In cooperation with the scientists from the Institute of Geophysics of the Polish Academy of Sciences (Dr. Łukasz Przyborowski and Dr. Anna Maria Łoboda), in April and May this year, a pilot study entitled "Experiments on macroplastic storage in rivers with spur dikes", was carried out. The guests, interested in the possibilities of the Hydraulic Laboratory, made a series of measurements together with the employees from our institute. The aim of this study was to determine how macroplastic particles behave under flow conditions through a zone with spurs with and without the presence of river vegetation. Additional elements in the form of spur extension and plant stands were built for the task.

The measurements were carried out thanks to the agreement on research cooperation signed last year between the Institute of Geophysics PAS and the Institute of Hydro-engineering PAS, and will serve as a pilot  study for the planned joint project for the National Science Center call. The performed measurements and their future continuation promise unique results, which will contribute to better understanding of the transport of solid waste in rivers and thus, their monitoring and removal.

W lipcu i sierpniu tego roku miały miejsce badania pilotażowe projektu „Badania modelowe transportu rumowiska i lodu w rejonie ostróg w rzekach uregulowanych” we współpracy z Kołem Naukowym Inżynierii i Gospodarki Wodnej Konfuzor Politechniki Gdańskiej. Studenci pod opieką pracowników laboratorium wykonali badania stanowiące podstawę dwóch obronionych w październiku prac magisterskich. Tematyka wykonanych prac objęła m.in. wpływ wystąpienia lodu brzegowego w przestrzeni między ostrogowej na zmianę dynamiki przepływu, analizę trajektorii spławianej kry w kanale z zabudową regulacyjną i wpływ zabudowy ostrogowej na zjawisko erozji. W przyszłym roku planowana jest kontynuacja badań z uwzględnieniem większej ilości punktów pomiarowych oraz z zastosowaniem dna rozmywalnego. Wierzymy, że współpraca z uczelniami i czynny udział w kształceniu studentów stanowi ważny aspekt funkcjonowania laboratorium.

W marcu i kwietniu 2019 w kanale falowo-przepływowym IBW PAN zostały przeprowadzone pilotażowe pomiary pola prędkości nad jazem. Do badań posłużył przekrój jazu Stopnia Wodnego Włocławek. Kształt i wymiary jazu oraz warunki hydrauliczne do badań eksperymentalnych przyjęto w sposób analogiczny jak w badaniach przedinwestycyjnych, wykonanych w roku 1959 przez IBW PAN.

Wykonano dwa warianty modelu jazu, w skali 1:50 i 1:25, dla których przeprowadzono badania w bardzo szerokim spektrum przepływów (od 120 do 235 l/s). Szczególny nacisk położony został na odtworzenie przepływów charakterystycznych Q_1% oraz Q_0.1%, tj. przepływów występujących raz na 100 i na 1000 lat.

Poniżej przedstawione zostały wyniki pomiaru pola prędkości wody dla modelu fizycznego odpowiadające przepływowi Q_1% = 9745 m³/s przez jaz Stopnia Wodnego Włocławek.

W wariancie jazu w skali geometrycznej 1:25 i odpowiadającej jej skali przepływu 1:3125, wydatek przez model jazu wynosił q_mod = 177 l/s co odpowiada przepływowi w naturze Q = 36.875 m³/s/mb korony jazu. Wielkości przepływu przez jaz są zgodne z badaniami z roku 1959 wykonanymi w IBW PAN. Stanowisko badawcze w trakcie rejestracji – film z kamery

Chwilowy rozkład prędkości nad koroną jazu – film wyniki pomiaru PIV

Uśrednione pole prędkości nad koroną jazu – zdjęcie wynik pomiaru PIV

Informacje szczegółowe nt. wykorzystanych najważniejszych urządzeń pomiarowych

W roku 2012 kanał falowy o długości 64 m, szerokości 0.6 m i wysokości 1.4 m został rozbudowany o system generacji przepływu. Zamontowano dwie pompy (każda o wydajności 250 l/s) na obu końcach kanału, które pozwalają na wybór kierunku generacji przepływu. Układ sterująco-kontrolny składa się z falownika sterującego pracą pomp oraz sprzężonego z nim przepływomierza elektromagnetycznego. Zastosowanie takiego rozwiązania umożliwia generację założonego przepływu, np. odwzorowanie hydrogramu przejścia fali wezbraniowej., przy uzyskaniu dokładności pomiaru nie mniejszej niż 0.5% przepływu.

Do pomiaru pól prędkości przepływu wody w kanale falowym wykorzystuje się system oparty o technikę PIV (Particle Image Velocimetry). Technika ta polega na określeniu prędkości wody w płaszczyźnie pomiarowej na podstawie analizy przesunięcia cząstek posiewu zawieszonego w wodzie. Cząstki posiewu wykonane są z materiału szklanego o gęstości zbliżonej do gęstości wody oraz średnicy rzędu mikrometrów. Do rejestracji ruchu posiewu wykorzystuje się system składający się z lasera mającego za zadanie podświetlenie cząstek posiewu oraz z kamery służącej do rejestracji położenia cząstek posiewu. Kamera zsynchronizowana z laserem rejestruje dwa obrazy rozkładu podświetlonego posiewu w płaszczyźnie pomiarowej w określonym odstępie czasu (rzędu milisekund). Na tej podstawie wyznaczane są wektory prędkości w podobszarach przestrzeni pomiarowej i uzyskiwane jest pole prędkości dla danego obszaru pomiarowego. Pary zdjęć wykonywane są z zadaną częstotliwością (do 50 Hz), co umożliwia badanie zmian pola prędkości przepływu wody w czasie.