Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Hidrológia 1 gyakorlat

No description
by

Szanyi Sándor

on 15 October 2013

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Hidrológia 1 gyakorlat

Hidrológia 1
Gyakorlatok 2013/14 ősz

Párolgás
Harmat
Evapotranspiráció
Kondenzáció
Felszíni lefolyás
Deszublimáció
Szublimáció
Atmoszférában tárolt víz
Csapadék
Talajvíz hozam
Beszivárgás
Párolgás
Talajvíz készlet
Vízfolyás
Óceán vízkészlete
Hóban és jégben
tárolt vízkészlet
Forrás
Olvadásból származó
lefolyás
Édesvíz
Biológiai
vízkészlet
Köd
Hidrológia 1
Tárgy teljesítése
Elérhetőség:
Gyak. vez.: Szanyi Sándor
szanyi@vit.bme.hu
K épület fsz. 15
1 ZH: 2013.11.14 16:00; pótlás: 12.05 16:00
6 beadandó feladat
Leadási határidő:
kiadástól számított 1 héten belül
Pót leadás: további 1 hét az 1-4. házira
pótlási hét vége a 5-6. házira
ZH csak akkor írható, ha az 1-4. beadandó leadásra került
Formai követelmények:
A feladat pontokra tagolva készítendő
Feladat ismertetése
Módszer ismertetése (saját szavakkal)
Megoldás menete
Eredmények ismertetés (következtetések levonása)
Mellékletek:diagramok, grafikonok, táblázatok, stb...
Eredmények nem lehetnek pontosabbak a mérési adatoknál
Az ábrák minden esetben kézzel készítendőek
Jegy kialakítása:
Feladatok átlaga: F
ZH jegy: Z
Gyakorlati jegy: Gy
Gy=(F+Z)/2
Vizsgajegy: V

Jegy kiszámítása:
J=2/3·V+1/3·Gy
Vízháztartási egyenlet:
A hidrológiai körfolyamat elemei közötti összefüggést írja le (adott térben és időben)
Vízháztartási mérleg:
Az anyagmegmaradás törvényének hidrológiai vetülete
A vízháztartási egyenlet általános alakja:
C + mc + H + HFa = L + EFa +
P
+ T
C = csapadék
mc = mikrocsapadék
H = felszíni hozzáfolyás
Hfa = felszín alatti hozzáfolyás
L = felszíni lefolyás
Efa = felszín alatti elfolyás
P = párolgás (evapotranspiráció)
T= tározódás
Párolgás
A fizikai folyamat
Becslési módszerek
Empírikus formulák
Egyéb modellek:
Módszerek pontossága
Vízfelület párolgás számítási módszerek.

• Meyer: P(mm/hó) = a·[E(t´)-e]·(1+bw)
• Aerodinamikai m. (Rákóczi): P = N·[E(t´)-e]·w
• Kádpárolgási adatok alapján: P = c·P´
Területi párolgás - evapotranspiráció
becslési módszerei

Szesztay módszere
A sugárzási módszer (Makkink)
Morton modellje
MODIS képekre alapuló módszerek
(Szilágyi József, Kovács Ákos)
Párolgás csak a folyadék szabad (gázzal, ill, levegővel érintkező) felületén történik. A párolgás jelensége a molekulák hőmozgásával magyarázható (Hő).

Mivel a molekulák egy része az átlagnál nagyobb, más része kisebb sebességgel mozog, a nagyobb sebességű molekulák legyőzhetik a folyadék felületén működő visszatartó erőt (Felületi feszültség), és elszakadva a folyadéktól, a felette levő térbe repülnek.
P= f (A,T,D,W,B)

P - elpárolgott vízmennyiség
A - szabadfelszín nagyságától
T - hőmérséklet
D - levegő telítettségi hiánya
W - szélsebesség
B - légnyomás
Fogalmak és fizikai mennyiségek
Léghőmérséklet: t [°C]
Vízhőmérséklet: t' [°C]
Pillanatnyi (abszolút) nedvességtartalom: e [g/m ]
Szélsebesség: w [m/s]

Telítési nedvességtartalom: E [g/m ]
Relatív nedvességtaartalom: r = (e/E)·100 [%]
Telítési hiány: D=E-e [g/m ]
3
3
3
Gyakorlat
A Meyer-féle eljárás a tényleges havi párolgás becslésére alkalmas, kizárólag meteorológiai adatok felhasználása alapján.

