STREAMFLOW ROUTING. Estimere nedstrøms hydrogram, gitt oppstrøms. Skiller mellom. hydrologisk routing hydraulisk routing



Like dokumenter
Eksamen i GEOF330 Dynamisk Oseanografi. Oppgave 1: Stående svingninger

Mandag Institutt for fysikk, NTNU TFY4160/FY1002: Bølgefysikk Høsten 2006, uke 36

Strøm av olje og vann i berggrunnen matematisk model, simulering og visualisering

Hjelpemidler: A - Alle trykte og håndskrevne hjelpemidler tillatt.

Introduksjon Regulær bølgeteori

Den nedre grensen er satt nedstrøms Dalevegen sin krysning av Otra. Her er grensebetingelsen også normalstrømning.

HAVBØLGER. Her skal vi gjennomgå den enkleste teorien for bølger på vannoverflaten:

Numerisk løsning av PDL

Kapittel 4. Algebra. Mål for kapittel 4: Kompetansemål. Mål for opplæringen er at eleven skal kunne

Seismisk dimensjonering av pelefundamenter

Trykkrefter - kasse. T=15s

Feltlikninger for fluider

Oblig 4-fasit 11.1: Funksjoner av flere variable

EKSAMEN Styring av romfartøy Fagkode: STE 6122

Løsningsforslag Øving 12

Auditorieøving 6, Fluidmekanikk

1. Finn egenverdiene og egenvektorene til matrisen A = 2 1 A =

Indekshastighet. Måling av vannføring ved hjelp av vannhastighet

Q = π 4 D2 V = π 4 (0.1)2 0.5 m 3 /s = m 3 /s = 3.93 l/s Pa

Løsningsforslag Øving 8

- trykk-krefter. µ. u u u x. u venstre side. Det siste forsvinner fordi vi nettopp har vist x. r, der A er en integrasjonskonstant.

8 Kontinuumsmekanikk og elastisitetsteori

I et eksperiment er det målt følgende sammenheng mellom to størrelser x og y. x Y = ax + b:

dp ρ L D dp ρ v V Både? og v endres nedover et rør, men produktet er konstant. (Husk? = 1/V). Innsatt og med deling på V 2 gir dette:

TMA4120 Matte 4k Høst 2012

Newtons lover i én dimensjon

MA forelesning

System av likninger. Den andre likningen løses og gir x=1, hvis man setter x=1 i første likning får man

TMA4100 Matematikk 1, høst 2013

Newtons lover i én dimensjon

(samme dreiemoment fra sider som støter opp til en kant). Formen må være en generalisering av definisjonsligningen

Likevekt STATISK LIKEVEKT. Når et legeme er i ro, sier vi at det er i statisk likevekt.

Vannlinjeberegning Skorrabekken ved 200 års flom

Del 1. Skisse av reguleringsteknisk system

MA1102 Grunnkurs i analyse II Vår 2019

Ranaelva fylling. Aas-Jakobsen Trondheim AS. Numerisk modellering. MIKE 11-model

EKSAMEN FAG TFY4160 BØLGEFYSIKK OG FAG FY1002 GENERELL FYSIKK II Onsdag 8. desember 2004 kl Bokmål. K. Rottmann: Matematisk formelsamling

Histogrammetoder. Lars Aurdal Norsk regnesentral. Histogrammetoder p.1/91

Dambruddsbølgeberegning for Svanfossdam i Vorma

MA1410: Analyse - Notat om differensiallikninger

UNIVERSITETET I OSLO

5- og 10-årsflom er deretter benyttet for å beregne vannstander og vannhastigheter for midlertidig bru og fylling:

Oppsummering matematikkdel

Forelesning 14 Systemer av dierensiallikninger

Rapport. CFD-vurdering av potensielle tiltak for forbedret vannføring i Ørakanalen. Forfatter(e) Dadan Darmana Jan Erik Olsen Grim Eidnes

Elektrisitetslære TELE1002-A 13H HiST-AFT-EDT

Strøm av olje og vann i berggrunnen matematisk model, simulering og visualisering

Løsningsforslag Øving 10

KJ2050 Analytisk kjemi, GK

SIF5003 Matematikk 1, 5. desember 2001 Løsningsforslag

Newtons lover i én dimensjon

Kapittel 4. Algebra. Mål for Kapittel 4, Algebra. Kompetansemål. Mål for opplæringen er at eleven skal kunne

Løsningsforslag til eksamen i SIF4072 KLASSISK FELTTEORI Onsdag 28. mai 2003

Forelesning nr.8 INF 1410

UNIVERSITETET I OSLO

Histogramprosessering

,QQOHGQLQJ 3-1/ )DJ 67( 6W\ULQJ DY URPIDUW \ / VQLQJVIRUVODJ WLO YLQJ

Prosjekt 2 - Introduksjon til Vitenskapelige Beregninger

Kap. 16: Kontinuerlige systemer

UNIVERSITETET I OSLO

Kan vi forutse en pendels bevegelse, før vi har satt den i sving?

