Block Ramps in Curved Rivers: Morphology Analysis and Prototype Data Supported Design Criteria for Mild Bed Slopes

Eco-friendly river restoration structures are a valid solution for river training projects. Among this structure typology, block ramps have been successfully tested to solve problems related to river sediment control, bed stabilization and energy dissipation. Despite the conspicuous literature dealing with block ramps design in straight rivers, there are no studies analysing the erosive process occurring in the stilling basin downstream of a block ramp in a curved river bend. Therefore, this paper represents the first systematic analysis of their behaviour and of the resulting downstream equilibrium morphology in such geometric configuration. A dedicated model was built to simulate a wide range of hydraulic conditions. Experimental data analysis allowed describing the erosion dynamics occurring in the stilling basin and, at the same time, to derive a useful design relationship by which it is possible to estimate the maximum scour depth. Furthermore, the model results were successfully validated by using field measurements collected in the Porebianka River (Poland). Both field data and laboratory experimental results allowed furnishing a comprehensive description of the scour phenomenon. The proposed relationship represents the first trustable and valid tool for hydraulic design of such structure typology in curved rivers

Hydrologic and Water Quality Monitoring on Turkey Creek Watershed, Francis Marion National Forest, SC

2008 S.C. Water Resources Conference - Addressing Water Challenges Facing the State and Regio

Block ramp rebuilding and exploitation problems : chute stone dimension choosing; upstream the ramp river channel erosion

The paper shows a rebuilding example of drop hydraulic structure which was changed into the block ramp hydraulic structure. Artificial roughness of a slope plate of the block ramp was reached by placing cobbles along the chute slope. The dimension of cobbles was calculated applying different methods and the optimum value for that dimension was chosen. Also the diagram of Radecki-Pawlik et al. 2015 was used. Finally we are showing the distribution of velocities and shear stresses upstream of the block ramp for exploitation and river channel bed protection reason to give the information on the possible erosion process there and seek some suggestions for river bed protections. The work was carried on in Polish Carpathians on the Brennica River

On chosen problems with sand-gravel subaquatic dunes formation along the outlet highland river

In the paper the research results of forming observations of sand-gravel dunes developing on the riverbed along the outlet reach of the highland type of river. The subject of subaquatic river forms one can fi nd in many scientifi c works, however most of the existing papers cover sand dunes and ripples found in the lowland rivers. Moreover, the majority of research was conducted in laboratory fl umes, since all fi eldworks need very complex research, complicated logistic as well as is extremely money consuming (hiring ships, diving bell, long time echosounding etc.). Thus there is a nowadays need to present fi eld data covering a subject of the river bed forms which still could be considered as dunes but are built up with material coarser then 2 mm (which is fi ne gravel) and coarser. The research reach described along the present paper is lying in the region of confl uence of the Raba and the Vistula Rivers, within the outlet of the Raba River, close to Uscie Solne, just below the Polish Carpathians mountains line. The research results show such parameters as: length, height and granulometric composition of the dunes found along that reach as well as the hydrodynamics parameters such as: shear velocity, shear stresses and resistant coeffi - cients. Having gathered in one place the fi eld measurements results many relationships between mentioned parameters are presented. The work could be useful for river engineers, fl uvial geomorphologists, geologists and ecologists working with river channels

Disparity of hydrodynamic and granulometric conditions during creation the sandbank of conical-channel shape in mountain stream with gravelly bottom

Praca ma na celu poznanie zróżnicowania granulometrycznego i warunków hydraulicznych charakteryzowanych przez parametry przepływu w rejonie występowania łachy korytowej o budowie roztokowej. Badania skoncentrowano na poznaniu budowy wierzchniej warstwy łachy roztokowej (jej opancerzenia), wyznaczeniu parametrów sedymentologicznych, przeprowadzeniu pomiarów prędkości wody, a na ich podstawie wyznaczeniu podstawowych parametrów hydraulicznych przepływu w charakterystycznych punktach badanego odcinka. Próbki materiału tworzącego łachy pobrano w dziesięciu przekrojów pomiarowych założonych w obrębie wyznaczonej do badań łachy korytowej. Na podstawie uzyskanych w ten sposób danych granulometrycznych sporządzono histogramy uziarnienia i krzywe przesiewu oraz obliczono następujące parametry granulometryczne: wskaźnik wysortowania według Traska, stopień wysortowania według Hazena, wskaźnik różnoziarnistości według Knoroza, wskaźnik jednostajności (cecha dominacji) według Kollisa, współczynnik skośności według Traska i średnie odchylenie standardowe według Folka. Pomiary prędkości wody umożliwiły wyznaczenie wielkości takich jak: prędkość przepływu, prędkość średnią, parametry hydrauliczne (liczba Freuda, Reynoldsa, prędkość ścinania, naprężenia styczne, współczynnik oporu f) przepływu. W pracy zwrócono szczególną uwagę na sposób przepływu strug wody ponad formą korytową oraz w jej bezpośrednim sąsiedztwie, jak też jego wpływ na ewolucję łachy roztokowej. Badania zrealizowano w zlewni rzeki Skawy, w rejonie przekroju Zembrzyce w Karpatach Polskich.The main aim of the work is to presents the results of examination of some basic granulometric and hydraulic parameters of the discharge within the region of the braided river bar formation. The research was concentrated on the investigation of the armoring layer of the braided bar in terms of the basic sedimentological parameters, and this way on understanding the forming process of this structure. At the same time hydrological measurements were carried out in the region of the bar and on the basis of these hydraulics calculations of hydrodynamics parameters were performed. For granulometric investigations the samples of the gravel forming the braided bar were collected in ten cross sections of the bar. On the basis of sieve analysis the grain size curves were prepared, so the main granulometric characteristics were described, as follows: Trask sorting coefficient, Hazen sorting coefficient, Knoroz grain parameter, Kollis domination parameter, Trask skewness coefficient and Folk mean deviation. The measurements of water velocities just over the river bed allowed calculating main hydraulics parameters, such as: shear velocity, shear stresses, Froude number, Reynolds number, flow resistance coefficient within the region of the braided middle gravel bar formation in the mountainous river. Hydrodynamics survey was done just immediately after the spring flood in 2003 when the braided bar developed within the river channel. The number of observations connected with the hydrodynamics influence on stream braided bar formation was done which describe the braided process of the middle braided bar development. The study was undertaken in the Skawa River at the Polish part of the Carpathian Mountains

