičiai vertikalėse redukuojami pagal vidutinį vandens gylį vagoje Hvid. A . Vidutinis vandens gylis vagoje apskaičiuojamas taip: kur Av – tėkmės vagoje skerspjūvio plotas m2, B – vagos plotis. Kiekvienoje vertikalėje redukuoti tėkmės greičiai apskaičiuojami pagal formulę: H – vertikalės gylis, Hvid.A – vid vand. gylis vagoje, vvid.H – vidutinis tėkmės greitis vertikalėje. Visose vertikalėse apskaičiavus redukuotus tėkmės greičius pasirinktu masteliu virš vandens paviršiaus ties vertikalių vietomis pažymimi taškai. Gauti taškai sujungiami lanksčia kreive, kuri pratęsiama iki vagos krantų. Taip gaunamas redukuotų tėkmės greičių grafikas. Šis grafikas virš vandens paviršiaus apibrėžia figūrą, kurią suintegravus gaunamas tam tikras plotas, šį plotą padalinus iš vagos pločio B , gaunamas vidutinis tėkmės greitis vagoje. Žinant tėkmės vagoje skerspjūvį A ir tėkmės vidutinį greitį vvid.A skaičiuojamas vandens debitas, lygus: 16. Apytikslis debitų nustatymas Apytiksliai vandens debitą galima nustatyti vandens tekėjimo greičius išmatavus plūdėmis. Jei vandens greičiai plūdėmis yra matuojami nuosekliai visame vagos plotyje, tai skaičiavimai atliekami tokia tvarka: 1) pagal gylio matavimo duomenis apskaičiuojamas tėkmės vagoje skersinio pjūvio plotas. 2) Braižomas plūdžių plaukimo trukmės grafikas – abscisių ašyje atidedamas atstumas tarp profilių, o ordinačių ašyje – plūdžių plaukimo trukmės atitinkamose plūdžių kirtimo žemutinį profilį vietose. Pažymėjus kiekvienos plūdės taškus braižoma lanksti kreivė, rodanti plūdžių judėjimo trukmę visame vagos plotyje. 3) jeigu kreivė yra sklandi, tai joje lygiais atstumais pažymimos greičių vertikalės, o jei vingiuota tai ties vingiais pažymimos papildomos vertikalės. 4) kiekvienoje vertikalėje pagal kreivę nustatoma plūdės judėjimo trukmė ir apkaičiuojamas jos judėjimo greitis. v= l/t. l-atstumas tarp aukštutinio ir žemutinio profilių m; t- plūdės judėjimo greitis. 5) Apskaičiuojamas fiktyvusis debitas: kur v1,vn – plūdžių judėjimo greičiai m/s;A – tėkmės skersinio pjūvio tarp vertikalių m, K – empirinis koeficientas, jis priklauso nuo vagos formos. 6) Apytikslis vandens debitas apskaičiuojamas pagal formulę,įvedant pataisos koef K, kurio dydis svyruoja priklausomai nuo vagos būklės ir yra nuo 0,6 iki 0,8: 17.Ryšiai tarp vandens lygių ir debitų. Debitų kreivės Vienas iš svarbiausių ir sudėtingiausių hidrometrijos uždavinių yra vandens lygių svyravimų transformavimas į debitus. Tam tikslui yra sudaroma debito kreivė: Q=f(H) (H – vandens lygis, Q – vandens debitas). Taigi sudaroma debito priklausomybės nuo vandens lygio f-ja, nors realiai yra atvirkščiai:nepriklausomas kintamasis yra debitas, o vandens lygis yra f-ja. Ypač svarbu debitus nustatyti vandens lygio kilimo bei slūgio laikotarpiais, taip pat maksimumų momentais. Kuo daugiau, esant įvairiems vandens lygiams, išmatuojami ir apskaičiuojami debitai, tuo debitų kreivės būna tikslesnės ir patikimesnės. Kadangi upių vagose paprastai vyksta netolyginis turbulencinis vandens tekėjimas, todėl ryšiai tarp vandens debitų ir lygių būna gana sudėtingi. Ypač sudėtinga ši priklausomybė būna užaugusiose augmenija ir padengtose ledu vagose. Šie ryšiai vaizduojami grafiškai ir jie yra kreivės pobūdžio. Debitų kreivės braižomos koordinačių sistemoje, abscisių ašyje atidedant Q, ordinačių – H. Pagal sudarytas debitų kreives nustatomi paros vidutiniai ir kt būdingieji debitai. Debitų kreivė – grafikas, vaizduojantis rysį tarp debitų ir vandens lygių. Debitų kreivės sudaromos būdingoms sąlygoms: 1) kada upės vaga laisva; 2) užaugus vaga; 3) žiemos metu (padenkta ledu). 18.Nešmenų debitas.Prietaisai nešmenims matuoti Nešmenys – kietos dalelės,transportuojamos vandeniu. Nešmenų arba kietuoju debitu vadinamas toks kietų , grunto dalelių kiekis, kuris nuteka vagos skerspločiu per sekundę. Kietųjų dalelių kieki, nutekėjęs vagos skerspločiu per tam tikrą laiko tarpą, vadinamas nešmenų arba kietuoju nuotėkiu. Skiriamos trys nešmenų raidos stadijos: grunto dalelių išplovimas, išplautų dalelių pernešimas, išplautų dalelių kaupimasis arba akumuliacija. Vandens tekmėje nešmenys skirstomi į kybančius ir dugninius. Kybančiais vadinami tokie nešmenys,kurie būna išsisklaidę visoje vandens tekmėje, o dugniniais – stambiosios dalelės, greitai nusėdančios į dugną. Kybančių nešmenų debito nustatymas pagrįstas vandens drumstumu p (g/m), t.y.svoriniu nešmenų kiekiu Pn vandens tūrio vienete: p = Vandens pavyzdžiams paimti naudojami įvairūs prietaisai. Dažniausiai naudojami batometrai , kurie būna momentinio arba lėto prisipildymo. Lėto prisipildymo batometrais matuojamas vidutinis nešmenų kiekis per ilgesnį laikotarpį. Naudojami dviejų tipų batometrai: butelio formos ir vakuuminis batometrai. Butelio formos batometrą sudaro 1l talpos plačiu kaklu butelis, specialiu rėmu pritvirtintas prie metalinio strypo. Butelis užkemšamas sandariu kamščiu, pro kurį prakišami du metaliniai vamzdeliai. Vienas vandeniu įtekėti, kitas orui išeiti. Drumstas vanduo siurbiamas į tuščią kamerą. Vakumas sudaromas rankiniu siurbliu išsiurbus orą. Vakuumo dydis tikrinamas vakumetru. O vakuumo dydis priklauso nuo kameros panardinimo gylio. Vandens drumstumas gali būti nustatomas ir fotometriniu metodu. Jo veikimas pagrįstas šviesos srauto intensyvo pokyčiu drumstame vandenyje. 