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6251 Styring av romfartøy

Notater nr 9: oppsummering for uke 45-46

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6251 Styring av romfartøy

RAPPORT TROMS KRAFT PRODUKSJON AS VANNLINJEBEREGNINGER I KÅFJORDELVA. Utarbeidet av: Kjetil Sandsbråten og Jan-Petter Magnell

3 Tøyningsenergi. TKT4124 Mekanikk 3, høst Tøyningsenergi

Simulerings-eksperiment - Fysikk/Matematikk

Statens Vegvesen Region Sør. Hydrauliske beregninger RV.9 Langeid-Krokå

Fjæra i a) kobles sammen med massen m = 100 [kg] og et dempeledd med dempningskoeffisient b til en harmonisk oscillator.

Oblig 3 i FYS mars 2009

10 Tøyninger og kinematisk kompatibilitet

FLOMVURDERING UNDHEIM PLAN 0495

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Fremdriftplan. I går. I dag. 2.5 Uendelige grenser og vertikale asymptoter 2.6 Kontinuitet

HØGSKOLEN I BERGEN Avdeling for Ingeniørutdanning

1 I mengdeteori er kontinuumshypotesen en antakelse om at det ikke eksisterer en mengde som

Oppgavesettet er på 3 sider eks. forside, og inneholder 12 deloppgaver: 1abc, 2, 3, 4abc, 5ab, 6ab.

SIF5005 våren 2003: Maple-øving 1

Brannscenarier Hvilke scenarier må analyseres? Hvordan velge analysemetode? Trondheim 5. januar 2011

EKSAMEN I FAG TMA4220 NUMERISK LØSNING AV PARTIELLE DIFFERENSIALLIGNINGER VED HJELP AV ELEMENTMETODEN

F. Impulser og krefter i fluidstrøm

Vegårshei kommune. Flom- og vannlinjeberegning i planområde for Myra og Vegår, Vegårshei Kommune

Partieltderiverte og gradient

Anbefalte oppgaver - Løsningsforslag

Notat: Analytisk løsning

Kul geometri - overflateareal og volum av kuler

Høgskolen i Telemark Fakultet for estetiske fag, folkekultur og lærerutdanning BOKMÅL 23. mai 2014

Kul geometri - overflateareal og volum av kuler

NORGES TEKNISK- NATURVITENSKAPELIGE UNIVERSITET INSTITUTT FOR FYSIKK

EKSAMEN I EMNE TVM 4116 HYDROMEKANIKK

LØSNINGSFORSLAG TIL EKSAMEN STE 6251 Styring av romfartøy

Generell informasjon om faget er tilgjengelig fra It s learning. 1 En kort oppsummering Adaptiv filtrering 2. 3 Prediksjon 4

z2 u(z, 0) = 0, u(0, t) = U. (8) Hvilken standardlikning er dette? b) Vi antar (håper) at u kan uttrykkes som en similaritetsløsning δδ ν ηf + F = 0,

UNIVERSITETET I OSLO

Impuls, bevegelsesmengde, energi. Bevaringslover.

Bestemmelse av skjærmodulen til stål

ECON3610 Samfunnsøkonomisk lønnsomhet og økonomisk politikk Forelesning 2

Del 1. Linearisering av dynamisk modell

Løsningsforslag til prøve i fysikk

Enkel matematikk for økonomer. Del 1 nødvendig bakgrunn. Parenteser og brøker

Transkript:

STREAMFLOW ROUTING Estimere nedstrøms hydrogram, gitt oppstrøms Skiller mellom hydrologisk routing hydraulisk routing Hydraulisk routing er basert på løsning av de grunnleggende differensial ligninger for ikkestasjonær strøm, mens hydrologisk routing bruker en tilnærming til deres løsninger. Metoden er enklere, men har begrenset gyldighet for mer kompliserte elvestrekninger (bakevjer, forgrenet elveløp, etc.)

