A. 40 mm B. 200 mm C mm D mm

[ 5 punten ] Vraag 1 Een lysimeter wordt gebruikt bij de bepaling van: A. stroming van het grondwater in een gebied B. vochtopname van de vegetatie in een gebied C. evapotranspiratie van een gebied D. bepaling van het bodemvochtgehalte in een gebied

[ 5 punten ] Vraag 2 Het IJsselmeer, met een wateroppervlak van ca. 1100 km2 dient onder andere als waterberging voor een deel van Nederland. Zo worden de neerslagoverschotten van drie waterschappen (totaal ca. 3800 km2) geborgen in het IJsselmeer. Hoeveel meer water (in mm waterschijf) wordt er, globaal berekend, in de toekomst op het IJsselmeer geloosd als door klimaatverandering de gemiddelde jaarlijkse neerslag met 15% toeneemt ? (neem aan dat de verdamping wel constant blijft en kies zelf voor de huidige jaarlijkse neerslag een realistische waarde).

A. B. C. D.

40 mm 200 mm 3000 mm 4500 mm.

Hier moest je wel weten dat er jaarlijks 750 a 800 mm valt ! ; vervolgens +15%  ca 900 mm  *3800/1100  ca. 3000 mm Vraag 3 [ 5 punten ] Wat is de relatie tussen het poriëngetal en het beschikbare water: A. B. C. D.

Beide worden bepaald mbv. de pF-curve. Het verschil in bodemvochtgehaltes tussen het verwelkingspunt en de veldcapaciteit. Het beschikbare water wordt berekend uit de pF-curve als het verschil tussen de maximum pF-waarde en de verzadigingswaarde. Het verschil tussen bodemvochtgehaltes tussen de wortelzone en het grondwater

Ook C is wel waar, maar dat werd niet gevraagd [ 10 punten ] Vraag 4 De waterbalans van een stroomgebied van 200 ha wordt beschouwd voor een periode van 30 dagen. Het stroomgebied bestaat voor 60% uit grasland (Makkink-gewasfactor is 1.0) en voor 40% uit akkerland (Makkink-gewasfactor is 0.8). Over genoemde periode valt er 65 mm aan neerslag, terwijl de referentieverdamping (Makkink) 50 mm bedraagt. Als oppervlakte-afvoer stroomt er 0,2 m3/s het gebied uit en voor de kwel in het gebied kan worden uitgegaan van 1 mm/dag. In het geval van wateroverschot en/of tekort (ivm. de gewassen) wordt water af-/aangevoerd via sloten. Maak een waterbalans van dit gebied. Welke bewering over de waterbalans is juist ?

A. B. C. D.

De nuttige neerslag is 11 mm. Er is geen bergingsverandering in het gebied. De gemiddelde aanvoer naar het gebied bedraagt 169 liter/s. De gemiddelde afvoer uit het gebied is 23 liter/s

Balans per maand: In: P=65 mm, kwel = K = 1*30 mm, Uit: afvoer, Q = 0,2*3600*24*30 / 200e04 = 259 mm Verdamping: basis = ref. verdamping = Er = 60 mm, gras: *0,60*12  36 mm, akker: *0,40*0,9  19 mm, dus E = 55 mm Balans = S = in – uit = 65 + 30 – 259 – 55 = -219 mm tekort  aanvoer = 0,219 * 200e04/30/24/3600 * 1000 = 169 l/s

Vraag 5

[ 5 punten ]

Bij het ontwerpen van een rioolstelsel voor regenwater, kan uitgegaan worden van een neerslagintensiteit van 80 liter per seconde per ha. Als voor de betreffende woonwijk wordt uitgegaan van een afvoerfactor van 0,9 komt deze neerslag overeen met belasting van het riool van: A. B. C. D.

3,6 498 0,6 26

mm/min mm/dag mm/s mm/uur

Afvoer in m3/uur = 80/1000 * 3600 * A * 0,9  schijf = 1/A  26 mm/uur

Hydrologie, civHYD02c, Herkansing Tentamen 8 juli 2014

2 van 14

[ 10 punten ] Vraag 6 Op basis van twee duurlijnen voor extreme neerslag (zie onderstaande grafiek) wordt een economische oplossing gezocht om toename van wateroverlast als gevolg van klimaatverandering enigszins te beperken. Het betreffende beheersgebied is 2 ha groot.