19 .Ledo reiškinių stebėjimai Ledas – tai kietos būsenos vanduo. Ledo reiškiniams hidrometrinėse stotyse nustatyti atliekami tokie stebėjimai: 1) ledo susidarymo ir ištirpimo datos; 2) ledo storis ir jo paviršiaus būklė; 3) dugninio ledo ir ižo susidarymas; Be to gali būti atliekami ledo sandaros bei fizinių jo savybių, ledų sangrūdų tyrimai upėse, įtekančiose į ežerus, tvenkinius. Stebėjimai atliekami per visą žiemos laikotarpį. Priklausomai nuo susidarymo intensyvumo stebėjimai atliekami kasdien ar kas 3-5 paros. Ledo storis matuojamas matuokle, prieš tai pragręžus skylę. Dugninio ledo susidarymas stebimas kas dien. Dugninio ledo formavimosi pradžia nustatoma ledo signalizatoriumi, jo veikimas pagrįstas skirtingu elektros laidumu vandeniu ir ledui. dugninio ledo susidarymo stebėjimai labai svarbūs hidroelektrinių tvenkiniuose, ypač turbinų kamerose. 20. Upių nuotėkio kaitos veiksniai ( klimatiniai, fiziniai – geografiniai, ir antropogeniniai). Upių režimas (kaita) priklauso nuo: klimatinių veiksnių, fizinių - geografinių veiksnių; žmogaus ūkinės veiklos. Klimatiniai veiksniai: krituliai, garavimas, oro temperatūra, oro drėgmė, oro drėgmės deficitas, vėjas, oro slėgis. Ypač svarbu yra krituliai ir išgaravimas.krituliai lemia nuotėkio pasiskirstymą per metus, t.y padidėjimą ar sumažėjimą. Po liūčių upių nuotėkis labai padidėja, o palijus didėja lėtai.didelę įtaką turi sniegas. Dėl sniego sukaupiamos didelės vandens atsargos. Taip pat svarbus veiksnys yra temperatūra.žiemą iškritę krituliai del žemos temperatūros sukaupia per ilgą laiką daug vandens. Pakilus temperatūrai, t.y. pavasarį, sniegas pradeda intensyviai tirpti ir susiformuoja pavasario potvynių nuotėkis. Fiziniai geografiniai veiksniai: Upių nuotėkis priklauso nuo elementų, sudarančių geografinį landšaftą, komplekso. Savo ruožtu fiziniai geografiniai veiksniai – baseino dirvožemis, upės baseino geologinė ir geomorfologinė sandara, baseino morfometrinės charakteristikos, baseino augalija, ežeringumas, pelkėtumas priklauso nuo vietovės klimatinių sąlygų. Geologinės sąlygos yra dirvožemio laidumas. Smėliai yra yra laidūs vandeniui ir mažiau sulaiko vandens, o moliai – atvirkščiai. Fizikinės gruntų savybės yra kintačios. Sausas dirvožemis gali akumuliuoti didelius iškritusių kritulių vendens kiekius ir mažinti nuotėkį. Įšalęs gruntas nepriklausomai nuo jo granuliometrinės sudėties pasidaro nelaidus vandeniui. Augalijos įtaka: Vienais atvejais ji mažina nuotėkį, kitais didina. Žolinė augalija didina infiltraciją ir mažina nuotėkį. Miškai sudėtingiau veikia nuotėkį. Miške išgaruoja mažiau vandens negu atvirame lauke. Pavasarį lėčiau tirpsta sniegas. Todėl miškas sumažina pavasario potvynius ir padidina nuotėkį šiltuojumetų laiku. Vagų tinklo tankumas spartina vandens nutekėjimą, t.y. kuo tankesnis tinkles, tuo greičiau nuteka vanduo. Baseino pelkėtumas: Pelkės sukaupia dalį pavasario sniego tirpsmo ir vasarų liūčių vandens, taigi sumažina pavasario ir lietaus potvynių maksimalų bei vidutinį metų nuotėkį. Žmogaus ūkinė veikla: Iškirtus miškus, sparčiau tirpsta sniegas pavasarį, taip pat padidėja maksimalūs debitai, sumažėja nuotėkis šiltuoju metų laiku, taigi, nuotėkis pasiskirsto netolygiai. Apsodinus plotus miškais, nuotėkis pasiskirsto tolygiau. Nuotėkį keičia ir hidrotechniniai statiniai, drėkinimas, vandentiekis. Tvenkiniai, kaip ir ežerai išlygina nuotėkį. 21. Upių nuotėkio rėžimas. Metų nuotėkio kaita upėse: Upų maitinimas vandeniu. Vanduo, patenkanti į upes, susidaro lentelė. Nuotėkio charakteristikų tarpusavio ryšys iš atmosferos kritulių, iškritusių ant žemės paviršiaus, dalyvaujančių žemės vandens apykaitoje. Konkrečiomis sąlygomis vanduo, maitinantis upes, skirstomas į lietaus, požeminį, sniego ir ledynų (kartais su amžinuoju sniegu. Kartais būna labai sunku nustatyti, kox yra įvairių maitinimo šaltinių vaidmuo viso upės nuotėkio formavimuisi. Tuomet sakoma, kad u]ė yra mišrios mitybos. Yra skiriamos 3 upių nuotėkio fazės: potvynis, poplūdis ir nuosėkis. Potvynio metu yra didžiausias per metus vandeningumas, vandens lygis aukštas ir jis kyla ilgai, vanduo iš vagos išsilieja į slėnį. Poplūdžiu vadinamas vadinamas greitas ir palyginti trumpalaikis vandens lygio pakilimas. Nuo potvynio skiriasi tuo, kad susidaro nereguliarai. Poplūdžio max vandens lygis ir debitas gali būti didesi už atitinkamus potvynio elementus, jis susidaro tada, kai būna liūtis arba žiemos metu būna atlydžiai ir intensyviai tirpsta sniegas. Poplūdžiams ir kasmetinis vandeningumo padidėjimas rudenį dėl gausaus lietaus ir sumažėjusio garavimo. Nuosėkis yra tokia upės vandens rėžimo fazė, kuriai būdinga tai, kad žemi vandens lygiai ir maži vandens debitai dėl labai sumažėjusio arba visai nutrūkusio paviršinio vandens pritekėjimo išlieka pastovūs ilgą laiką (pvz visą sezoną). Ši fazė dar vadinama sausmečiu. Tuo metu upę labisusiai maitina požeminiai (gruntinia) vandenys. Lietuvos upės pagrindinai maitinamos lietaus ir sniego tirpimo vandenų. Jos turi po 2 pagrindines nuotėkio formavimosi fazes: pavasario or sausmečio. Pavasario potvynio metu nuotėkį formuoja sniego tirpimo vanduo. Pagal hidrologinį režimą, Lietuvos teritorija skirstoma į 4 pagrindines hidrologines sritis : Pajūrio, Vakarų, Vidurio ir Pietryčių. Upių hidrologinis režimas analizuojamas per hidrologinius metus, kurių pradžia spalio 1 d, o pabaiga – rugsėjo 30 d. Siriami 4 