Wybrane metody obliczania intensywności transportu rumowiska

Tematyka transportu rumowiska rzecznego była i jest studiowana od wieków - zarówno przez inżynierów odpowiedzialnych za regulacje rzeczne jak i przez morfologów i geografów. Wciąż brak jest jednak kompleksowych i jednoznacznych metod określania ilości transportowanego rumowiska korytami cieków. Jednakże, przynajmniej przybliżona znajomość wielkości prowadzonego rumowiska jest ważna, zwłaszcza w fazie projektowej wszelkiego rodzaju budowli wodnych oraz ocenie zamulania zbiorników retencyjnych oraz delt. Prawidłowa ocena intensywności prowadzonego rumowiska ma wpływ na właściwe funkcjonowanie danego obiektu, eliminując ujemne skutki prowadzonego rumowiska (zjawiska erozji, zasypywanie koryt lub ujęć wodnych). Wszelkiego rodzaju zjawiska związane z ruchem rumowiska są bardzo złożone i należą do najsłabiej rozpoznanych w hydraulice rzecznej, dlatego też najlepiej ustalić charakterystyki rumowiska w oparciu o bezpośrednie pomiary i badania terenowe. Zalecenie to dotyczy zwłaszcza rzek i potoków górskich. Jednakże, w sytuacji, gdy brak jest czasu lub środków na wykonanie niezbędnych pomiarów terenowych ruchu rumowiska (zwłaszcza, że wszelkie badania hydrauliczne i hydrometryczne w korytach rzecznych są niewiarygodnie drogie), badania ogranicza się do rozpatrzenia uziarnienia materiału dennego oraz warunków hydrologicznych w korycie, a następnie wleczenie obliczamy za pomocą odpowiednich wzorów empirycznych. W literaturze traktującej o ruchu rumowiska, oprócz tych najnowszych, powszechnie podawane są również formuły starsze, nieźle przetestowane zarówno w warunkach laboratoryjnych jak i ...

Zmiany zawartości meteli ciężkich w osadach zbiornika zapory przeciwrumowiskowej na przykładzie zlewni potoku Kasinka

W artykule przedstawiono, zmiany zawartości metali ciężkich w osadach zbiornika zaporowego (za zaporą przeciwrumowiskową) na przestrzeni kilkudziesięcioletniego okresu eksploatacji obiektu. Prace zrealizowano w zlewni potoku Kasinka w Beskidzie Wyspowym w Polskich Karpatach Zachodnich. Powierzchnia zlewni potoku Kasinka jest równa 49,6 km, a jego długość 16,2 km2. Potok jest prawobrzeżnym dopływem Raby. Zlewnia potoku Kasinka znajduje się na obszarze usytuowanym w pobliżu najbliższych terenów rekreacyjnych Krakowa (dolina rzeki Raby, gmina Mszana Dolna). Jest to obszar gęsto zaludniony, a w samej dolinie Kasinki powstało w ostatnim czasie bardzo wiele budynków - głównie mieszkalnych. Stwierdzono, że w materiale deponowanym w zbiorniku zaporowym na terenie zlewni następuje powolna akumulacja Cr, Ni, Cu, Zn, Mg oraz Fe. Można sądzić, że wpływ na akumulację niektórych związków chemicznych, w tym metali ciężkich w osadach potoku, ma przede wszystkim rozbudowana infrastruktura prywatna i małe firmy przemysłowo-usługowe oraz stosunkowo duże - w ostatnich latach - natężenie ruchu drogowego. Dodatkowo w górnych partiach zlewni oraz wokoło rzeki natknięto się na wiele nielegalnych wysypisk śmieci, w niektórych z nich znaleziono również odpady pochodzenia samochodowego: oleje, akumulatory oraz farby. ...

Wyznaczenie wielkości przepływu brzegowego w dwóch zróżnicowanych zlewniach górskich

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące określenia wartości przepływu brzegowego Qb dla dwu wybranych rzek górskich: Raby oraz Kamienicy. Przedstawiono również opis wybranych metod obliczania przepływu brzegowego Qb: metodę Williamsa, Woodyera, Wołoszyna, Rileya, Pickupa-Warnera, Wollmana oraz Warnera, Schumma i Browna. Na podstawie analizy wyników obliczeń stwierdzono, między innymi, że do obliczeń przepływu brzegowego Qb nie musimy posiadać obserwacji wodowskazowych, a wystarczą wyłącznie obserwacje i pomiary przeprowadzone punktowo. Ciek, na którym prowadzimy inwestycję hydrotechniczną, może być niekontrolowany. Jednocześnie znajomość wartości przepływu brzegowego dla projektanta z branży hydrotechnicznej stanowi wskazówkę o wielkości wody wpływającej istotnie na kształtowanie się koryta cieku. Wreszcie, zauważono, że przepływ brzegowy silnie kształtuje siedliska roślinne w korycie oraz na brzegach cieku. W związku z tym korytach rzek naturalnych wskazane byłoby określenie wartości przepływu brzegowego przed każdą inwestycją metodą Woodyera. Archiwizacja tych danych może posłużyć w przyszłości do podejmowanych prób renaturalizacji tych i podobnych cieków. Badania zrealizowano dla dwóch różnych morfologicznie odcinków rzecznych: częściowo uregulowanego oraz będącego w stanie naturalnym. Badane zlewnie znajdują się na terenie Karpat. ...