Een theoretische optie is om de neerslagsom over een zekere tijd (bijv. 2 uur) geheel te bergen; dit wordt hier aangeduid als de ‘100% berging’. Het andere uiterste is alles wegpompen (‘100% pompen’). Als tussenoplossing is voorgesteld de combinatie berging’ + een nader te bepalen pomp-capaciteit (Q). Wat zijn, bij een berging van 20 mm, voor de beide duurlijnen de pompcapaciteiten (m3/u) ? A. B. C. D.

T=10: T=10: T=10: T=10:

95 105 140 155

m3/uur; T=20: m3/uur; T=20: m3/uur; T=20: m3/uur; T=20:

125 210 280 295

m3/uur m3/uur m3/uur m3/uur

Hellingen raaklijnen vanuit berging = 20 mm: globaal aflezen over ½ uur  ca. 8 resp. 4 mm over 20 ha  320 resp. 160 m3/u Vraag 7 [ 5 punten ] De afvoer van een stroomgebied is berekend met een bergingsmodel. De resultaten staan in de grafiek links-onder, waarbij k (in uren) een model-parameter is, waarvan de waarde nader moet worden bepaald om uit de berekende curves de meest betrouwbare te selecteren. Van het gebied is, op basis van metingen, ook een representatieve ‘model’afvoer beschikbaar. Deze staat in de grafiek rechts-onder. Welke van onderstaande curves geeft de beste benadering, bij de gegeven afvoerbare neerslag (Pa), voort het verloop van de afvoer ? A. B. C. D.

k=1 u k=2 u k=7 u k = 10 u

Tijd tussen piek en snijpunt raaklijn ca 6-1 = 5, dus beste is 7, (met heel steile raaklijn 5-1=4, daarom 2 half goed gerekend.


3 van 14

Vraag 8 [ 10 punten ] Over een uitwateringssluis (zie schets) staat een verval van H = 2 m tussen de rivier (links) en de polder (rechts). De sluis heeft, gemeten tussen de doorsneden I en II, een lengte van L = 80 m. Onder de sluis bevindt zich een doorlatend, samengesteld, grondpakket. De dikte (h) van het grondpakket, vanaf de onderkant van de sluisbodem tot op een ondoorlatende onderlaag, is h = 10 m.

De samenstelling van het grond pakket is als volgt:  pakket 1 (links doorlopend tot de waterbodem): zand met een doorlatendheid, k1 =0,01 m/s;  pakket 2 (midden onder de sluis): zand + klei, met een k2 = 0,001 m/s;  pakket 3 (rechts doorlopend tot de waterbodem): veen, met een doorlatendheid, k3 =0,0001 m/s; De formules voor de resulterende doorlatendheid door een samengestelde laag bij stroming, parallel aan resp. loodrecht op het lagenpakket, zijn:

Wat is het specifieke kweldebiet (in liters/dag/m’) naar de polder onder de sluis door, berekend tussen de doorsneden I en II ? A. B. C. D.

0,5 17 240 7100

l/d/m’ l/d/m’ l/d/m’ l/d/m’


4 van 14

Stroming I  II dwars op (verticale) lagen  formule  K = (20+40+20) / ( 0,01*20 + 0,001*40 + 0,0001*20) = 3,3e-04 H = 2 m, X = 80 m  H/X = -0,025 (-) dus Q = q * h = -3,3e-04 * -0,025 * 10 (m3/s/m’) Naar l/d : *1000*3600*24  7100 l/d/m’


5 van 14

Vraag 9

[ 6 punten ]

In de onderstaande figuur staan, gemeten over een periode van ruim 100 jaar, de vijf grootste afvoeren van de Rijn bij Lobith uitgezet mbv. de gereduceerde Gumbel-variabele (y).