Meyer szerint a vízfelületpárolgás értéke:


E [g/m ]
a közvetlen vízfelszín feletti levegő telítési páratartalma
e [g/m ]
a vízfelszín feletti levegő tényleges vagy abszolút nedvességtartalmának havi középértéke,
w [m/s]
a havi közepes szélsebesség,
a, b
állandók, melyek magukban foglalják a dimenzióátszámítást, a magassági redukciót és az éghajlati-földrajzi viszonyokat.
Feladat leírása
Egy Székesfehérvár mellett létesített tározó 1966. évi tényleges havi párolgásértékeinek, valamint az évi párolgásösszegének meghatározása.

Rendelkezésre álló adatok:
A tározó felszíne:A = 4,8 km.
Székesfehérvár meteorológiai adatai
t [°C] havi közepes léghõmérséklet, e [g/m ] tényleges nedvességtartalom havi középértéke, w [m/s] havi közepes szélsebesség)
Módszer
Lépésenként
1. A telítettségi nedvességtartalom havonkénti értékeinek meghatározásához elõször a vízhőmérsékleteket kell kiszámítani, a léghõmérsékleti adatok alapján.

Novembertõl márciusig a víz (valamint a jég és hó) felszínének havi közepes hõmérsékletét közelítõleg azonosnak vehetjük a léghõmérséklettel. (évi párolgásnak kb. 10–15%)

2. Áprilistól októberig terjedő idõszakra a vízhőmérséklet számítását a 4-5.[ ] és 4-6.[ ] ábrák alapján végezzük.
Ha vízhõmérsékleti méréseink vannak, akkor természetesen a fenti számítások mellõzhetõk, a vízhőmérsékleti adatokkal közvetlenül számolhatunk.
3. A vízfelszín havi közepes hõmérsékletei alapján meghatározhatók a hozzátartozó telítettségi nedvességtartalom E(t) [g/m ] értékei is 4-7.[ ].

4. A tényleges nedvességtartalom (e, g/m ) és szélsebesség (w, m/s)
értékeinek táblázatba írása után a párolgás meghatározásához minden változó rendelkezésre áll.

5. Az a és b tapasztalati állandók értéke a mérési körülményektõl függ, így elsõsorban attól, hogy a vízfelszín (térszín) fölött milyen magasságban mérünk.
A hazai meteorológiai hálózatban szabványosított mérési magasságok (e és t értékét 2,0 m-en, w értékét 7,0 m-en* mérve), és havi (harmincnapos) idõegységekben
végzett számítások esetén a = 11,0 és b = 0,20 értékekkel számolhatunk.

6. Számíthatjuk a tényleges vízfelületpárolgás értékeit:
P = 11,0·(E – e)·(1 + 0,20w) [mm/hónap]

7. Az elpárolgott vízmennyiségek értékeit a következõképpen számíthatjuk:
VP [10 m ] = P [mm] · A [km ]
Eredmények
2
3
3
Tartalmi követelmények
1. A számoláshoz felhasznált táblázat

2. Számítás menete

3. mm-papíron a párolgás éves menete
[mm/hónap] mértékegységben
Grafikon tengelyein mértékegységek!!!

4. Rövid szöveges értékelés a hisztogramm alapján
Beadandó
3
3
Segédanyagok:
Kontur István, Koris Kálmán, Winter János : Hidrológiai számítások, Linograf, 2003.