Zróżnicowanie warunków hydrodynamicznych i granulometrycznych podczas tworzenia się łachy środkowo-korytowej w potoku górskim o dnie żwirowym

Praca ma na celu poznanie zróżnicowania granulometrycznego i warunków hydraulicznych charakteryzowanych przez parametry przepływu w rejonie występowania łachy korytowej o budowie roztokowej. Badania skoncentrowano na poznaniu budowy wierzchniej warstwy łachy roztokowej (jej opancerzenia), wyznaczeniu parametrów sedymentologicznych, przeprowadzeniu pomiarów prędkości wody, a na ich podstawie wyznaczeniu podstawowych parametrów hydraulicznych przepływu w charakterystycznych punktach badanego odcinka. Próbki materiału tworzącego łachy pobrano w dziesięciu przekrojów pomiarowych założonych w obrębie wyznaczonej do badań łachy korytowej. Na podstawie uzyskanych w ten sposób danych granulometrycznych sporządzono histogramy uziarnienia i krzywe przesiewu oraz obliczono następujące parametry granulometryczne: wskaźnik wysortowania według Traska, stopień wysortowania według Hazena, wskaźnik różnoziarnistości według Knoroza, wskaźnik jednostajności (cecha dominacji) według Kollisa, współczynnik skośności według Traska i średnie odchylenie standardowe według Folka. Pomiary prędkości wody umożliwiły wyznaczenie wielkości takich jak: prędkość przepływu, prędkość średnią, parametry hydrauliczne (liczba Freuda, Reynoldsa, prędkość ścinania, naprężenia styczne, współczynnik oporu f) przepływu. W pracy zwrócono szczególną uwagę na sposób przepływu strug wody ponad formą korytową oraz w jej bezpośrednim sąsiedztwie, jak też jego wpływ na ewolucję łachy roztokowej. Badania zrealizowano w zlewni rzeki Skawy, w rejonie przekroju Zembrzyce w Karpatach Polskich. ...

Zróżnicowanie mikrosiedlisk makrobezkręgowców dennych w obrębie łachy bocznej potoku górskiego

W pracy wykonano analizę, polegająca na sprawdzeniu, czy wybrane czynniki abiotyczne, to jest: rodzaj granulacji dna cieku i przepływy wpływają na różnice w różnorodności, liczebności i strukturę dominacji w zgrupowaniach makrobezkręgowców dennych. Ma to związek z faktem, że w ostatnim okresie w Polsce rozpoczęły się intensywne prace nad stanem potoków i rzek górskich w świetle Ramowej Dyrektywy Wodnej. Coraz trudniej zaprzeczyć faktowi, że rzeka to nie tylko masa płynącej wody pod wpływem siły ciężkości, lecz także skomplikowany system powiązań hydrologiczno-biologicznych. Biologiczna organizacja rzeki tworzy pewien ciągły system – continuum rzeczne, mający ścisły związek z warunkami geomorfologicznymi, hydrologicznymi i fizykochemicznymi cieku. Badania nad zasiedleniem mikorosiedlisk prowadzono w rejonie łachy bocznej w dolnym biegu potoku Jałowieckiego w Beskidzie Makowskim. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów granulometrycznych oraz hydrologicznych w różnych punktach badawczych w obrębie łachy korytowej, tworzącej się na dnie potoku wyróżniono różne typy siedlisk. Stwierdzono m.in., że w obrębie badanej łachy dominantami w ciągu całego roku były jętki (43,77 %), muchówki (28,10 %) oraz widelnice (15,78 %). Chruściki (8,47 %), skąposzczety (2,27 %), chrząszcze (1,44 %) były subdominantami. Zaobserwowano również różnice w strukturze dominacji makrofauny poszczególnych punktach badawczych. We wszystkich punktach dominowały 3 grupy owadów: jętki, muchówki i widelnice. ...

