Une méthode exacte de détermination des constantes rhéologiques des corps plastiques de Bingham à l'aide du viscosimètre type Couette

Most visco-plastic substances encountered in practical engineering behave as Bingham bodies (soil/water mixtures, sludges, muds, etc.). The exact determination of plastic flow constants t0 and ηp is therefore most important. The most convenient viscometers for this kind of substance are of the Couette type. Analysis of previous work shows the lack of a suitable method of choosing a Couette-type viscometer giving exact creep "pseudo-curves" within the region of validity of the classical Reiner-Riwlin equation (1). Starting out from this equation, it is shown that the linear region of the creep "pseudo-curve" is mainly limited by the following : - a) The lower velocity gradient limit (dv/dr)bl given by equation (8); b) The maximum velocity gradient, which is limited by the maximum angular velocity Ωmax of the considered instrument (equation 12). The linear velocity gradient region thus depends on the main parameters of the Couette instrument, i.e. the square of the radius ratio and the maximum angular velocity, as well as on the plastic flow constant ratio t0/ηp. The approximate value of this ratio is in the range between 102 S-l and 103 S-l for most Bingham bodies ; Table 1 lists numerical values of the ratio in terms of substance concentration s' for 17 different bodies. A (dv/dr)lin vs. α diagram constructed from equations (8) and (12) is shown in fig. 3. The (dv/dr)bl curves in this graph are plotted for t0/ηp = (10, 102, 103 and 104) s-1, and the (dv/dr)m curves for Wmax = (1,000, 600, 400, 200 and 100) r.p.m. Values of (dv/dr)lin for the considered instrument can be read off this graph, for the t0/ηp ratio applicable to the considered fluid. An analysis of commercial instruments based on this graph has shown that the limit values for certain viscometers are liable to lie so close together as to partly or even completely eliminate the linear region of the creep "pseudo-curve"; correct measurement is quite impossible under such conditions (see Tables 2 and 3). To ensure reliable measurement of plastic flow constants for Bingham bodies, it is necessary to use viscometers covering a wide range of linear velocity gradients. This is ensured by instruments for which α is small (less than 1.2) and rotation al speeds are high (exceeding 800 r.p.m.)

Hydrogrammes of the 1997 - flood in the knot Odra-Widawa

Obiekty hydrotechniczne systemu ochrony przeciwpowodziowej miasta Wrocławia zostały zrealizowane po powodzi w 1903 r. Zabezpieczały one miasto przed przepływami rzędu 2400 m3/s. Podczas katastrofalnej powodzi w 1997 r. wystąpił znacznie większy łączny przepływ maksymalny rzędu 3640 m3/s. Przepływy i stany wody były wyższe w całym Wrocławskim Węźle Wodnym (WWW), w tym również w węźle Odra-Widawa. Znacznie wyższy przepływ do kanału Odra-Widawa spowodował m.in. zniszczenie jazu wlotowego do tego kanału i wałów tego kanału, co spowodowało zalanie osiedli Kowale i Wojnów. Niniejsze opracowanie jest próbą określenia przyczyn zniszczenia jazu wlotowego i wałów kanału Odra-Widawa w lipcu 1997 r. Hydrogram stanów podczas fali powodziowej określono na podstawie pomiarów przeprowadzonych przez służby Regionalnego Zarządu Gospodarki Wodnej we Wrocławiu na wodowskazie górnym śluzy Bartoszewice. Stwierdzono, że przyczyną zniszczeń było częściowe zablokowanie jazu przez gałęzie, przyniesione przez wodę oraz zbyt mała przepustowość mostu Strachocińskiego na kanale Odra-Widawa.The hydrotechnic structures of the flood protection system of the Wrocław city were realized after the flood in 1903. They protected the city against the discharges equal 2400m3/s. During the catastrophic flood in 1997 the maximal discharge in Odra river was much higher, about 3640m3/s. The stages and discharges in the whole Wrocław Hydrotechnic System (WHS) were also higher then in 1903. It concerned also the knot Odra-Widawa. The high stages and discharges leaded to the destruction of the inlet weir to the channel Odra-Widawa and of the channel’s embankments, what caused the inundation of the city quarters Kowale and Wojnów. The presented paper is an attempt of the determination of causes of the weir Odra-Widawa destruction. The hydrogrammes of stages during the flood were determinated on the base of measurement performed by the Water Administration in Wrocław on the upstream gauge of the sluice Bartoszewice. It could be stated that the destruction of the weir and embankments was related mainly to the blockage of a part of weir by branches brought by the stream and to the small hydraulic capacity of the Strachociński bridge on the channel Odra-Widawa

