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 0.5) Στην εξίσωση των ομβρίων καμπυλών μικτής μορφής i = kt A /(t+b) M, ο διορθωτικός συντελεστής b έχει τιμή διάφορη του μηδενός. Αυτό σημαίνει ότι στις μεγάλες διάρκειες βροχής και περιόδους επαναφοράς δίνει καλύτερες τιμές των εντάσεων βροχής; Αιτιολογήστε την απάντησή σας. Θέμα 2 (μονάδες 0.3) Δύο γεωτρήσεις Α και Β βρίσκονται σε απόσταση 1000m και διαπερνούν κορεσμένο στρώμα πάχους 25m. Η υδραυλική αγωγιμότητα είναι 0.001 m/s και ο συντελεστής αποθήκευσης S είναι ίσος με 0.25. Εάν η γεώτρηση Α αντλεί σε ρυθμό 0.20 m 3 /s για περίοδο 120 ημερών, ποια είναι η πτώση που θα προκαλέσει στην υπόγεια στάθμη της γεώτρησης Β; Θέμα 3 (μονάδες 0,4) Η διακινδύνευση j να εμφανιστεί μέσα στα 50 χρόνια λειτουργίας ενός υδραυλικού έργου τουλάχιστον μία φορά μια πλημμύρα ίση ή μεγαλύτερη από αυτή με περίοδο επαναφοράς 10000 έτη είναι: α. 0.05 % β. 5% γ. 0.5% Να αιτιολογηθεί η απάντηση. Θέμα 4 (μονάδες 0.4) Σε δείγμα μηνιαίων βροχοπτώσεων προσαρμόζεται η κανονική κατανομή, σύμφωνα με την οποία οι πιθανότητες για βροχόπτωση: (α) μικρότερη από 300 και (β) μεγαλύτερη από 500 mm, είναι ίσες. Ποιά είναι η μέση τιμή του δείγματος και ποια πιθανότητα βροχόπτωσης μεγαλύτερης από 800 mm αν ο συντελεστής μεταβλητότητας είναι 0.5;
ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα επαναληπτικής εξέτασης 2012-2013 2 Θέμα 5 (μονάδες 0.5) 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. Εάν το γειτονικό βροχόμετρο έχει καταγράψει στο ίδιο χρονικό διάστημα (μήνας Ιούλιος) 50 mm βροχής, να εκτιμηθεί ο όγκος νερού που θα εξατμιστεί τον ίδιο μήνα από γειτονική λίμνη η οποία έχει επιφάνεια 5000 στρέμματα. Θέμα 6 (μονάδες 0.5) Δίδεται το τριγωνικό μοναδιαίο υδρογράφημα 2 ωρών μιας λεκάνης απορροής. Χρόνος (hr) 0 3 6 Παροχή (m 3 /s) 0 10 0 Να υπολογιστεί η παροχή αιχμής του τριγωνικού μοναδιαίου υδρογραφήματος 1 ώρας που θα προέκυπτε αν η λεκάνη είχε την διπλάσια έκταση και χρόνο συρροής μεγαλύτερο κατά δύο ώρες. Θέμα 7 (μονάδες 0.4) Πως υπολογίζεται η θερμοβαθμίδα σε μια λεκάνη απορροής και σε τι μονάδες εκφράζεται; Ποια είναι η συνθήκη ώστε να χρησιμοποιηθεί στην υψομετρική αναγωγή της επιφανειακής βροχόπτωσης; Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων
ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα επαναληπτικής εξέτασης 2012-2013 3 ΠΕΡΙΟΔΟΣ ΣΕΠΤΕΜΒΡΙΟΥ - ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΔΙΑΡΚΕΙΑ ΕΞΕΤΑΣΗΣ: 2 ΩΡΕΣ ΚΑΙ 10 ΛΕΠΤΑ ΑΝΟΙΚΤΑ ΤΟ ΒΙΒΛΙΟ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΟΣ ΚΑΙ ΟΙ 10 ΑΣΚΗΣΕΙΣ ΜΟΝΑΔΕΣ: 7 ΑΣΚΗΣΗ 1 (Μονάδες 3) Ταμιευτήρας επιφάνειας 5000 στρεμμάτων που έχει κατασκευαστεί στην έξοδο της λεκάνης απορροής χρησιμοποιείται τους μήνες Ιούνιο, Ιούλιο και Αύγουστο και για την άρδευση αγροτικής περιοχής, έκτασης 100000 σρεμμάτων. Η δυνητική εξατμισοδιαπνοή για τους τρεις μήνες είναι 130, 150 και 160 mm αντίστοιχα. Την υπόψη περίοδο, οι καθαρές εισροές στον ταμιευτήρα ακολουθούν κανονική κατανομή, με μέση τιμή 3.0 m 3 /s και τυπική απόκλιση 0.9 m 3 /s. Η εξάτμιση την εν λόγω περίοδο είναι κατά 180 mm μεγαλύτερη από την