Block ramps (BR) made of natural sandstone rapid hydraulic structures (RHS) of Peterka type: stone dimension calculations, a comparative study

The paper presents results of hydraulic modelling of block ramps (BR) made of natural stones (seven constructional solutions) and compares them with the results of classical research by Peterka. The main aim of the paper is to provide a simplified solution to determining the dimension of stones fixed to the sloping apron of the BR in order to reduce energy of flowing water along the ramp. This new way of assessing the dimensions of stones along BR sloping apron is presented with proposals on how to calculate stone dimension. The paper is dedicated to hydraulics engineers, scientists, designers, practitioners and also to researchers in the field of low-head hydraulic structures

Stopnie rampy zwane bystrzami o zwiększonej szorstkości jako ekologiczne rozwiązania utrzymania koryt rzek i potoków górskich

W artykule zwrócono uwagę na nowoczesny, proekologiczny sposób utrzymania rzek i potoków górskich poprzez wprowadzenie do gamy obecnie stosowanych urządzeń hydrotechnicznych bystrz o zwiększonej szorstkości, zwanych też stopniami ramp. Budowle te, utrzymując koryta rzek i potoków górskich w stanie ekologicznym dobrym, powodują odtwarzanie struktur łach korytowych, tworząc stosowne warunki życia moakrobentosowi oraz umożliwiając swobodną wędrówkę ryb. Niniejsza praca spełnia oczekiwania wprowadzanej w Polsce Ramowej Dyrektywy Wodnej oraz odpowiada na argumenty organizacji ekologicznych, takich jak przykładowo „Gaja”, czy WWF

Bankfull discharge determination in the two diverse mountainouss catchment

W pracy przedstawiono wyniki badań dotyczące określenia wartości przepływu brzegowego Qb dla dwu wybranych rzek górskich: Raby oraz Kamienicy. Przedstawiono również opis wybranych metod obliczania przepływu brzegowego Qb: metodę Williamsa, Woodyera, Wołoszyna, Rileya, Pickupa-Warnera, Wollmana oraz Warnera, Schumma i Browna. Na podstawie analizy wyników obliczeń stwierdzono, między innymi, że do obliczeń przepływu brzegowego Qb nie musimy posiadać obserwacji wodowskazowych, a wystarczą wyłącznie obserwacje i pomiary przeprowadzone punktowo. Ciek, na którym prowadzimy inwestycję hydrotechniczną, może być niekontrolowany. Jednocześnie znajomość wartości przepływu brzegowego dla projektanta z branży hydrotechnicznej stanowi wskazówkę o wielkości wody wpływającej istotnie na kształtowanie się koryta cieku. Wreszcie, zauważono, że przepływ brzegowy silnie kształtuje siedliska roślinne w korycie oraz na brzegach cieku. W związku z tym korytach rzek naturalnych wskazane byłoby określenie wartości przepływu brzegowego przed każdą inwestycją metodą Woodyera. Archiwizacja tych danych może posłużyć w przyszłości do podejmowanych prób renaturalizacji tych i podobnych cieków. Badania zrealizowano dla dwóch różnych morfologicznie odcinków rzecznych: częściowo uregulowanego oraz będącego w stanie naturalnym. Badane zlewnie znajdują się na terenie Karpat.The paper presents the results of determinations and calculations of bankfull discharge Qb for two chosen mountainous gravel-bed rivers: the Raba River and the Kamienica River. Also within the paper described in details some main methods of determination and calculation bankfull Qb: the Williams, the Woodyer, the Wołoszyn, the Riley, the Pickup&Warner, the Wollman and the Warner, Schumm&Browna methods. On the basis of the analysis of obtained results of bankfull value using all applied methods it was pointed that to determine bankfull one does not have to hale the river gauging observations. The data which are enough to calculate/determine Qb could be collected in-situ just within the research cross-section where there is a need to find bankfull. Another words the river/stream where one plans the hydrotechnic investment or river training works does not to have be hydrologically controlled. At the same time, for the civil engineer designer bankfull value is very important in term showing the real value of the discharge which shapes the river cross section and is responsible for fluvial morphological changes (the dominant discharge). Finally it was pointed that bankfull is responsible for plants species location along the cross section of the river. Because of that, it was suggested that from ecological point of view it would be worthy to determine bankfull using Woodyer method in all cross sections when river training works are planed in the river channel. Also it was suggested that in the future it would be very useful to make a plant-atlas of species which one can find in the river channel shaped by bankfull. Such work would be important in all river renaturisation works. The research described in the present paper was realized in Polish Carpathians within the river channels party chanalised and party being in nature