Wpływ wybranych zmian abiotycznych w rejonie łachy żwirowej potoku górskiego na mikrosiedliska makrobezkręgowców dennych

Praca przedstawia wyniki badań nad zasiedleniem mikorosiedlisk przez makrobezkręgowce denne, prowadzonych w rejonie łachy bocznej w dolnym biegu potoku Jałowieckiego w Beskidzie Makowskim. Na podstawie przeprowadzonych pomiarów granulometrycznych oraz hydrobiologicznych w różnych punktach badawczych w obrębie łachy korytowej tworzącej się na dnie potoku wyróżniono cztery typy mikrosiedlisk: typu 1 – usytuowane na grzbietach bystrzyków, które tworzą głównie żwiry średnio- i gruboziarniste (duże i małe kamienie), typu 2 – usytuowane w pobliżu dystalnej części łach korytowych lub na linii brzegowej łach, typu 3 – usytuowane na przeciwległym brzegu w stosunku do łach korytowych oraz typu 4 – umiejscowione w cieniu wychodni skalnych lub części proksymalnej łachy korytowej. ...

Zmiana warunków hydraulicznych wzdłuż uregulowanego odcinka potoku Cedron w Beskidzie Średnim

W pracy przedstawiono skutki zabudowy hydrotechnicznej potoku i jej wpływ na zmianę wybranych parametrów hydraulicznych koryta. Reżim przepływu w korytach jest charakteryzowany przez rozkład prędkości wody w pionach hydrometrycznych, wartość naprężeń stycznych na dno, wartość mocy strumienia oraz wartość mocy jednostkowej strumienia. Założono sześć przekrojów poprzecznych na potoku Cedron w Beskidzie Średnim, w których zostały wykonane pomiary prędkości na kilku głębokościach nad dnem przed i po regulacji, a następnie obliczono naprężenia styczne na dnie cieku, całkowite i jednostkowe moce strumienia i przeprowadzono analizę obliczonych parametrów. ...

Analiza wybranych parametrów hydrodynamicznych na bystrzu o zwiększonej szorstkości na potoku Sanoczek

W ostatnim czasie istnieje coraz bardziej ożywiona dyskusja na temat nowoczesnych budowli wodnych inżynierii rzecznej, które spełniałyby wymagania stawiane przez ekologów. Jedną z takich budowli jest bystrze o zwiększonej szorstkości. W niniejszej pracy przedstawiono jeden z tego typu obiektów. Znajduje się on na potoku Sanoczek, w Bieszczadach. Jednym z ważniejszych czynników powodujących naruszenie stabilności bystrza i koryta w strefie jego oddziaływania jest prędkość maksymalna występująca na bystrzu lub tuż poniżej. Celem niniejszej pracy jest określenie rozkładu prędkości na bystrzu na potoku Sanoczek i w strefie jego oddziaływania. Rozszerzenie badań o strefy oddziaływania bystrza jest bardzo istotne do ustalenia warunków stabilności nie tylko bystrza, ale także koryta powyżej i poniżej bystrza. Pomiary rozkładu prędkości w korycie powyżej i poniżej bystrza miały na celu zbadanie czy warunki hydrauliczne przepływu są porównywalne, co świadczyłoby o wystarczającej redukcji zwiększonej energii przepływającego strumienia. W pracy dokonano także analizy prędkości stycznych, prędkości średniej i dynamicznej, występujących na bystrzu i w strefie jego oddziaływania. W celu dokładnej analizy pracy bystrza, poza głównym celem pracy, postawiono także cel dodatkowy określenia charakteru przepływu na bystrzu i w strefie jego oddziaływania. ...

Czynniki kształtujące strukturę zgrupowań biegaczowatych (Coleoptera: carabidae) na terenach zalewowych rzek górskich

Testowano zmiany struktury biegaczowatych w zależności od przepływu brzegowego w potokach górskich. Badania prowadzono w jednym z potoków Karpat Polskich w rejonie Gorców: potoku Ochotnica. Jako indeks określający wartości przepływu brzegowego zastosowano wielkość ciała występujących w przekroju koryta bezkręgowców lądowych, odzwierciedlających przystosowanie do zmiennych warunków przepływu. Analiza redundancji wskazuje na ścisłą zależność pomiędzy biomasą zgrupowań biegaczowatych a frekwencją zmian poziomu wody w potoku. Rozkład średnich lieczebności biegaczowatych w klasach wielkości dla zgrupowań wyższych teras jest zgodny z rozkładem normalnym, podczas gdy na pierwszej terasie zalewowej liczebność maleje liniowo wraz ze wzrostem wielkości ciała owada. Parametr ten może być używany jako dobry wskaźnik przepływu brzegowego potoków górskich. W dyskuji przedstawiono rolę naturalnych procesów fluwialnych dla zachowania zagrożonych zespołów bezkręgowców nadrzecznych. ...