KAPITTEL 11 GRADVIS VARIERENDE IKKE-STASJONÆR STRØM Hensikt: Utvikle ligninger for strøm som opplever tids- og romvariasjoner som hovedsakelig skyldes laterale bidrag. Innfører først noen viktige begreper: Hydraulisk geometri Dynamiske bølger (Gravitasjonsbølge) Kinematiske bølger (Flombølge) Utvikle ligningene for gradvis varierende ikkestasjonær strøm (Saint-Venant ligningene) Anvendelse av disse ligninger for særskilte situasjoner forenklinger

HYDRAULISK GEOMETRI begrep som refererer til hvordan en endring i vannføring endringer i komponentene bredde, midlere dyp og midlere hastighet (avhengige størrelser) Endringer i et tverrsnitt med tiden = stasjons hydraulisk geometri Endringer langs elveløpet på et gitt tidspunkt = nedstrøms hydraulisk geometri Generelt: Q = wyv der w er bredde Y er hydraulisk (midlere) dyp A/w V er midlere hastighet Lepold & Maddock (1953): w = aq b Y = cq f V = kq m der a, b, c, f, k og m er best fit konstanter

BØLGER I ÅPNE KANALER i) dynamiske bølger: oppstår som følge av elastiske krefter overflatespenningskrefter gravitasjonskrefter ii) kinematiske bølger: bølger der summen av kreftene som virker = 0 Skal i det følgende diskutere: i) gravitasjonsbølge Energiligningen ii) flombølge Kontinuitetsligningen for masse, og bevegelsesligningen erstattes av en formel for uniform strøm av formen Q = ay b eks. Manning s lign.

BØLGER I ÅPNE KANALER Full dynamisk bølgeligning fås ved å benytte prinsippet for bevaring av masse (kontinuitetsligningen) og moment (en dynamisk/ bevegelses ligning) på et enhetsvolum. Ligningen beskriver endringer i vannføring i to retninger, vertikalt (dypet) og langsgående (x), men er endimensjonal siden kun en romlig variabel (x) inngår som uavhengig variabel. Antar: - gradvis varierende strøm (hydrostatisk trykkfordeling) - motstanden i elveløpet kan tilnærmes med formler for det stasjonære tilfellet - hastighetsfordelingen kan representeres ved midlere hastighet i tverrsnittet - liten gradient, S 0 Saint-Venant s ligninger

GRADVIS VARIERENDE STRØM - tilnærmede parallelle strømningslinjer - gradvis endring i dyp og hastighet - vertikal komponenten av partikkelakselerasjonen er neglisjerbar - effekten av elveløpsfriksjon av betydning Eks. Stasjonært: Mannings ligning, Overflateprofil Eks. Ikke stasjonært: Flombølger, sakte manøvrering av sluser, etc. HURTIG VARIERENDE STRØM - kurvede strømningslinjer, til tider diskont. - brå endring i dyp og hastighet - vertikal komponenten av partikkelakselerasjonen er av stor betydning - effekten av elveløpsfriksjon av liten betydning Eks. Stasjonært: Terskler, innsnevring og utvidelse av elveløp, hydrauliske sprang, overløp Eks. Ikke stasjonært: Surges (rask bølge), rask manøvrering av sluser, etc.

SAINT-VENANT LIGNINGER Kontinuitetsligningen for masse: Kontinuitetsligningen for moment: Et sett av ikke-lineære partielle differensial ligninger. Ligningene kan ikke løses analytisk i sin opprinnelige form, og flere metoder for løsning er utviklet: 1) Empiriske modeller 2) Lineariserte modeller se bort fra de minst viktige ikkelineære termer linearisere de resterende ikkelineære termer

3) Hydrologiske modeller Basert på en forenklet form for uttrykket for bevaring av masse: I - O = S, og et tilnærmet forhold mellom vannføring og magasin; S = f ( I og/eller O) i.e. Muskingum 4) Forenklede hydrauliske modeller Basert på ligningen for bevaring av masse og en forenklet form av momentligningen i) Kinematisk modell (S 0 - S e = 0) ii) Diffusjons modell (ser bort fra akselerasjonstermene i momentligningen, δv/δx og δv/δt) iii) Kvasi-stasjonær modell (ser kun bort fra δv/δt) 5) Fullstendige hydrauliske modeller

Klassifiseres etter løsningsmetode: i) Direkte metoder Endelig differanser erstatter partielle deriverte i S-V ligninger. Løsninger finnes for t og x langs elveløpet.

ii) Karakteristikk metoden De partielle differensial ligningene S-V transformeres til et ekvivalent sett av 4 ordinære differensial ligninger (kun i dt) Modellene under 5) kan også klassifiseres som avhengig av løsningsmetode: i) eksplisitte ii) implisitte Numerisk løsning krever at: i) initial betingelser er gitt for Q/V og Y i alle punkter x, for t=0 ii) Grensebetingelser er gitt, dvs. kjenner verdien av de avhengige variable (Q,Y) oppstrøms (x=0) og spesifikasjon av strømforhold nedstrøms (x=x) for alle t=t iii) lateralt bidrag q er kjent for alle (x, t)