Hidrologija Seminar proracuni

download Hidrologija Seminar proracuni

of 12

Transcript of Hidrologija Seminar proracuni

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    1/12

    GEOTEHNIKI FAKULTETVARADIN Smjer:IOSVEUILITA UZAGREBU

    Zavod za hidrotehniku

    PROGRAM IZ HIDROLOGIJE

    PREZIME I IME SVETEC ERICA

    Za vodomjernu stanicu Kneginec Donji na rijeci Plitvici poznati su slijedei hidroloki podacina osnovi kojih treba odrediti godinju vodnu bilancu sliva:

    - topografska situacija sliva mjerila 1:100 000 sa poloajem vodomjera i kiomjernih stanica.(prilog 1.)

    - srednji dnevni vodostaji

    za 1989. godinu. (tablica 1.)

    - podaci vodomjerenja u poprenom presjeku vodomjerne stanice Kneginec Donji (tablica 2.):

    Tablica 1.

    H [m] 2,39 0,59 0,50 0,36 1,24 0,78 1,72 2,05

    Q [m3/s] 27,69 2,12 1,29 0,46 9,50 4,28 18,60 22,80

    - podaci izmjere oborina na kiomjernim stanicama u slivu. (tablica 3.)

    POTREBNO JE ODREDITI:

    1. UESTALOST I TRAJNOST vodostaja za zadanu godinu uz njihov grafiki prikaz.

    2. Proraunati PROTONU KRIVULJU eksponencijalnog oblika uz njezin grafiki i tabliniprikaz. Adiciona popravka profila iznosi B = 10 cm

    3. Proraunati srednju godinju OBORINU SLIVA metodom Thiessenovih poligona.

    4. Izraunati godinji OTJECAJNI KOEFICIJENT sliva.

    zadano dana: 9.12. 2015

    predano dana:

    ocjena programa:

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    2/12

    SLIKA

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    3/12

    Tablica 2. Mjereni vodostaji na hidrolokoj stanici Kneginec Donji za 1990. godinu

    DAN I. II . II I. IV. V. VI. VII . VII I. IX. X. XI. XII .

    1 55 45 38 70 37 57 120 70 74 64 68 64

    2 55 45 38 67 36 55 198 68 69 64 67 63

    3 56 46 38 61 36 54 126 66 65 65 64 624 55 47 37 58 35 45 102 62 67 68 64 62

    5 53 48 37 58 34 42 108 64 67 75 63 60

    6 54 48 36 58 34 42 100 64 68 74 64 60

    7 53 48 35 60 34 41 125 66 94 72 64 60

    8 57 47 35 62 34 41 98 66 97 68 65 59

    9 57 47 35 75 34 40 92 65 92 67 67 59

    10 57 48 35 84 34 39 87 65 80 65 68 58

    11 56 48 35 87 34 39 82 66 87 63 69 55

    12 56 48 34 86 33 39 78 64 93 59 70 58

    13 56 48 33 84 33 38 72 60 93 78 70 54

    14 55 47 33 79 33 38 68 58 101 100 68 5515 55 48 43 74 34 38 67 63 90 102 70 56

    16 55 48 43 68 34 38 66 64 82 85 69 60

    17 56 47 48 54 33 39 65 53 76 78 72 56

    18 54 46 48 52 33 41 63 64 76 107 89 85

    19 52 45 50 53 33 41 62 60 75 158 102 105

    20 52 44 56 52 33 41 61 60 72 110 94 107

    21 52 42 70 52 33 49 60 66 71 88 78 76

    22 51 41 85 52 33 60 60 65 70 82 72 72

    23 51 40 97 50 33 58 59 65 68 86 68 70

    24 50 40 70 48 34 61 61 65 67 84 67 68

    25 50 40 62 47 34 124 68 66 67 80 66 6826 50 39 55 46 54 98 73 63 66 73 65 67

    27 50 37 59 42 71 76 71 66 65 72 65 67

    28 47 38 65 40 81 68 72 66 65 70 62 67

    29 44 70 39 75 66 73 78 64 70 64 66

    30 45 73 38 64 97 70 88 64 69 63 65

    31 43 73 52 70 83 69 65

    NV 43 37 33 38 33 38 59 53 64 59 62 54

    SV 53 45 51 60 40 54 83 66 76 80 70 66

    VV 57 48 97 87 81 124 198 88 101 158 102 107

    Tablica 3. Prosjene mjesene visine oborina za razdoblje 1978.-2013. godine

    Visine oborina [mm]

    Stanica I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII.

