The influence of a drop-hydraulic structure on the mountain stream channel regime - case study from the Polish Carpathians

Artur RADECKI-PAWLIK

Abstract


Basic hydraulic parameters such as shear stress, stream power, unit stream power and water velocities were calculated and measured within the region of a drop hydraulic structure erected on the Kasinczanka stream in the Polish Carpathians. Besides examining the hydrodynamics of the stream the study investigated also the distribution of grain size in the bed-load at the upstream and downstream aprons of the structure. It was revealed that grains deposited at the upstream apron were finer than those deposited at the downstream apron. At the same time, shear stresses and unit stream power values were found to be quite stable upstream of the drop structure, but to change significantly along the stream channel downstream of the structure’s energy dissipating pool

Keywords


drop-hydraulic structure, stream regime, shear stresses, stream power

Full Text:

PDF

References


Bartnik W., Strużyński A. 2002. Velocity profile and shear stresses calculation in high volume relative bed roughness flow. [In:] Proc. of XI Int. Conf. on Transport and Sedimentation of Solid Particles, Gent, Belgium (September 2002).

Bergeron N. E., Abrahams A. D. 1992. Estimating shear velocity and roughness length from velocity profiles. Wat. Resour. Res., 28 (8), 2155-2158.

Błażejewski R., Dubil A. 1989. Rozmycia miejscowe w sąsiedztwie ostróg rzecznych (Local scouring in the neighborhood of the river groynes). Gosp. Wod. 4, 88-92.

Błażejewski R., Zawadzki P. 1990. Rozmycia miejscowe niespoistych gruntów różnoziarnistych poniżej poziomego umocnienia w układzie płaskim (Local scouring of the not-uniform soils below vertical revetments). Współczesne Problemy Budownictwa Wodnego, SGGW, Warszawa, 49-66.

Carling P. A. 1990. Particle over-passing on depth-limited gravel bars. Sedimentology, 37, 345-355.

Church M.A., McLean J.F., Wolcot J.F. 1987. River bed gravels: Sampling and analysis. In Sediment Transport in Gravel-Bed Rivers, Ed. by C.R. Throne et al., John Wiley and Sons, London, 43-87.

Gordon D., McMahon T.A., Ginlayson B.L. 1992. Stream Hydrology. An Introduction for Ecologists. Wiley and Sons, London.

Jarrett R. D. 1991. Wading measurements of vertical velocity profiles. Geomorphology, 4, 243-247.

Krzanowski S. 1976. Nowa formuła do obliczania średnich rocznych odpływów jednostkowych ze zlewni niekontrolowanych na obszarze karpackiego dorzecza Wisły (The new formulae to calculate unit annual outflows from not controlled catchments within the Carpathian basin of the Vistula River). Zesz. Nauk. PK, ser. Budownictwo i Inżynieria Sanitarna, 24, Kraków.

Madeyski M. 1979. Transport rumowiska unoszonego w wybranych zlewniach podkarpacia (Suspended transport in chosen Polish Carpathian Catchments). Praca doktorska, AR w Krakowie, maszynopis.

Michalik A. 1990. Badania intensywności transportu rumowiska wleczonego w rzekach karpackich (Investigations of bed-load transport in Carpathian rivers). Zesz. Nauk. AR w Krakowie seria Rozpr. Hab., 138.

Novak P., Moffat A.I.B., Nalluri C., Narayann R. 1997. Hydraulics Structures. EFN Spon, Chapman and Hall, London.

Pagliara S., Bung D. 2013. International Workshop on Hydraulic Design of Low-Head Structures, Editors. FH Aachen University of Applied Sciences, 978-3-939230-04-5, pp. 230.

Peterka A.J. 1964. Hydraulic design of stilling basins and energy dissipators, Engineering Monograph No. 25, Washington.

Przedwojski B. 1993. Bed topography and local scour at groynes at river bends. Runoff and sediment yield modelling, Proc. Int. Symp. SGGW, Warsaw, 279-284.

Przedwojski B., Błażejewski R., Pilarczyk K.W. 1995. River training techniques. Balkema, Rotterdam, Brookfield.

Punzet J. 1972. Empiryczne wyznaczenie przepływów maksymalnych o określonym prawdopodobieństwie pojawienia się w zlewniach karpackich dopływów Wisły (Empirical determination of maximum discharges in the Carpathian basin of the Vistula River). PIHM. Warszawa.

Punzet J. 1981. Empiryczne systemy oceny charakterystycznych przepływów rzek i potoków w karpackiej części dorzecza Wisły (Empirical stream and river discharge assessment systems in Carpathian basin of the Vistula River). PIHM. Warszawa.

Radecki-Pawlik A. 1999. Badania rozkładu prędkości oraz naprężeń stycznych w strefie oddziaływania bystrza (Investigations of velocity and shear stress distribution within a rapid hydraulic structure region). Zesz. Nauk. AR w Krakowie, 19, 71-79.

Radecki-Pawlik A., Radzikiewicz S. 1998. Wpływ budowli regulacyjnej na rozkład naprężeń stycznych oraz skład granulometryczny rumowiska dennego na przykładzie wybranego obiektu hydrotechnicznego (An influence of the hydraulic structure on shear stress and grain size distribution of the mountain stream). Zesz. Nauk. AR w Krakowie, 18, 65-74.

Radecki-Pawlik A. 2013. On using artificial rapid hydraulic structures (rhs) within mountain stream channels – some exploitation and hydraulic problems. In: Experimental and Computational Solutions of Hydraulic Problems, Rowiński, Paweł (Ed.) Series: GeoPlanet: Earth and Planetary Sciences, Monograph, Springer, p. 425, 2013, pp 101-115.

Radecki-Pawlik A., Plesiński K. & Wyżga B. 2013. Analysis of chosen hydraulic parameters of a rapid hydraulic structure (RHS) in the Porębianka River in the Gorce Mountains, Polish Carpathians. In: International Workshop on Hydraulic Design of Low-Head Structures, Pagliara S., Bung D. Editors. FH Aachen University of Applied Sciences.

Stachy J., Herbst M. 1970. Przestrzenna zmienność przepływów średnich niskich w Polsce (Spatial distribution of mean-low discharges in Poland). Prace PIHM. z. 100 Wydawnictwo Komunikacji i Łączności, Warszawa.

Ślizowski R., Radecki-Pawlik A. 1996. Badania bystrza o zwiększonej szorstkości na potoku Brennica w miejscowości Brenna (Investigations of a rapid hydraulic structures in Brenna on the Brennica river). Zesz. Nauk. AR w Krakowie, ser. Inżynieria Środowiska 16, 71-77.

Ślizowski R. 1992. Badania modelowe wpływu różnych rozwiązań konstrukcyjnych bystrzy o zwiększonej szorstkości na deformację nieumocnionego dna koryta poniżej bystrza (The influence of different kinds of rapid hydaulic structures on the deformation of the bare river bed below the structure). Rocz. Nauk. Rol., PAN, ser. F, tom 83, 1/2, 17-29.

Teisseyre A. K. 1984. The River Bóbr in the Blazkowa study reach (central Sudetes): a study in fluvial process and fluvial sedimentology, Geologia Sudetica, vol. XIX, 1, 8-65.