Search

In a Ghana project, field measurements at the Black Volta aimed to enhance hydrological predictions for the Bui power dam. Validating devices and exploring floodplain contributions, such as with GNSS reflectometry and cameras, provides crucial insights for dam management and model improvement. In this multidisciplinary project, conducted at the Black Volta in western Ghana, the focus is on addressing challenges related to data scarcity in hydrological predictions, particularly for the Bui power dam. The dam has faced issues during flood events, leading to spillages and subsequent damages. To enhance predictions, field measurements were carried out, employing innovative methods for remote areas within the TEMBO Africa project. The project aimed to validate devices measuring river parameters and improve the understanding of floodplain contributions to river discharge. Key methods included GNSS reflectometry for water level measurement and a camera-based approach for discharge determination. The GNSS-reflectometry device was successfully tested, validated, and installed at the Black Volta, automating water level measurements. The camera-based method demonstrated success on smaller streams but faced challenges on wider rivers. Despite this, it was installed at the Black Volta for daily discharge measurements, promising a reduction in rating curve uncertainty when combined with water level measurements. Field observations were utilized to enhance an existing hydraulic model, refining the floodplain's representation. The study also delved into determining the floodplain's roughness coefficient, involving manual measurements and attempts at automation using remote sensing techniques. The roughness coefficients were implemented into the Delft3D model, showing contributions of floodplains to river discharge. Despite challenges, including equipment installation timing and location disruptions due to bridge construction, the project provides valuable insights for impr, Civil Engineering

Input data, parameters, and the structure of mathematical models introduce uncertainty in the results; thus, sensitivity analysis is required when implementing a model or as a preliminary step. This study evaluated the sensitivity of Manning’s coefficient based on landcover types in the floodplains and the main channel, for calculating water levels and defining flood extent. The MIKE 11 one-dimensional [1-D] model was used in this study on a five-kilometer stretch of the Santa Barbara River in southern Ecuador. Six hundred Monte Carlo simulations were run for each flood event, and the results were used to assess the robustness of the 1-D model. This analysis revealed that Manning’s coefficient was sensitive to changes: there was a difference of up to 1.02 m between maximum and minimum water levels. The resulting flood maps, however, revealed almost imperceptible differences in flood extent. These findings demonstrate that the recommended Manning’s mean value is reliable for flood hazard mapping of Mountain Rivers in the inter-Andean region., Os dados de entrada, parâmetros e a estrutura dos modelos matemáticos introduzem incerteza nos resultados; sendo aconselhável realizar uma análise de sensibilidade quando forem implementadas ou antes de sua utilização. Este estudo avaliou a sensibilidade do coeficiente de Manning devido ao tipo de cobertura das planícies e do canal do rio, no cálculo dos níveis de água e na delimitação das áreas inundadas. O estudo utilizou o modelo unidimensional [1-D] MIKE 11 para a implementação de um trecho de cinco quilômetros do rio Santa Bárbara no sul do Equador. Para a análise de sensibilidade, 600 simulações de Monte Carlo foram realizadas para cada evento de inundação, e os resultados foram usados ​​para avaliar a robustez do modelo 1-D. Esta análise revelou sensibilidade a mudanças no coeficiente de Manning; houve uma diferença de até 1,02 m. entre os níveis máximos e mínimos de água. No entanto, os resultados dos mapas de inundação revelaram diferenças quase imperceptíveis na extensão da área inundada. Os resultados indicam que o valor médio de Manning recomendado na literatura é confiável para estimar mapas de risco de inundação em rios de montanha da região interandina., Los datos de entrada, parámetros y la estructura de los modelos matemáticos introducen incertidumbre en los resultados; siendo aconsejable realizar un análisis de sensibilidad cuando se implementan o antes de su uso. Este estudio evaluó la sensibilidad del coeficiente de Manning debido al tipo de cobertura de las planicies y el cauce del río, en el cómputo de los niveles de agua y en la delimitación de las áreas inundadas. El estudio usó el modelo unidimensional [1-D] MIKE 11 para la implementación de un tramo de cinco kilómetros del río Santa Bárbara en el sur de Ecuador. Para el análisis de sensibilidad se realizaron seiscientas simulaciones de Monte Carlo para cada evento de crecida, y los resultados sirvieron para evaluar la robustez del modelo 1-D. Este análisis reveló sensibilidad a los cambios en el coeficiente de Manning; hubo una diferencia de hasta 1,02 m. entre niveles máximos y mínimos de agua. Sin embargo, los resultados de los mapas de inundación revelaron diferencias casi imperceptibles en la extensión del área inundada. Los hallazgos indican que el valor medio de Manning recomendado en la literatura es confiable para estimar mapas de peligro de inundación en ríos de montaña de la región interandina.

Fishway construction remains a crucial measure in environmental adaption of flow barriers. A well-functioning fishway should be able to pass all naturally occurring species of fish and other aquatic fauna. A common approach when designing and dimensioning a nature-like fishway is to calculate flows with Manning’s equation but the selection and impact of Manning’s roughness coefficient lacks a robust scientific background. In this study, field-data from four different nature-like fishway passages are collected to evaluate roughness coefficients for 19 different cross-sections. The average roughness coefficient was M = 10.5, spanning from M = 3.7 to M = 20.7. The method of field measurement was compared to two other ways of estimating roughness coefficients from (Cowan, 1956) and (DVWK, 2002). Limitations included measurement difficulties and assumptions of uniform flow for easier application of Manning’s equation. Based on the results, Manning’s roughness coefficient should be lowered from a typical design value of 15 to around 10 when designing small scale nature-like fishways or when estimating low-flow conditions in regular sized fishways. Future studies should seek to build data sets for greater varieties of fishways, evaluate the effect of varying flow within a fishway and thoroughly estimate the impact of perturbation rocks., As demand for green energy, from hydropower among other sources, is ever increasing it is crucial that ecological and not only climate aspects are considered. For hydropower one of the most important measures is to ensure migration possibility for all naturally occurring species of fish. This is many times best obtained by installation of nature-like fish passages. One important step in fishway design is flow calculations and in this study roughness of small scale fishways has been evaluated to improve fishway design. A fishway is a conduit that allows fish to pass obstructions in waterways, typically dam structures related to hydropower or irrigation. Historically, focus on species with higher economic interest such as salmon and trout and their upstream passage has led to inefficient passage for general migration of other fish species. Today, focus is put on nature-like fish passages that act like a small natural stream that is easier to pass for fish and that also creates important stream habitats. When designing and dimensioning such fish passages, Manning’s equation is commonly applied to calculate flows, but values for Manning’s roughness coefficient and its relation do different design parameters is not well known. In this study, roughness coefficients were calculated based on data from fish passages to evaluate values currently applied in design. Methods for adjusting the roughness value based on parameters such as flow, channel geometry and perturbation rocks was also studied, along with two separate methods for roughness coefficient estimation. It was found that for smaller fish passages, or low flow conditions, currently used roughness coefficients needs to be adjusted, for medium sized fish passages current values were verified by the study. Some of the other tested methods showed promise but need further evaluation before they can be applied. Generally, it was also noted that very precise roughness coefficient calculations are not necessarily the most e