Zróżnicowanie parametrów hydraulicznych w rejonie bystrzy o zwiększonej szorstkości

Obecnie poszukuje się nowych rozwiązań budowlanych z zakresu inżynierii rzecznej. Najodpowiedniejszymi budowlami wydają się być bystrza o zwiększonej szorstkości. Spełniają one walory przyrodnicze i estetyczne oraz nie powodują przegrodzenia rzeki wędrującym rybom i innym organizmom wodnym, przez co są zalecane przez Ramową Dyrektywę Wodną Unii Europejskiej.W publikacji określono wartości parametrów hydraulicznych w rejonie bystrzy o zwiększonej szorstkości, znajdujących się na potoku Porębianka w Gor-cach. Głównym celem pracy jest próba pokazania możliwości monitorowania wykonanych budowli hydrotechnicznych oraz pokazanie ewentualnych zmian w hydrodynamice cieku, które uniemożliwiłyby zamieszkiwanie odcinka rzeki przez organizmy wodne. Z przeprowadzonych badań można wnioskować o prawidłowej pracy by-strzy oraz o spełnieniu funkcji ekologiczno-krajobrazowej przez te budowle. Świadczy o tym bogate zróżnicowanie warunków hydrodynamicznych, co wpływa na zwiększenie ilości miejsc o różnorodnej faunie makrobezkręgowej. Parametry hydrodynamiczne zaobserwowane w rejonie bystrzy ściśle zależą od usytuowania punktu pomiarowego w stosunku do poszczególnych elementów budowli. Maksy-malne prędkości nie zawsze powodują powstawanie największych sił działających na dno cieku, gdyż jest to związane również z ich rozkładem w pionie pomiaro-wym. ...

Zróżnicowanie parametrów hydrodynamicznych w rzece roztokowej na przykła-dzie odcinka Ochotnicy w Gorcach

W pracy opisano badania nad zróżnicowaniem parametrów hydrodyna-micznych w rzece roztokowej. Badania przeprowadzono w zlewni potoku Ochot-nica w miejscowości Ochotnica Górna w Gorcach, w Karpatach polskich. Przekrój pomiarowy został wybrany w miejscu, gdzie w korycie rzeki utworzyły się dwie łachy roztokowe. Pomiary wykonano w latach 2003-2004 w 7 terminach, a na-stępnie w roku 2010 przeprowadzono wizję terenową. Na podstawie zmierzonych wartości prędkości płynącej wody w pionach tachimetrycznych obliczono następu-jące parametry hydrodynamiczne: naprężenia styczne, prędkość dynamiczną, licz-bę Reynoldsa, liczbę Froude'a oraz parametr Shieldsa. Parametry te pozwoliły sprawdzić jakie warunki hydrauliczne panują w korycie podczas tworzenia się roz-tok. Uzyskane wyniki pokazują, że w rzece przebiegają naturalne procesy rozto-kowania, mimo antropogenicznego zdewastowania koryta.     ...

ZMIANY KORYTA POTOKU TRZEBUŃKA POWYŻEJ OBNIŻONEJ I ZREWITALIZOWANEJ ZAPORY PRZECIWRUMOWISKOWEJ

Na potoku Trzebuńka w miejscowości Stróża podjęto i zrealizowano projekt polegający na obniżeniu o 4.0 m i rewitalizacji istniejącej zapory przeciwrumowiskowej, przebudowując jej konstrukcję poniżej tworząc bystrza z głazów osadzonych w konstrukcji betonowej (tzw. „grouted rock"). Całość konstrukcji tworząca 12 małych zbiorniczków na wodę stanowi obecnie rodzaj przepławki dla ryb. W artykule przedstawiono wstępne wyniki analizy przebiegu procesów korytowych na potoku Trzebuńka powyżej przebudowanej zapory. W literaturze światowej opisane są lokalne przypadki zlikwidowanych lub obniżonych i przebudowanych wielu zapór różnej wielkości. Wciąż brakuje jednak odpowiedzi na wiele pytań dotyczących reakcji koryta na taką interwencję. Dyskutowany jest problem tempa przemieszczenia materiału zdeponowanego w zbiorniku i konsekwencji obniżenia bazy erozyjnej dla odcinka koryta powyżej zapory. Po dwóch latach od przebudowy zapory i uwolnieniu rumowiska z czaszy zbiornika, przeobrażenia nowo ukształtowanego koryta powyżej nowej konstrukcji mają przebieg dynamiczny. Wyniki pomiarów koryta Trzebuńki na odcinku o długości 180.0 m powyżej nowej zapory wskazują na zdecydowane migracje boczne koryta (erozja boczna). Dopiero powyżej 200.0 m od korony nowej konstrukcji koryto wykazuje stabilność. ...