Technologia utylizacji gnojowicy swinskiej z uwzglednieniem ochrony srodowiska

Autorzy opracowali technologię pozwalającą na bezpieczną utylizację gnojowicy z ferm hodowli świń. Proponowany łańcuch technologiczny obejmuje: • zagęszczenie gnojowicy zapewniające bezpieczny transport hydrauliczny w rurociągach, • fermentację metanową w bioreaktorach i wykorzystanie biogazu do produkcji energii elektrycznej, • stabilizację płynnej fazy w reaktorach aerobowych typu SBR (sekwencyjnych reaktorach biochemicznych), • kompostowanie fazy stałej i produkcję nawozów organicznych, • końcowe doczyszczenie fazy płynnej w oczyszczalniach hydrofitowych typu VSB (podpowierzchniowy przepływ cieczy). Ten ostatni element łańcucha technologicznego potrzebny jest tylko w przypadku pełnego oczyszczania umożliwiającego zrzut do wód powierzchniowych. W przypadku rolniczego wykorzystania wstępnie oczyszczonej gnojowicy, można ją stosować np. do nawadniania łąk i pastwisk.Authors elaborated a technology that anables safe utilization of the pig slurry. Proposed technological chain includes: - the densification of slurry assuring safe hydraulic transport through the pipelines, - methane fermentation in bioreactors and the use of biogas to generation of electric power, - stabilization of the liquid phase in areobic reactors SBR (Sequence Batch Reactors) type, - composting of the solid phase and production of organic fertilizers, - final purification of liquid phase in biological (hydrophyte) treatment plants VSB (Vegetated Submerged Beds) type. This last phase would be necessary only in the case of full purification of the slurry, permitting the rejection to superficial water courses. In the case of agricultural use of liquid phase, the purified slurry may be applied e.g. to irrigation of the meadows and pastures

Issues related to the modernisation of river regulation structures on the border section of the lower Odra river