Koris Kálmán: Hidrológiai számítási segédlet, (Adatgyûjtemény a gyakorlati feladatokhoz.) Mûegyetemi Kiadó, 2001. (Száma: J-91250)

www.vit.bme.hu


www.prezi.com
P = a·[E(t) – e]·(1 + bw), [mm/hónap]
3
Követelmények
Segédletek
Alapok
Párolgás becslés
Csapadékmaximum függvény
Elmélet
ZH
Gyakorlat
Feladat leírása
Módszer
Eredmények
Elmélet
ZH
Párolgásszámítás Meyer eljárásával
Csapadékmaximum-függvények
Vízgyujtõ-karakterisztika és a racionális módszer
Egységárhullámkép
Gyakoriság - tartósság
Mércekapcsolati vonal
Készítette:
Szanyi Sándor
BME VIT

A módszerek pontossága, megbízhatósága
ZH feladatok
Csapadék képződés folyamata
Csapadékok fajtái
Jellemzők
Esőkarakterisztika
Csapadékmaximum függvény
Rekordok
A páradús meleg levegő felemelkedik.
Emelkedés közben 100 m-enként 1°C-kal hűl le. Ha a harmatpont (telítettség) elérése után is folytatódik az emelkedés, kezdetét veszi a felhőképződés (túltelítettség miatti kicsapódás).

A felhőképződés megindulásától a tovább emelkedő levegő hőmérséklete 100 méterenként már csak 0,5°C-kal csökken.

A tovább emelkedő levegőben a hideg miatt megfagy a víz . A jégkristályokhoz egyre több víz fagy oda, a jégkristályok egyre nagyobbak lesznek.

Amikor a jégkristályok már , megindulnak lefelé. Lefelé haladva a hőmérséklet 100 méterenként 1°C-kal emelkedik. Ha a hőmérséklet a felszín közelében 0°C fölötti, a kristályok elolvadva eső, ha fagypont alatti, havazás formájában érkeznek a talajra.
Éves max.: 1554.9 mm (Miskolc-Lillafüred-Jávorkút, 2010)
Éves min.: 203 mm (Szeged, 2000)
Havi max: 444 mm (Dobogókő, 1958.06.)
2 napos max.: 288 mm (Kékestető, 1958.06. 11-12
Napi max.: 260 mm (Dad, 1953. 06. 09.)
Órás max.: 120 mm (Heves, 1988. 08. 23.)
10 perces max: 64,2 mm (Zirc, 1915. 05. 24.)
Minél hosszabb időtartamot veszünk,
- az intenzitás annál kisebb;
- a csapadékösszeg annál nagyobb
Mikrocsapadékok
Makrocsapadékok
Harmat
Dér
Zúzmara
Eső

Jégeső
Ónoseső
Csapadékmennyiség:
h [mm]
1 mm csapadék = 1 liter/m
2
Intenzitás:
Egységnyi idő alatt lehullott csapadékmennyiség: i = h/T
Mértékegység: i [mm/s], [mm/min]

Pillanatnyi intenzitás: i = dh/dT
A műszaki gyakorlatban:
[l/(s·ha)]
[m/(s·ha)]
[l/(s·km)]
2
3
A leesett csapadék (h) időbeli alakulását kifejező vonal, azaz csapadékösszegző vonal.
A csapadék magassága (h) a csapadék időtartama (T) és az átlagos visszatérési idő (gyakoriság) közötti összefüggést adja meg.
Gyakoriság: az az időtartam, amelynél egy adott mennyiségű csapadék átlagosan előfordul
Pl: az 8 éves gyakoriságú csapadékmennyiség átlagosan 8 évente egyszer fordul elő
72 év alatt ez a mennyiség 72/8=9-szer fordul elő
12 év alatt viszont 12/8=1,5-szer

Statisztikai összefüggés ->
egy csapadékeseményre nem érvényes,
nagy időtartamot nézünk.

A mérnöki tervezés alapja
A függvényről az olvasható le, hogy
valamely időtartamú csapadék
valamilyen visszatérési idővel
h magasságú vagy nagyobb

n = f (földrajzi helyzet, éghajlat)
Magyarországon 0,2 < n < 0,3

a = f (földrajzi helyzet, éghajlat, gyakoriság, az idő mértékegysége)

m=n-1

A csapadékmaximum függvény intenzitásra vonatkozó alakja: i=a˙t
Egy kis matek
Differenciál számítás
Integrál számítás
http://www.cs.elte.hu/blobs/diplomamunkak/bsc_mattan/2012/katona_edina_maria.pdf
http://www.math.klte.hu/~kovacsa/Int.pdf
-m
Csapadékmaximum függvények meghatározása

