6° ΕΘΝΙΚΟ ΣΥΝΕΔΡΙΟ ΤΗΣ ΕΕΔΥΠ XANIA, IOYNΙΟΥ 2007 ΣΥΓΚΡΙΤΙΚΗ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΥΠΩΝ ΟΛΙΚΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ ΓΙΑ ΤΟΝ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟ ΤΟΥ ΔΕΛΤΑ Σ’ ΕΝΑΝ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ Χ. ΓΙΟΒΑΝΟΥΔΗΣ ΚΑΙ Β. ΧΡΥΣΑΝΘΟΥ ΤΜΗΜΑ ΠΟΛΙΤΙΚΩΝ ΜΗΧΑΝΙΚΩΝ ΔΗΜΟΚΡΙΤΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΡΑΚΗΣ ΞΑΝΘΗ

ΕΙΣΑΓΩΓΗ Μοντέλα υπολογισμού της συσσώρευσης φερτών υλών σε ταμιευτήρες: (α) εμπειρικά, (β) προσδιοριστικά (ντετερμινιστικά), (γ) στοχαστικά (β1) Εξισώσεις μεταφοράς φορτίου κοίτης ή ολικού φορτίου (β2) Θεμελιώδεις εξισώσεις της Υδραυλικής (αριθμητικές μέθοδοι) (β3) Εξισώσεις διάχυσης Παρούσα εργασία: §Ταμιευτήρας Θησαυρού (ποταμός Νέστος) §Μοντέλο της κατηγορίας (β1) §Κάτω από ποιες υδραυλικές και μορφολογικές συνθήκες είναι δυνατή η δημιουργία αποθέσεων φερτών υλών με τη γεωμετρικά ιδεώδη μορφή του δέλτα

ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟ ΜΟΝΤΕΛΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΔΕΛΤΑ ΣΕ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΕΣ §Τροποποίηση του μοντέλου των Yücel και Graf (1973) Δύο συζευγμένα υπομοντέλα: §Υπομοντέλο υπολογισμού βάθους νερού στον ταμιευτήρα (εξίσωση διατήρησης της ενέργειας σε ανομοιόμορφη ροή) §Υπομοντέλο υπολογισμού των αποθέσεων φερτών υλών στον ταμιευτήρα (εξίσωση συνέχειας φερτών υλών) Τύποι ολικού φορτίου: §Zanke (1982) §Engelund – Hansen (1967)

ΥΠΟΜΟΝΤΕΛΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΒΑΘΟΥΣ ΡΟΗΣ

z: απόσταση κοίτης από το επίπεδο αναφοράς [m] h: βάθος ροής [m] u: μέση ταχύτητα ροής [m/s] β: συντελεστής για την ανομοιόμορφη κατανομή της ταχύτητας ανάμεσα σε δύο διατομές g: επιτάχυνση της βαρύτητας [m/s²] s: κλίση της γραμμής ενέργειας ΔL: χωρικό βήμα (απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών διατομών) [m]

ΥΠΟΜΟΝΤΕΛΟ ΥΠΟΛΟΓΙΣΜΟΥ ΑΠΟΘΕΣΕΩΝ

d si : ύψος αποθέσεων μεταξύ δύο διαδοχικών διατομών i και i-1 [m] ΔT: χρονικό βήμα [s] ΔL: χωρικό βήμα (απόσταση μεταξύ δύο διαδοχικών διατομών) [m] Q Fi, Q F,i-1 : ολική ογκομετρική στερεοπαροχή στις διατομές i και i-1 αντίστοιχα [m³/s] b i, b i-1 : πλάτος πυθμένα στις διατομές i και i-1 αντίστοιχα [m]

ΤΥΠΟΣ ΟΛΙΚΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ ZANKE (1982)

q B : στερεοπαροχή κοίτης ανά μονάδα πλάτους [m³/(s m)] q S : στερεοπαροχή αιωρούμενων υλών ανά μονάδα πλάτους [m³/(s m)] u * : διατμητική ταχύτητα ή ταχύτητα τριβής στον πυθμένα [m³/(s m)] u *cr : κρίσιμη διατμητική ταχύτητα στον πυθμένα [m/s] w: ταχύτητα καθίζησης αιωρούμενων κόκκων [m/s] ν: κινηματικό ιξώδες νερού [m/s²] ν ο : κινηματικό ιξώδες νερού σε 0°C [m²/s] D*: αριθμός Bonnefille u *l : κρίσιμη διατμητική ταχύτητα για την ανύψωση των κόκκων στη ζώνη αιώρησης [m/s] (u *l =0.4w) p=1-λ, λ: πορώδες φερτών υλών h l =0.1 m

ΤΥΠΟΣ ΟΛΙΚΟΥ ΦΟΡΤΙΟΥ ENGELUND-HANSEN (1967)

f: συντελεστής τριβής Φ: αδιάστατη ολική στερεοπαροχή θ: αδιάστατη διατμητική τάση κοίτης ή αριθμός Froude φερτών υλών γ s : ειδικό βάρος φερτών υλών [N/m³] γ: ειδικό βάρος νερού [N/m³] τ ο : διατμητική τάση κοίτης ή συρτική τάση [N/m²] g: επιτάχυνση της βαρύτητας [m/s²] s: κλίση γραμμής ενέργειας h: βάθος ροής [m] u: μέση ταχύτητα ροής [m/s] D: διάμετρος κόκκων [m]

ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΟΥ ΜΟΝΤΕΛΟΥ ΣΤΟΝ ΤΑΜΙΕΥΤΗΡΑ ΘΗΣΑΥΡΟΥ §Ποταμός Νέστος §Μήκος ταμιευτήρα: 50 km §Ωφέλιμος όγκος λειτουργίας του ταμιευτήρα: m³ §Διαίρεση του μήκους του ταμιευτήρα σε 100 τμήματα §Κάθε τμήμα έχει μήκος ΔL=500 m §Αρχικό βάθος νερού στο φράγμα: 152 m (παραδοχή)

ΣΧΗΜΑΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΑΠΟΘΕΣΕΩΝ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ (ZANKE) Q=20 m³/s, Manning n=0.04, D=10 mm, ΔT=25 s

ΣΧΗΜΑΤΙΚΗ ΑΠΕΙΚΟΝΙΣΗ ΑΠΟΘΕΣΕΩΝ ΦΕΡΤΩΝ ΥΛΩΝ (ENGELUND-HANSEN) Q=20 m³/s, Manning n=0.02, D=400 mm, ΔT=5 min

ΑΝΑΛΥΣΗ ΕΥΑΙΣΘΗΣΙΑΣ §Το μέγιστο ύψος των αποθέσεων επηρεάζεται ισχυρώς από τη διάμετρο κόκκων και ασθενώς από την παροχή νερού και το συντελεστή Manning (Zanke). §Το μέγιστο ύψος των αποθέσεων επηρεάζεται ισχυρώς από την παροχή νερού και ασθενώς από τη διάμετρο κόκκων (Engelund- Hansen).

ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑΤΑ §Το δέλτα εμφανίζεται κοντά στην είσοδο του ταμιευτήρα, εκεί που παύουν να ισχύουν ομοιόμορφες συνθήκες ροής. §Το δέλτα αναπτύσσεται καθ’ ύψος και, όταν προσεγγίσει την απαιτούμενη κλίση, αρχίζει να προωθείται προς την περιοχή του φράγματος. §Καθώς σχηματίζεται το δέλτα, μειώνεται το βάθος νερού στην περιοχή του κατάντη πρανούς, ενώ αυξάνεται στην περιοχή του ανάντη πρανούς.