1. ΕΙΣΑΓΩΓΗ. 1.1 Ερευνητικό ενδιαφέρον. 1.2 Επισηµάνσεις από τη βιβλιογραφία. 1.3 Προσέγγιση λύσης προβληµάτων:

Transcript

1 . Εευνητικό ενδιαφέον. ΕΙΣΑΓΩΓΗ. Επισηµάνσεις από τη βιβλιογαφία α) Ελλιπείς γνώσεις των πολύπλοκων φυσικών διεγασιών β) Ελάχιστα εφαµόζονται οι νόµοι της Μηχανικής των Ρευστών γ)ελάχιστα βιβλία διεθνώς σε υδαυλικά έγα ποταµών. Ποσέγγιση λύσης ποβληµάτων: α) Κάθε υδατόευµα είναι µοναδικό κατά τη µελέτη του (Whe) β) Λύση-πειβάλλον (χλωίδα,πανίδα,αισθητική τοπίου) γ) Υδατοεύµαταζώντες ογανισµοί (ποσοχή στις µεταβολές) δ) εν υφίσταται µονοσήµαντη σχέση στάθµης παοχής ε)μη κατάλληλο οµοίωµα µποεί να οδηγήσει σε αποτελέσµατα που πιθανόν να διαφέουν κατά τάξεις µεγέθους (ίσως και αστοχία έγου)

2 Στ)Αναλυτική λύση (για το σύνολο των φαινοµένων) σχεδόν αδύνατη. (Μη µόνιµα,d,πολύπλοκα και στοχαστική φύση πααµέτων) ζ)ποσεγγιστικές αιθµητικές,εγαστηιακές ή υβιδικές λύσεις (πααδοχές-διδιάστατα,µονοδιάσταταοµοιώµατα,βαθµονόµηση).4 Τα έγα στοχεύουν: α) Στη µεγιστοποίηση του οφέλους από τη διαχείιση των ποταµών για ύδευση,άδευση,αναψυχή κ.λ.π. β)στηνελαχιστοποίηση των ανητικών επιδάσεων στο πειβάλλον όπως πληµµύες,διαβώσεις,εναποθέσεις,χαµηλές στάθµες κ.λ.π..5ιστοικά αποδείχτηκε ότι τα έγα αυτά συνδέονται στενά µε την πολιτισµική και οικονοµική εξέλιξη των κοινωνιών

3 ΚΕΦ.. ΛΕΚΑΝΗ ΑΠΟΡΡΟΗΣ.Οισµοί Egleso(970): Λεκάνη αποστάγγισης, λεκάνη αποοής

4 . Αχές ποστασίας της λεκάνης αποοής Φετά λιµενολεκάνηςf(δασοκάλυψη λεκάνης) [Ρωµαίοι, Έλληνες] α) Χήση στα όια δυνατότητας. Αποφυγή χειοτέευση εδαφικών πόων β)καλλιέγεια,βλάστηση και έγα.στόχος βέλτιστη διαχείιση εδάφους γ) Ποστασία έναντι πληµµύας και έλεγχος πααγόµενων φετών δ)ανάπτυξη των υδατικών πόων και έλεγχος πααγοµένων φετών ε)βελτίωση,διαχείιση,φυτοκάλυψη (ξυλεία-βοσκή-ποστασία λεκάνης) Στ)Βέλτιστος οικονοµικός συνδυασµός φυτοκάλυψηςκαι έγων ζ)εξισοόπηση µεταξύ διαφόων πειοχών της λεκάνης 4

5 . Φυσικά χαακτηιστικά k- α)το δίκτυο των διακλαδώσεων N (σχ. διακλ. -4,,5) β)μήκος εύµατος πος εµβαδόν λεκάνης γ) Σχήµα λεκάνης δ)τοπογαφία λεκάνης,µέση κλίση εύµατος ε)φυτοκάλυψηκαι ποσανατολισµός λεκάνης Στ)Γεωλογία R f A / L 0,5 L,7A, L S s,a [( ) ] 0,5 / 0,57 5