The prediction of water levels in rivers is important to prevent economical as well as human losses caused by flooding. Hydraulic models are commonly used to predict those water levels and take actions to mitigate flooding damage. In this research, a 2D approach to solve the depth average Reynolds Average Navier Stokes (RANS) equations, called Conveyance Estimation System (CES), is analyzed to explore its capabilities for prediction. This article presents an extension of the study performed in Knight et al. (2009). More specifically, in this study, a more detailed characterization of the roughness parameter and the number of roughness zones is explored producing additional scenarios. The performance of each scenario is evaluated by means of different fitting functions using rating curves for comparison. The research shows that the use of an adequate roughness description, such as a roughness factor calibrated for the whole cross section or a boulder roughness model calibrated for the channel bed plus roughness values from the CES roughness advisor for banks, leads to optimal model results in a mountain river., A previsão do nível das águas em rios é importante para prevenir perdas econômicas, assim como vidas humanas causadas por inundações. Modelos hidráulicos são comumente usados ​​para prever esses níveis de água e tomar medidas para mitigar os danos causados ​​por inundações. Na presente investigação, foi analisada uma abordagem 2D para resolver as equações médias de profundidade de Reynolds Average Navier Stokes (RANS), chamada de Conveyance Estimation System (CES), para explorar suas capacidades preditivas. Este artigo apresenta uma extensão do estudo realizado por Knight et al. (2009). Da mesma forma, esta pesquisa explora uma caracterização detalhada do parâmetro de rugosidade e do número de zonas de rugosidade, produzindo vários cenários. O desempenho de cada cenário foi avaliado por meio de diferentes funções de ajuste usando curvas de descarga para comparação. A pesquisa mostra que o uso de uma descrição de rugosidade adequada, como um fator de rugosidade calibrado para toda a seção transversal ou um modelo de rugosidade de pedregulhos calibrados para o leito, junto com os valores de rugosidade obtidos em valores sugeridos do CES para bancos, produz um modelo ótimo para um rio de montanha., La predicción de niveles de agua en ríos es importante para prevenir pérdidas económicas así como de vidas humanas causadas por inundaciones. Los modelos hidráulicos son comúnmente usados para predecir estos niveles de agua y tomar acciones para mitigar el daño debido a inundaciones. En la presente investigación, se analizó una aproximación 2D para resolver las ecuaciones promediadas en profundidad de Reynolds Average Navier Stokes (RANS), llamado Conveyance Estimation System (CES), para explorar sus capacidades predictivas. Este artículo presenta una ampliación del estudio realizado por Knight et al. (2009). De igual forma, en esta investigación se explora una caracterización más detallada del parámetro de rugosidad y del número de zonas de rugosidad produciendo diversos escenarios. Se evaluó el desempeño de cada escenario mediante diferentes funciones de ajuste usando curvas de descarga para comparación. La investigación muestra que el uso de una adecuada descripción de la rugosidad, como un factor de rugosidad calibrado para toda la sección transversal o un modelo de rugosidad para cantos rodados calibrado para el lecho junto con valores de rugosidad obtenidos en valores sugeridos por el CES para los bancos, produce resultados del modelo óptimos en un río de montaña.

The prediction of water levels in rivers is important to prevent economical as well as human losses caused by flooding. Hydraulic models are commonly used to predict those water levels and take actions to mitigate flooding damage. In this research, a 2D approach to solve the depth average Reynolds Average Navier Stokes (RANS) equations, called Conveyance Estimation System (CES), is analyzed to explore its capabilities for prediction. This article presents an extension of the study performed in Knight et al. (2009). More specifically, in this study, a more detailed characterization of the roughness parameter and the number of roughness zones is explored producing additional scenarios. The performance of each scenario is evaluated by means of different fitting functions using rating curves for comparison. The research shows that the use of an adequate roughness description, such as a roughness factor calibrated for the whole cross section or a boulder roughness model calibrated for the channel bed plus roughness values from the CES roughness advisor for banks, leads to optimal model results in a mountain river.