Wat is een goede benadering voor de terugkeertijd van een afvoer van 13000 m3/s ? A. B. C. D.

5 jaar 25 jaar 55 jaar 95 jaar

Lineair extrapoleren  y = 2,3  T = 10 j, niet-lineair: y 2,3  T = 10,  T = 35 j dus T ~ 25 j Vraag 10 [ 5 punten ] Om voor een gebied over een voor dat gebied representatieve neerslag uit een opgetreden bui te bepalen is een aantal methoden beschikbaar. Geef aan in welke van onderstaande omschrijvingen over bepaling van de gebiedsneerslag met genoemde methoden, geheel correct is. A. B. C. D.

Voor en stedelijk gebied zijn de meest geschikte neerslag-duurlijnen die welke zijn gebaseerd op neerslagsituaties met korte looptijden. Voor landelijke stroomgebieden is de methode met Thiessen-polygonen het meest geschikt voor de bepaling van de gebiedsneerslag op basis van data de aanwezige neerslagstations. Voor de toegenomen neerslag als gevolg van klimaatverandering zijn de neerslag-duurlijnen van Braak beter passend dan die van Schenkeveld. De potentiële verdamping van een graanveld is groter dan die van een aardappelveld.

[ 10 punten ] Vraag 11 Om met de ‘pomp-formule’ de daling van de grondwaterspiegel te berekenen als gevolg van bronbemaling is een aantal metingen uitgevoerd. Hiermee moeten twee model-parameters worden bepaald. De bemaalde grondlaag reikt van het maaiveld tot een ondoorlatende laag op 15 onder het maaiveld. De oorspronkelijke grondwaterstand (Hb) ligt 1 m beneden maaiveld. Er zijn twee metingen uitgevoerd op een (radiale) afstanden van r1 = 10 resp. r2 = 100 m van de bron. Bij een pompdebiet van 0,01 m3/s bleek de grondwaterspiegel op die plaatsen gedaald met resp. H1 = -150 mm en H2 = -50 mm. Welke conclusies kunnen worden getrokken op basis van de metingen ?

A. B. C. D.

de doorlatendheid is 1,2.10-3 m/s en de filtersnelheid bij de bron is 0,3 m/s. de doorlatendheid is 2,4.10-3 m/s en de waterspiegeldaling bij de bron h = 430 mm de doorlatendheid is 2,4.10-3 m/s en het invloedsgebied ca. 230 m de doorlatendheid is 2,8.10-4 m/s en het invloedsgebied ca. 330 m

oorspr. gws. tov. basis op -15 m is Hb=14 m gws. tov. basis in 2 meetpunten: H1 = 13,85 m en H2=13,95 m Invullen 2 bekende punten (r, H) = (10, 13,85) en (100, 13,95) in pomp-formule  2 vergelijkingen met onbekenden k en Rb Vul de 4 combinaties in en dan voldoet combinatie C het best (afwijkingen het kleinst)


6 van 14

(Je kan in principe ook de 2 vergelijkingen netjes wiskundig oplossen, bijv. met Y =Q/k) en X=ln(Rb), waarbij je dan X en Y oplost, maar dat was hier niet nodig)

[ 5 punten ] Vraag 12 In onderstaande grafiek is aangegeven het verloop van de afvoer door een rivier vanuit een stroomgebied. Uit de grafiek blijkt dat:

A. De basisafvoer is ca. 1 m3/s en wordt volledig gedomineerd door neerslagperioden. B. De maximale neerslag-intensiteit, berekend over de oppervlakte van het gebied, als volume per dag is 8,2 m3/s. C. De maximale afvoer, als gevolg van één regenperiode van 5 dagen is 8,2 m3/s. D. De afvoer bestaat uit een afvoer als gevolg van drie neerslagperioden en een basis-afvoer van ca. 1 m3/s.