6 .4 ιάβωση εδαφών α)έδαφος ο πολυτιµότεος φυσικός πόος µείωση υθµού διάβωσης παά βελτίωση δυνατότητας µεταφοάς φετών από εύµα β)φετά στη θάλασσα: 4*0 9 4*0 9 τον./έτος~00 τόνοι/έτος/k γ) Ρυθµός οογένεσης πολλαπλασιασµός του υθµού διάβωσης δ) Υπόγειες διαβώσεις σήαγγες,κατάευση τους,χαάδες ε) Τύποι διαβώσεων: Γεωλογική,Επιταχυνόµενη,Γεωγική και εξαιτίας Αστικοποίησης,Κατασκευής οδών,μεταλλευτικών λειτουγιών κ.λ.π. Στ) Εξίσωση συνέχειας φετών q µε L D 0 s co Λύση : *,T co s ( cy) q s L 0 T D co κεκλιµένο µήκος 0 *,θ L D D s s [( )( )] * θ e T co, L D η ικανότητα µεταφοάς,αποκόλλησης 0 co T co φετών στη L 0 6

7 ζ) Οµοιώµατα USLE και RUSLE ER*K*L*S**P Eµέση χονική απώλεια βάους εδάφους ανά µονάδα επιφάνειας Rσχετίζει διάβωση µε µέση τοπική βοχόπτωση (διαστάσεις) [ R ( 60ePI )..., ], [ e 0,9( 0,7 ep( ) )] 0 eκινητική ενέγεια βοχόπτωσης Pολικό ύψος βοχόπτωσης της καταιγίδας I 0 η µέγιστη ένταση στο χονικό παάθυο των 0 ετήσιος αιθµός καταιγίδων ΚΡυθµός απώλειας εδάφους ανά µονάδα του R(διαστάσεις) 4,4 [,* 0 ( OM) M,5( S ),5( P ) ]/ 759 K ΟΜογανική ύλη Μ(%MSVFS)(00-%L) S δοµή του εδάφους P πεατότητα του εδάφους MS,Lιλύς,άγιλος VFSπολύ λεπτή άµµος Lπαάγων κεκλιµένου µήκους L(λ/,) 7

8 β/(β) β[,6sθ]/[(sθ) 0,8 0,56] Sπαάγων κλίσεως S0,8sθ0,0 για sθ<0,09 S6,8sθ-0,50 για sθ 0,09 plu cc sc s s T D παάγων φυτοκαλυψ./διαχείισης εδάφους plu D e e -Rs παάγων ποηγούµενης χήσης εδάφους D e παάγων εξατώµενος από την πακτική ογώµατος (h/n),r s (N/h)παάµετοι (µε διαστάσεις) cc -F c e -0,8H παάγων κλαδοκάλυψης Fcεπιφάνεια που καλύπτεται µε κλαδοκάλυψη Hη µέση απόσταση κλαδοκάλυψης από το έδαφος scep[-r c [6/(6R G )] 0,08 ] σταθεά Rcεπίδαση της φυτοκάλυψης,r G επίδαση ταχύτητας 8

9 s ep(-0,06r G ) s0,0(ξηασία) µέχι,0(πλήη υδατοχωητικότητα εδάφους) T, D επίδαση κατασκευαζόµενων έγων και λατοµείων PP c P sc P e επίδαση συµπληωµατικών έγων ελέγχου διαβώσεων P c παάγων ισοϋψών P sc P e» ζωνών» βαθµίδων.5 Ποσχώσεις α) Εναποθέσεις στη βάση διαβωµένων κλιτύων β)» στην πληµµυική κοίτη γ) Ποσχώσεις υδατοευµάτων δ) Εναποθέσεις σε φυσικές λίµνες ή τεχνητούς ταµιευτήες 9

10 .6 Συντελεστής µεταφοικότητας DY s /(E*A) ή Y s D*E*A Y s η στεεοπαοχήστην έξοδο από τη λεκάνη Αεµβαδόν λεκάνης.7 Αντιµετώπιση των ποβληµάτων 0