sezonai: ruduo (spalis lapkritis), žiema (gruodis, sausis, vasaris), pavasaris (kovas, balandis, gegužė), ir vasara (birželis, liepa, rugpjūtis, rugsėjis). Sausmečiui priskiriami 3 sezonai, vasaros, rudens, žiemos. Analizuojant metinę upių vandens nuotėkio kaitą atskirai nagrinėjami šių nuotėkių ypatumai: Pavasario potvynio nuotėkis Vasaros-rudens poplūdžių nuotėkis Vasaros žemasis nuotėkis Žiemos žemasis nuotėkis Minėtų fazių trukmės ir poplūdžiai priklauso nuo upės maitinimo tipo, kuris savo ruožtu priklauso nuo upės baseiino klimatinių sąlygų. Pavasario potvyniai: susiformuoja tirpstant sniegui, susikaupusiam upės baseine žiemos metu. Pavasario potvynio elementai: potvynio pradžia ir papbaiga, potvynuo trukmė, jo kilimo ir slūgio trukmė, maximalūs debitai. Pavasario potvyniai prasideda intensyviai kylant vandens lygiams ir didėjant debitams, kurie sąlygojami intensyvaus sniego tirpimo pakilus oro temp. Jie priklauso nuo: a) baseino reljefo ir formos, b) ežerų bei pelkių ploto, c) dirvožemio drėgmės ir įšalimo gylio, d) kritulių kiekio, e) sniego tirpimo intensyvumo, f) vandens atsargų sniege. Vasaros – rudens poplūdžiai: juos formuoja gausūs lietūs arba liūtys. Poplūdžių elementai priklauso nuo lietaus arba liūčių pobūdžio, kurį lemia vietovės meteorologiniai veiksniai. Vasaros žemasis nuotėkis: laikotarpis prasideda pasibaigus pavasario potvyniams ir baigiasi vasaros pabaigoje arba rudens pradžioje. Jei gruntinis maitinimas būna menkas, tai vasaros laikotarpiu, upės išdžiūsta. Žiemos žemasis nuotėkis: Prasideda užšalus upėms. Upės maitinamos tik gruntiniu vandeniu. Kartais, didesnių atodrėkiu metu ir paviršiniu vandeniu. 22. Upių nuotėkis. Nuotėkio hidrologinės charakteristikos Nuotėkiu vadinamas vandens kiekis, nutekantis upėmis, upeliais grioviais ar požeminiais vandens takais per tam tikrą laiką. Debitus padauginus iš bet kokio laiko tarpo T, išreikšto sekundėmis, gaunamas to laikotarpio nuotėkis arba nuotėkio tūris W ir išreiškiamas m3, mln. m3 arba km3. Dažniausios charakteristikos: 1. Vidutinis daugiametis metų debitas arba debito norma – vadinama daugiamečio laikotarpio debitų vidutinė aritmetinė reikšmė, žymima raide Q0: čia n – metų skaičius. 2. Vidutinis metų nuotėkis W0, arba nuotėkio norma. Juo vadinama daugiamečio laikotarpio vidutinė aritmetinė reikšmė: . Žinant vid metų nuotėkį, galima apskaičiuoti ir vidutinį metų debitą : , o žinant vid metų debitą – vis metų nuotėkį: . 3. Nuotėkio modulis (hidromodulis). – tai vandens kiekis, nutekantis per laiko vnt nuo baseino ploto vnt. Žymimas q0, mato vnt l/s: čia Q0- debitas; kai jis išreikštas m3/s, rašomas daugiklis 103. 4. Nuotėkio aukštis – tai vientisas vandens sluoksnis, kuris sudarytų visą nuotėkio tūrį tolygiai paskleidus baseino plote. Žymimas h, mato vnt – mm. ; Kai debitas Q0 išreiškiamas m3/s, daugikliai 103 ir 106 rašomi dėl to, kad nuotėkio aukštį išreikšti mm. 5. Nuotėkio koeficiantas. Jio vadinamas bet kurio nuotėkio dydžio (debiti ar nuotėkio aukščio) ir vidinės aritmetinės, to paties dydžio reikšmės santykis. Jis žymimas K: . 23. Vandens lygių kaita upėse. Svarbiausi vandens lygiai upėse. Ryšiai tarp vandens lygių ir debitų. Vandens lygis upėse pastoviai svyruoja, t.y. kinta vandens paviršius virš tam tikros sąliginės plokštumos dėl sutekančio į upes vandens kiekio kitimo. Taigi, vandes lygio svyravimą pirmiausia lemia debitas. Kuo didesnis debitas, tuo didesnis vandens lygis. Tačiau kartais lemia ir: a) vagos dugno kilimas ar žemėjimas, kai klostosi nešmenys arba išplaunamas gruntas. b) įvairūs dirbtiniai statiniai upėse; c) vagos užaugimas vandens augalais; d) ledo susidarymas ir buvimas vandens paviršiuje; e) vėjo sanpūtos ir nuopūtos. Svarbiausi vandens lygiai upėse: aukščiausias daugiametis arba absoliutus max lygis aukščiausias per metus (metų max) pavasario potvynio max vasaros rudens poplūdžių max žemiausias daugiametis – absoliutus minimalus metų žemiausias – metų min Vasaros ir žiemos žemiausias – vasaros ir žiemos min 24. Ledo reiškiniai upėse: Kai vandens temperatūra nukrinta iki 0˚C, o o vandens pav ir toliau atiduoda šilumą, upėse pasirodo ledo dariniai, upės pereina į žiemos režimo fazę. Ši fazė skirstoma į: a)upės užšalimas, b) užšalusios upės laikotarpis, c) nuledėjimas. Žemą upės maitinamos gruntiniu vandeniu. Upės užšalimas: Pradinėje ledo susidarymo fazėje pasirodo ledėsiai – plona ledo plėvelė. Tuo pat metu prie kranto susidaro ledo dariniai, vadinami priekrantės ledu, t.y. nejudrus ledas prie vieno arba abiejų upės krantų. Kadangi upės sraute gerai maišosi visas vanduo, prasideda vandens atšalimas visame sraute vianu metu, t.y. vandup peršąla. Tokiam vandenyje susidaro geros sąlygos ledo kristalams augti. Jiems augant ir jungiantis, susidaro vidinid ledas, kuris atrido, kaip neskaidri masė. Vidinio ledo atmainos – dugninis ledas ir ižas, supresuotas vandenyje. Tokia masė išplaukia į paviršių ir dar labiau sušąla. Didėja ir susidaro lytys. Kai jų padaugėja ir jos padidėja, sušąla tarpusavyje, susidaro ištisinio ledo danga, t.y, upė užšąla. Upės nuledėjimas: Laikotarpy, kai oro temp yra rteigiama, ledas pradeda tirptio į upę suteka paviršiaus vanduo. Tirpstant sniegui, pakrantėse ant ledo atsiranda vandens, ledas intensyviausiai tirpsta išilgai krantų. Pakilus vandens lygiui, ledas išsigaubis. Išilgai krantų atsiranda pažemėjimas, kuriuo teka vanduo ir plauna ledą, taip atsiranda atviros, be ledo juostos – atotirpos. Vandeniui kylant, ledas atpešiamas nuo krantų ir guli ant vandens. Atotirpis pamažu didėja ir gilėja, vandens debitui didėjant, o ledo atsparumui del aplinkos veiksnių mažėjant, ledas ima irti ir prasideda ledonešis. Kartais upėse susidaro sangrūdos – tai susikimšusios pavienės lytys. Užkimšę skerspjūvį ledai sudaro laikinas ledo užtvankas, dėl kurių kartais labai pakyla vandens lygis upėje ir vanduo išsilieja iš vagos. 