In alle antwoorden zit wel iets goeds, maar alleen in D zit niets fouts. Je ziet 3 momenten waarde daling wordt onderbroken  3 ‘buien’ en voor grote t zal Q wel ~ 1 m3/s worden. Vraag 13 [ 5 punten ] Wat is een voordeel van de isohyeten- boven de Thiessen-methode ? A. De middeling over de meetstations is nauwkeuriger B. De isohyeten geven een betere verdeling rond de meetstations dan de polygonen. C. Met isohyeten kan beter rekening worden gehouden met specifieke karakteristieken van het terrein. D. Met isohyeten is de kans kleiner dat lokale neerslag-extremen worden gemist.

Vraag 14 [ 5 punten ] In onderstaande grafiek staan de Q-h-relaties (a t/m. d) van een viertal typische dwarsprofielen. Welke conclusie(s) kan/kunnen uit de figuur worden getrokken ten aanzien van de krommen a t/m d ?


7 van 14

A. B. C. D.

de waterdieptes bij profielen behorend bij krommen a) en b) zijn hoger dan die bij c) en d) kromme a) is lineair en hoort dus bij een rechthoekig bakprofiel kromme c) hoort bij een profiel waar twee rivieren samenvloeien krommen c) en d) horen bij een profielen met uiterwaarden

In alle antwoorden zit wel iets goeds, maar alleen in D zit niets fouts. (als je goed kijkt, is bijv. a niet recht en is h niet voor alle Q het grootst) [ 9 punten ] Vraag 15 Bereken eerst voor onderstaand trapeziumprofiel, mbv. Manning (met n = 0,025 s/m1/3), de afvoer (Q in m3/s) als het verhang (de ‘slope’, s) van het kanaal 1:1000 is. Maak vervolgens een berekening voor een halve-buis-profiel (Manning voor de buis n = 0,010 s/m1/3) om te bepalen bij welke diameter (D) de buis, bij hetzelfde verhang, dezelfde afvoer ‘levert’ als het trapezium.

D 1 2

h 2,00

4.00 m Dwarsdoorsneden kanaal De diameter van de (halve) buis, met dezelfde afvoer al het trapezium bij een waterdiepte van 2 m is: A. B. C. D.

D = 4,3 m D = 3,6 m D = 5,5 m D = 6,2 m

Eerst de R voor het trapezium met R = A/Met de bekende formules R=16/13~1,2 m: Vervolgens met Manning  Q = 16 *1/0,025 * 1,2^2/3 * (1/1000)^2/3  ~ 23 m3/s Dezelfde Q door een halve buis (diameter D): met R voor d buis = A/W = 1/8D^2 : 1/2D = D/4 Weer Q buis = 1/8D^2 * 1/0,010 * (D/4)^2/3 * (1/1000)^2/3 = Q trap = 23 m/s; vervolgens a) netjes oplossen D  D ~ 4,3 m b) invullen 4 D’s en zien welke het best klopt


8 van 14

De statistieken: links de % met aangegeven cijfer oorspr. toets en herkansing, rechts: % goed per vraag.

Conclusies: Gemiddeld is er 1 punt hoger gescoord dan op 27 juni, er is behoorlijke verschuiving van 3  4 en (minder)  5. Mijn indruk is dat er bij een hoop vragen vrij slecht gelezen is (zodat je in een bijna goed antwoord, dat foute onderdeel over het hoofd ziet). Zonde van die punten.


9 van 14


14

10 van

FORMULEBLAD Hydrologie.

1 van 4

Waterbalans: In = Uit + Berging oftewel ΔS = Vin – Vuit

ΔS P A As Aw Es Ew Q Qs Qq I F T R

= bergingsverandering over een periode Δt; = gemiddelde neerslag gedurende de beschouwde periode Δt; = oppervlakte; = oppervlakte land; = oppervlakte water; = gemiddelde verdamping op land gedurende Δt; = gemiddelde verdamping op water gedurende Δt; = rivierafvoer gedurende Δt. = gemiddeld debiet naar oppervlakte water gedurende Δt. = gemiddeld debiet van grondwater naar oppervlakte water gedurende Δt = gemiddelde interceptie gedurende Δt ; = gemiddelde infiltratie vanaf oppervlak naar de onverzadigde zone gedurende Δt; = transpiratie gedurende Δt = percolatie gedurende Δt


14

11 van

2 van 4

FORMULEBLAD Hydrologie. Eenparige stromingen in open waterlopen met een willekeurig dwarsprofiel.