Megadott adatok:
Gyakoriságok pl: 1 év és 5 év
Évek száma: N=45 év
http://www.youtube.com/watch?v=rZMAH59uHt0.
Lefolyás
Fogalmak és fizikai mennyiségek
Fajlagos lefolyás:
q
[mm/év]
Adott pillanatban, adott területen meglévő vízmennyiség

Valós lefolyás:
Q
[m/év]
q [mm/év]
·
A [km]
·
1000 = Q [m/év]
Q
[m/s] - vízhozam

Vízgyűjtő terület:
Az a terület, ahonnan az összes lefolyó víz ugyanahhoz a ponthoz áramlik – kifolyási szelvény

alak, domborzat
- összegyülekezési idő
geológia
- vízrendszer alakja, sűrűsége
tájolás
- hóolvadás folyamata
Gyakorlat
Terület-idő koordináta-rendszerben ábrázolás = vízgyűjtő karakterisztika

Lefolyó vízhozam számítása:
Feladat leírása
Árhullámkép meghatározása a vízgyűjtőkarakterisztika módszerével

Adott: vízgyűjtőterület és léptéke
tau, i, T (csapadék időtartama),
Módszer
Beadandó:
Térkép mm pauszon, számolással
Táblázat
Terület-idő grafikon és vízhozam-idő grafikon (javasolt egy grafikonon két „y” tengellyel)
Eredmények
Vízgyűjtő karakterisztika
Elmélet
ZH
ZH feladatok
A vízháztartási mérlegben a felszíni vizek mennyiségét kifejezö tag
A felszín lejtön a nehézségi erö hatására meginduló víz
A völgyfenék lejtésének irányába mozog
Kezdetben területi – vékony lepelszerü
Késöbb vonalmenti - rendezett
3
3
2
3
A csapadék területi átlagolása
1. Egyszerü átlag

2. Háromszögek módszere:
külsö állomásokat is be kell vonni egy állomásnál a háromszög csúcsaiban lévö h-kat átlagolja a háromszögek területével súlyoz így átlagolja az állomásokon mért csapadékot


3. Medián módszer:
minden oldalra oldalfelező merőlegest állítunk így minden csapadékmérőhöz egy részterület tartozik
Előnye: nincsenek kieső vagy felesleges területeka vízgyűjtőn kívüli állomásokhoz kisebb területet rendel
A lefolyás jellemzői
Lefolyási hányad:
alfa
=L/C
Sok tényezőtől függ, de sokéves értéke állandónak tekinthető
Magyarországon: 0,15
A Duna-medencében: 0,32

A lefolyó víz sebessége
A lefolyási idő: t [s]
t = t1 + t2
t1 – területi lefolyás ideje
t2 – vonalmenti lefolyás
Összegyülekezési idő:
tau
= max(t)
Egységárhullámkép
Az árhullám képe alapján eldönthető, hogy az észlelt vízhozam mekkora része származott:

Közvetlen felszíni lefolyásból:
legrövidebb levonulási idő

Közel felszíni lefolyásból:
a fedőrétegben folyik le
késleltetett árhullámot okoz

Felszín alatti lefolyásból:
talajvízből
nagy késleltetés
alapterhelés
A lefolyási rétegvastagságok:
Az árhullám térfogata:
A görbe alatti terület = lefolyt térfogat
Megoldások:
1, A minimumok felhasználásával – alulbecslő
2, A maximumok felhasználásával – felülbecslő
3, Szakaszfelezéssel – ezt használjuk
1 mm lefolyásképző (hatékony) csapadék = 1 mm felszíni lefolyás
előkészítő csapadék figyelmen kívül hagyva
legnagyobb csapadékintenzitású rész kimetszése
 mm/h intenzitású vonal feletti terület = hL
φ -index módszer
φ – az a csapadék, ami beszivárog illetve elpárolog
Az utolsó 2 egyenlet már nem független – túlhatározott eset
A vízhozamok kiszámítása, göngyölítés:
Linearitás
Szuperpozíció
Egységárhullám szerkesztés alapelvei:
Beadandók:
Az árhullám szeparálás ábrája
A lefolyásképző csapadékidősor és felszíni lefolyás áramképe együttesen ábrázolva
Az egységárhullámkép ábrázolása
Ellenőrzés:
Egységárhullám:
1 mm (egységnyi) lefolyásképző csapadékból keletkező árhullámkép
jelölése: u(T,t)