    1. 65 62 73 96 100 122 130 119 101 87 99 84

    2. 71 65 84 90 94 122 114 105 98 86 106 91

    3. 59 53 64 77 92 116 103 99 89 75 95 75

    4. 50 43 52 69 80 101 99 99 78 67 77 65

    5. 58 54 63 81 81 114 105 86 83 73 95 82

    6. 67 52 62 74 83 106 107 97 80 67 86 69

    7. 65 62 73 96 100 122 130 119 101 87 99 84

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    4/12

    1.ODREIVANJE TRAJNOSTI I UESTALOSTI VODOSTAJA ZAZADANU GODINU UZ NJIHOV GRAFIKI PRIKAZ

    Iz zadane talice 2. oitavamo broj odreenih razina vodostaja za svaki pojedini mjeseckako bismo prikzali uestalost i trajnost pojedinih vodostaja u godini. Uestalost raunamo

    tako da u tablici 1. horizontalno zbrojimo broj pojavljivanja vodostaja odreene razine zasvaki mjesec. Trajnost raunamo kao razliku broja dana u godini (365) i uestalosti. Iz

    dobivenih podataka dobivamo grafiki prikaz uestalosti i trajnosti vodostaja prikazan na slici2.

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    5/12

    Tablica 4. Uestalost i trajnost vodostaja na hidrolokoj stanici Kneginec Donji za1989.godinu

    Vodostaj

    H [cm]

    I. II. III. IV. V. VI. VII. VIII. IX. X. XI. XII. Uestalost

    U[d]

    Trajnost

    T [d]

    0-5

    6-10

    11-15

    16-20

    21-25

    26-30

    31-35

    36-40

    41-45

    46-50

    51-55

    56-60

    61-65

    66-70

    71-75

    76-80

    81-85

    86-90

    91-95

    96-100

    101-105

    106-110

    111-115

    116-120

    121-125

    126-130

    131-135

    136-140

    141-145

    146-150

    151-155

    156-160

    161-165

    166-170

    171-175

    176-180

    181-185

    186-190

    191-195

    196-200

    201-205

    206-210

    211-215

    216-220

    221-225

    226-230

    231-235

    236-240

    241-245

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    3

    5

    15

    8

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    6

    6

    16

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    8

    6

    2

    0

    4

    2

    2

    0

    5

    0

    1

    0

    0

    1

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    3

    1

    4

    6

    4

    2

    3

    2

    1

    2

    2

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    22

    3

    0

    0

    2

    0

    1

    0

    2

    0

    1

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    9

    8

    1

    2

    3

    1

    2

    0

    1

    0

    0

    0

    2

    0

    0

    0

    0

    1

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    3

    5

    6

    5

    1

    1

    1

    1

    2

    1

    1

    0

    0

    2

    1

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    01

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    1

    4

    13

    10

    0

    1

    1

    1

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    5

    9

    4

    3

    1

    2

    4

    1

    1

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    1

    5

    7

    5

    3

    3

    2

    0

    1

    1

    2

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    1

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    11

    13

    2

    1

    0

    1

    1

    0

    1

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    3

    10

    6

    7

    1

    1

    1

    0

    0

    0

    1

    1

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    00

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    30

    27

    20

    26

    33

    35

    51

    57

    26

    12

    11

    9

    6

    7

    5

    4

    0

    0

    3

    1

    00

    0

    0

    0

    1

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    01

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    365

    365

    365

    365

    365

    365

    365

    335

    308

    288

    262

    229

    194

    143

    86

    60

    48

    37

    28

    22

    15

    10

    6

    6

    6

    3

    22

    2

    2

    2

    2

    1

    1

    1

    1

    1

    1

    11

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    0

    31 28 31 30 31 30 31 31 30 31 30 31 365 0

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    6/12

    GRAF Uestalost

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    7/12

    2. PRORAUNAVANJE PROTONE KRIVULJEEKSPONENCIJALNOG OBLIKA UZ GRAFIKI I TABLINI PRIKAZ

    Za uspostavljanje valjanog odnosa vodostaja i protoka potrean je dovoljan broj

    podataka doivenih mjerenjem vodostaja i protoka. Podaci su prikazani u talici 1.

    Pri odreivanju protone krivuljekoriten je izraz Q=A (H+B)g, to predstavljaprotonu krivulju polinomskog oblika gdje se parametri A i g odreuju metodom najmanjihkvadrata primijenom na podatke mjerenja vodostaja i protoka, dok adiciona popravka B

    predstavlja udaljenost 0 toke vodostaja od dna mjerenog profila vodotoka (odreuje semjerenjem) i iznosi = -0,10m.

    Logaritmiranjem gornjeg izraza i uvoenjem zamjena x=logH i y=logQ proizlazi sljedee:

    n logA+ Sxg= Sy

    SlogA+ Sx2g=Sxy g=1,70632

    8 logA -0,543971g=5,7786 A=6,89205

    -0,543971 logA + 0,8853g=1,1808

    Gdje su Konani oblik funkcije:

    N=8broj podataka o mjerenju; Q=7,28843 (H-0,10)2,06348[m3/s]

    A,g- nepoznati parametri funkcije.

