Opracowano prognozę zamulania małego zbiornika wodnego znajdującego się na cieku nieobjętym obserwacjami hydrologicznymi. Brak danych o wielkości przepływów i koncentracji rumowiska unoszonego oraz wielkości transportu rumowiska wleczonego, skłania do zastosowania metod pośrednich. Umożliwiają one określenie ilości rumowiska dopływającego do zbiornika. Badaniami wielkości zamulania objęto zbiornik w Narożnikach, znajdujący się na potoku Dęba. W obliczeniach dostawy rumowiska do zbiornika zastosowano metody Reniger-Dębskiego, Brańskiego i DR-USLE. Przeprowadzono badania terenowe w celu określenia sposobu zagospodarowania zlewni badanego zbiornika. Określono rodzaj gruntu i jego skład z obszarów użytkowanych rolniczo i z terenów leśnych. Wyniki prac terenowych umożliwiły wyznaczenie parametrów równania strat glebowych, stanowiącego podstawę obliczeń metodą DR-USLE. Obliczony stopień zamulania, na podstawie pomiarów wielkości zamulania zbiornika, wynosi 0,58%. Obliczono wzorem Gončarova zamulanie zbiornika w kolejnych latach eksploatacji. Wyniki prognozy wielkości zamulenia po 4 latach eksploatacji porównano z wynikami pomiarów. Najwyższą zgodność wyników prognozy zamulenia opracowanej na podstawie wyników pomiarów uzyskano z wynikami prognozy, w której średni roczny transport rumowiska obliczono metodą DR-USLE. Stwierdzono, że wyłącznie zbiornika z eksploatacji, w wyniku zamulenia stanowiącego 80% jego pojemności pierwotnej, nastąpi po ponad 1100 latach. ...
Określono objętość rumowiska rzecznego zatrzymanego w zbiorniku wodnym w Wilczej Woli na rzece Łęg. Zbiornik o pojemności 3,86 mln m3 oddano do eksploatacji 1989 roku. Pomiary zamulania wykonano po 10, 13 i 14 latach eksploatacji. Obliczony stopień zamulania zbiornika wynosi odpowiednio: 13,08 %, 15,79 % i 16,20 %. W trakcie prac pomiarowych pobrano próby osadów dennych w celu określenia cech fizycznych i chemicznych osadów. Określenie zawartości metali ciężkich może stanowić podstawę oceny jakości osadów i możliwości ich wykorzystania w środowisku przyrodniczym po wydobyciu z dna zbiornika. Porównano zawartości substancji szkodliwych oznaczonych w osadach z wartościami granicznymi dopuszczalnymi według obowiązujących Rozporządzeń Ministra Ochrony Środowiska, Zasobów Naturalnych i Leśnictwa, wytycznych oraz kryteriów publikowanych w literaturze zachodniej. Osady ze zbiornika w miejscowości Wilcza Wola charakteryzują się niską zawartością metali ciężkich. Zawartość badanych pierwiastków w osadach dennych nie przekroczyła wartości dopuszczalnych podanych w Rozporządzeniu w sprawie standardów jakości gleby [Dz.U. Nr 165, poz. 1359]. Wartości progowe niemieckich wytycznych dotyczące osadów dennych są 2- do 3-krotnie wyższe niż wynikające z badań zawartości metali ciężkich w namułach zbiornika w Wilczej Woli. Graniczne zawartości metali w glebach o różnych stopniach zanieczyszczenia wg IUNG [Kabata-Pendias i in. 1993] wykazały, że wartości Cd i Ni są na poziomie I ...
