ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης

HTML
DOWNLOAD

Μέγεθος: px

Εμφάνιση ξεκινά από τη σελίδα:

Download "ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης"

Θεόδωρος Κασιδιάρης
8 χρόνια πριν
Προβολές:

1 ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης ΠΡΩΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ-ΘΕΩΡΙΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 30 ΛΕΠΤΑ ΜΟΝΑΔΕΣ: 3 ΚΛΕΙΣΤΑ ΒΙΒΛΙΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΠΑΡΑΛΛΑΓΗ Α Θέμα 1 (μονάδες 0.5) Σε λεκάνη απορροής έκτασης 1 km 2 και μετά από τρίωρη βροχόπτωση με ωριαία ύψη 5, 10 και 5 mm o πλημμυρικός όγκος μετρήθηκε σε 8570 m 3. Για την εκτίμηση των απωλειών διήθησης εφαρμόστηκε η σχέση: L = a /t 0.5 όπου L ο ρυθμός διήθησης σε mm/hr και t ο χρόνος σε hr. Να υπολογιστεί η τιμή της παραμέτρου α. Ωφέλιμη βροχόπτωση: 8570 m 3 / m 2 =8.57 mm = a/l 0,5 +a/ a/3 0.5 a = 5 Θέμα 2 (μονάδες 0.3) Σε μετεωρολογικό σταθμό μετρήθηκε η στάθμη του νερού στο εξατμισίμετρο την πρώτη Ιουλίου, ενώ την πρώτη Αυγούστου επαναλήφθηκε η μέτρηση και η στάθμη βρέθηκε χαμηλότερη κατά 15 cm. Το γειτονικό βροχόμετρο έχει καταγράψει στο ίδιο χρονικό διάστημα (μήνας Ιούλιος) 50 mm βροχής. Εκτιμήστε τον όγκο νερού που θα εξατμιστεί τον ίδιο μήνα από γειτονική λίμνη η οποία έχει επιφάνεια 10 km 2. Ε = =200 mm V = 200mm 10 km 2 = m 3 Θέμα 3 (μονάδες 0,4) Σε δείγματα μεγίστων υψών βροχής διαρκειών από 1 έως 12 hr προσαρμόστηκε η κατανομή Gumbel και στη συνέχεια έχουν κατασκευαστεί όμβριες καμπύλες της μορφής h = a t b για περίοδο επαναφοράς 50 έτη, όπου h το ύψος και t η διάρκεια βροχής. Στη συνέχεια υπολογίζουμε το ύψος βροχής που αντιστοιχεί σε διάρκεια βροχής 1 h και περίοδο επαναφοράς 50 έτη με δύο τρόπους: (α) χρησιμοποιόντας την όμβρια καμπύλη και (β) εφαρμόζοντας την κατανομή Gumbel στο δείγμα των ωριαίων βροχοπτώσεων. Οι δύο αυτές τιμές του ύψους βροχής ταυτίζονται; Αιτιολογείστε συνοπτικά την απάντηση.

2 ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης Είναι απίθανο να ταυτίζονται δεδομένου ότι η όμβρια καμπύλη είναι η ευθεία που προσαρμόζεται βέλτιστα στις τιμές που αντιστοιχούν σε Τ = 50 έτη για τις διάφορες διάρκειες. Θέμα 4 (μονάδες 0.4) Δείγμα βροχοπτώσεων Ιουλίου έχει μέση τιμή 15 mm και προσαρμόζοντας την κανονική κατανομή η πιθανότητα αρνητικής βροχόπτωσης είναι 16%. Ποια είναι η πιθανότητα βροχόπτωσης μικρότερης από 30 mm; Λύση m s=h >F =16 15mm s=0 s=15mm m+s=h > F=84 30 mm Θέμα 5 (μονάδες 0-0.5) Αξιολογήστε με Σωστό/Λάθος τις διατυπώσεις του παρακάτω πίνακα Η σωστή απάντηση σε κάθε ερώτηση βαθμολογείται με 0.1 μονάδες, η λανθασμένη με -0.1 και η μη απάντηση με 0. ΔΙΑΤΥΠΩΣΗ Η αγωγιμότητα είναι ανάλογη του πάχους του υδροφορέα Η μεταφορικότητα είναι ανάλογη του πάχους του υδροφορέα Σκοπός της δοκιμαστικής άντλησης είναι ο προσδιορισμός των χαρακτηριστικών του υδροφορέα Η θεωρητική σχέση που περιγράφει την πτώση στάθμης σε υδροφορέα εξαιτίας συνεχούς άντλησης σε γεώτρηση, δίνει πτώση στάθμης ακόμη και σε άπειρη απόσταση. Η πτώση στάθμης σε υπό πίεση υδροφορέα κατά τη διάρκεια δοκιμαστικής άντλησης από γεώτρηση αναμένεται να αυξάνεται όσο αυξάνεται η απόσταση από τη γεώτρηση. Σ/Λ Λ Σ Σ Σ Λ Θέμα 6 (μονάδες 0.5) Δίδεται το τριγωνικό μοναδιαίο υδρογράφημα 2 ωρών μιας λεκάνης απορροής. Χρόνος (hr) Παροχή (m 3 /s) 0 5 0

