Měření na povrchových tocích

Transkript

1 Měření na povrchových tocích měření, zpracování a evidence hydrologických prvků a jevů soustavné měření vodních stavů měření průtoků proudění vody pozorování ledových jevů měření teploty vody měření množství plavenin a splavenin

2 Měření na povrchových tocích hladinoměr přístroj, zařízení na měření úrovně hladiny vody nad zvoleným pevným bodem (například nad nulou vodočtu) nebo nad porovnávanou rovinou hydrologická stanice místo na vodním útvaru, kde se vykonávají hydrologická pozorování a měření (pozorovací objekty, zařízení, přístroje) hydrometrická vrtule přístroj na měření rychlosti proudění vody v měrném bodě limnigraf hladinoměr na automatické snímání a grafický záznam časové změny (časového průběhu) úrovně hladiny vody; registrační záznam změny hladiny se stává grafickým záznamem vodních stavů jen spolu s vodočtem měrná křivka průtoků čára závislosti mezi vodním stavem a průtokem v daném profilu toku Q = f(h); vyčíslení průtoků ze systematicky pozorovaných vodních stavů ve vodoměrných stanicích měrná svislice svislice v průtokovém profilu toku, bodové nebo integrační měření rychlosti proudění vody a hloubky vody (svislice přesně situovaná na jezeře, nádrži pro hydrologická měření - hloubka, teplota, směr proudění, odběr vzorků vody atp.)

3 měrný přepad zařízení na měření průtoku vody, umístněné v průtokovém profilu toku - pevný práh nebo tenká stěna s výřezem určitého geometrického tvaru pro přepad vody; nula vodočtu začátek stupnice vodočtu pro stanovení výšky hladiny vody; výška hladiny vody odčítaná na vodočtu je vodní stav; kolmá vzdálenost hladiny vody ve vodočetném profilu od nuly vodočtu (resp. od myšlené horizontální roviny proložené nulou vodočtu tzv. porovnávací roviny) průtok objem vody, která proteče průtokovým profilem za jednotku času; objemový nebo hmotnostní průtoku (v m 3.s -1 či l.s -1 ); vodočet hladinoměr s pevně osazenou číselnou stupnicí či pevnými výškovými znaky (vztáhnutými k nule vodočtu) na přímé odčítaní vodních stavů na povrchovém vodním útvaru vodočetná stanice hydrologická stanice na vodním útvaru vybavená vodočtem pro měření vodních stavů vodoměrná stanice hydrologická stanice na toku vybavená vodočtem pro systematické měření vodních stavů, měření průtoků aj. hydrologických prvků

4 Vodoměrné stanice základní x pomocné název podle katastru obce umístění vodoměrných stanic: - málo proměnlivý průtočný profil - minimální i maximální průtoky - mimo dosah vzdutí hladiny - snadný přístup

5 Historické vodoměrné stanice Nebo první (povodeň v roce 1432) ta toliko k té hlavě vytesané u špitálu Staroměstského, kde jsú Křižovníci, až do nosu, ale tato druhá (povodeň v roce 1481) přikryla všecku téměř hlavu, než nechala místa suchého svrchu hlavy co by byla pleš."

6 Limnigraf

7 Měření vodních stavů výška hladiny v řece - vodní stav změny průtoků - změny polohy vodní hladiny základ pro odvozování průtoků vodočty limnigrafy vodní stav H [cm] - pozorování: řádná - 3 x denně - 7, 12, 18 hod. mimořádná - během povodní laťový vodočet - lať zapuštěná na pevný podklad - míra po 2 cm - svislé, šikmé (podle charakteru břehu)