    Tablica 5. Raunanje parametara za odreivanje protone krivulje

    Redni

    broj

    Vodostaj H

    [m]

    H+ B

    [m]

    Protok Q

    [m3/s]

    x

    log [H+B]

    y

    log Q

    x2 xy Proraunati

    protok Q

    [m3/s]

    1 2,39 2,29 27,69 0,359835 1,4423 0,1294 0,5190 28,34

    2 0,59 0,49 2,12 -0,309803 0,3263 0,0959 -0,1011 2,04

    3 0,5 0,4 1,29 -0,39794 0,1105 0,1583 -0,044 1,44

    4 0,36 0,26 0,46 -0,585026 -0,3372 0,3422 0,1973 0,69

    5 1,24 1,14 9,5 0,056904 0,9777 0,0032 0,0556 8,61

    6 0,78 0,68 4,28 -0,167491 0,6314 0,0280 -0,1058 3,57

    7 1,72 1,62 18,6 0,209515 1,2695 0,0439 0,2659 15,70

    8 2,05 1,95 22,8 0,290034 1,3579 0,0841 0,3938 21,53

    - - - -0,543971 5,7786 0,8853 1,1808 -

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    8/12

    Slika 3. Grafiki prikaz protone krivulje

    3. PRORAUN SREDNJE GODINJE OBORINE SLIVA METODOMTHIESSENOVIH POLIGONA

    Metodom Thiessenovih poligona odreujemo povrine sliva, koje zatim zbrojimo iupisujemo u tablicu 6. Raunanje povrina provodimo u programskom paketu ArcMap 10.3.1.

    (GIS). Ukupnu povrinu dobijemo po formuli:

    () =

    Visine oborina u tablici 6. dobivamo zbrajanjem svih visina za pojedine stanice u zadanoj

    tablici 3. Volumen predstavlja umnoak oborina (P) i povrine (A).Nakon to odredimo oveparametre potrebno je izraunati srednju godinju oborinu sliva po formulama :

    =

    =

    27,69

    2,121,29

    0,46

    9,5

    4,28

    18,6

    22,8

    0

    50

    100

    150

    200

    250

    300

    0 5 10 15 20 25 30

    H[m]

    Q [m3/s]

    Protona krivulja

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    9/12

    SLIKA(POLIGONI!)

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    10/12

    Tablica 6. Prikaz visine oborina, povrina dobivenih Theissenovim poligonima, te volumenaoborina.

    Stanica Visina obori na

    P [mm]

    A [km2] A[m2] V=PA [m3]

    1. 1138 13,4384 13438400 15292899,22. 1126 15,5842 15584200 17547809,2

    3. 997 52,1193 52119300 51962942,1

    4. 880 19,107 19107000 16814160

    5. 975 9,78448 9784480 9539868

    6. 950 1,86589 1865890 1772595,5

    7. 1138 23,9374 23937400 27240761,2

    S 7204 135,8367 135836670 140171035,20

    =

    =

    72047

    = 1209 = 1,209

    =

    =

    140171035,20

    135836670 = 1,031 = 0,001

    4. PRORAUN GODINJEG OTJECAJNOG KOEFICIJENTA SLIVA

    Potrebno je izraunati dnevni protok za svaki dan u godinipreko izraza:

    = ( )

    gdje su A i gpodaci koje smo izraunali prilikom izrade protone krivulje. Protoci svakog

    pojedinog mjeseca se sumiraju, te raunaju vrijednosti srednjih mjesenih protoka i volumena,pri emu je:

    Srednji mjeseni protok: Srednji mjeseni volumen:

    =

    [ ] = 86400 []

    gdje je n broj dana u mjesecu.

    Protok sliva je proporcionalan sumi volumena, a obrnuto proporcionalan vremenu, koje unaem sluaju predstavlja 1 godinu. To je vidljivo iz izraza:

    =

    gdje je Tgod= 1godina= 31536000 s.

    Godinji otjecajni koeficijent se, dakle, moe izraunati po izrazu:

    =

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    11/12

    Tablica 7. Dnevne koliine protoka

    DAN I. II . III . IV. V. VI. VII. VII I. IX. X. XI. XII .