3 ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης Να υπολογιστεί η παροχή αιχμής του τριγωνικού μοναδιαίου υδρογραφήματος 2 ωρών που θα προέκυπτε αν η λεκάνη είχε την διπλάσια έκταση και το διπλάσιο χρόνο συρροής. V = h = m 3 T c = 4 h V1 = 2V, T1 c = 8h Χρόνος βάσης 10 h = 0.5 Q Q = 6m 3 / s Θέμα 7 (μονάδες 0.4) Πως υπολογίζεται η βροχοβαθμίδα σε μια λεκάνη απορροής και σε τι μονάδες εκφράζεται; Ποια είναι η συνθήκη ώστε να χρησιμοποιηθεί στην υψομετρική αναγωγή της επιφανειακής βροχόπτωσης; Μέσα ετήσια ύψη βροχής και υψόμετρο σταθμών. Εκφράζεται σε mm/m. Θα πρέπει ο συντελεστής γραμμικής συσχέτισης να είναι στατιστικά σημαντικός Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων

4 ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης ΠΡΩΤΗ ΕΞΕΤΑΣΗ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 2 ΩΡΕΣ ΚΑΙ 20 ΛΕΠΤΑ ΑΝΟΙΚΤΑ ΤΑ 2 ΒΙΒΛΙΑ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΟΙ 10 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΟΝΑΔΕΣ: 7 ΠΑΡΑΛΛΑΓΗ Α ΑΣΚΗΣΗ 1 (Μονάδες 3) Πόλη με ανάγκες ύδρευσης m 3 τροφοδοτείται από τους ταμιευτήρες Α και Β των οποίων οι ετήσιες εισροές ακολουθούν κανονική κατανομή με μέσες τιμές 12 και 1.5 m 3 /s και τυπικές αποκλίσεις 2 και 0.6 m 3 / s αντίστοιχα. Η υδροδότηση από τον ταμιευτήρα Β αποφεύγεται αφού το νερό έχει σημαντικά υψηλότερη τιμή λόγω της άντλησης που απαιτείται για να μεταφερθεί στην πόλη. Έτσι στην αρχή κάθε υδρολογικού έτους εξετάζεται το απόθεμα του ταμιευτήρα Α και αν η πιθανότητα αποτυχίας να υδροδοτηθεί η πόλη είναι μεγαλύτερη του 10% τότε προγραμματίζεται (συντήρηση αντλιών, πρόβλεψη κόστους άντλησης στον ετήσιο προϋπολογισμό) η χρήση του νερού του ταμιευτήρα Β. Ακόμη, το ελάχιστο απόθεμα το οποίο θα πρέπει να υπάρχει για λόγους ασφαλείας στον ταμιευτήρα Α είναι τα m 3. Το απόθεμα αυτό χρησιμοποιείται μόνο στην περίπτωση που έχει αδειάσει ο ταμιευτήρας Β και θα πρέπει να υδροδοτηθεί η πόλη. Αν στην αρχή κάποιου υδρολογικού έτους οι ταμιευτήρες Α και Β έχουν αποθέματα 100 και m 3 αντίστοιχα, ζητείται: 1. να ελέγξετε αν θα πρέπει το επόμενο έτος να προγραμματιστεί η χρήση του ταμιευτήρα Β. 2. να υπολογιστεί το απόθεμα που θα έπρεπε να είχε ο ταμιευτήρας Α (αντί των m 3 ) στην αρχή του έτους ώστε να προγραμματιστεί η χρήση του ταμιευτήρα Β το επόμενο έτος. 3. να υπολογιστούν τα αποθέματα των ταμιευτήρων στο τέλος του επόμενου υδρολογικού έτους αν έρθουν οι μέσες εισροές 4. να υπολογιστούν τα αποθέματα των ταμιευτήρων στο τέλος του επόμενου υδρολογικού έτους αν έρθουν οι εισροές που αντιστοιχούν σε περίοδο επαναφοράς Τ=1.08