11 .8 Αποτύπωση της λεκάνης

12

13 ΚΕΦ.. Υ ΡΟΛΟΓΙΚΗ ΑΝΑΛΥΣΗ. Γενικά α) Κατηγοίες ανάλογα µε τους στόχους της µελέτης:. Ανάλυση σχεδιασµού (για διαστασιολόγηση έγων ή επιπτώσεων σε πειβάλλον). Ποσωινή (ποσδιοισµός της απόκισης λεκάνης σε σχέση µε το χόνο) β)η πληµµύα σχεδιασµού ή το υδογάφηµα δυνατό ν αποτελούν τµήµα πιθανολογικού πλαισίουπου καθοίζει την υδολογία της λεκάνης [αποτέλεσµα στοχαστικής φύσης ατµοσφαιικών κατακηµνίσεων και τυχαίων χαακτηιστικών εξέλιξης λεκάνης όπως η ανάπτυξη χλωίδας και πανίδας] γ)όταν το πιθανολογικό πλαίσιο καθοιστεί [µε πααδοχές µονιµότητας της ποσέγγισης και/ή του µηχανισµού καθοδήγησης της ποσέγγισης το πιθανολογικό πλαίσιο µποεί να πειγαφεί συνατήσει στατιστικών κατανοµών πιθανοτήτων πεισσοτέων της µιας µεταβλητών, µαθηµατικής σχέσης των µεταβλητών κ.λ.π.] οι πληοφοίες που ποέχονται από αυτό χησιµοποιούνται σαν στοιχεία εισόδου στην υδαυλική ανάλυση & στην ανάλυση της λεκάνης αποοής.

14 . Επίπεδο Ι-Ποιοτική ανάλυση α) Έευνα πεδίου. Έκταση διάβωσης. Τύπος και ποσοστό φυτοκάλυψης. Ρυθµός διήθησης νεού στο έδαφος 4. Υδατικοί πόοι 5. Βοχοπτώσεις και χιονοπτώσεις 6. Απόκιση καναλιών σε παοχή στεεοπαοχή 7. Ιστοικά γεγονότα που καταγάφηκαν 8. Ρυθµίσεις οής µε ταµιευτήες 9. Πληοφοίες από χάτες (επιφάνεια,σχήµα και κλίση λεκάνης αποοής,κλίση και µήκος υδατοευµάτων κ.ά) 4

15 β) Υδολογικοί υπολογισµοί. Οθολογική Q αf [α0,76 για Q( /sec),(/h),f(k )]. Τύπος Fulle Q Q (βlog0t )(,66/F 0,0 ). Εκθετικοί τύποι Q σf β 4. Μέθοδοι που αφοούν συγκεκιµένες πειφέειες 5

16 . Επίπεδο ΙΙ-Ανάλυση Σχεδιασµός έγων για ασφαλή διόδευση της αιχµής αποοής (οισµένηςδιάκειας και πειόδου επαναφοάς) Υπολογισµός µε ανάλυση συχνότητας (δεδοµένα από επιτόπου µετήσεις) α) Η καταιγίδα σχεδιασµού Ανάλυση δεδοµένων µετήσεων (πέπει να απαντηθούν τα 4 εωτήµατα). Είναι τα δεδοµένα που θα χησιµοποιηθούν σχετικά µε την ανάλυση (ανάλυση καταιγίδων 4 ωών µε βοχοπτώσεις αιχµών µέχι 4 ώες). Είναι επακή τα δεδοµένα Χονική διάκεια καταγαφής δεδοµένων Πείοδος επαναφοάς (χόνια) Πιθανότητα υπέβασης Χονική διάκεια καταγαφών (χόνια) εκτό σφάλµα<0% εκτό σφάλµα<5% 0 0, , ,

17 . Είναιτα δεδοµένα ακιβή (όχι αυτά καθ αυτά αλλά οµοιογενής σειά δεδοµένων δηλ. όγανα κατάλληλα τοποθετηµένα και συντηηµένα) 4. Έχει η ανάλυση εφαµοστεί σωστά (ποσδιοισµός πιθανότητας υπέβασης) 4. Η λογαιθµική κατανοµή Peso 4. Η κατανοµή Guel ή κατανοµή ακαίων τιµών Τα ποηγούµενα δίνουν µόνο σηµειακή τιµή του ύψους βοχής 5. Χωική και χονική κατανοµή της βοχόπτωσης (µεγάλες λεκάνες) β)αποοή από την τήξη χιονιού q s f(t,,w,z,ποσοστό δασοκάλυψης) γ) Υπολογισµός αποοής από βοχόπτωση (βάσει του αιθµού καµπύλης N) V L (P-0,S) /(P-0,8S) µε S5.400/N-54 [V L (),P()] 7