Małe zbiorniki wodne ulegają szybkiemu zamuleniu, a określenie czasu ich zamulania jest zadaniem trudnym. W pracy przedstawiono możliwość wykonania prognozy zamulania małego zbiornika wodnego na podstawie danych z pomiarów wielkości zamulania z okresu 1969–1983 i 1999–2006. Badaniami objęto dwa zbiorniki w Zesławicach, tj. zbiornik główny przed i po odmuleniu oraz zbiornik boczny, który oddano do eksploatacji po odmuleniu zbiornika głównego. Celem pracy jest określenie wpływu zbiornika bocznego na zmniejszenie intensywności zamulania zbiornika głównego. Obliczono czas, po upływie którego zbiorniki zostaną zamulone w 80%. Prognozę zamulania zbiornika wodnego wykonano według formuły Gončarova. Na podstawie wykonanych pomiarów wielkości zamulania w kolejnych latach określono wielkość odkładów rumowiska po pierwszym roku eksploatacji. Wykazano, że zbiornik boczny, przechwytując część dopływającego rumowiska, przyczynia się do zmniejszenia zamulania zbiornika głównego. W wyniku wybudowania zbiornika bocznego, zatrzymującego część rumowiska dopływającego do zbiorników, zamulenie zbiornika głównego, wynoszące 80%, zostanie osiągnięte po 66 latach, a zbiornika bocznego – po 138 latach. Uzyskanie wydłużonego czasu eksploatacji, w wyniku współpracy dwóch zbiorników zasilanych wodami ze wspólnego węzła wodnego, powoduje w konsekwencji zatrzymywanie większej ilości rumowiska w dwóch zbiornikach niż w głównym przed odmuleniem, w porównywalnie w takim samym okresie eksploatacji. ...
W światowej literaturze fachowej odnaleźć można wiele wzorów i nomogramów służących określeniu zdolności zbiorników do zatrzymywania rumowiska. Zdolność zbiorników wodnych do zatrzymania rumowiska, przedstawiona w postaci nomogramów lub wzorów, określana jest w funkcji wskaźników, którymi najczęściej są: współczynnik pojemności zbiornika (ang. capacity-inflow ratio - C/I) i współczynnika zlewniowy (ang. capacity-watershed ratio - C/W). W zależności od współczynnika pojemności zdolność zbiornika do zatrzymywania rumowiska wyznaczana jest ze wzorów Łopatina, Drozda, Karauševa, Brune'a. Współczynnik C/W wykorzystany w metodzie Brune'a-Allena, Browna Gottschalka. Churchill uzależnił zdolność zbiornika do zatrzymywania rumowiska od wskaźnika sedymentacji - SI (ang. sedimentation index). Wyznaczenie zdolności do zatrzymania rumowiska małych zbiorników wodnych stwarza znaczne trudności, gdyż większość istniejących wzorów i nomogramów służących wyznaczeniu tej zdolności została opracowana w wyniku badań dużych i średnich zbiorników wodnych. W pracy przedstawiono wyniki obliczeń rzeczywistej zdolności małego zbiornika wodnego do zatrzymywania rumowiska βrz w kolejnych latach eksploatacji. Zdolność ta została określona na podstawie kilku pomiarów zamulania i obliczeń ilości rumowiska unoszonego dopływającego do zbiornika wodnego. Do badań wytypowano zbiornik w miejscowości Krempna na rzece Wisłoce. Obliczony wskaźnik sedymentacji, uwzględniający zmianę pojemności zbiornika w wyniku zamulania, wynosi 5,0⋅105÷1,4⋅106 s2⋅ft-1. Zdolność zbiornika w Krempnej do zatrzymywania rumowiska w pierwszym roku eksploatacji, określona na podstawie pomiarów zamulania ...
