SPLAVENINY
Splaveniny = tuhé částice přemísťované vodou – anorganický původ – organický původ – různého tvaru a velikosti Vznik splavenin – plošná eroze (voda, vítr) a geologické vlastnosti svahů (sklon, příp. materiál) – eroze toku – hydraulické parametry koryta – sklon, rychlosti, hloubka toku a jeho vodnost - geologické vlastnosti – hlavně materiál koryta
Množství splavenin G z plošné eroze
G A.i
a
i – intenzita deště [mm/min] a – parametr stanovený empiricky (0,7 – 2,2) A – součinitel zohledňující ostatní vlivy
G B.I b I – sklon svahu
G C.Lc
odtokový součinitel ψ
O F Hs
odteklé množství
odtokový součinitel, kontakt s materiálem podloží
L – délka svahu Erozně kritický déšť - empirický vzorec při dané době trvání musí mít déšťurčitý minimální úhrn, aby t H 5 způsobil erozi s
4
Splaveniny = souhrnně všechny tuhé částice přemisťované vodou – dnové splaveniny – plaveniny • v závislosti na rychlosti proudění
Nejdůležitější vlastnosti splavenin • • •
velikost měrná hmotnost tvar •
• • • • •
rozměry a,b,c – protáhlost/kulovitost destičky sféroidy jehličky plátky
usazovací rychlost pevnost a nasákavost smáčecí schopnosti koagulační schopnosti rozdělení zrnitosti – sítová analýza
Charakterizace splavenin Pro určení velikosti splavenin se používá tzv. sítový průměr ds – střední šířka nejmenšího otvoru síta, kterým ještě částice může projít sítová analýza → křivka zrnitosti částic splavenin – složení směsi splavenin de
d p p i
i
i
d x d 60 / d10
průměr efektivního zrna číslo nestejnorodosti vzorku
dx < 5 stejnozrnný materiál 5 ≤ dx ≤ 15 středně nestejnozrnný dx > 15 nestejnozrnný materiál
osa x – sítový průměr osa y – kolik procent splavenin z celkové hmotnosti vzorku je menší než daný sítový průměr
Hrubé splaveniny balvany oblázky štěrk písek
velmi velké malé velké malé velmi hrubý velmi jemný velmi hrubý velmi jemný
Jemné splaveniny prach hrubý velmi jemný jíl hrubý velmi jemný
sítový průměr částic 2-4m 0,25 - 0,5 m 130 - 250 mm 64 - 130 mm 32 - 64 mm 2 - 4 mm 1 - 2 mm 0,062 - 0,125 mm sítový průměr částic 31 - 62 µm 4 - 8 µm 2 - 4 µm 0,24 - 0,5 µm
Měrná hmotnost splavenin ρP (přirozená štěrkopísková směs)
P 2,65 H O 2
Usazovací rychlost plavenin w [m/s] w = f (μ, ρ, ρp, d, α, g) Re
vs d
pro rozlišení proudění – laminární x turbulentní vs – rychlost proudění kapaliny
klidná voda – laminární pohyb – Re < 1 d ≈ 50 – 150 µm STOKES 2
w
P g d 18
turbulentní pohyb - Re > 200 NEWTON
8 g P r w k 3
1/ 2
přechodná oblast – mnoho různých vzorců
k – odporový součinitel r – poloměr částice
Re 1 - 200
Výpočet zanášení nádrže
Wm T W p 1
Wp
R o 31 , 5 10 3
T – průměrná doba zanesení (roky) Wm – mrtvý objem nádrže (m3 ) - část prostoru pod úrovní spodních výpustí Wp – průměrný objem plavenin za rok (m3 ) δ - koeficient - plaveniny proteklé / plaveniny přiteklé (pro rovinné toky 0,3 – 0,4) R0 - střední roční průtok plavenin (kg/s) β - hustota usazeného materiálu (t/m3 ) Čím víc z přiteklých splavenin nádrží proteče (míň se usadí), tím bude větší δ, menší Wp a tudíž větší doba T, déle se bude nádrž zanášet. A naopak.
Výpočet zanášení nádrže
W0 - maximální (limitní) objem nánosů Wt - objem nádrže, který se nezanese od počátku zanášení až po dobu t k zanesení nádrže dojde, když R i W 0 ∑Ri - množství splavenin uložených za období t Ri - množství splavenin uložených v i-tém roce
Měření a určení množství splavenin Kalnost C [kg/m3] – hmotnost plavenin / objem vzorku Koncentrace Cv [1] – objem plavenin/objem vzorku Analýza kalnosti – odběr ve svislicích – přímé měření nebo odběr a měření v laboratoři (hmotnost po vysušení 105 °C, ev. sítová analýza ZŽ při 600 °C – podíl organických plavenin) -
5ti bodová analýza – u dna, 0,2H, 0,6H, 0,8H, u hladiny 2 bodová – 0,2H a 0,8H 1 bodová – 0,6H graficky zjistíme střední hodnotu kalnosti ve svislici cs
Měření a určení množství splavenin Průtok plavenin ve svislici c – kalnost v bodě svislice u – bodová rychlost vody c.u –průtok plavenin v bodě svislice
h
qP c u dy 0
V celém profilu B h
B
0 0
0
Q P c u dy db q P db
adekvátní vyhodnocení průtoku podle Harlachera
Průtok splavenin ve svislici
q pi c s u s hi
průměrná kalnost a rychlost proudění ve svislici (střední svislicová rychlost proudění a kalnost)
Průtok plavenin v průtočném průřezu B
QP csi u si hi bi 0
Průměrná kalnost v průtočném průřezu Qp C Q
průtok vody
Vakuový batometr GR-61
Poljakovova turbidisonda
Měření a určení množství dnových splavenin Měření – batometry – lapáky Pro každé místo lapače v dané vertikále profilu toku vyhodnotíme průtok dnových splavenin
m qd spl 100 t B
m – hmotnost dnových splavenin v dané vertikále profilu toku (g) t – doba zachytávání materiálu přístrojem(s) B – šířka vstupního otvoru přístroje (cm)
Celkový průtok dnových splavenin q q q qn q q2 Qd spl 0,001 1 b0 1 bn 1 n bn b1 ... n 1 2 2 2 2 n
Qspl qd i bi 1
objemový průtok
B
Qspl spl qd spl dB
hmotnostní průtok
0
Průměrné průtoky denní, měsíční, roční
qi…qnelementární průtoky dnových splavenin v i-té vertikále bi…bn-1odlehlosti mezi příslušnými vertikálami b0, bnodlehlosti mezi krajními vertikálami a břehem