Egységárhullámkép meghatározásának módszerei :
klasszikus módszer
S-görbe módszer
momentum módszer

Szükséges adatok:
Összetartozó csapadék <-> lefolyás adatok
Terepi mérések
Csapadék idősor - ombrográf Árhullám - rajzoló vízmérce
(a teljes csapadék, amit mérünk) (ami lefolyik a mederben)
kis vízgyűjtők:
egységes csapadék
vízgyűjtő karakterisztika módszere

nagy vízgyűjtők:
nincs egységes csapadék
folyó hálózat
vízmércék
Elmélet és gyakorlat
Vízgyűjtők osztályozása méret szerint
Nagyvízgyűjtők árhullámainak becslése:
Lépésről lépésre
1, Lefolyási idősor származás szerinti felbontása
Az árhullámkép szeparálása:
közvetlen felszíni lefolyásra
közel felszíni lefolyásra
felszín alatti lefolyásra

2, Csapadék idősorból a lefolyásképző (hatékony) csapadék meghatározása.

3, Egységárhullámkép előállítása.
Lefolyásképző
csapadék meghatározása
Árhullám szeparálása
Egységárhullámkép
ZH gyakorló feladatok 4 témakörből
LKV

legkisebb víz
: a mércén a vizsgált évig bezárólag elõfordult legalacsonyabb jégmentes vízállás; melléírjuk a leolvasás dátumát is. Változó medrû vízfolyásnál nem az észlelés kezdete óta, hanem az utolsó 2–3 évtizedben leolvasott legkisebb vízállást veszik figyelembe.

KV

kisvíz:
valamely idõszakon belül (évtized, év, hónap) elõfordult legkisebb vízállás.

KKV

közepes kisvíz
: hosszabb idõszak évi kisvizeinek számtani középértéke: pl. az 1931/40. évi KKV a tíz esztendõ évi kisvizeinek számtani közepe.

KÖV

középvíz
: valamely vízállás-észlelési sorozat összes tagjainak számtani közepe, pl. az 1940. évi 366 reggeli leolvasás számtani közepe.

NV

nagyvíz
: valamely idõszakon belül elõfordult legnagyobb vízállás.

KNV
közepes nagyvíz
: hosszabb idõszak évi nagyvizeinek számtani közepe.

LNV
legnagyobb víz
: a mércén a vizsgált évig elõfordult legmagasabb jégmentes vízállás.

ÁTV

átlagos víz
: az a mérceleolvasás, amelyet valamely évben vagy évsorozatban ugyanannyiszor halad meg a vízállás, mint ahányszor nem ér el. (A matematikai statisztikában ez a medián, az 50%-os valószínûségi érték. )
Vízszint
Vízállás

Tartósság:
Azt a számot, amely megadja, hogy egy bizonyos vízállás és annál nagyobb vízállás összesen hányszor fordult elõ, összegzett vagy meghaladási gyakoriságnak, illetve a vízügyi gyakorlatban tartósságnak nevezzük.
Gyakoriság:
Két szint között elõfordult vízállás darabszámát intervallum (osztályköz) gyakoriságnak nevezzük. A két szint közötti távolság az osztályköz hossza. A teljes vízjátékot (Hmax–Hmin) egyenlõ hosszúságú osztályközökre felbontva és a megfelelõ gyakorisági értékeket a vízállás függvényében ábrázolva kapjuk a gyakorisági ábrát.
Tartossági-gyakorisági diagramm szerkesztése
Mérések:
Nevezetes szintek
Tartósság-gyakoriság és mércekapcsolati vonal
Alapfogalmak
Feladat:
A vízjátékot 10-12 osztályközre osztjuk és megszerkesztjük a gyakorisági-tartossági ábrát
2
3
3
Full transcript