25. Hidrologinių skaičiavimų turinys ir analizės metodai: Projektuojant, statant ir exploatuojant hidrotechninius statinius,sudarnat nuotėkio reguliavimo schemas, bei rengiant kt inžinerines priemones, siekiant panaudoti ir išsaugoti vandens išteklius būtina įvertinti upių hidrologines charakteristikas, kurios kinta tiek laiko, tiek teritorijos atžvilgiu. Hidrologiniai statiniai turi būt tinkami dešimtis ir daugiau metų. Projektuodami turime žinoti, kox bus upės režimas statinio exploatavimo laikotarpiu, nes nuo to priklauso statinio patvarumas ir ekonomiškumas. Dabartiniu metu būsimas hidrologines charakteristikas nustatome praeityje buvusio upės režimo tyrimus. Pagrindinės charakteristikos, apibūdinančios upės hidrologinį rėžimą yra: vid, max bei min vandens lygiai ir debitai, metų nuotėkio pasiskirstymas ir tt. Laikoma, kad buvęs upės režimas ateityje labai nesikeis, todėl praejusio laikotarpio hidrologines charakteristikas taikome busimam stainių exploatavimo laikotarpiui. Tokį metodą pateisina hipotezės: 1) laikoma, kad upės nuotekis, per palyginti trumpą laikotarpį svyruoja apie kažkokią pastovią visutinę reikšmę. Tokią hipotezę patvirtina faktiniai stebėjimai ir ji galioja tik tuo atveju, jeigu geografinė upės baseino aplinka smarkiai nepakito dėl žmonių ūkinės veiklos. 2) Upės hidrologinis režimas per metus dėsningai kinta keičiantis metų laikams. Naudodamiesi šiuo dėsningumu, galima bendrais bruožais numatytibūsimą upės nuotėkio pasiskirstymą per metus. 3) laikomasi sąlygos, kad nereguliarų upės vandeningumo svyravimą galima vertinti didelių skaičių dėsniais. Pagal šiaą hipotezę galima rasti ryšį tarp upės debito dydžio ir jo pasiskirstymo tikimybės. Remiantis šiomis prielaidomis, praktiškai atliekami visi hidrologiniai skaičiavimai. Atsižvelgiant į tai, kokius turime pradinius duomenis ir kokią charakteristiką skaičiuojame, nustatome, kokiais metodais hidrologinės charakteristikos parametrus. Paprastai išskiriami 3 atvejai: a) hidrologinių charakteristikų skaičiavimas turint ilgalaikius stebėjimo duomenis. b) H. Ch. Sk. Turint trumpalaikius hidrol. Stebėjimų duomenis c) H. Ch. Sk. Neturint hidrol. Stebėjimo duomenų Genetinė analizė: jos metu atliekamas stebėjimo duomenų apibendrinimas ir empyrinių ryšių tarp atskirų hidrologinių charakteristikų nustatymas. Šios analizės dėka nustatomas ryšys tarp upės nuotėkio ir kritulių, įvertinama upės požeminio maitinimo dalis skaidant nuotėkio hidroforą, parenkama matematinio hidrologinio modelio struktūra, nepažeidžiant reiškinio fizinės prasmės. Genetinės analizės pvz laikomasgeografinės interpoliacijos ir kartografijos metodas, kuris remiasi prielaida, kad nuotėkio charakteristikos kaip ir kt kraštovaizdžio elementai kinta tolygiai teritorijos atžvilgiu. Dar vienas iš genetinės analizės metodų yra hidrologinės analogijos metodas, pagrįstas analogijos tarp nagrinėjamos upės, kur nepakanka ar nėra hidrologinių stebėjimų duomenų, hidrologinių charakteristikų ir analoginės upės hidrologinių charakteristikų, nustaytų pagal ilgalaikių stebėjimų duomenis. Su gamtinių veiksnių genetine analize taip pat susijęs ir vandens balanco metodas. Taip pat tikimybių ir matematinės statistikos metodai. 26. Hidrologinių charakteristikų statistinės analizės metodai. Tikimybės samprata. Tikimybės kreivės sudarymas: Hidrologinio režimo procesas – daugialypis procesas, kurio rezultatų neįmanoma tixlai prognozuoti kiekybine išraiška. Todėl hidrologinio režimo charakteristiku prognozė pateikiama tikimybių išraiška, neturint konkrečios datos. Dažniausiai išreiškiama tikimybių kreive. Hidrologinių charakteristikų skaičiavimai grindžiami hipotezėmis: a) pagal didžiųjų skaičių dėsnį, esant begaliai vienodod prigimties atsitiktinių dydžių, jų aritmetinis vidurkis tampa neatsitiktiniu dydžiu ir gali būt nusakomas. b) Pagal centrinę ribinę teoremą reiškiniai arba įvykiai, atsirandantys kartu veikiant dideliam kiekiui nepriklausomų arba labai menkai priklausomų atsitiktinių veiksnių, sudaro generalinę aibę, kuriai galioja atitinkami tikimybių dėsniai. Tikimybės samprata: tikimybė – vieno arab kt hidrologinio rreiškinio arba jo charakteristikos pasireiškimo patikimumo įvertinimo matas Tikimybė p(x) yra lygi įvykių, susidarančių galimybę tiriamam reiškiniui, skaičiaus (m) santykiui su bendru įvykių skaičiumi (n): p(x) = m/n. Tikimybė – tai kurio nors būsimo hidrologinio reiškinio (pvz. Maksimalaus arba minimalaus debito, vidutinio metinio vandens lygio upėje) įvykimo galimumas. Ji apibūdina, kiek kartų tam tikro dydžio reiškinys gali pasitaikyti parinktu laikotarpiu. Tikimybė gali būti išreiškiama tiek vieneto dalimis, tiek ir procentais. Tikimybės formulė (Čegodajevo): px= [(m-0,3)/n+0,4)]*100%. Čia m – statistinės hidrologinių duomenų eilės nario eilės numeris, n- narių skaičius eilėje. Empirinės tikimybės kreivės