Problematyka ta dotyczy odcinka dolnej Odry o długości około 110 km oraz jeziora Dąbie. Została ona podjęta wspólnie przez dwa państwa graniczne. Głównym celem modernizacji jest poprawa warunków żeglugowych na całej Odrze granicznej. Ma ona zapewnić uzyskanie minimalnych głębokości rzędu 1,8 m, przy minimalnych przepływach gwarantowanych w Odrze wynoszących 228 m3·s-1 na odcinku ujście Warty – Widuchowa i 151 m3·s-1 na odcinku ujście Nysy Łużyckiej – ujście Warty. Istotnym celem jest również poprawienie skuteczności pracy lodołamaczy i tym samym zmniejszenie zagrożeń powodowanych przez zatory lodowe. Koryto Odry zostało uregulowane w 1. połowie XIX wieku systemem ostróg rozmieszczonych na obu brzegach rzeki. Zabudowa regulacyjna nie spowodowała oczekiwanej stabilizacji koryta i uzyskania odpowiednich głębokości żeglugowych. W latach 1924-1941 rozpoczęto korektę regulacji rzeki za pomocą ostróg na tzw. mała wodę, której nie dokończono. Większość budowli regulacyjnych znajduje się dziś w złym stanie technicznym. Uszkodzone są w różnym stopniu korony, głowice i korpusy budowli, a między ostrogami występują często wyboje erozyjne. W ramach modernizacji przewidziano wprowadzenie mieszanego systemu regulacji. Zasadą jest budowa opasek brzegowych i tam podłużnych wraz z poprzeczkami na łukach wklęsłych i w przejściach między łukami, natomiast tam poprzecznych (ostróg) po stronie brzegu wypukłego. Przyjęto również zasadę wykorzystania tych budowli istniejących, które są w dobrym stanie. Dobrym przykładem słuszności stosowania tego rozwiązania opartego na koncepcji Wierzbickiego jest odcinek Odry w rejonie miasta Cedynia (km 666,3– –669,45). W latach 1999–2003 wykonano tam modernizację trasy regulacyjnej w systemie mieszanym. Spowodowało to korzystne zmiany hydrauliczne na tym odcinku koryta rzeki, m.in. zniknęły przemiały limitujące głębokości tranzytowe. Autorzy przewidują określenie właściwej trasy regulacyjnej z zastosowaniem modeli fizycznych. Prace te będą podjęte wspólnie z badaczami niemieckimi.These issues concern a section of the Lower Oder River which is approximately 110 km long, as well as the Lake Dąbie. They are jointly addressed by the two neighbouring countries. The key objective of the modernisation is to improve the conditions for navigation on the whole border section of the Oder River. It is supposed to ensure minimum depths of about 1.8 m at minimum firm flows in the Oder River, equal to 228 m3·s-1 on the section from the outlet of the Warta River to Widuchowa and 151 m3·s-1 from the outlet of the Lusatian Neisse River to the outlet of the Warta River. Another important objective is to improve the efficiency of ice-breaking operations and thus mitigate the risks caused by ice jamming. The channel of the Oder River was regulated in early 19th century with the use of a system of spurs located on both river banks. The regulation structures did not ensure the expected channel stability and navigable depths. In 1924–1941 corrections were made to the river regulation system with the use of spurs for the socalled low water level, however the efforts have never been completed. The crowns, heads and main bodies of the structures are damaged to a varying extent, and a number of erosion potholes are found between the spurs. As part of the modernisation, the implementation of a combined regulation system is envisaged. The principle is to build river walls, longitudinal dykes with crosspieces on concave curves and in the passages between the curves, and spurs on convex banks. It has also been decided to make use of those existing structures which are in a good condition to the extent possible. A good evidence for the rightness of this solution, based on a concept developed by Wierzbicki, is the section of the Odra River in the vicinity of Cedynia (km 666.3 – 669.45). In 1999–2003 the river regulation route was modernised there using a combined system. This has caused favourable hydraulic changes in the river channel. Inter alia, the crossovers which limited transit depths have disappeared. The authors envisage the identification of an appropriate river regulation route, using physical models. This effort will be undertaken jointly with German researchers

Erosional characteristic of cohesive fine grained sediments from lake Dabie

Jezioro Dąbie położone jest w obrębie ujściowego odcinka Dolnej Odry. Akwen ten ma ważne znaczenie dla żeglugi, gdyż przez jego czaszę przechodzi główny tor wodny pomiędzy portem Schwedt a Zatoką Pomorską. Zbiornik ten jest intensywnie zanoszony rumowiskiem polifrakcyjnym ze znaczną zawartością cząstek pylastych i ilastych oraz materii organicznej. Wysoka zawartość cząstek pyłów i iłów nadaje rumowisku cechy materiału częściowo spoistego względnie spoistego. Osadzające się rumowisko powoduje utrudnienia w eksploatacji zbiornika oraz istotne zmniejszenie jego pojemności. W ciągu 34 lat jego pojemność zmniejszyła się o 12,1 mln m3, a średni roczny przyrost objętości osadów oceniany jest na 356 000 m3. Autorzy przeprowadzili wstępną ocenę parametrów erozji osadów z jeziora Dąbie na podstawie jego cech fizycznych i reologicznych.The Lake Dąbie is located in Lower Odra estuary. That water region plays very important role for navigation, because through the Lake Dąbie the main seaway between Schwedt and Pomeranian Gulf is running. The Lake in strongly silted with polyfractional sediments with high clay and silt particles content and also with high organic matter content. That high clay and silt particles content causes that muds from the Lake have semi-cohesive or cohesive properties. Settled muds cause difficulties in seaway exploitation and significant decrease of its capacity. During 34 years the Lake Dąbie capacity decreased about 12,1 mln m3. The estimated mean year increase of sediments volume is equal about 356 000 m3. The authors performed the preliminary estimation of erosion parameters for sediments from Lake Dąbie on the base of theirs physical and rheological properties