The prediction of water levels in rivers is important to prevent economical as well as human losses caused by flooding. Hydraulic models are commonly used to predict those water levels and take actions to mitigate flooding damage. In this research, a 2D approach to solve the depth average Reynolds Average Navier Stokes (RANS) equations, called Conveyance Estimation System (CES), is analyzed to explore its capabilities for prediction. This article presents an extension of the study performed in Knight et al. (2009). More specifically, in this study, a more detailed characterization of the roughness parameter and the number of roughness zones is explored producing additional scenarios. The performance of each scenario is evaluated by means of different fitting functions using rating curves for comparison. The research shows that the use of an adequate roughness description, such as a roughness factor calibrated for the whole cross section or a boulder roughness model calibrated for the channel bed plus roughness values from the CES roughness advisor for banks, leads to optimal model results in a mountain river., A previsão do nível das águas em rios é importante para prevenir perdas econômicas, assim como vidas humanas causadas por inundações. Modelos hidráulicos são comumente usados ​​para prever esses níveis de água e tomar medidas para mitigar os danos causados ​​por inundações. Na presente investigação, foi analisada uma abordagem 2D para resolver as equações médias de profundidade de Reynolds Average Navier Stokes (RANS), chamada de Conveyance Estimation System (CES), para explorar suas capacidades preditivas. Este artigo apresenta uma extensão do estudo realizado por Knight et al. (2009). Da mesma forma, esta pesquisa explora uma caracterização detalhada do parâmetro de rugosidade e do número de zonas de rugosidade, produzindo vários cenários. O desempenho de cada cenário foi avaliado por meio de diferentes funções de ajuste usando curvas de descarga para comparação. A pesquisa mostra que o uso de uma descrição de rugosidade adequada, como um fator de rugosidade calibrado para toda a seção transversal ou um modelo de rugosidade de pedregulhos calibrados para o leito, junto com os valores de rugosidade obtidos em valores sugeridos do CES para bancos, produz um modelo ótimo para um rio de montanha., La predicción de niveles de agua en ríos es importante para prevenir pérdidas económicas así como de vidas humanas causadas por inundaciones. Los modelos hidráulicos son comúnmente usados para predecir estos niveles de agua y tomar acciones para mitigar el daño debido a inundaciones. En la presente investigación, se analizó una aproximación 2D para resolver las ecuaciones promediadas en profundidad de Reynolds Average Navier Stokes (RANS), llamado Conveyance Estimation System (CES), para explorar sus capacidades predictivas. Este artículo presenta una ampliación del estudio realizado por Knight et al. (2009). De igual forma, en esta investigación se explora una caracterización más detallada del parámetro de rugosidad y del número de zonas de rugosidad produciendo diversos escenarios. Se evaluó el desempeño de cada escenario mediante diferentes funciones de ajuste usando curvas de descarga para comparación. La investigación muestra que el uso de una adecuada descripción de la rugosidad, como un factor de rugosidad calibrado para toda la sección transversal o un modelo de rugosidad para cantos rodados calibrado para el lecho junto con valores de rugosidad obtenidos en valores sugeridos por el CES para los bancos, produce resultados del modelo óptimos en un río de montaña.

The prediction of water levels in rivers is important to prevent economical as well as human losses caused by flooding. Hydraulic models are commonly used to predict those water levels and take actions to mitigate flooding damage. In this research, a 2D approach to solve the depth average Reynolds Average Navier Stokes (RANS) equations, called Conveyance Estimation System (CES), is analyzed to explore its capabilities for prediction. This article presents an extension of the study performed in Knight et al. (2009). More specifically, in this study, a more detailed characterization of the roughness parameter and the number of roughness zones is explored producing additional scenarios. The performance of each scenario is evaluated by means of different fitting functions using rating curves for comparison. The research shows that the use of an adequate roughness description, such as a roughness factor calibrated for the whole cross section or a boulder roughness model calibrated for the channel bed plus roughness values from the CES roughness advisor for banks, leads to optimal model results in a mountain river., A previsão do nível das águas em rios é importante para prevenir perdas econômicas, assim como vidas humanas causadas por inundações. Modelos hidráulicos são comumente usados ​​para prever esses níveis de água e tomar medidas para mitigar os danos causados ​​por inundações. Na presente investigação, foi analisada uma abordagem 2D para resolver as equações médias de profundidade de Reynolds Average Navier Stokes (RANS), chamada de Conveyance Estimation System (CES), para explorar suas capacidades preditivas. Este artigo apresenta uma extensão do estudo realizado por Knight et al. (2009). Da mesma forma, esta pesquisa explora uma caracterização detalhada do parâmetro de rugosidade e do número de zonas de rugosidade, produzindo vários cenários. O desempenho de cada cenário foi avaliado por meio de diferentes funções de ajuste usando curvas de descarga para comparação. A pesquisa mostra que o uso de uma descrição de rugosidade adequada, como um fator de rugosidade calibrado para toda a seção transversal ou um modelo de rugosidade de pedregulhos calibrados para o leito, junto com os valores de rugosidade obtidos em valores sugeridos do CES para bancos, produz um modelo ótimo para um rio de montanha., La predicción de niveles de agua en ríos es importante para prevenir pérdidas económicas así como de vidas humanas causadas por inundaciones. Los modelos hidráulicos son comúnmente usados para predecir estos niveles de agua y tomar acciones para mitigar el daño debido a inundaciones. En la presente investigación, se analizó una aproximación 2D para resolver las ecuaciones promediadas en profundidad de Reynolds Average Navier Stokes (RANS), llamado Conveyance Estimation System (CES), para explorar sus capacidades predictivas. Este artículo presenta una ampliación del estudio realizado por Knight et al. (2009). De igual forma, en esta investigación se explora una caracterización más detallada del parámetro de rugosidad y del número de zonas de rugosidad produciendo diversos escenarios. Se evaluó el desempeño de cada escenario mediante diferentes funciones de ajuste usando curvas de descarga para comparación. La investigación muestra que el uso de una adecuada descripción de la rugosidad, como un factor de rugosidad calibrado para toda la sección transversal o un modelo de rugosidad para cantos rodados calibrado para el lecho junto con valores de rugosidad obtenidos en valores sugeridos por el CES para los bancos, produce resultados del modelo óptimos en un río de montaña.