18 δ)υδογάφηµα Τύποι οών α) Επιφανειακή β) Επιφανειακή µε απώλειες γ)εσωτεική δ)ροή βάσης Τοµοναδιαίο υδογάφηµα [συνέπεια µοναδιαίας (c,)ενεγού βοχής] Πααδοχές α) οµοιόµοφη χωική και χονική κατανοµή της βοχής σε όλη τη λεκάνη β) βάση ή χόνος διάκειας του υδογαφήµατος απευθείας αποοής σταθεός γ) αχή γαµµικότητας,επαλληλίας ή αναλογικότητας (γαµµική θεωία) δ) αχή αµεταβλητότητας του χόνου (αµετάβλητο υδογάφηµα µε το χόνο) Οι πααδοχές στην πάξη δεν πληούνται (ακίβεια ανάλογα µε πααδοχές) 8

19 .4 Επίπεδο ΙΙΙ-Ανάλυση-Μαθηµατική και φυσική διαδικασία Η µελέτη της επιφανειακής κίνησης της ενεγού βοχόπτωσης µποεί να βασιστεί στις εξισώσεις συνέχειας και οµής α)θεωία κινηµατικού κύµατος (µε ικανοποιητική βαθµονόµηση πααµέτων) S f S 0, Q(/)AR (/) S 0 0,5, Α/ Q/q (κίνηση πληµµυικούκύµατος) β)επανεκτίµηση της οθολογικής µεθόδου 9

20 4. Εισαγωγή 4. Βιολογία : 4. ΠΟΙΟΤΗΤΑ ΝΕΡΟΥ α)χλωίδα και πανίδα υδατοευµάτων β)υδόβιος κύκλος γ)ολιγοτοφία και ευτοφία 4. Πηγές ύπανσης: α)οικιακά,βιοµηχανικά υγά απόβλητα γ)αγοτική αποοή β)αστική αποοή δ)πετελαιοειδή 4.4 Ισοζύγιο οξυγόνου : α) ιαλυµένο οξυγόνο γ)φωτοσύνθεση ε)νιτοποίηση ζ)αναπνοή των φυτών β)αποόφηση ατµοσφαιικού οξυγόνου δ)πόσληψη οξυγόνου για οξείδωση ανθακούχων ενώσεων στ)βενθική απαίτηση οξυγόνου 0

21 5. ΧΡΗΣΕΙΣ ΤΩΝ ΠΟΤΑΜΩΝ 5. Εισαγωγή 5. Άδευση 5. Υδοηλεκτικά έγα 5.4 Ύδευση 5.5 Ναυσιπλοΐα

22 6. Υ ΡΑΥΛΙΚΗ ΤΩΝ ΠΟΤΑΜΩΝ 6. Εισαγωγή (Βασικές αχές-επιλογή κατάλληλης αναλυτικής ή άλλης µεθόδου) 6. Χαακτηιστικά της οής α) ιαστάσεις οµοιώµατος [Μονοδιάστατη(D), ιδιάστατη(d) οή] β)κυµατισµοί γ)επιδάσεις των οίων του καναλιού δ)ταξινόµηση της οής (τύποι οής σε ανοιχτούς αγωγούς)

23 6. Ογάνωση της µελέτης (Επεξεγασία δεδοµένων πεδίου,φυσικά,αιθµητικά και Υβιδικά οµοιώµατα) α)απαιτούµενα δεδοµένα (Παοχή,γεωµετία,φετά,ακίβεια δεδοµένων,απώλειες ενέγειας, µελέτη οίων,απαιτήσεις για επιπλέον δεδοµένα,άλλοι παάγοντες) β)βαθµονόµηση των οµοιωµάτων της υδαυλικής ανάλυσης (Σκοπός βαθµονόµ.,δεδοµέναπαατηήσεων,διαδικασία βαθµονόµ., επαλήθευση) γ)οδηγίες επιλογής αναλυτικών οµοιωµάτων (Στόχοι,δεδοµένη ακίβεια,απαιτήσεις του οµοιώµατος,υδαυλική,σύνοψη) δ)ανάλυση των πολυδιάστατων οών