Formule van Chezy: .

1 1 Q  A C R 2 s 2 H

waarin: Q A C RH P s

= debiet = natte oppervlakte doorstroomprofiel = coëfficiënt van Chézy (gladheidsfactor) = A/P = hydraulische straal = perimeter, omtrek waar de wandwrijving werkt = verhang energiehoogtelijn

[m3/s]; [m2]; [m1/2/s]; [m]; [m]; [-].

Formule van Manning: 2

1

1 3 s 2 Q  A R H n waarin: Q A n RH P s

= debiet = natte oppervlakte doorstroomprofiel = ruwheidsfactor, coëfficiënt van Manning = A/P = hydraulische straal = perimeter, omtrek waar de wandwrijving werkt = verhang energiehoogtelijn

[m3/s]; [m2]; [s/m1/3 ]; [m]; [m]; [-].

Formule van Strickler:

Q waarin: Q A k RH P s

2 A  k  R H3

1 s 2

= debiet = natte oppervlakte doorstroomprofiel = coëfficiënt van Strickler (gladheidsfactor) = A/P = hydraulische straal = perimeter, omtrek waar de wandwrijving werkt = verhang energiehoogtelijn


14

[m3/s]; [m2]; [m1/3/s]; [m]; [m]; [-].

12 van

3 van 4

FORMULEBLAD Hydrologie. Grondwaterstroming, Wet van Darcy: Δh   Qx  A  - k x    Aq Δx  

waarin: Qx A kx Δh Δx q

= debiet in de x-richting = doorstroom oppervlakte = doorlatendheidscoëfficiënt in de x-richting = verschil in stijghoogte = de beschouwde afstand = filtersnelheid, debiet per doorstroom oppervlakte eenheid

[m3/s] [m2] [m/s] [m] [m] [m/s]

Stroming door een doorlatende dam

Q waarin: Q L H1 H2 k B x

L  k  (H 2  H 22 )

H 2  H12 

1

2B



x 2 H 1  H 22 B



= debiet door de dam = de beschouwde breedte van de dam (loodrecht op vlak) = stijghoogte aan de ene zijde van de dijk t.o.v. de ondoorlatende laag = stijghoogte aan de ander zijde van de dijk t.o.v. de ondoorlatende laag = doorlatendheidscoëfficiënt in x-richting = breedte = horizontale afstand van H1

[m3/s] [m] [m] [m] [m/s] [m] [m]

Stroming door een doorlatende laag met een pomp

H 2  H 2b 

Q

k

 r ln  RB

  

waarin: H = grondwaterstand t.o.v. de ondoorlatende laag op een afstand r van de proefput Hb = grondwaterstand t.o.v. de ondoorlatende laag in de oorspronkelijke situatie k = doorlatendheidscoëfficiënt Q = afvoer van de put r = afstand tot de put RB = de straal, waarbuiten de invloed van de bronbemaling niet meer merkbaar is


14

[m]; [m]; [m/s]; [m3/s]; [m]; [m].

13 van

4 van 4

FORMULEBLAD Hydrologie. Negatieve drukhoogte in verzadigde zone

  hd   pF  log  [cm]  Waarin: pF = negatieve drukhoogte hd = drukhoogte (- )

[Pa] [cm]

De cumulatieve kans ( F(x) = P[ Q ≤x ] ) op onderschrijding van de waarde x door n waarnemingen kan worden benaderd met de Gumbelverdeling:

q  e e

y

q  1

1 T

dus  1   y   ln  ln1     T   waarin: q = kans op onderschrijding van een afvoer ( q = P[ Q ≤x ] ); T = frequentieschaal van een afvoer in jaren; y = gereduceerde variabele. Jaarlijks gemeten maximale afvoeren worden van groot naar klein gerangschikt en krijgen elk een rangnummer “i”. Plotting position bepalen m.b.v

Ti 

N 1 i


14

14 van

A. 40 mm B. 200 mm C mm D mm

Recommend Documents