There are the values of non-eroding water velocities for various types of bottom sediments (incoherent and cohesive) given in the normative documentation in the form of tables and graphs. Also there are a number of regulatory documents containing methods for calculation such velocities. These methods are based on empirical dependencies adapted to specific conditions. The calculated mean non-eroding water velocities are proportional to the depth of flow and bottom particle size in the case of incoherent bottom sediments erosion. The authors made an attempt to estimate non-eroding water velocity by a physical approach to the problem depending on the internal friction angle, the calculated clutch of incoherent bottom sediments and the depth of the water over the bottom. This approach should be universal. An analysis of the results indicated that the proposed formula for calculating bottom non-eroding water velocities in all considered cases gives results significantly higher than the values given in the regulatory documents for the corresponding size of incoherent bottom sediments. As a result authors obtained non-eroding water velocities, which were overestimated at times on the basis of expert evaluation. When the depth changes from 0.5 to 10 m, the spread of estimated bottom velocities varies from 14 to 22%, depending on the size of the incoherent soil. It was concluded that for smaller particles of incoherent soil, the less deviation of the calculated values of bottom non-eroding water velocities from the normative ones (for massive gravel sands at a 10 m flow depth, the deviation from the normative values reaches 375-510%). In addition, the dependence of the value bottom non-eroding water velocity on the depth is traced, which is not provided in regulatory documents. The authors offer the scientific community to join to discussion of the reasons for these discrepancies., Значения неразмывающих скоростей для различных типов донных отложений (связных и несвязных) приводятся в нормативной документации в виде таблиц и графиков. Кроме этого, существует ряд нормативных документов, содержащих методики их расчета. Эти методики основаны на эмпирических зависимостях, адаптированных к конкретным специфическим условиям. Расчетные значения средних неразмывающих скоростей пропорциональны глубине потока и диаметру частиц в случае размыва несвязных донных отложений. Авторами статьи сделана попытка оценить неразмывающую скорость потока путем физического подхода к проблеме в зависимости от угла внутреннего трения, расчетного сцепления несвязных донных отложений (грунтов) и глубины водной толщи над размываемым участком дна. Данный подход должен являться универсальным. Анализ полученных результатов показал, что предложенная формула расчета придонных неразмывающих скоростей во всех рассмотренных случаях дает результаты значительно больше значений, приведенных в нормативных документах для соответствующих градаций крупности несвязных донных отложений. В результате расчетов были получены неразмывающие скорости, на основании экспертной оценки, завышены в несколько раз. При изменении глубины потока от 0,5 до 10 м разброс оцененных придонных скоростей колеблется от 14 до 22% в зависимости от крупности несвязного грунта. Сделан вывод, что чем меньше частицы несвязного грунта, тем меньше отклонение рассчитанных значений придонных неразмывающих скоростей от нормативных (для крупнозернистых гравелистых песков при глубине потока 10 м отклонение от нормативных значений достигают 375-510%). Кроме того, прослеживается зависимость величин придонной неразмывающей скорости от глубины потока, что не предусмотрено нормативными документами. Авторы предлагают научному сообществу подключиться к обсуждению причин таких несоответствий. Литература Барышников Н.Б. Гидравлические сопротивления речных русел: учебное пособие. СПб.: изд. РГГМУ, 2003. 147 с. Боровков В.С.

There are the values of non-eroding water velocities for various types of bottom sediments (incoherent and cohesive) given in the normative documentation in the form of tables and graphs. Also there are a number of regulatory documents containing methods for calculation such velocities. These methods are based on empirical dependencies adapted to specific conditions. The calculated mean non-eroding water velocities are proportional to the depth of flow and bottom particle size in the case of incoherent bottom sediments erosion. The authors made an attempt to estimate non-eroding water velocity by a physical approach to the problem depending on the internal friction angle, the calculated clutch of incoherent bottom sediments and the depth of the water over the bottom. This approach should be universal. An analysis of the results indicated that the proposed formula for calculating bottom non-eroding water velocities in all considered cases gives results significantly higher than the values given in the regulatory documents for the corresponding size of incoherent bottom sediments. As a result authors obtained non-eroding water velocities, which were overestimated at times on the basis of expert evaluation. When the depth changes from 0.5 to 10 m, the spread of estimated bottom velocities varies from 14 to 22%, depending on the size of the incoherent soil. It was concluded that for smaller particles of incoherent soil, the less deviation of the calculated values of bottom non-eroding water velocities from the normative ones (for massive gravel sands at a 10 m flow depth, the deviation from the normative values reaches 375-510%). In addition, the dependence of the value bottom non-eroding water velocity on the depth is traced, which is not provided in regulatory documents. The authors offer the scientific community to join to discussion of the reasons for these discrepancies., Значения неразмывающих скоростей для различных типов донных отложений (связных и несвязных) приводятся в нормативной документации в виде таблиц и графиков. Кроме этого, существует ряд нормативных документов, содержащих методики их расчета. Эти методики основаны на эмпирических зависимостях, адаптированных к конкретным специфическим условиям. Расчетные значения средних неразмывающих скоростей пропорциональны глубине потока и диаметру частиц в случае размыва несвязных донных отложений. Авторами статьи сделана попытка оценить неразмывающую скорость потока путем физического подхода к проблеме в зависимости от угла внутреннего трения, расчетного сцепления несвязных донных отложений (грунтов) и глубины водной толщи над размываемым участком дна. Данный подход должен являться универсальным. Анализ полученных результатов показал, что предложенная формула расчета придонных неразмывающих скоростей во всех рассмотренных случаях дает результаты значительно больше значений, приведенных в нормативных документах для соответствующих градаций крупности несвязных донных отложений. В результате расчетов были получены неразмывающие скорости, на основании экспертной оценки, завышены в несколько раз. При изменении глубины потока от 0,5 до 10 м разброс оцененных придонных скоростей колеблется от 14 до 22% в зависимости от крупности несвязного грунта. Сделан вывод, что чем меньше частицы несвязного грунта, тем меньше отклонение рассчитанных значений придонных неразмывающих скоростей от нормативных (для крупнозернистых гравелистых песков при глубине потока 10 м отклонение от нормативных значений достигают 375-510%). Кроме того, прослеживается зависимость величин придонной неразмывающей скорости от глубины потока, что не предусмотрено нормативными документами. Авторы предлагают научному сообществу подключиться к обсуждению причин таких несоответствий. Литература Барышников Н.Б. Гидравлические сопротивления речных русел: учебное пособие. СПб.: изд. РГГМУ, 2003. 147 с. Боровков В.С.