sudarymas: Ryšio tarp nagrinėjamos hidrologinės charakteristikos reikmių ir jų tikimybės grafikas, išreikštas kreive, vadinamas empirine tikimybės kreive. Sudarant šią kreivę, duomenų eilė privalo būti homogeniška. Jų homogeniškumas patikrinamas statiniais metodais. Pagal stebėjimo duomenų skaičių (stebėjimo metų skaičių ir pan.) ši kreivė gali būti sudaroma dviem būdais: histogramos (duomenų grupavimo) ir analitiniu. Pirmuoju atveju, duomenų eilės narių sk turi būti nemažesnis kaip 100. Sudaroma statistinė eilė. Duomenys suskirstomi į dalis, kurių skaičius priklauso nuo nagrinėjamo dydžio duomenų kiekio. Taip pat pasirenkamas nagrinėjamo dydžio reikšmių tam tikras intervalas ir skaičiuojam, kiek kartų tam tikro dydžio reikšmė patenka į kiekvieną dalį. Skaičiavimo patogumui sudaroma empyrinio pasiskirstymo arba absoliučių dažnumų lentelė. Išreiškus absoliučius pasikatojimus bendro skaičiaus n procentais gaunami santykinių dažnumų pasiskirstymai. Jų suma privalo būti lygi 100%. Paeiliuj sumuojant absoliučius dydžius, gaunami suminiai dažnumai arba tikimybės. Pgal gautus duomenis braižomi grafikai. 27. Hidrologinių duomenų statistiniai parametrai.( vidutinės reikšmės, išsklaidymo charakteristikos). Hidrologinių duomenų statistiniais parametrais galima aprašyti hidrologinių duomenų pagrindines savybes. Pagrindinės parametrų grupės, nusakančios hidrologinių eilių statistines savybes, kartu ir teorinę tikimybės kreivę, yra šios dvi: 1. Vidutinės reikšmės (aritmetinis vidurkis, moda it t.t.); 2. Sklaidos charakteristikos (vidutinis kvadratinis nuokrypis, asimetrija ir kt.). Vidutinis aritmetinis vidurkis – tai centras, apie kurį pasiskirsto visi kiti atsitiktiniai eilės dydžiai. x0=Σxi/n. Sklaidos (variacijos) charakteristikos. Pati paprasčiausia sklaidos charakteristika yra amplitudė: a=xmax-xmin ; xmax, xmin – hidrologinės charakteristikos didžiausia ir mažiausia reikšmė. Vidutinis absoliutusis nuokrypis: Δx=Σ(x1-x0)/n. Standartiniu nuokrypis arba standartas: . Vidutinio kvadratinio nuokrypio reikšmė kvadratu – dispersija (). Vidutinio kvadratinio nuokrypio ir vidutinio aritmetinio vidurkio santykis vadinamas variacijos koeficientu: . Variacijos koeficientas yra statinis parametras, apibūdinantis atsitiktinio dydžio kintamumą bėgant laikui. 28. Hidrologinių charakteristikų normatyvinės tikimybės: Hidrologinių charakteristikų reikšmės, pagal kurias projektavimo metu nustatomi hidrotechnikos statinių ar kt vandens ūkio inžinerinių priemonių matmenys, struktūra, išdėstmas, vadinamas projektinėmis. Analogiškos sąvokos yra skaičiuojamasis debitas, skaičiuojamasis vandens lygis. Pvz, pagal maximalų (projektinį) debitą nustatomas kelio pralaidos skersmuo. Hidrologinių charakteristikų normatyvinės tikimybės priklauso nuo hidrotechninės statinių klasės. Max debitų tikimybės pagal statybos normas ir taisykles SN ir T 2.06.01-86 pateiktos lentelėje. Yra atskiros kelių bei geležinkelių, tiltų ir pralaidų projektavimui numatytų max debitų tikimybių. Taip pat projektuojant paviršinio vandens nuleidimo nuo kelių priemones pagal statybos normas ir taisykles rekomenduojamos max debitų tikimybės: 1. Kiuvetų, vandens nuleidimo latakų (griovių), kai kelio kat I, II – 2%, III – 3%, IV, V – 4%. 2. Vandens nuleidimo įrenginių nuo tiltų ir kelių paviršiaus,kai kelio kategorijos I,II–1%,III–2%,I,V–3% Pagal staybos normas ir taisykles SN ir T2.05.11-83 (ūkio keliai) vandens nuleidimo įrenginiai skaičiuojami max debitams praleisti, o tikimybės priklauso nuo kelio kategorijos: Ic, Iic - 5%, IIIc - 10%. Ir tt 29 Hidrol charakt skaičiavimas, turint ilgalaikius stebėjimo duomenis: Turint ilgalaikius stebėjimo duomenis, jų projektines charakteristikas galima nustatyti tiksliausiai. Tačiau ir šiuo atveju reikia atsiminti, kad apskaičiuotų hidrologinių charakteristikų tixlumas priklauso nuo pradinių duomenų tixlumo. Jis apibūdinamas matematinės statistikos metodais. Sąvoka „ilgalaikiai stebėjimo duomenys“, reliatyvi. Reikalinga duomenų eilė norimo tixlumo rezultatams priklauso nuo skaičiuojamosios charakteristikos svyravimo amplitudės. Skaičiavimo tvarka yra tokia: 1. Įsitikininama, ar turima hidrologinių duomenų eilė yra homogeniška ( vientisa, turinti tas pačias savybes). 2. Sudaroma statistinė eilė, tai yra duomenys išdėstomi mažėjančia tvarka. 3. Skaičiuojama vidutinė aritmetinė maksimalių debitų Q reikšmė. 4. Skaičiuojami kiekvieno statistinio eilės nario moduliniai koeficientai pagal formulę K= . 5. Skaičiuojama kiekvieno statistinio eilės nario tikimybė procentais p. Skaičiavimus patogiausia atlikti lentelėje. 6. Skaičiuojamos variacijos ir asimetrijos koeficientų reikšmės (CC), C 7. Skaičiuojamos empirinės tikimybės kreivės parametrų paklaidos 8. Turėdami 3 empirinės tikimybės kreivės parametrus (x, skaičiuojame teorinę tikimybės kreivę.Maksimalų debitą randam iš Q 30 Hidrol charakt skaičiavimas, turint trumpalaikius stebėjimo duomenis: Trumpa duomenų eile vadinama tokia , kuri nepakankama tiesioginiams skaičiavimams., bei ja naudodamiesi galime rasti ryšį tarp nagrinėjamos ir analoginės upės. Eiga: 1. Skaičiuojami analoginės upės , turinčios ilgalaikių stebėjimų eilę (N metų), statistiniai parametrai 2. Skaičiuojami turimų duomenų statistiniai parametrai.Prieš tai to paties stebėjimo laikotarpio (n metų) nagrinėjamos upės ir analoginės upės duomenys surašomi i lentelę, analoginės upės maksimalių debitų duomenys pažymimi raide x , o nagrinėjamos upės – y. Maksimalių debitų vidutinių reikšmių paklaidos ; C , % Jeigu skaičiuota paklaida neviršija 10 %,vadinasi, tikslumas pakankamas.Tada braižome ryšio grafiką tarp analoginės upės ir tiriamos upės turimų maksimalių debitų reikšmių. 