Topološka struktura vodne gladine na sotočju pri deročem toku : doktorska disertacija
Water surface topology of supercritical confluence flow : doctoral thesis

slovenski

doktorska dela

2017

deroči tok   disertacije   eksperimentalno hidravlično modeliranje   gradbeništvo    lasersko skeniranje   sotočje   stoječi valovi   topologija 

Univerza v Ljubljani, Fakulteta za gradbeništvo in geodezijo

Z eksperimentalno raziskavo smo analizirali hidrodinamične razmere na območju asimetričnega pravokotnega sotočja pri deročih dotokih z višjimi vrednostmi Froudovih števil (2 %Fr % 12), pri katerih se pojavi dinamično, razpenjeno stoječe valovanje. Da bi fenomenološko določili sovisnosti med integralnimi parametri vodnih tokov in lastnostmi stoječega valovanja na območju sotočja, smo najprej izvedli meritve topografije vodne gladine za 168 kombinacij dveh tokov (scenarijev na sotočju). Za meritve prečnega poteka gladine smo uporabili lasersko skeniranje, ki kot sodobna brezkontaktna merilna tehnika omogoča meritve pojavov z veliko dinamiko ter prostorsko in časovno ločljivostjo. Kljub razširjenosti laserskega skeniranja pa to za zajem topografije gladine čiste vode, brez dodanih primesi, plovcev ipd., še ni bilo uporabljeno. Zaradi narave interakcije med laserskimi žarki in gladino vodnih teles smo v prvem delu raziskali, ali % in pod kakšnimi pogoji % je lasersko skeniranje uporabno za zajem topografije vodne gladine. S primerjavo teh meritev z referenčnimi vrednostmi drugačnih merilnih tehnik smo potrdili prvo hipotezo, da je % tako pri laboratorijskih kot tudi terenskih meritvah % mogoče z laserskim skeniranjem zelo natančno zajeti potek vodne gladine predvsem razburkanih, dvofaznih tokov z veliko vertikalno dinamiko, torej kompleksnejših hidravličnih pojavov, kjer so druge merilne metode manj uspešne oziroma neuporabne. V drugem delu smo uporabili sistematične meritve vodne gladine po prerezih na območju sotočja pri vseh scenarijih za določitev srednjega poteka gladine in z izdelavo mrežnih modelov izdelali topografije stoječega valovanja. S tem smo pridobili pomembno podlago za analizo topologije sotočja. Rezultati so potrdili drugo hipotezo, da je mogoče zapisati fenomenološke zveze med vhodnimi, geometrijskimi in hidravličnimi parametri tokov ter glavnimi značilnostmi vodnih struktur, ki se pojavljajo na sotočjih pri deročem toku. Nove fenomenološko izpeljane enačbe, ki opisujejo prečni in vzdolžni potek gladin ter tudi višino fluktuacij, opišejo topologijo vodne gladine v ustrezni meri ter tako prinašajo informacije o procesih in njihovi magnitudi, ki so pomembne za inženirsko prakso.

09.09.2019