There are the values of non-eroding water velocities for various types of bottom sediments (incoherent and cohesive) given in the normative documentation in the form of tables and graphs. Also there are a number of regulatory documents containing methods for calculation such velocities. These methods are based on empirical dependencies adapted to specific conditions. The calculated mean non-eroding water velocities are proportional to the depth of flow and bottom particle size in the case of incoherent bottom sediments erosion. The authors made an attempt to estimate non-eroding water velocity by a physical approach to the problem depending on the internal friction angle, the calculated clutch of incoherent bottom sediments and the depth of the water over the bottom. This approach should be universal. An analysis of the results indicated that the proposed formula for calculating bottom non-eroding water velocities in all considered cases gives results significantly higher than the values given in the regulatory documents for the corresponding size of incoherent bottom sediments. As a result authors obtained non-eroding water velocities, which were overestimated at times on the basis of expert evaluation. When the depth changes from 0.5 to 10 m, the spread of estimated bottom velocities varies from 14 to 22%, depending on the size of the incoherent soil. It was concluded that for smaller particles of incoherent soil, the less deviation of the calculated values of bottom non-eroding water velocities from the normative ones (for massive gravel sands at a 10 m flow depth, the deviation from the normative values reaches 375-510%). In addition, the dependence of the value bottom non-eroding water velocity on the depth is traced, which is not provided in regulatory documents. The authors offer the scientific community to join to discussion of the reasons for these discrepancies., Значения неразмывающих скоростей для различных типов донных отложений (связных и несвязных) приводятся в нормативной документации в виде таблиц и графиков. Кроме этого, существует ряд нормативных документов, содержащих методики их расчета. Эти методики основаны на эмпирических зависимостях, адаптированных к конкретным специфическим условиям. Расчетные значения средних неразмывающих скоростей пропорциональны глубине потока и диаметру частиц в случае размыва несвязных донных отложений. Авторами статьи сделана попытка оценить неразмывающую скорость потока путем физического подхода к проблеме в зависимости от угла внутреннего трения, расчетного сцепления несвязных донных отложений (грунтов) и глубины водной толщи над размываемым участком дна. Данный подход должен являться универсальным. Анализ полученных результатов показал, что предложенная формула расчета придонных неразмывающих скоростей во всех рассмотренных случаях дает результаты значительно больше значений, приведенных в нормативных документах для соответствующих градаций крупности несвязных донных отложений. В результате расчетов были получены неразмывающие скорости, на основании экспертной оценки, завышены в несколько раз. При изменении глубины потока от 0,5 до 10 м разброс оцененных придонных скоростей колеблется от 14 до 22% в зависимости от крупности несвязного грунта. Сделан вывод, что чем меньше частицы несвязного грунта, тем меньше отклонение рассчитанных значений придонных неразмывающих скоростей от нормативных (для крупнозернистых гравелистых песков при глубине потока 10 м отклонение от нормативных значений достигают 375-510%). Кроме того, прослеживается зависимость величин придонной неразмывающей скорости от глубины потока, что не предусмотрено нормативными документами. Авторы предлагают научному сообществу подключиться к обсуждению причин таких несоответствий. Литература Барышников Н.Б. Гидравлические сопротивления речных русел: учебное пособие. СПб.: изд. РГГМУ, 2003. 147 с. Боровков В.С.

There are the values of non-eroding water velocities for various types of bottom sediments (incoherent and cohesive) given in the normative documentation in the form of tables and graphs. Also there are a number of regulatory documents containing methods for calculation such velocities. These methods are based on empirical dependencies adapted to specific conditions. The calculated mean non-eroding water velocities are proportional to the depth of flow and bottom particle size in the case of incoherent bottom sediments erosion. The authors made an attempt to estimate non-eroding water velocity by a physical approach to the problem depending on the internal friction angle, the calculated clutch of incoherent bottom sediments and the depth of the water over the bottom. This approach should be universal. An analysis of the results indicated that the proposed formula for calculating bottom non-eroding water velocities in all considered cases gives results significantly higher than the values given in the regulatory documents for the corresponding size of incoherent bottom sediments. As a result authors obtained non-eroding water velocities, which were overestimated at times on the basis of expert evaluation. When the depth changes from 0.5 to 10 m, the spread of estimated bottom velocities varies from 14 to 22%, depending on the size of the incoherent soil. It was concluded that for smaller particles of incoherent soil, the less deviation of the calculated values of bottom non-eroding water velocities from the normative ones (for massive gravel sands at a 10 m flow depth, the deviation from the normative values reaches 375-510%). In addition, the dependence of the value bottom non-eroding water velocity on the depth is traced, which is not provided in regulatory documents. The authors offer the scientific community to join to discussion of the reasons for these discrepancies., Значения неразмывающих скоростей для различных типов донных отложений (связных и несвязных) приводятся в нормативной документации в виде таблиц и графиков. Кроме этого, существует ряд нормативных документов, содержащих методики их расчета. Эти методики основаны на эмпирических зависимостях, адаптированных к конкретным специфическим условиям. Расчетные значения средних неразмывающих скоростей пропорциональны глубине потока и диаметру частиц в случае размыва несвязных донных отложений. Авторами статьи сделана попытка оценить неразмывающую скорость потока путем физического подхода к проблеме в зависимости от угла внутреннего трения, расчетного сцепления несвязных донных отложений (грунтов) и глубины водной толщи над размываемым участком дна. Данный подход должен являться универсальным. Анализ полученных результатов показал, что предложенная формула расчета придонных неразмывающих скоростей во всех рассмотренных случаях дает результаты значительно больше значений, приведенных в нормативных документах для соответствующих градаций крупности несвязных донных отложений. В результате расчетов были получены неразмывающие скорости, на основании экспертной оценки, завышены в несколько раз. При изменении глубины потока от 0,5 до 10 м разброс оцененных придонных скоростей колеблется от 14 до 22% в зависимости от крупности несвязного грунта. Сделан вывод, что чем меньше частицы несвязного грунта, тем меньше отклонение рассчитанных значений придонных неразмывающих скоростей от нормативных (для крупнозернистых гравелистых песков при глубине потока 10 м отклонение от нормативных значений достигают 375-510%). Кроме того, прослеживается зависимость величин придонной неразмывающей скорости от глубины потока, что не предусмотрено нормативными документами. Авторы предлагают научному сообществу подключиться к обсуждению причин таких несоответствий. Литература Барышников Н.Б. Гидравлические сопротивления речных русел: учебное пособие. СПб.: изд. РГГМУ, 2003. 147 с. Боровков В.С.