βροχόπτωση. Την ίδια χρονική περίοδο επιβάλλεται η υδροδότηση οικισμού με πληθυσμό 3000 κατοίκους και ημερήσια κατανάλωση 150 λίτρα ανά κάτοικο ανά ημέρα. Η περιβαλλοντική ροή κατάντη του ταμιευτήρα είναι το 10% της μέσης εισροής και ο ελάχιστος όγκος 10 x 10 6 m 3. Εάν δεν επαρκεί το νερό από τον ταμιευτήρα, οι γεωτρήσεις αντλούν νερό από υπό πίεση υδροφορέα. Αν στην αρχή της αρδευτικής περιόδου το ωφέλιμο απόθεμα του ταμιευτήρα είναι 40 x 10 6 m 3, τότε ζητούνται: (α) Οι εισροές στον ταμιευτήρα ώστε να καλυφθεί οριακά η ζήτηση, χωρίς τη χρήση γεωτρήσεων. (β) Η πιθανότητα να γίνει χρήση του συστήματος των γεωτρήσεων. (γ) Η ποσότητα που πρέπει να αντληθεί από τις γεωτρήσεις εφόσον, για λόγους ασφαλείας, θεωρηθούν εισροές με πιθανότητα υπέρβασης 95%. (δ) Στην περίπτωση που η διαφορά εξάτμισης βροχόπτωσης αυξηθεί κατά 25%, να υπολογιστεί η πιθανότητα να μή γίνει χρήση του συστήματος των γεωτρήσεων. ΑΣΚΗΣΗ 2 (Μονάδες 2) Υδρολογική λεκάνη έκτασης 10 km 2 αστικοποιήθηκε έντονα. Με βάση ιστορικά δεδομένα, δύο ωριαίες καταιγίδες συνολικού ύψους 60 mm και σταθερής έντασης που πραγματοποιήθηκαν πριν και μετά την αστικοποίηση προκάλεσαν παροχές αιχμής στην
ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα επαναληπτικής εξέτασης 2012-2013 4 έξοδο 83.4 και 125.1 m 3 /s αντίστοιχα. Ο χρόνος συρροής πριν την αστικοποίηση είχε εκτιμηθεί σε 1 hr. Χρησιμοποιώντας την ορθολογική μέθοδο και θεωρώντας ότι ο χρόνος συρροής της λεκάνης οπωσδήποτε μειώθηκε μετά την αστικοποίηση εκτιμήστε: 1. Την αύξηση του συντελεστή απορροής μετά την αστικοποίηση 2. Το νέο χρόνο συρροής δεδομένου ότι σε ωριαία βροχόπτωση που πραγματοποιήθηκε μετά την αστικοποίηση, συνολικού ύψους 60 mm, είναι γνωστή η χρονική κατανομή στα έξι διαδοχικά δεκάλεπτα (Πίνακας), ενώ η παροχή αιχμής στην έξοδο μετρήθηκε σε 187.7 m 3 /s. Η εκτίμηση του χρόνου συρροής να γίνει με ακρίβεια 10 min. Δεκάλεπτο 1 2 3 4 5 6 Ύψος βροχής (mm) 5 5 20 15 10 5 ΑΣΚΗΣΗ 3 (Μονάδες 2.5) Σε θέση ακριβώς κατάντη της συμβολής δύο υδατορευμάτων Α και Β μετρήθηκε το παρακάτω καθαρό πλημμυρογράφημα. Χρόνος (hr) Παροχή (m 3 /s) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 0 4 8 11.75 14.5 11 8 5.5 1 0 Το καθαρό πλημμυρογράφημα προκλήθηκε από συνολική βροχόπτωση διάρκειας 2 ωρών, με ύψη: 16 mm και 5 mm για τη λεκάνη Α και την 1 η ώρα και 2 η ώρα αντίστοιχα, και ύψη 11 mm και 6 mm για τη λεκάνη Β και την 1 η ώρα και 2 η ώρα αντίστοιχα. Η βροχόπτωση στη λεκάνη Β ξεκίνησε μία ώρα μετά την έναρξη της βροχόπτωσης στη λεκάνη Α. Ο ρυθμός απωλειών βροχόπτωσης ήταν σταθερός και ίσος με 6 mm/hr καθ'όλη τη διάρκεια της βροχόπτωσης. Παρά το γεγονός ότι η λεκάνη Α έχει διπλάσιο εμβαδόν από τη λεκάνη Β, 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.
ΕΜΠ Σχολή Πολιτικών Μηχανικών Τεχνική Υδρολογία Διαγώνισμα επαναληπτικής εξέτασης 2012-2013 5 2. Το συνολικό πλημμυρογράφημα αν η δίωρη βροχόπτωση είχε σταθερή ένταση 18 mm/hr για την πρώτη λεκάνη και 16mm/hr για τη δεύτερη λεκάνη. Να θεωρηθεί ότι η βροχόπτωση ξεκινάει ταυτόχρονα και στις δύο λεκάνες. Εργαστήριο Υδρολογίας και Αξιοποίησης Υδατικών Πόρων