3. skaičiuojami parametrai , reikalingi koreliacijos koeficiento reikšmei nustatyti. 4. Skaičiuojame regresijos lygties parametrus. 5. Skaičiuojame nagrinėjamai upei perskaičiuotus debitus. 31. Hidrologinių charakteristikų skaičiavimas neturint stebėjimų duomenų. Jeigu hidrologinių duomenų eilė neviršyti 1 – 2 metų arba visai neturima duomenų, nustatant hidrologines charakteristikas tenka naudoti jų priklausomybes nuo fizinių – geografinių veiksnių (kritulių, išgaravimo, baseino ploto, ežeringumo, pelkėtumo ir kt.). Dauguma hidrologinių charakteristikų priklauso nuo klimato veiksnių. Klimato veiksnių kitimas teritorijoje priklauso nuo geografinių zonų. Geografinės interpoliacijos metodas tinka tokioms hidrologinėms charakteristikoms nustatyti, kurios nepriklauso nuo baseino ploto arba kurios, kintant baseino plotui, kinta labai mažai. Skaičiuojant naudojamasi naudojamasi teritorijos rajonavimu, izolinijų žemėlapiais bei empirinėmis formulėmis. Jeigu hidrologinė charakteristika kinta mažai, o jos kitimas glaudžiai susijęs su fizinių geografinių veiksnių kitimu, taikome rajonavimo metodą. Čia laikome, kad tam tikrame rajone hidrologinė charakteristika yra pastovi. Jis nepatogus , kad pereinant išvien rajono į kitą hidrologinės charakteristikos reikšmė kinta staigiai. Izolinijų metodas yra vaizdingiausias geografinės interpoliacijos atvejis. Nuotėkio charakteristikos skaičiuojamos tuose vandens matavimo postuose, kuriuose yra ilgalaikiai duomenys.Gautos reikšmės skiriamos baseino svorio centrui ir pagal turimus taškus vedamos izolinijos. Izolinijų žemėlapiuose dažniausiai eliminuojama vietinių fizinių geografinių veiksnių įtaka. Jeigu hidrologines charakteristikas tenka skaičiuoti tokiose vietose, kuriose nėra hidrologinių duomenų, tada naudojamos empirinės formulės. Atliekant hidrologinius skaičiavimus dažnai naudojamasi regioninėmis empirinėmis formulėmis, nes jos remiasi vietine hidrologine medžiaga, detalesne fizinių geografinių sąlygų analize. 32. Vieno skerspjūvio hidrologinių duomenų perskaičiavimas kitam skerspjūviui toje pačioje upėje. Vieno skerspjūvio duomenis perskaičiuoti kitam skerspjūviui reikia dėl to, kad dažniausiai vandens matavimo posto vieta nesutampa su hidrotechnikos statinio vieta. Debitų perskaičiavimas: Debitų reikšmės perskaičiuojamos proporcingai baseinų plotų santykiui: Q1/Q2= F1/F2; Q1=(F1/F2)Q2. Čia Q2 –debitas vandens matavimo poste. F2- vandens matavimo posto baseino plotas.Q1 – debitas statybos vietoje. F1 –baseino plotas statybos vietoje. Perskaičiuojant maksimalius debitus reikia baseinų plotų santykį pakelti tam tikru laipsniu m: Q1=(F1/F2)mQ2. pavasariui m -0,80, vasaros potvynio m -0,7. Vandens lygių perskaičiavimas. Vandens lygius perskaičiuoti iš vieno upės skerspjūvio kitam skerspjūviui galima tik sudarius būdingų lygių grafikus. Tai tenka atlikti sudarnt hidrotechnikos statinių vietoje debitų kreives.Turime turėti bent vienerių metų stebėjimus. Atsižvelgiant į stebėjimo duomenis laisvos upės vagos max vandens lygiai aukštyn ar žemyn pagal upės tėkmę galibūti perskaičiuojami: 1) Pagal debitų kreivę Q=f(H). [ čia ruože nėra intakų arba jų vandeningumas mažas]2) Pagal būdingų vandens lygių ryšio grafiką H=f(HL) 3) Pagal nuolydį arba išilginį vandens paviršiaus profilį [Pagal vandens paviršiaus nuolydį leistinas perskaičiavimo atstumas tarp pagrindinio ir laikinojo lygių matavimo postų priklauso nuo upės vagos ir slėnio morfologinių charakteristikų. Perskaičiuojant vandens lygį pagal išilginį vandens paviršiaus profilį vandens lygių postai turi būti įrengti aukščiau ir žemiau projektuojamo statinio.] 33. Maksimalių debitų skaičiavimas turint ilgalaikius bei trumpalaikius hidrologinių stebėjimų duomenis. Turint ilgalaikius stebėjimo duomenis vienodai atliekami tiek pavasario, tiek vasaros ir rudens (lietaus – liūčių) laikotarpių maksimalių debitų skaičiavimai. Norėdami nustatyti reikiamos tikimybės skaičiuojamąjį maksimalų debitą, skaičiuodami naudojame turimos stebėjimo metų eilės maksimalius momentinius debitus. Skaičiavimo eiga yra analogiška kaip ir ilgalaikių stebėjimų hidrologinių charakteristikų skaičiavimas.[ 29 klausimas] Turint trumpalaikius stebėjimo duomenis.Kai turime nepakankamai hidrologinių stebėjimų duomenų, stebėjimų statistinę eilę reikia pratęsti parenkant analoginę upę pagal [30 klausimo] aprašytus reikalavimus. Maksimaliems debitams skaičiuoti yra gana sudėtinga parinkti analoginę upę net ir tame pačiame hidrologiniame rajone, nes maksimalaus debito dydis labai priklauso nuo baseino ploto. Ypač vasaros – rudens laikotarpiu net ir gretimų upių baseinų maksimalių debitų koreliacinis ryšys gali būti nepakankamas. 34. Maksimalių debitų skaičiavimas neturint hidrologinių stebėjimų duomenų. Max debitams skaičiuoti yra 4 grupės formulių: 1) Redukcinės formulės. Pagal šias formules max debito modulis mažėja didėjant baseino plotui arba vandens pritekėjimo laikui. Tai įvertina atitinkamas redukcijos rodiklis. 