Przyczyną ograniczającą żywotność zbiorników wodnych są procesy erozyjne w zlewniach. Znaczna ilość dostarczonych do rzek produktów erozji zostaje odłożona w sztucznych zbiornikach zaporowych. Określenie wielkości zamulenia małych zbiorników retencyjnych w czasie ich eksploatacji i wskazanie właściwych metod prognozowania zamulenia jest szczególnie istotnym zagadnieniem inżynierskim, zwłaszcza wobec realizowanego programu małej retencji. W pracy przedstawiono wyniki pomiarów zamulania dwunastu małych zbiorników retencyjnych znajdujących się w dorzeczu Górnej Wisły. Określony średni stopień zamulenia badanych zbiorników retencyjnych wynosi od 0,06% do 6,38%. Przedstawiono szczegółową prognozę zamulania czterech wybranych zbiorników wodnych, dwóch znajdujących się na ciekach kontrolowanych hydrologicznie – zbiorniki Krempna i Maziarnia oraz dwóch zlokalizowanych na ciekach nieobjętych obserwacjami hydrologicznymi. Celem pracy jest ocena możliwości prognozowania zamulania małych zbiorników retencyjnych za pomocą wzorów empirycznych Gončarova i Šamova oraz na podstawie określonej intensywności zamulania według wzorów Schoklitscha i Piečinova. Wyznaczono współczynniki pojemności α i współczynniki zlewniowe C/W badanych zbiorników, które umożliwiły określenie zdolności do zatrzymywania rumowiska z nomogramów Łopatina, Brune’a, Drozda, Brune’a i Allena, Browna, Gottschalka i Churchilla. Stwierdzono, że jedynie z nomogramu Churchilla można prawidłowo wyznaczyć zdolność małych zbiorników retencyjnych do zatrzymywania rumowiska, która jest najbliższa wartościom rzeczywistym, określonym z bilansu rumowiska dopływającego i zatrzymanego w zbiorniku. W wyniku przeprowadzonych obliczeń stwierdzono, że prognoza ...
Wieloletnie pomiary zamulania małego zbiornika wodnego, zamykającą zlewnię pokrytą glebami lessowymi, zezwoliły na określenie zmiany stopnia zamu-lenia w czasie eksploatacji. W pracy porównano archiwalne dane z pomiarów za-mulania zbiornika wodnego w Zesławicach, wykonanych w okresie przed jego odmuleniem, z wynikami pomiarów wykonanych po odmuleniu i wybudowaniu bocznego zbiornika remontowego. Zbiorniki wodne w Zesławicach charakteryzują się wysoką intensywnością zamulania. Średni roczny stopień zamulenia zbiorni-ków wynosi: 3,0% – zbiornik główny przed odmuleniem, 1,87% – zbiornik głów-ny po odmuleniu i 1,0% – boczny zbiornik remontowy. Dysponując objętością rumowiska zatrzymanego w zbiornikach, obliczono wskaźnik denudacji mechanicznej, określony przez Wiśniewskiego jako stosunek objętości rumowiska osadzonego w zbiorniku do powierzchni zlewni. Określona przybliżona wartość denudacji odpływowej, za pomocą tego wskaźnika, okazała się znacznie zróżnicowana w poszczególnych latach, w których wykonano pomiary zamulania. Wskaźnik denudacji mechanicznej obliczono dla okresów przed odmu-leniem i po odmuleniu zbiornika głównego. Wyniki obliczeń transportu rumowi-ska unoszonego, określonego na podstawie pomiarów batometrycznych, stanowiły podstawowy materiał badawczy, na podstawie którego określono jednostkową de-nudację odpływową. Stwierdzono, że wartość wskaźnika denudacji mechanicznej, nie uwzględniającej ilości rumowiska unoszonego odpływającego ze zbiornika, jest około trzykrotnie niższa od jednostkowej denudacji odpływowej, wynoszącej 91,7 t*km-2*rok-1. Jednostkowa denudacja odpływowa ze zlewni rzeki Dłubni okre-ślona na podstawie siedemnastoletniego ciągu danych hydrologicznych ...