Sediment transport and measuring river-bed armoring of upper Odra River in the region of border meanders

On the border sector of Odra River between Chałupki town and Olza mouth unique meanders occur, with dynamic river-bed processes. As a result of the 1997-fl ood, the meander no. I was broken and the river route has been shorted. The authors sampled sediments from Odra river and evaluated incipient motion and suspension. At present, river-bed at entry to meander no I is armored. The resistance coeffi cients Ks i Kr and the bed load transport rate at Chałupki station have been estimated

Plonowanie i efektywność energetyczna produkcji biomasy wybranych gatunków roślin uprawianych na cele biogazowe

The most often used substrate in agricultural biogas plants is maize. Due to an increase in the area of maize acreage and the necessity of use proper crop rotation in the plant cultivation, alternative raw materials should be looked for. Apart from the high biomass yield, alternative plants for biogas production should be characterized by a favourable energy efficiency index. The favourable value of this index can be obtained by reduction of energy outlays incurred for biomass production and high energy efficiency in the yield. The aim of this study was to compare the yield and energy efficiency of biomass production of some species of plants grown under different conditions of energy outlays. The study was conducted in the years 2009-2011 at the Production and Experimental Station at Bałcyny near Ostróda (53°35’ N; 19°51’ E) of the University of Warmia and Mazury in Olsztyn. The study was based on the strict two- -factorial experiment established in soil of 4. soil agricultural suitability complex, where three plant species were compared (maize cv. LG 2244, sorghum cv. Sucrosorgo 506, Virginia fanpetals) cultivated according to two technologies – high-input (intensive) and medium-input (with reduced outlays for means of production in relations to the intensive technology). Among the studied plants, the highest efficiency of biomass (21.4 Mg⋅ha-1 d.m.) and energy in yield (390 GJ·ha-1) and the most favourable index of energy consumption per unit (1.02 GJ·t-1) and energy efficiency (18.4) were provided by maize. Sorghum and Virginia fanpetals gave significantly lower yields than maize (by 40 and 54%, respectively) and were not equal in respect of energy discriminants in yield, energy consumption per unit or energy efficiency. The high-input technology provided a significantly higher biomass yield on average for 3 studied species (15.8 Mg⋅ha-1 d.m.) than medium-input (13.6 Mg⋅ha-1 d.m.). In the medium-input technology, reduction in energy outlays by 27%, mainly of mineral fertilization, caused a significant decrease in biomass yield by 14%, but it provided a higher energy efficiency of its production (15.3). The most favourable energy efficiency index of biomass production was obtained by maize cultivated in the medium-input technology (19.7). Lower energy assessment value of sorghum and Virginia fanpetals does not eliminate possibility of using the biomass of these plants as supplementing substrates for biogas production.Najczęściej wykorzystywanym substratem w biogazowniach rolniczych jest kukurydza. Ze względu na wzrost powierzchni jej zasiewów i konieczność stosowania w uprawie roślin poprawnego zmianowania należy szukać dla niej surowców alternatywnych. Rośliny alternatywne do produkcji biogazu, poza wysokim plonem biomasy, powinny charakteryzować się korzystnym współczynnikiem efektywności energetycznej. Korzystną wartość tego wskaźnika można uzyskać przez zmniejszenie nakładów energii ponoszonych na produkcję biomasy i wysoką wydajność energii w plonie. Celem badań było porównanie plonowania i efektywności energetycznej produkcji biomasy wybranych gatunków roślin uprawianych w różnych warunkach nakładów energetycznych. Badania przeprowadzono w latach 2009-2011 w Zakładzie Produkcyjno-Doświadczalnym w Bałcynach k. Ostródy (53°35’ N; 19°51’ E), należącym do Uniwersytetu Warmińsko-Mazurskiego w Olsztynie. Podstawą opracowania było ścisłe doświadczenie dwuczynnikowe, założone na glebie 4. kompleksu przydatności rolniczej, w którym porównywano trzy gatunki roślin (kukurydza zwyczajna odmiana LG 2244, sorgo zwyczajne odmiana Sucrosorgo 506, ślazowiec pensylwański) uprawiane według dwóch technologii – wysokonakładowej (intensywnej) i średnionakładowej (o zmniejszonych nakładach na środki produkcji w stosunku do intensywnej). Z badanych roślin najwyższą wydajność biomasy (21,4 Mg⋅ha-1 s.m.) i energii w plonie (390 GJ·ha-1) oraz najkorzystniejszy wskaźnik energochłonności jednostkowej (1,02 GJ·t-1) i sprawności energetycznej (18,4) zapewniała kukurydza zwyczajna. Sorgo zwyczajne i ślazowiec pensylwański plonowały istotnie niżej niż kukurydza (odpowiednio o 40 i 54%) i nie dorównywały jej wyróżnikami wydajności energii w plonie, energochłonnością jednostkową czy efektywnością energetyczną. Technologia wysokonakładowa zapewniała istotnie większy plon biomasy średnio dla 3 badanych gatunków (15,8 Mg⋅ha-1 s.m.) niż średnionakładowa (13,6 Mg⋅ha-1 s.m.). W technologii średnionakładowej zmniejszenie nakładów energetycznych o 27%, głównie nawożenia mineralnego, powodowało wprawdzie istotny spadek plonu biomasy o 14%, ale zapewniało wyższą efektywność energetyczną jej produkcji (15,3). Najkorzystniejszy wskaźnik efektywności energetycznej produkcji biomasy zapewniała kukurydza uprawiana w technologii średnionakładowej (19,7). Słabsza ocena energetyczna sorgo i ślazowca nie przekreśla możliwości wykorzystania biomasy z tych roślin jako uzupełniających substratów do produkcji biogazu