5 ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης να υπολογιστεί η πιθανότητα αποτυχίας πλήρους υδροδότησης της πόλης (θα χρησιμοποιηθούν και τα αποθέματα ασφαλείας) τον επόμενο χρόνο, αν υποθέσουμε ότι οι τιμές των εισροών που θα πραγματοποιηθούν στους δύο ταμιευτήρες θα αντιστοιχούν στην ίδια περίοδο επαναφοράς ΑΣΚΗΣΗ 2 (Μονάδες 2) Σε θέση ακριβώς κατάντη της συμβολής δύο υδατορευμάτων μετρήθηκε το παρακάτω συνολικό πλημμυρογράφημα. Η βασική απορροή των υδατορευμάτων να θεωρηθεί σταθερή και ίση με 5 m 3 /s. Χρόνος (hr) Παροχή (m 3 /s) ,5 28,5 15,5 8,5 6 5 Το καθαρό πλημμυρογράφημα προκλήθηκε από ενεργό βροχόπτωση που είχε την ακόλουθη χωροχρονική κατανομή Χρόνος (hr) Βροχή στη λεκάνη Α (mm) Βροχή στη λεκάνη Β (mm) Παρά το γεγονός ότι η πρώτη λεκάνη έχει τριπλάσιο εμβαδόν από τη δεύτερη, τα μοναδιαία υδρογραφήματα των δύο λεκανών έχουν τον ίδιο χρόνο βάσης και ανάλογες ωριαίες παροχές. Ζητούνται: 1. Τα μοναδιαία υδρογραφήματα 1 ώρας των δύο λεκανών. 2. Το συνολικό πλημμυρογράφημα αν η δίωρη βροχόπτωση είχε σταθερή ένταση 10 mm/hr για την πρώτη λεκάνη και 30 mm/hr για τη δεύτερη λεκάνη. Να θεωρηθεί ότι η βροχόπτωση ξεκινάει ταυτόχρονα και στις δύο λεκάνες. ΑΣΚΗΣΗ 3 (Μονάδες 2) Πριν από μερικές δεκαετίες χείμαρρος που περνάει μέσα από πόλη σκεπάστηκε σε μεγάλο μήκος (ώστε να διαμορφωθεί πλατεία) με αποτέλεσμα να μην είναι εύκολος ο καθαρισμός από τα φερτά στο σκεπασμένο τμήμα. Η υδρολογική λεκάνη ανάντη της διατομής έχει έκταση 15 km 2, χρόνο συρροής 1h και συντελεστή πλημμυρικής απορροής

6 ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα κανονικής εξέτασης Οι όμβριες καμπύλες της περιοχής δίνονται από τη σχέση: i=20 T 0.3 /t 0.6 όπου: i η ένταση βροχής σε mm/hr, t η διάρκεια βροχής σε hr και Τ η περίοδος επαναφοράς σε έτη. Σήμερα η συσσώρευση των φερτών στο σκεπασμένο τμήμα έχει σαν αποτέλεσμα η παροχευτικότητα της διατομής εισόδου να μειωθεί από 120 m 3 /s που ήταν πριν την κάλυψη του χειμάρρου, σε περίπου 100 m 3 /s, παροχή που πραγματοποιήθηκε πρόσφατα και προκάλεσε υπερχείλιση. Για την μετρίαση των πλημμυρών εξετάζονται μια σειρά από εναλλακτικές δράσεις όπως: (α) αύξηση παροχετευτικότητας της διατομής στην αρχική της τιμή με καθαρισμό, (β) κατασκευή διώρυγας εκτροπής ακριβώς ανάντη της διατομής, μέγιστης παροχετευτικότητας 40 m 3 /s, (γ) κατασκευή αντιπλημμυρικού ταμιευτήρα σε σημείο που ελέγχει το 40% της ανάντη της λεκάνης και (δ) η αλλαγή των χρήσεων γης της ανάντη λεκάνης (π.χ αναδάσωση) η οποία αναμένεται να προκαλέσει αύξηση του χρόνου συρροής κατά 50% και μείωση του συντελεστή απορροής κατά 20%. Χρησιμοποιώντας την ορθολογική μέθοδο ζητούνται: 1. Η πιθανότητα υπερχείλισης του χειμάρρου (α) πριν την κάλυψή του και (β) με τη σημερινή παροχετευτικότητα. Πόσο αυξήθηκε ο πλημμυρικός κίνδυνος; 2. Να εκτιμηθεί για κάθε δράση ξεχωριστά το ποσοστό της παροχής αιχμής που θα παροχετευτεί από τη διατομή εισόδου στην περίπτωση πραγματοποίησης βροχόπτωσης 1 ώρας η οποία αντιστοιχεί σε περίοδο επαναφοράς Τ=100 έτη. Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων

Σχετικά έγγραφα

ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ-ΘΕΩΡΙΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 30 ΛΕΠΤΑ ΜΟΝΑΔΕΣ: 3 ΚΛΕΙΣΤΑ ΒΙΒΛΙΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ

ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα επαναληπτικής εξέτασης 2012-2013 1 ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ-ΘΕΩΡΙΑ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 30 ΛΕΠΤΑ ΜΟΝΑΔΕΣ: 3 ΚΛΕΙΣΤΑ ΒΙΒΛΙΑ ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ Θέμα 1 (μονάδες