The article considers one of the main parameters while conducting water management calculations – the roughness coefficient. Up-to-date assessment of its value is carried out according to special tables or by calculation. Article presents various methods for calculating the roughness coefficient – from the reverse evaluation using the Chezy formula by the measurements to the empirical relations obtained by various specialists on the basis of field studies. In addition, the authors considered formulas for calculating the roughness coefficient based on physics. The results of calculations obtained for such formulas best fit their values obtained in the inverse way from the Chezy formula. The calculation methods presented in the article were tested on the data of gauging station on the river Polist' – near the settlement Podtopol'e for the period of 1954 year and on the river Gozovka – near the settlement Goza for the period 2014-2017. Behind comparing the results of measurements, calculations for various formulas and estimated tabular data, the authors made the following conclusions. Pressure losses in explicit depends on the depth of the stream and the slope of the free surface, the last one implicitly characterizes the frictional of the channel. At the same water flow rates, a change in the roughness coefficient can reach tens of percent. With different filling of the channel, the roughness coefficient can change by several times, which predetermines the corresponding errors in the tabular estimation of the roughness coefficient, even for a simplified case – only for an open channel. Therefore, all the dependencies, taking into account only the granulometric of riverbed deposits, basically can not have practical application. General conclusion: even with the same water level for simplified conditions of an open channel without vegetation, the roughness coefficient can differ by several times, which nullifies all attempts to theoretically evaluate it in the absence o, В статье рассматривается один из основных параметров при проведении водохозяйственных расчетов – коэффициент шероховатости. Оценка его величины до настоящего времени проводится по специальным таблицам или расчетным способом. Приведены различные методы расчета коэффициента шероховатости – от оценки обратным путем по формуле Шези по результатам измерений до эмпирических зависимостей, полученных различными специалистами на основе натурных исследований. Кроме того, авторами рассмотрены формулы расчета коэффициента шероховатости на основании физических соображений. Результаты расчетов, полученных по таким зависимостям, наилучшим образом соответствуют их значениям, полученным обратным путем из формулы Шези. Приведенные в статье методы расчета апробированы на данных гидрологических постов р. Полисть – Подтополье за 1954 г. и р. Гозовка – Гоза за период 2014-2017 гг. При сравнении результатов измерений, расчетов по различным зависимостям и оценочных табличных данных сделаны следующие выводы. Потери напора в явном виде зависят от глубины потока и уклона свободной поверхности, последний параметр в неявном виде характеризует сопротивление русла. При одних и тех же расходах воды изменение величины коэффициента шероховатости может достигать десятков процентов. При различном же наполнении русла коэффициент шероховатости может измениться в несколько раз, что предопределяет соответствующие ошибки при табличной оценке коэффициента шероховатости даже для упрощенного случая – только для открытого русла. Поэтому все зависимости, учитывающие только крупность русловых отложений, принципиально не могут иметь практического применения. Общий вывод: даже при одном и том же уровне воды для упрощенных условий открытого русла без растительности, коэффициент шероховатости может отличаться в разы, что сводит к нулю все попытки в его теоретической оценке при отсутствии прямых измерений уклона, скорости и средней глубины. Литература Барышников Н.Б. Гидравлические сопротивления речных русе

The article considers one of the main parameters while conducting water management calculations – the roughness coefficient. Up-to-date assessment of its value is carried out according to special tables or by calculation. Article presents various methods for calculating the roughness coefficient – from the reverse evaluation using the Chezy formula by the measurements to the empirical relations obtained by various specialists on the basis of field studies. In addition, the authors considered formulas for calculating the roughness coefficient based on physics. The results of calculations obtained for such formulas best fit their values obtained in the inverse way from the Chezy formula. The calculation methods presented in the article were tested on the data of gauging station on the river Polist' – near the settlement Podtopol'e for the period of 1954 year and on the river Gozovka – near the settlement Goza for the period 2014-2017. Behind comparing the results of measurements, calculations for various formulas and estimated tabular data, the authors made the following conclusions. Pressure losses in explicit depends on the depth of the stream and the slope of the free surface, the last one implicitly characterizes the frictional of the channel. At the same water flow rates, a change in the roughness coefficient can reach tens of percent. With different filling of the channel, the roughness coefficient can change by several times, which predetermines the corresponding errors in the tabular estimation of the roughness coefficient, even for a simplified case – only for an open channel. Therefore, all the dependencies, taking into account only the granulometric of riverbed deposits, basically can not have practical application. General conclusion: even with the same water level for simplified conditions of an open channel without vegetation, the roughness coefficient can differ by several times, which nullifies all attempts to theoretically evaluate it in the absence o, В статье рассматривается один из основных параметров при проведении водохозяйственных расчетов – коэффициент шероховатости. Оценка его величины до настоящего времени проводится по специальным таблицам или расчетным способом. Приведены различные методы расчета коэффициента шероховатости – от оценки обратным путем по формуле Шези по результатам измерений до эмпирических зависимостей, полученных различными специалистами на основе натурных исследований. Кроме того, авторами рассмотрены формулы расчета коэффициента шероховатости на основании физических соображений. Результаты расчетов, полученных по таким зависимостям, наилучшим образом соответствуют их значениям, полученным обратным путем из формулы Шези. Приведенные в статье методы расчета апробированы на данных гидрологических постов р. Полисть – Подтополье за 1954 г. и р. Гозовка – Гоза за период 2014-2017 гг. При сравнении результатов измерений, расчетов по различным зависимостям и оценочных табличных данных сделаны следующие выводы. Потери напора в явном виде зависят от глубины потока и уклона свободной поверхности, последний параметр в неявном виде характеризует сопротивление русла. При одних и тех же расходах воды изменение величины коэффициента шероховатости может достигать десятков процентов. При различном же наполнении русла коэффициент шероховатости может измениться в несколько раз, что предопределяет соответствующие ошибки при табличной оценке коэффициента шероховатости даже для упрощенного случая – только для открытого русла. Поэтому все зависимости, учитывающие только крупность русловых отложений, принципиально не могут иметь практического применения. Общий вывод: даже при одном и том же уровне воды для упрощенных условий открытого русла без растительности, коэффициент шероховатости может отличаться в разы, что сводит к нулю все попытки в его теоретической оценке при отсутствии прямых измерений уклона, скорости и средней глубины. Литература Барышников Н.Б. Гидравлические сопротивления речных русе

