Podklady pro matematické modelování transportu sedimentů erodovaných katastrofáln lní povodní z nádrže e Les Královstv lovství do přilehlp ilehlé údolní nivy Grundlagen für f r die mathematische Modellverfahren der Sedimenten erodierenden durch einen katastrophalen Hochwasser von den Staubecken Les Královstv lovství zur niederliegenden Aue Ing. Miroslav Rudiš,, DrSc. Doc. Ing. Petr Valenta, CSc. Ing. Jana Valentová,, CSc. T. G. Masaryk Forschungsinstitut für f r Wasserwirtschaft Prag, Tschechische technische Hochschule, Katheder der Hydrotechnik Prag e-mail: rudis@vuv.cz 12. Magdeburger Seminar, Český Krumlov, 2006
Staumauer Les Královstv lovství
Staubecken Les Královstv lovství
Entwicklung des Sedimentinhaltes im Staubecken Les Královstv lovství zwischen 1984 und 2004 Jahr Gesamtinhalt [m 3 ] % des Gesamtinhalte s 1984 1 950 000 21,3 1993 1 948 000 21,3 2001 1 658 500 18,1 2004 1 427 500 15,6 Gesamtinhalt des s Staubeckens 9 158 600 m 3 Sedimentkomponenten festgelegenen durch Radaruntersuchung 2005-2006 Sedimentkomponente [m 3 ] % Neuer nichtgefestigter Sediment 147938 9,6 Kohesiver Sediment 336604 22,0 Kies 195546 12,8 Sandiger Ton 438081 28,6 Sandiger Sumpf 413205 27,0 Betrag 1531374 100,0
Korngröβenverteilung der Sedimenten 100 90 80 Podíl zrn na hmotnosti vzorku [%]. Anteil der Korngröβe [%] 70 60 50 40 30 20 10 0 0.001 0.01 0.1 1 10 100 Korngröβe [mm] Velikost zrn [mm] VUV 1 VUV 3 VUV 7 VUV 8 VUV 12 0,002 mm 0,06 mm 2 mm 60 mm
Beispiel der Resultaten der Radarmessungen Meereshöhe he [m] PF 10 Bezeichnung Wasser Boden 2005 nach Echolot Ursprungliches Boden nach Projekt Ursprungliches Boden nach Radar Länge von linken Ufer [m] Neuer nichtgefestigter Sediment Kohesiver Sediment Sandiger Sumpf Sandiger Ton Kies
Zusammenhaltbarkeit der Sedimenten 10 Soudržnost [kpa] Haltbarkeit [kpa] 9 8 7 6 5 4 3 LV Profil 10 LV Profil 10 LV Profil 15 PV Profil 10 PV Profil 10 PV Profil 10 PV Profil 15 PM Profil 15 PM Profil 15 2 1 0 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1.0 1.1 1.2 Tiefe Hloubka unter dem pod Boden dnem [m] [m]
Chemische Analysen der Sedimenten unter dem Boden Tiefe unter hloubka dem [cm] Boden [cm] PF 10 27 mg/kg m von LU 0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 AOX Ni Pb As Cu Cr Cd Fe Hg Tiefe unter hloubka dem [cm] Boden [cm] PF 10 27 mg/kg m von LU 0 500 1000 1500 2000 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 P celk. NEL Mn Zn Tiefe unter hloubka dem [cm] Boden [cm] PF 10 27 μg/kg m von LU 0 20 40 60 80 0 10 [μg/kg] 20 30 40 50 60 70 80 90 100 PCB DDT
Hydrograph des Hochwassers für f r die Aue bei Jaroměř 400 300 Durchflub Q [m 3 /s] 200 100 0 1 11 21 31 41 51 61 71 81 91 101 111 121 131 141 Zeit [Stunden]
Wassertiefen beim Qmax = 370 m 3 /s als modelliert mit FAST 2D Modell Wassertiefe [m]
Geschwindigkeitsverteilung beim Qmax = 370 m 3 /s als modelliert mit FAST 2D Wassergeschwindigkeit [m/s]
Předpoklady modelování sedimentace Voraussetzungen der Sedimentationsmodellierung Rozdělen lení koncentrace plavenin ve vertikáln lním m směru je rovnoměrn rné. Verteilung des Schwebstoffes in vertikalen Richtung ist gleichmäβig. ig. Chod plavenin, zvláš áště pod přehradou p se objevuje jen při p i stoupajícím průtoku. Schwebstoffgang, besonders unter der Talsperre, erscheint nur während w des steigenden Durchflusses. Sedimentaci pomocí modelu FAST 2D je možno řešit jen jako kvazistacionárn rní proces za konstantních průtok toků daných průběhem hydrogramu. Sedimentationsverfahren kann man lösen l mit Hilfe des FAST 2D Modells nur wie ein Quasistationär r Problem mit konstanten Durchflüssen gegebenen durch Hydrograph.
Předpoklady modelování sedimentace Voraussetzungen der Sedimentationsmodellierung Sedimentace se projevuje pouze v údolní nivě,, v hlavním m korytě se nevyskytuje vzhledem k vysoké turbulenci dané rychlým proudem a vysokou drsností dna pokrytého hrubým štěrkem. Sedimentation erscheint nur in die Aue; im Hauptstrom erscheint es nicht wegen hohen Turbulenzgrad in schnellem Strom über dem Boden aus groben Kies. Sedimentační člen v modelu FAST 2D je vytvořen pomocí vztahu mezi tečným napětím m na dně a relativní rychlostí sedimentace podle literatury Krone a Mehta (1962) a Mehta a Partheniades (1975). Sedimentationsglied im FAST 2D Modell ist durch Schubspannung auf dem Boden und relativen Sedimentationsgeschwindigkeit zum Ausdruck gebracht (nach Krone und Mehta 1962 und Mehta und Partheniades 1975). Tečné napětí na povrchu údolní nivy je ve vztahu k součiniteli drsnosti v příslušném m elementu její plochy. Schubspannung auf dem Boden der Aue ist in Beziehung mit der Rauhigkeitskoeffizient im zuständigen Flächenelemente.
Die Gleichungen für f r die Beziehung zwischen Schubspannung auf dem Boden und relativen Geschwindigkeit der Sedimentation wie in FAST 2D Modell eingesetzt D α = 1 = τ τ b b,max 0 αωc ω C τ s b,min τ s b,min τ = b τ τ τ b τ b,max b g ρ C τ w 2 2 b,max < τ b b,min α = < τ b,max D ω C s
Relative Geschwindigkeit der Sedimentation (Q = 350 m 3 /s) Relative Geschwindigkeit der Sedimentation
Sedimentablagerungen in kg per m 2 in der Aue Jaroměř modellierenden mit Hilfe des FAST 2D Modells während Verlaufes des Hochwassers Q 500 Sedimentation [kg.m -2 ]
Autoři i děkujd kují za vaši pozornost! Die Authoren danken für f ihre Aufmerksamkeit!