Flow capacity estimation of the upper Odra valley between Chalupki and Olza mouth

Dolina Górnej Odry na odcinku między Chałupkami (km 20,0), a ujściem Olzy (km 28,0) podlega deformacjom spowodowanym przez naturalne czynniki korytotwórcze oraz przez działalność człowieka. Na tym odcinku jest ona rzeką graniczną między Polską i Czechami. Występuje tu siedem unikalnych meandrów, nr I i IV zostały przerwane podczas powodzi 1997 i 1967 i tworzą wraz z mostem drogowym (km 20,530) trzy newralgiczne miejsca pod względem przepustowości doliny Odry w górnym biegu. Do dziś sprawa przesunięcia granicy nie została oficjalnie rozwiązana, biegnie ona trasą sprzed 1967 r., co powoduje wiele komplikacji prawnych i gospodarczych. Badany odcinek odznacza się intensywną erozją brzegów i sedymentacją. Dynamika procesów morfologicznych Odry jest tu wysoka, a zmiany kształtu, długości i przebiegu trasy są bardzo wyraźne. Nowe koryta, które powstały w rejonie meandra I i IV mają obecnie charakter bystrzy z wysokimi spadkami i prędkościami. Z badań własnych autorów wynika, że stare odnogi tworzą starorzecza i prowadzą tylko do kilkunastu procent przepływu średniego. Formy korytowe w postaci olbrzymich odsypisk, wyspy oraz gęsta roślinność w rejonie meandrów powodują, że opory przepływu oraz przepustowość doliny Odry zmieniają się w szerokim zakresie.The Upper Odra valley on sector between Chałupki (km 20,0) and Olza mouth (km 28,0) is subject of deformations caused by natural factors and by human activity. This sector constitutes the border river between Poland and Czech Republic. Seven unique meanders exist here. The I-st and the IV-th meander have been broken during the floods in 1997 and 1967. Together with road bridge (km 20,530) they constitute three critical places with regard to flow capacity of Odra valley in its upper course. The problem of the border between both states Poland and Chech Republic on this sector is still not solved, what causes serious lawful and economic complications. The studied sector is distinguished by intensive bank erosion and sedimentation. The dynamic of Odra morphological processes is high here, so changes of water course as well as shape of the riverbed are very indicative. At present, the new channels formed within the meanders I i IV are characterized by the rapid flow caused by the high bed slope. From the authors’ studies it follows, that the old river branches permit to pass only a small percentage of the average discharge. Great outwashes, islands and dense vegetation within the meanders cause a very high variation of flow resistance and flow capacity of the Odra River valley within the investigated area