The article considers one of the main parameters while conducting water management calculations – the roughness coefficient. Up-to-date assessment of its value is carried out according to special tables or by calculation. Article presents various methods for calculating the roughness coefficient – from the reverse evaluation using the Chezy formula by the measurements to the empirical relations obtained by various specialists on the basis of field studies. In addition, the authors considered formulas for calculating the roughness coefficient based on physics. The results of calculations obtained for such formulas best fit their values obtained in the inverse way from the Chezy formula. The calculation methods presented in the article were tested on the data of gauging station on the river Polist' – near the settlement Podtopol'e for the period of 1954 year and on the river Gozovka – near the settlement Goza for the period 2014-2017. Behind comparing the results of measurements, calculations for various formulas and estimated tabular data, the authors made the following conclusions. Pressure losses in explicit depends on the depth of the stream and the slope of the free surface, the last one implicitly characterizes the frictional of the channel. At the same water flow rates, a change in the roughness coefficient can reach tens of percent. With different filling of the channel, the roughness coefficient can change by several times, which predetermines the corresponding errors in the tabular estimation of the roughness coefficient, even for a simplified case – only for an open channel. Therefore, all the dependencies, taking into account only the granulometric of riverbed deposits, basically can not have practical application. General conclusion: even with the same water level for simplified conditions of an open channel without vegetation, the roughness coefficient can differ by several times, which nullifies all attempts to theoretically evaluate it in the absence o, В статье рассматривается один из основных параметров при проведении водохозяйственных расчетов – коэффициент шероховатости. Оценка его величины до настоящего времени проводится по специальным таблицам или расчетным способом. Приведены различные методы расчета коэффициента шероховатости – от оценки обратным путем по формуле Шези по результатам измерений до эмпирических зависимостей, полученных различными специалистами на основе натурных исследований. Кроме того, авторами рассмотрены формулы расчета коэффициента шероховатости на основании физических соображений. Результаты расчетов, полученных по таким зависимостям, наилучшим образом соответствуют их значениям, полученным обратным путем из формулы Шези. Приведенные в статье методы расчета апробированы на данных гидрологических постов р. Полисть – Подтополье за 1954 г. и р. Гозовка – Гоза за период 2014-2017 гг. При сравнении результатов измерений, расчетов по различным зависимостям и оценочных табличных данных сделаны следующие выводы. Потери напора в явном виде зависят от глубины потока и уклона свободной поверхности, последний параметр в неявном виде характеризует сопротивление русла. При одних и тех же расходах воды изменение величины коэффициента шероховатости может достигать десятков процентов. При различном же наполнении русла коэффициент шероховатости может измениться в несколько раз, что предопределяет соответствующие ошибки при табличной оценке коэффициента шероховатости даже для упрощенного случая – только для открытого русла. Поэтому все зависимости, учитывающие только крупность русловых отложений, принципиально не могут иметь практического применения. Общий вывод: даже при одном и том же уровне воды для упрощенных условий открытого русла без растительности, коэффициент шероховатости может отличаться в разы, что сводит к нулю все попытки в его теоретической оценке при отсутствии прямых измерений уклона, скорости и средней глубины. Литература Барышников Н.Б. Гидравлические сопротивления речных русе

The article considers one of the main parameters while conducting water management calculations – the roughness coefficient. Up-to-date assessment of its value is carried out according to special tables or by calculation. Article presents various methods for calculating the roughness coefficient – from the reverse evaluation using the Chezy formula by the measurements to the empirical relations obtained by various specialists on the basis of field studies. In addition, the authors considered formulas for calculating the roughness coefficient based on physics. The results of calculations obtained for such formulas best fit their values obtained in the inverse way from the Chezy formula. The calculation methods presented in the article were tested on the data of gauging station on the river Polist' – near the settlement Podtopol'e for the period of 1954 year and on the river Gozovka – near the settlement Goza for the period 2014-2017. Behind comparing the results of measurements, calculations for various formulas and estimated tabular data, the authors made the following conclusions. Pressure losses in explicit depends on the depth of the stream and the slope of the free surface, the last one implicitly characterizes the frictional of the channel. At the same water flow rates, a change in the roughness coefficient can reach tens of percent. With different filling of the channel, the roughness coefficient can change by several times, which predetermines the corresponding errors in the tabular estimation of the roughness coefficient, even for a simplified case – only for an open channel. Therefore, all the dependencies, taking into account only the granulometric of riverbed deposits, basically can not have practical application. General conclusion: even with the same water level for simplified conditions of an open channel without vegetation, the roughness coefficient can differ by several times, which nullifies all attempts to theoretically evaluate it in the absence o, В статье рассматривается один из основных параметров при проведении водохозяйственных расчетов – коэффициент шероховатости. Оценка его величины до настоящего времени проводится по специальным таблицам или расчетным способом. Приведены различные методы расчета коэффициента шероховатости – от оценки обратным путем по формуле Шези по результатам измерений до эмпирических зависимостей, полученных различными специалистами на основе натурных исследований. Кроме того, авторами рассмотрены формулы расчета коэффициента шероховатости на основании физических соображений. Результаты расчетов, полученных по таким зависимостям, наилучшим образом соответствуют их значениям, полученным обратным путем из формулы Шези. Приведенные в статье методы расчета апробированы на данных гидрологических постов р. Полисть – Подтополье за 1954 г. и р. Гозовка – Гоза за период 2014-2017 гг. При сравнении результатов измерений, расчетов по различным зависимостям и оценочных табличных данных сделаны следующие выводы. Потери напора в явном виде зависят от глубины потока и уклона свободной поверхности, последний параметр в неявном виде характеризует сопротивление русла. При одних и тех же расходах воды изменение величины коэффициента шероховатости может достигать десятков процентов. При различном же наполнении русла коэффициент шероховатости может измениться в несколько раз, что предопределяет соответствующие ошибки при табличной оценке коэффициента шероховатости даже для упрощенного случая – только для открытого русла. Поэтому все зависимости, учитывающие только крупность русловых отложений, принципиально не могут иметь практического применения. Общий вывод: даже при одном и том же уровне воды для упрощенных условий открытого русла без растительности, коэффициент шероховатости может отличаться в разы, что сводит к нулю все попытки в его теоретической оценке при отсутствии прямых измерений уклона, скорости и средней глубины. Литература Барышников Н.Б. Гидравлические сопротивления речных русе