Małe zbiorniki wodne zamulane są w znacznie krótszym czasie w porówna-niu do zbiorników średnich i dużych. Z tego względu co kilkanaście lub kilka-dziesiąt lat przeprowadzane są prace odmuleniowe. Odmulenie małych zbiorników wodnych następuje po upływie znacznie krótszego czasu eksploatacji niż wynikać by mogło z kryterium Hartunga [1959], według którego zbiornik nie pełni swojej funkcji ze względu na zamulenie stanowiące 80% jego pojemności pierwotnej. Przykładem jest zbiornik w Krempnej, który został odmulony po osiemnastu latach eksploatacji, gdy jego zamulenie, określone za pomocą stopnia zamulenia, wynosiło 41%. W trakcie prac odmuleniowych w 2006 roku dokonano również przebudowy zbiornika, zmniejszając jego pojemność ze 112 tys. m3 do 96,3 tys. m3. W 2009 roku wykonano pomiary zamulania i stwierdzono, że stopień zamulenia wynosi 7,0%. Opracowano zależność stopnia zamulenia od czasu eksploatacji zbiornika wodnego w Krempnej, określoną na podstawie obliczonych stopni zamulenia zbiornika w poszczególnych latach przed i po odmuleniu. Na jej podstawie stwierdzono, że przebieg procesu zamulania, po przebudowie zbiornika wodnego będzie przebiegał mniej intensywnie jak przed przebudową, co potwierdziły wyniki prognozy zamulania. Wykazano, że wpływ przebudowy zbiornika na zmianę warunków zamulania okazał się istotny, a pełna żywotność zbiornika zostanie wydłużona o ponad 20%.
...
Poznanie i określenie rozmieszczenia przestrzennego akumulowanych osa-dów w małych zbiornikach jest istotnie nie tylko na etapie projektowania, lecz również w trakcie eksploatacji. Większość prac badawczych dotyczy rozmieszczenia odkładów rumowiska w średnich i dużych zbiornikach wodnych. W pracy przedstawiono i opisano za pomocą metody Dendy'ego przestrzenny rozkład od-kładów rumowiska w głównym zbiorniku wodnym w Zesławicach w okresie przed i po jego odmuleniu. Ze względu na wybudowanie zbiornika bocznego, przejmują-cego funkcje zbiornika głównego w okresie jego odmulenia i przebudowy, zmianie uległy warunki przepływu wody i rumowiska, które miały wpływ na dystrybucję osadów rumowiska w zbiorniku głównym.W pracy wykazano na podstawie wykonanych pomiarów zamulania i okre-ślonego stopnia zamulenia zbiornika głównego, że w wyniku rozdziału wody i ru-mowiska nastąpiło zmniejszenie intensywności zamulania badanego zbiornika, jak również wpłynęło to na zmianę rozkładu przestrzennego osadów rumowiska. Stwierdzono na podstawie analizy pionowego rozmieszczenia osadów, że w okresie po odmuleniu w części środkowej zbiornika głównego, charakteryzującej się głębokościami względnymi mieszczącymi się w przedziale 0,41-0,65 nastąpiło zwiększenie się względnego zamulenia o 10-20%. Zmiana warunków dopływu wody i rumowiska do badanego zbiornika spowodowała redukcję intensywności zamulania. Średni roczny stopień zamulenia zbiornika przed odmuleniem wynosił 3,0%, natomiast po odmuleniu jest równy 1,61%.
...