Wyznaczenie wartości przepływu brzegowego za pomocą nowej metody IBA: Invertebrate Bankfull Assesment Method

Along the paper the new method called Invertebrate Bankfull Assessment method (IBA method) of determination of bankfull discharge is presented. The investigation of bankfull discharge using IBA were performed within one Polish Carpathian stream in the mountain region: the Ochotnica Stream. As an index of bankfull the existence of certain species of invertebrates was used which are present and resistant to specific water discharge conditions. The borders within a cross section of the mountain stream with a gravel bed were defined where characteristic invertebrates are present which are recognized as bankfull borders. Finally three invertebrates benches (IB-ms) were recognized which are characterized by very specific invertebrate species. Bankfull discharge was calculated up to this IB-ms and corelated using Canonical Correspondence Analysis with other values of bankfull calculated for a cross section using different bankfull.W pracy przedstawiono nową metodę wyznaczenia wartości przepływu brzegowego na wybranym odcinku rzeki górskiej. Metodę nazwano IBA od angielskiej nazwy: Invertebrate Bankfull Assesment Method. Metoda ta umożliwia określenie wartości przepływu brzegowego w zależności od tego, na jakiej wysokości brzegu potoku górskiego żyją zwierzęta makrobezkręgowe (tu zastosowane jako wskaźnikowe: biegaczowate), tolerujące lub nietolerujące zalew wodą. Badania metodycznie przeprowadzono w zlewni potoku Ochotnica w Gorcach - w Karpatach Polskich. W artykule wyznaczono trzy poziomy, na których żyją określone biegaczowate

The influence of anthropopression on plants cover and deposition of trace elements within the region of bottom sediments of hydraulic structures – the examples from Polish Carpathians streams

Celem badań przedstawionych w niniejszej pracy było porównanie oznaczonych zawartości wybranych pierwiastków śladowych (Cd, Cr, Cu, Ni, Pb i Zn) gromadzonych w osadach dennych w rejonie zapór przeciwrumowiskowych i bystrotoków wybudowanych w dolnych odcinkach potoków Młynne i Kudowski, a także potoku Lubański, który jest częściowo uregulowany oraz porównanie w rejonie punktów pomiarowych, szaty roślinnej wykazującej cechy zmian antropopresyjnych. W kontekście przeprowadzonych badań za „najbardziej zanieczyszczone” należy uznać osady denne potoku Młynne, które wykazują mierne zanieczyszczenie niklem i miedzią (próba pobrana przed zaporą) oraz chromem (próba pobrana przy zaporze). W odniesieniu do szaty roślinnej należy zauważyć, iż zbiorowiska roślinne występujące wzdłuż potoków Kudowski, Lubański i Młynne w przeważającym stopniu determinowane są przez antropopresję wyrażającą się ich zabudową techniczną, jak również przez wielkość, charakter przepływu i reżim wodny omawianych cieków. Największą dynamikę stosunków ilościowo-jakościowych roślinności zaobserwowano w rejonie zapór przeciwrumowiskowych zlokalizowanych na potokach Kudowski i Młynne.The aim of the following paper was to present the level of the chosen trace elements such as: Cd, Cr, Cu, Ni, Pb and Zn which were deposited within the bottom sediments in the region of hydraulic structures. Special attention was put to sediments trapped in the pools of check-dams and small channel bars found along the channelized parts of the mountain streams. The research was conducted on three Polish Carpathian streams: the lłynne stream, the Kudowski, and the Lubanski stream – all in the Gorce Mountains. All of the investigated streams are partly channalized and partly are in natural conditions. The contamination was stated in sediments of the Mlynne Stream in case of Ni, Cu and Cr. The sample were collected upstream the barrage (Ni and Cu) and ad the barrage Cr. The plant covers were determinated mainly by hydraulic structures. In case of vegetation the biggest anthropopression was stated in upstream of barrage sections located on the Mlynne and Kudowski Streams