2) Ribinio (didžiausio) intensyvumo formulės. Skaičiuojant pavasario max debitus šio tipo formulės pagrįstos sniego tirpimo intensyvumo mažėjimu. Lietaus ir liūčių max debitų formulės nustatomas didžiausias vidutinis lietaus intensyvumas vandens pritekėjimo laikotarpiu nuo tolimiausio baseino tško iki skaičiuojamojo pjūvio. 3) Tūrinės formulės. Jos išreiškia max debito priklausomybę nuo potvynio tūrio arba aukščio, potvynio trukmės. 4) Hidrologinės formulės. Jos dažniausiai taikomos lietaus –liūčių max debitams skaičiuoti. Šios formulės pagrįstos vandens tekėjimo žemės paviršiumi hidraulikos lygtimis. 35. Pavasario potvynių maksimalių debitų skaičiavimas neturint hidrologinių stebėjimų duomenų. Max debitus skaičiuojama: Qp=qpA=μK0hp%Aδδ1δ2/(A+1)n ; Qp - p% tikimybės maksimalus debitas [m3/s].qp – maksimalaus debito modulis [m3/s km2]. A –baseino plotas [km2]. μ – koeficientas, taikomas įvertinant statinių parametrų tarp nuotėkio aukščio ir maksimalaus debito nevienodumą. Ko – parametras, charakterizuojantis potvynio intensyvumą. hp%- p% tikimybės pavasario potvynio nuotėkio aukštis mm,δ – koeficientas, taikomas įvertinant baseino ežeringumo įtaką;δ1 – koeficientas taikomas įvertinant baseino miškingumą.δ2 – koeficientas taikomas įvertinant baseino pelkėtumą. n – laipsnio rodiklis, apibūdinantis potvynio max modulio sumažėjimą (redukciją) atsižvelgiant į baseino plotą. Lietuvoje n=0,18. Ko koeficientui apskaičiuoti yra sudarytas izolinijų žemėlapis. Koeficiento μ reikšmė priklauso nuo tikimybės dydžio ir nustatomos pagal lentelė. Baseino ežeringumo koeficientas: , c –parametras,priklausantis nuo vidutinio daugiamečio pavasario potvynio nuotėkio aukščio (h0).Baseino ežeringumas %: . Aev - ežero veidrodinio paviršiaus plotas km2; Ab –ežero baseino plotas km2; A – upės baseino plotas.Baseino miškingumas: .α1- parametras parenkamas iš lentelės. Baseino pelkėtumas .β – parametras nurodantis pelkės tipą. Jei baseine vyrauja žemutinio tipo pelkės, tai 0,8; jei yra įvairių tipų pelkių -0,7; jei yra aukštapelkių ir lengvųjų dirvožemių - 0,5. 36. Vasaros – rudens liūčių maksimalių debitų skaičiavimas neturint hidrologinių stebėjimų duomenų. Vasaros ir rudens potvynių max debitai, esant bet kokio dydžio baseino plotui, skaičiuojami:.n – laipsnio rodiklis, LT -0,3. B1% - 1% tikimybės geografinis parametras.δ – baseino ežeringumo, miškingumo ir pelkėtumo įtakos koeficientas.λp- perskaičiuosimo koeficientas iš 1% tikimybės į p% tikimybės debitą. Geografinis parametras B1% surandamas is izolinijų žemėlapio. 37. Nuotėkio reguliavimo būdai. Nuotėkio reguliavimo rodikliai. Nuotakio reguliavimo b8dai skirstomi pagal reikšmę ir reguliavimo trukmę. Svarbiausi vandens vartotojai ir naudotojai, kuriems reikalingas sureguliuotas nuotakis, yra: hidroenergetika, pramoninis ir buitinis vandentiekis, ŽŪ plotų drėkinimo sistemos, žuvininkystė, vandens transportas, taip pat sieliams plūgdyti ir potvynių bei poplūdžių hidrografams transformuoti. Pagal reguliavimo trukmę nuotakio reguliavimo būdai būna tokie: 1) paros; 2) savaitės; 3) trumpalaikis – neperiodinis; 4) sezoninis – metinis; 5)daugiametis; 6) kompensacinis; 7)kaskadinis ir 8) antrinis. 1.paros nuotakio reguliavimo būdas yra toks, kai vandens poreikiio netolygumai išlyginami per parą. Labai svarbu reguliuoti vandentiekio paros nuotekį, nes vandens poreikiai sumažėja naktį, o ryte ir vakare padidėja. Paros nuotekio reguliavimo esmė yra ta, kad visą laiką tiekiamas pastovus debitas. Vandens perteklius kaupiamas tvenkinyje ar rezervuare, kai poreikis mažas naudojamas jam padidėjus. Paros vandens pareikalavimo grafikai sudaromi pagal vartotojų poreikius. Max paros poreikio vandens debito qmax ir vid vandens debitas qvid santykis vadinamasa paros išlyginamuoju koeficientu kuris isreiskiamas taip: Šis koef parodo, koks būna vandens vartotojų skaičiaus skirtumas reguliuojant paros nuotekį ir nereguliuotjant jo. Paros nuotakio reguliavimas ir ekonominiu požiūriu yra teigiamas reiškinys. Tad reguliuojant paros nuotakį atsiranda galimybė sumažinti hidrotechninių statinių matmenis, nes jie tada apskaičiuojami ne maksimaliems, o vidutiniams debitams praleisti. 2.savaitės nuotakio reguliavimo būdas taikomas tada, kai savaitėje yra viena ar dvi nedarbo dienos. Tomis dienomis daugelis įmonių tomis dienomis nedirba. Vandens poreikis sumazėja, tada vandens perteklius kaupiasi tvenkinyje – rezervuare, iš kurio jis naudojamas padidėjusio poreikio dienomis. Šiuo būdu nuotekis reguliuojamas pramoniniame vandentiekyje ir hidroenergetikoje. 3. Trumpalaikis neperiodinis nuotakio reguliavimo būdas yra toks kai iš tvenkinio vanduo patiekiamas naudotojams trumpais laikotarpiais reikalingam VL ir debitams palaikyti. Šiuo būdu reguliuojamas nuotakis pritaikomas vandens transportui. Paprastai jis neturi tikslių kalendorinių datų, nes navigacijos laikotarpio pradzios ir pabaigos bei sielių susikaupimo datos yra kintamos. 4.Sezoninis-metinis nuotakio reguliavimas yra labai paplitęs ir pritaikomas visoms vandens ūkio šakoms. Sezoninio – metinio nuotakio reguliavimo esmė yra ta, kad šiuo atveju natūralus nuotakio netolygumai reguliuojami per vienerius hidrologinius metus. Sezoninio – metinio nuotakio reguliavimo grafikas Reguliuojant sezonini-metini nuotaki galimi du vandens poreikio atveju, kai: 1) pastovus (q=const) debitas ir 2)kintams debitas. S-m nuotakio reguliavimo naudingas tvenkinio tūris nuo prietakos Q ir poreikio q grafikų sutapimo. Kuo šie grafikai artimesni, tuo nuotakiui reguliuoti reikalingas tvenkinio tūris V būna mazesnis ir atvirkščiai. Atskiras sezoninio-metinio nuotakio reguliavimo atvejis yra metinis reguliavimas. Jam būdinga tai kadmetinis nuotakis sureguliuojamastik iki vidutinio metinio debito dydžio. 