    1 1,40 0,84 0,53 2,54 0,49 1,53 8,87 2,54 2,90 2,04 2,37 2,04

    2 1,40 0,84 0,53 2,29 0,45 1,40 26,81 2,37 2,45 2,04 2,29 1,97

    3 1,47 0,89 0,53 1,82 0,45 1,34 9,90 2,20 2,12 2,12 2,04 1,89

    4 1,40 0,94 0,49 1,60 0,42 0,84 6,14 1,89 2,29 2,37 2,04 1,89

    5 1,28 0,99 0,49 1,60 0,38 0,69 6,99 2,04 2,29 3,00 1,97 1,74

    6 1,34 0,99 0,45 1,60 0,38 0,69 5,86 2,04 2,37 2,90 2,04 1,74

    7 1,28 0,99 0,42 1,74 0,38 0,65 9,72 2,20 5,09 2,72 2,04 1,74

    8 1,53 0,94 0,42 1,89 0,38 0,65 5,60 2,20 5,47 2,37 2,12 1,67

    9 1,53 0,94 0,42 3,00 0,38 0,61 4,84 2,12 4,84 2,29 2,29 1,67

    10 1,53 0,99 0,42 3,92 0,38 0,57 4,25 2,12 3,49 2,12 2,37 1,60

    11 1,47 0,99 0,42 4,25 0,38 0,57 3,70 2,20 4,25 1,97 2,45 1,40

    12 1,47 0,99 0,38 4,14 0,35 0,57 3,29 2,04 4,96 1,67 2,54 1,60

    13 1,47 0,99 0,35 3,92 0,35 0,53 2,72 1,74 4,96 3,29 2,54 1,34

    14 1,40 0,94 0,35 3,39 0,35 0,53 2,37 1,60 6,00 5,86 2,37 1,40

    15 1,40 0,99 0,74 2,90 0,38 0,53 2,29 1,97 4,60 6,14 2,54 1,47

    16 1,40 0,99 0,74 2,37 0,38 0,53 2,20 2,04 3,70 4,03 2,45 1,74

    17 1,47 0,94 0,99 1,34 0,35 0,57 2,12 1,28 3,09 3,29 2,72 1,47

    18 1,34 0,89 0,99 1,22 0,35 0,65 1,97 2,04 3,09 6,84 4,48 4,03

    19 1,22 0,84 1,10 1,28 0,35 0,65 1,89 1,74 3,00 16,37 6,14 6,56

    20 1,22 0,79 1,47 1,22 0,35 0,65 1,82 1,74 2,72 7,29 5,09 6,84

    21 1,22 0,69 2,54 1,22 0,35 1,04 1,74 2,20 2,63 4,36 3,29 3,09

    22 1,16 0,65 4,03 1,22 0,35 1,74 1,74 2,12 2,54 3,70 2,72 2,72

    23 1,16 0,61 5,47 1,10 0,35 1,60 1,67 2,12 2,37 4,14 2,37 2,54

    24 1,10 0,61 2,54 0,99 0,38 1,82 1,82 2,12 2,29 3,92 2,29 2,37

    25 1,10 0,61 1,89 0,94 0,38 9,55 2,37 2,20 2,29 3,49 2,20 2,37

    26 1,10 0,57 1,40 0,89 1,34 5,60 2,81 1,97 2,20 2,81 2,12 2,29

    27 1,10 0,49 1,67 0,69 2,63 3,09 2,63 2,20 2,12 2,72 2,12 2,29

    28 0,94 0,53 2,12 0,61 3,60 2,37 2,72 2,20 2,12 2,54 1,89 2,29

    29 0,79 2,54 0,57 3,00 2,20 2,81 3,29 2,04 2,54 2,04 2,20

    30 0,84 2,81 0,53 2,04 5,47 2,54 4,36 2,04 2,45 1,97 2,12

    31 0,74 2,81 1,22 2,54 3,81 2,45 2,12

    39,26 23,40 42,03 56,75 23,36 49,22 138,74 68,76 96,32 115,84 77,90 72,22

  • 7/26/2019 Hidrologija Seminar proracuni

    12/12

    Tablica 8. Izraun vrijednosti srednjih mjesenih protoka i volumena

    Mjesec Mjeseni protok

    [m3/s]

    Srednji mjeseni protok

    [m3/s]

    Srednji mjeseni volumen

    [m3]

    I. 39,26 1,27 3392064,00

    II. 23,4 0,75 1826105,81III. 42,03 1,50 4020469,71

    IV. 56,75 1,89 4903200,00

    V. 23,36 0,75 2018304,00

    VI. 49,22 1,64 4252608,00

    VII. 138,74 4,48 11987136,00

    VIII. 68,76 2,22 5940864,00

    IX. 96,32 3,21 8322048,00

    X. 115,84 3,74 10008576,00

    XI. 77,9 2,60 6730560,00

    XII. 72,22 2,33 6239808,00

    Analitiki proraun:

    = 69641743,52

    =69641743,52

    = 2,208

    Godinji otjecajni koeficijent:

    =

    =

    2,208 31536000

    1,031 135836670 = 0,497