The article considers one of the main parameters while conducting water management calculations – the roughness coefficient. Up-to-date assessment of its value is carried out according to special tables or by calculation. Article presents various methods for calculating the roughness coefficient – from the reverse evaluation using the Chezy formula by the measurements to the empirical relations obtained by various specialists on the basis of field studies. In addition, the authors considered formulas for calculating the roughness coefficient based on physics. The results of calculations obtained for such formulas best fit their values obtained in the inverse way from the Chezy formula. The calculation methods presented in the article were tested on the data of gauging station on the river Polist' – near the settlement Podtopol'e for the period of 1954 year and on the river Gozovka – near the settlement Goza for the period 2014-2017. Behind comparing the results of measurements, calculations for various formulas and estimated tabular data, the authors made the following conclusions. Pressure losses in explicit depends on the depth of the stream and the slope of the free surface, the last one implicitly characterizes the frictional of the channel. At the same water flow rates, a change in the roughness coefficient can reach tens of percent. With different filling of the channel, the roughness coefficient can change by several times, which predetermines the corresponding errors in the tabular estimation of the roughness coefficient, even for a simplified case – only for an open channel. Therefore, all the dependencies, taking into account only the granulometric of riverbed deposits, basically can not have practical application. General conclusion: even with the same water level for simplified conditions of an open channel without vegetation, the roughness coefficient can differ by several times, which nullifies all attempts to theoretically evaluate it in the absence o, В статье рассматривается один из основных параметров при проведении водохозяйственных расчетов – коэффициент шероховатости. Оценка его величины до настоящего времени проводится по специальным таблицам или расчетным способом. Приведены различные методы расчета коэффициента шероховатости – от оценки обратным путем по формуле Шези по результатам измерений до эмпирических зависимостей, полученных различными специалистами на основе натурных исследований. Кроме того, авторами рассмотрены формулы расчета коэффициента шероховатости на основании физических соображений. Результаты расчетов, полученных по таким зависимостям, наилучшим образом соответствуют их значениям, полученным обратным путем из формулы Шези. Приведенные в статье методы расчета апробированы на данных гидрологических постов р. Полисть – Подтополье за 1954 г. и р. Гозовка – Гоза за период 2014-2017 гг. При сравнении результатов измерений, расчетов по различным зависимостям и оценочных табличных данных сделаны следующие выводы. Потери напора в явном виде зависят от глубины потока и уклона свободной поверхности, последний параметр в неявном виде характеризует сопротивление русла. При одних и тех же расходах воды изменение величины коэффициента шероховатости может достигать десятков процентов. При различном же наполнении русла коэффициент шероховатости может измениться в несколько раз, что предопределяет соответствующие ошибки при табличной оценке коэффициента шероховатости даже для упрощенного случая – только для открытого русла. Поэтому все зависимости, учитывающие только крупность русловых отложений, принципиально не могут иметь практического применения. Общий вывод: даже при одном и том же уровне воды для упрощенных условий открытого русла без растительности, коэффициент шероховатости может отличаться в разы, что сводит к нулю все попытки в его теоретической оценке при отсутствии прямых измерений уклона, скорости и средней глубины. Литература Барышников Н.Б. Гидравлические сопротивления речных русе

After more than 85 years, the iconic Afsluitdijk is in need of a reinforcement. During the latest safety assessment of Rijkswaterstaat the dike did not meet the standards at two components; the amount of wave overtopping (>10 l/m/s) and armour stability. This research goes into detail about the overtopping on the Afsluitdijk. In the new design a lot a of different factors influence the amount of wave overtopping: the roughness of several elements and a berm. The combination of these different factors makes it difficult to make a reliable estimation of the amount of wave overtopping. In the design new materials are used of which the effect on wave overtopping is unknown. The band width of the design is very narrow so an accurate prediction of the amount of overtopping in the prototype is necessary. Physical model tests of two different dike section are used in this research. These dike sections are tested on different scales (small to large) to validate the final design on prototype scale. Not much is known about the possible scale effects on wave overtopping so this research goes into more detail on this issue., Afsluitdijk, Civil Engineering | Hydraulic Engineering

After more than 85 years, the iconic Afsluitdijk is in need of a reinforcement. During the latest safety assessment of Rijkswaterstaat the dike did not meet the standards at two components; the amount of wave overtopping (>10 l/m/s) and armour stability. This research goes into detail about the overtopping on the Afsluitdijk. In the new design a lot a of different factors influence the amount of wave overtopping: the roughness of several elements and a berm. The combination of these different factors makes it difficult to make a reliable estimation of the amount of wave overtopping. In the design new materials are used of which the effect on wave overtopping is unknown. The band width of the design is very narrow so an accurate prediction of the amount of overtopping in the prototype is necessary. Physical model tests of two different dike section are used in this research. These dike sections are tested on different scales (small to large) to validate the final design on prototype scale. Not much is known about the possible scale effects on wave overtopping so this research goes into more detail on this issue., Afsluitdijk, Civil Engineering | Hydraulic Engineering

A big responsibility lies in the hand of local authorities to exercise measures in preventing fatalities and damages during flood occurrences. However, the problem is how flooding can be prevented if nobody knows when and where it will be occurring, and how much water is expected. Therefore, the utilisation of flood models in such studies can be helpful in simulating what is anticipated to occur. In this study, the HEC-RAS steady flow model was used in calibrating different flood events in Testeboån river, which is situated in the municipality of Gävle in Sweden. The purpose is to provide inundation maps that show the water surface profiles for the various flood events that can help authorities in planning within the area. Moreover, the study would try to address certain issues, which concern one-dimensional models like HEC-RAS in terms of the effects of topographic data and the parameters used for friction coefficient. Various flood maps were produced to visualise the extents of the floods. In Oppala and Norra Åbyggeby, the big water extents for both the 100-year and the highest probable floods were visible in the forested areas and grasslands, although a few houses were within the predicted flooded areas. In Södra Åbyggeby, Varva, Forsby, and in the northern parts of Strömsbro and Stigslund, the majority of the residential places were not inundated during the 100-year flood calibration, but became flooded during the maximum probable flood. The southern portions of Strömsbro and Stigslund had lesser flood extents and houses were situated within the boundaries of the highest flood. In Näringen, there were also some areas close to the estuary that were flooded for both events. With the other calibrations performed, two factors that greatly affect the flood extents in the floodplain, particularly in flatter areas were topographic data and the parameters used as friction coefficient. The use of high resolution topographic data was important in improving the perf

Although much research has been done on Manning's roughness coefficients for stream channels, very little has been done on the selection of roughness values for densely vegetated flood plains. A procedure for the determination of Manning's roughness coefficient (n) for channels and flood plains analyzes the different roughness factors that affect the roughness coefficients for channels and flood plains. By determining the value of each factor and combining those values, the n value can be determined. Another procedure deals with densely vegetated flood plains where the major roughness is caused by trees, vines, and brush. The n value for this type of flood plain can be determined by measuring the "vegetation density" of the flood plain. Photographs of flood plain segments where n values have been verified are presented as a comparison standard to aid in assigning n values to similar flood plains.