5daugemečio nuotakio reguliavimo pagrindinis uzdavinys – sukaupti tvenkiniuose vandens perteiklių vandeningais metais bei jų sezonais ir išlyginti poreikio trūkumus sausu metų bei sezonų laikotarpiais. Daugiamečio nuotakio reguliavimas yra didžiausios apimties natūralaus nuotakio reguliavimo būdas , todel reikalingas didziausias tvenkinio turis. 6 kompensacinis nuotekio reguliavimo būdas taikomas tada, kai vanduo naudojamas gerokai žemiau įrengto tvenkinio. Tada į upės vagos ruožą, esantį tarp tvenkinio ir naudotojų, gali patekti intakų nereguliuotas nuotekis. Todel kompensacio nuotekio reguliavimo pagrindinis tikslas – išlyginti nuotekį taip, kad būtų tenkinami vandens naudotojų poreikiai. 7.kaskadinis nuotakio reguliavimas yra toks, kai upės vagoje įrengiama tvenkinių kaskada ir jais reguliuojamas nuotekis. Kaskadinis nuotekio reguliavimo būdas taikytinas mažų upelių nuotakiui reguliuoti. 8. Antrinis nuotakio reguliavimas yra toks, kai upės vagoje įrentais hidrotechniniais statiniais nuotakis reguliuojamas tik iš dalis. Upių ir upelių natūralaus nuotakio reguliavimo galimybės priklauso nuo įrengtų tvenkinių talpos. Tvenkiniuose sukaupiamas natūralus upių bei upeliu nuotakio perteklius ir naudojamas tada, kai įprastinis natūralus nuotakis sumažėja ir nepajėgia tenkinti vandens naudotojų reikmių. Galimas natūralaus nuotakio sureguliavimas priklauso nuo naudingojo tvenkinio tūrio. Kuo didesnis šis tūris, tuo geresnis natūralaus nuotakio sureguliavimas. Antrinis 38. Būdingi tvenkinių vandens lygiai ir tūriai. Vandens lygiai skiriami pagal ABVL ir ŽBVL. ŽBVL priklauso kokia Q kaita: gali buti min, vid ir max ŽBVL. Paprastai vanduo iš telkinių nuleidžiamas iki tam tikro apskaičiuoto lygio. Vandens tūris, esantis žemiau šio lygio nepanaudojamas praktiniams poreikiams. Jis vadinamas liekamuoju tvenkinio vandens tūriu V1 , o vandens lygis žemiau kurio vanduo nenuleidžiamas iš tvenkinio, vadinamas minimaliu vandens lygiu; jis žymimas MVL. Kartais šį lygį sąlygoja laivybos pobūdis arba minimalus HE slėgis (kritimas). Aukščiau min VL kaupiamas naudingas tvenkinio vandens tūris Vnaud. jo sukaupimas yra pagrindinis tvenkinio įrenginio tikslas. VL, kuriam esant tvenkinyje būna pilnas naudingasis tūris, vadinamas normaliai patvenktu, arba darbo lygiu. Jis žymimas NPL. Vanduo priteka į tvenkinius netolygiai. Esant normaliai patvenktam lygiui jis vis tiek priteka. Kad tvenkinys neprisipildytų per daug ir būtų palaikomas norimas aukščiausias vandens lygis, vandens perteklius nuleidžiamas į žemutinį bjefą užtvankose įrengtomis pralaidomis, angomis arba sifonais su uždoriais. Aukščiausias VL, iki kurio tvenkinį galima pripildyti, vadinamas aukščiausiu (forsuotu) patvenktu lygiu. Jis žymimas raidėmis FVL. Esant šiam lygiui tvenkinyje būna didžiausias vandens tūris. Pagal aukščiausią patvenktą vandens lygį nustatinėjami užliejamų žemių plotai. 39. Lietuvos upių nuotėkio reguliavimo reikalingumas ir galimybės. Lietuvos vandens išteklių naudojimo kryptys yra šios: 1)Vandentiekis (komunalinės ir pramoninis) bei kanalizacija; 2)Hidrotechninė melioracija (drėkinimas ir sausinimas); 3) Hidroenergetika; 4) vandens transportas; 5) Žuvininkystė; 6) Apsauga nuo potvynių ir poplūdžių bei vandens erozijos. Norint išvardintas vandens naudojimo kryptis sėkmingai plėtoti, reikia reguliuoti natūrinį upių ir upelių nuotekį. Galimybės: Tinkamiausi tvenkinimas įrengti upių vagų ruožai tie, kuriuose yra palyginti maži užliejamų žemių plotai ir nemaži patvenkimo aukščiai (10m ir daugiau), tinkamos vietos užtvankoms įrengti, pakankami tvenkinių gyliai ir vandens pritekėjimas. Be šių sąlygų tvenkiniams įrengti svarbios yra slėnių ir vagų ruožų hidrogeologinės ir hidrologinės sąlygos, ūkinė veikla slėnio teritorijoje bei techniniai – ekonominiai rodikliai,. Tvenkinių topofrafinėms sąlygoms kiekybiškai apibūdinti bei palyginti taikomi tokie morfologiniai rodikliai: 1)užliejimo rodiklis yra lyginamasis užliejimas – tai užliejamos žemės plotas m2, tenkantis 1 m3 pilno ir naudingojo tvenkinio vandens tūriams arba HE galiai; 2)tvenkinio tūrio rodiklis – tai vidutinis gylis, gaunamas padalijus pilno tvenkinio tūrį ir užliejamo ploto; 3)tvenkinio sanitarinių sąlygų rodiklis ks. Šis rodiklis skaičiuojamas esant min VL tvenkinyje,t.y. kai naudingasis tvenkinio vandens tūris panaudotas. Be šių svarbiausių morfologinių rodiklių yra ir kitų, apibūdinančių slėnio skersplotį užtvankos vietoje. Atsižvelgiant, kad gruntinių vandenų lygis greta tvenkinio esančiuose plotuose būtų 1,2-1.3 m žemiau žemės paviršiaus su 0,2-0,3 m atsarga gruntinio vandens depresijos kreivei. Naudingieji tvenkinių tūriai nustatomi skaičiuojant tvenkinių VL nuoslūgiuose, 1/3 patvankų aukščiams užtavnkų vietose. Toks lygio nuoslūgis priimtinas naudojant tvenkinius kompleksiškai. Be to, esant tokiam VL nuoslūgiui bei aukštesnei kaip 10m patvankai, sanitariniai tvenkinių rodikliai būna patenkinami.. esant patvankų aukščiams mazesniems (

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!