8 Měření vodních stavů limnigrafické stanice (vodočet + limnigraf) - zaznamenávání vodních stavů v časovém sledu - limnigraf - limnigram - limnigrafy: plovákové, pneumatické, elektrické - bublinový - měření změny tlaku plynu, který je přiváděn do toku - elektrický zvyšující se odpor - zvýšení hladiny vodní stav H [cm] - výška hladiny nad počátkem vodočtu (0) - tzv. nula vodočtu (nivelačně zaměřena) - relativní výška hladiny - lze převést na absolutní výšku (m n.m.) - nejstarší pozorování vodních stavů bradáči - povodňové značky - vysoké povodně - překročení horního okraje vodočetné latě

9 Měření vodních stavů

10 Měření vodních stavů

11 Měření vodních stavů

12 Turbulentní Proudění vody - 99,9 % proudění v tocích Laminární - velmi zřídka

13 Směr a rychlost proudění vody Podružné proudění cirkulace v zákrutách koryta narážení částic na konkávní břeh pokles ke dnu uložení materiálu odlehčení zdvih k hladině proudění vlivem Coriolisovy síly - vychýlení částic - vodní toky v poledníkovém směru - více vymílány břehy ve směru unášení částic Rychlost proudění 1. na volné hladině - izotachy linie stejných rychlostí proudění vody - snižování rychlosti směrem ke dnu a břehům 2. pod ledem - rychlost pod ledovou tříští či ledem - nulová - největší rychlost v ½ vzdálenosti od dna

14 Měrné jednotky odtoku slouží k vystižení režimu řek a k vzájemnému porovnání odtokových poměrů 1. průtok (Q) [m 3 /s] množství vody, které proteče průtočným profilem za jednotku času okamžité průtoky: Q min, Q max delší časové období: Q d denní, Q m měsíční, Q r roční, Q a normál dlouhodobý průměrný průtok 2. objem odtoku (O) [m 3, km 3 ] celkové množství vody, které proteče průtočným profilem za určité časové období 1 rok = 31, s 3. specifický odtok (q) [m 3 /s/km 2 ] množství vody odtékající za jednotku času z jednotky plochy povodí

15 Měření průtoku výběr vhodného profilu v blízkosti vodoměrné stanice natažení měrného lana nebo pásma kolmo na vodní tok rozdělení (určení počtu) vodoměrného profilu na měrné svislice - nejlépe vystihnout charakter dna a břehů ve svislicích se měří hloubka vody a rychlost proudění vody v několika bodech. zaznamenání počtu otáček hydrometrické vrtule za časový interval

16

17 Měření průtoku systém ADCP (Acoustics Doppler Current Profiler) - přístroj ADCP umístěn na člunu - snímání vodního tělesa ultrazvukovou sondou - vysílání signálů - zpětně zachycovány sondou - změna frekvence - informace o pohybu částic - přesné, rychlé - min. hloubka koryta pod snímačem 0,8 m

18 Měření průtoku chemická metoda - bystřinné toky, horské, těžko přístupné oblasti - princip: využití změn koncentrací roztoků (NaCl) po určité vzdálenosti - chemické roztoky o známé koncentraci - stupeň zředění míra množství rozpouštědla (protékající voda) Q 2 = Q 1 k 1 / k 2 - Q 1 průtok chem. roztoku, Q 2 průtok vody - k 1 koncentrace vpouštěného roztoku, k 2 koncentrace roztoku ve vodě

19 Hydrometrická vrtule První hydrometrická vrtule byla navržena R. Woltmannem r Měla horizontální osu s propelerem tvaru lopatkového kola se dvěma šikmými lopatkami a mechanickým počítadlem otáček.

20 Hydrometrická vrtule Vývoj v Novém světě, jmenovitě ve Spojených státech šel poněkud jinou cestou r americký inženýr W. G. Price patentoval svůj typ vrtule se svislou osou, uspořádáním velmi podobný miskovému anemometru.

21 Hydrometrická vrtule

22 Hydrometrická vrtule

23

24 Výpočet průtoku

25 Numerické řešení

26

27 Atmosférické srážky Transport Evapotranspirace Povrchový odtok Transpirace Podzemní odtok