Pomimo różnych kategorii zdefiniowania żywotności zbiorników wodnych, najczęściej pojęcie żywotność zbiornika dotyczy okresu eksploatacji do stanu za-mulenia uniemożliwiającego realizację jego zadań. W pracy przedstawiono zmianę wartości stopnia zamulenia i zdolności do zatrzymywania rumowiska wytypowa-nych zbiorników wodnych i oszacowano czas, po upływie którego małe zbiorniki wodne zostaną zamulone w 50%. Jest to okres, który przez Pitta i Thomsona [1984] został określony jako HLT (ang. half-life time). Do badań wytypowano zbiorniki: Krempna na rzece Wisłoce, Zesławice na rzece Dłubni i Cierpisz na rzece Tuszymka.Opracowana prognoza zamiany stopnia zamulenia za pomocą metody Gon-čarova [Wiśniewski, Kutrowski 1973] umożliwiła określenie czas zamulania małych zbiorników wodnych. Stwierdzono, że żywotność badanych zbiorników zgodnie z kryterium HLT jest stosunkowo krótka i wynosi od 17 do 40 lat. Zróżnicowanie wartości HLT wynika z warunków hydraulicznych dopływu i przepływu przez zbiornik wody i rumowiska, które można w sposób bardzo ogólny scharakte-ryzować za pomocą zdolności zbiornika do zatrzymywania rumowiska (β). Wyka-zano, że dłuższą żywotnością charakteryzuje się zbiornik, którego wartość β ulega niewielkiej redukcji. ...
Wskaźnik sedymentacji został wprowadzony i zdefiniowany przez Churchilla. Wskaźnik ten jest ilorazem czasu zatrzymania wody w zbiorniku i średniej prędkości przepływu wody przez zbiornik. Churchill opracował zależność zdolności zbiornika do zatrzymania rumowiska w funkcji wskaźnika sedymentacji. Możliwość zastosowania wskaźnika sedymentacji do scharakteryzowania procesu zamulania małych zbiorników wodnych, a także ocena możliwości zastosowania metody Churchilla została wykonana na podstawie wyników badań czterech małych zbiorników wodnych. Do badań wytypowano dwa zbiorniki wodne w układzie kaskadowym i dwa zbiorniki wodne w układzie równoległym. Stwierdzono, że istnieje możliwość zastosowania wskaźnika sedymentacji do wyznaczenia początkowej zdolności małych zbiorników wodnych do zatrzymywania rumowiska niezależnie od ich wzajemnego usytuowania na danym cieku wodnym. Nie jest natomiast możliwe określenie za pomocą formuły Churchilla redukcji tej zdolności w poszczególnych latach eksploatacji zbiorników. Wykazano, że w zbiornikach w układzie równoległym zdolność do zatrzymania rumowiska redukowana jest z jednakową intensywnością, natomiast w zbiornikach w układzie kaskadowym w zbiorniku górnym zdolność do zatrzymania rumowiska ulega szybszej redukcji niż w zbiorniku dolnym kaskady. Opracowano również zależność intensywności zamulania od wskaźnika sedymentacji stwierdzając, że w przypadku zbiorników charakteryzujących się niższymi wartościami wskaźnika sedymentacji intensywność zamulania jest większa, jak również większy jest stopień zamulenia. ...
W pracy przedstawiono wyniki obliczeń zdolności małych zbiorników wodnych do zatrzymania rumowiska (). Do analiz wytypowano dziewięć małych zbiorników wodnych znajdujących się w dorzeczu górnej Wisły. Zdolność ta została określona na podstawie bilansu rumowiska i porównana z wynikami obliczeń metodą Brune'a i jej modyfikacjami, opracowanymi przez Gilla, Heinemanna oraz Jothiprakasha i Garga. Stwierdzono, że istnieje możliwość zastosowania tych metod do wyznaczenia początkowej zdolności małych zbiorników do zatrzymywania rumowiska. Metody te mogą mieć zastosowanie w przypadku małych zbiorników, których współczynnik pojemności jest większy od 1%. Stwierdzono również, że wyniki obliczeń zdolności do zatrzymywania rumowiska w kolejnych latach eksploatacji małych zbiorników wodnych wykonane za pomocą metody Brune'a i wzorów Gilla, Heinemanna oraz Jothiprakasha i Garga nie odpowiadają rzeczywistej zdolności, oznaczonej symbolem rz i określonej na podstawie bilansu rumowiska. Poddane ocenie metody nie mogą być wykorzystane do określenia zdolności małych zbiorników wodnych do zatrzymania rumowiska w kolejnych latach eksploatacji. ...