Estimation of flow resistance in riverbed of Lower Odra

Dolna Odra rozciąga się od ujścia Warty do Roztoki Odrzańskiej. Ma ona charakter rzeki nizinnej o małych, uśrednionych spadkach zwierciadła wody, mniejszych od 0,3‰. Przepływ wody i rumowiska odbywa się w strefie ruchu spokojnego. Można wyróżnić trzy odcinki Dolnej Odry o różnym charakterze: – typowo rzeczny od ujścia Warty do Bielinka, – rzeczno-morski Bielinek-Gryfino, – typowo morski poniżej Gryfina. Wpływ wiatru i wysokich stanów odmorskich jest wyraźny na dwóch ostatnich odcinkach rzeki. Na całej Dolnej Odrze występuje transport, zarówno rumowiska wleczonego i unoszonego, jak i zawieszonego. Rumowisko denne składa się głównie z piasków i drobnych żwirów, których uziarnienie maleje z biegiem rzeki. Ruch rumowiska wleczonego odbywa się w sposób ciągły prawie przez cały rok. Istotną składową są opory dotyczące transportu rumowiska wleczonego, związane tak z szorstkością ziaren, jak i z formami dennymi. Współczynniki globalnych oporów ruchu w korycie Dolnej Odry wyznaczono na podstawie klasycznej formuły Manninga, na podstawie pomiarów hydrometrycznych służb hydrologicznych oraz o wynikach badań Politechniki Szczecińskiej. Składową oporów dotyczącą szorstkości ziarnowej wyznaczono na podstawie znajomości składu ziarnowego próbek materiału dennego. Autorzy określili także głębokości krytyczne początku ruchu dla różnych frakcji ziarnowych.The Lower Odra is located between the Warta mouth and the Odra Roztoka. It has the character of lowland river, with low averaged energy gradients, smaller than 0.3‰. The flow of water and sediments takes place in the zone of subcritical movement. One can distinguish three sectors of Lower Odra, having different character: – the reach between the Warta mouth and Bielinek, behaving as a typical river, – the sector Bielinek – Gryfino, with influence of both river and sea, – the reach below Bielinek, typical for sea influence. The influence of wind and of high sea levels is marked mainly on the two last sectors. The transport of bed load, suspended load and wash load is observed in the whole Lower Odra. The bed sediments are composed mainly of sands and of fine gravels. Their grain size is decreasing in the downstream direction. The continuous bed load transport takes place in principle during the whole year. An important resistance component is this one concerning the bed load transport, related so to the grain roughness as to the bed forms roughness. The global coefficients of flow resistance for the Lower Odra were determined on the base of classic Manning formula using the measurements performed by Technical University Szczecin and data of hydrologic services. The resistance components concerning the grain roughness were calculated on the base of the knowledge of the granulometric composition of the bed material. The authors estimated also the critical depths for the beginning of bed load movement, for different grain fractions