24 4 6.4 Αχές µηχανικής ευστών α)οισµοί ιάνυσµα: Βαθµωτό γινόµενο διανυσµάτων: ιανυσµατικό γινόµενο διανυσµάτων: Τανυστικό γινόµενο διανυσ.: ( ),,, k Φ e c ( ) T

25 5 Ο τελεστής ανάδελτα: Βαθµίδα βαθµωτού µεγέθους: Βαθµίδα διανυσµατικού µεγέθους: k z y f f k z f y f f f gdf ( ),,,όπου gd ( ) ( ) ( )' ',

26 Απόκλιση διανύσµατος: d Βαθµωτό γινόµενο διανυσµάτων: T dt T Πειστοφή διανύσµατος: o Ο τανυστής των τάσεων: T T Μητώο χωικών βαθµίδων ταχύτητας: Εξίσωση συµπειφοάς: T T T T T T T T d d gd T pi µιχν.d ( ) µd pi µ ( dw) µ D 6

27 7 β) Εξίσωση συνέχειας β) Απειοστός όγκος αναφοάς: β) Πεπεασµένος όγκος αναφοάς: ( ) ( ) ( ) 0 z y 0, d 0 d d 0, 0 y z y y y ( ) ( ) 0 ds 0, ds dω S S Ω Q A V V A A V V A

28 8 β) Εξίσωση συναγωγής-διάχυσης: ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) c c z y s s z s y s s s s s s D S, S z q y q q z y dydz d dydz &

29 9 γ) Εξισώσεις κινήσεως γ) Απειοστός όγκος αναφοάς: γ) Εξισώσεις Ne-Sokes: γ) Πεπεασµένος όγκος αναφοάς : z y T h g d d T, g,y,z, z τ y τ σ g p g, p g ( ) S V S Ω ds dω F F

30 δ) Εξίσωση διατήησης της ενέγειας δ) Απειοστός όγκος αναφοάς: du d M δ) Πεπεασµένος όγκος αναφοάς : S ε) Εξίσωση Beoull ( K Θ) ε) Απειοστός όγκος αναφοάς:.αστόβιλη οή (W0,w0) ασυµπίεστο ευστό (ισχύει σε κάθε σηµείο του πεδίου).μόνιµη οή,τέλειου ασυµπίεστου ευστού P gh u ds p gh ε) Από εξίσωση διατήησης της ενέγειας (ισχύει κατά µήκος οής) 0 σταθ. ( 0, σταθ. ) ( 0, 0, 0, σταθ. ) 0

31 6.5 Η Ροή σε υδατόευµαµε σταθεό πυθµένα Τυβώδης,µη µόνιµη,µη οµοιόµοφη,συνήθως υποκίσιµη και τισδιάστατη Πααδοχές )Μονιµότητα, )Οµοιοµοφία, )D,D, 4)Ασυµπίεστο, 5)Μη ιξώδες, 6)Γεωστοφική επιτάχυνση αµελητέα α)τισδιάστατο οµοίωµα ( ) ( ) c T 0 T 0 c ' S, ' ' p g 0, 0 d u' T u' ud, T u ', p', p p w', w ',w u', u u διάχυσης, εξ.) (εξ.µεταφοάς D S c (εξ.συνέχειας, εξ.) p g 0(εξ.συνέχειας, εξ.)

32 Οιπέντε εξισώσεις πειέχουν 4 άγνωστα µεγέθη, δηλ. τις τεις συνιστώσες της ταχύτητας, την πίεση, τις έξι συνιστώσες του τανυστή Reyolds, τη συγκέντωση των φετών υλών και τους τεις όους τυβώδους µεταφοάς της (οι όοι ) Οµοίωµα τύβης k ε c k εp c ε σε ε ε ε k σ k k, σ D, ε k c D S p g 0, D ', για ' ' ε ε k µ c '