środa, 19 grudnia 2012

Rozkład prędkości w korycie rzeki Kani w rejonie ujścia do KKO

Recypientem (odbiornikiem) rzeki Kani jest Kościański Kanał Obry (KKO) zwany w Mapie Podziału Hydrograficznego Polski Kanałem Mosińskim. Ujście Kani znajduje się w km 68+450 biegu KKO.
Rozkład prędkości w przekroju poprzecznym koryta zależy głównie od:
- nachylenia dna,
- sytuacji hydrologicznej,
- odległości od brzegu,
- obecności oraz stopnia rozwoju roślinności,
- obecności budowli piętrzących czy regulujących przepływ.

W przypadku Kani wpływ wspomnianych czynników zmienia się zarówno w czasie (rok hydrologiczny), w związku z następstwem pór roku, które warunkują rozwój roślinności oraz częściowo sytuację hydrologiczną, jak i w profilu podłużnym (nachylenie dna, budowle hydrotechniczne). Podstawą pomiaru natężenia przepływu jest pomiar prędkości przepływu. W związku z niespecjalnie skomplikowanymi warunkami przepływu, wybrałem metodę dwupunktową pomiaru prędkości, tj. w dwóch punktach charakterystycznych w kolejnych pionach hydrometrycznych.

Wartości prędkości można przedstawiać w postaci tachoidy, czyli wykresu zmian prędkości w pionie hydrometrycznym (rys. 1.) lub w układzie kartezjańskim, na tle przekroju poprzecznego koryta (rys. 2). 

 
Rys. 1. Tachoidy dla strefy przybrzeżnej (krzywa niebieska) i strefy nurtu (krzywa czerwona)

 
 Rys. 2. Rozkład prędkości w przekroju poprzecznym koryta Kani w profilu km 0+055
Różnica w przebiegu tachoid (rys. 1) wynika z wpływu tarcia strefy brzegowej oraz przesunięcia strefy nurtu do lewego brzegu. Większa zmienność cechuje prędkość w pionie hydrometrycznym strefy nurtu (krzywa czerwona). Widać jednocześnie, że wartości prędkości przy dnie są dalekie od zera, co wynika z istotnego nachylenia dna, litologii (piasek) oraz braku roślinności.
Z kolei z rys. 2 wynika, że strefa nurtu przesunięta jest w stronę brzegu lewego. Maksymalna prędkość zmierzona w tym pionie wyniosła 0,47 m/s. Rozkład prędkości opracowano na podstawie pomiarów hydrometrycznych wykonanych dla przepływu zbliżonego do średniego z wielolecia.









Działalność bobrów w korycie rzeki Kani

Obecność bobrów nad Kanią nie jest chyba niczym nadzwyczajnym. Żyją głównie wzdłuż krótkiego odcinka rzeki, mniej więcej w rejonie km 7+000, gdzie można zaobserwować wyraźne przejawy ich bytowania. Poza charakterystycznie nadgryzionymi drzewami (fot. 1), w korycie znajduje się zapora drzewno-ziemna (fot. 2).

Fot. 1. Przykład działalności bobrów w dorzeczu Kani (km 7+000)

Fot. 2. Zapora drzewno-ziemna w korycie rzeki Kani w km 7+030.
Widok w górę rzeki

W związku ze zwiększonym odpływem po ostatnich roztopach, stan wody w korycie Kani podniósł się i zbliżył do SSW (średni stan roczny z wielolecia). Powyżej zapory woda uległa spiętrzeniu i szukając nowej drogi odpływu, skierowała się w prawo, na wschód (fot. 3). Przepływając przez niewielkie zadrzewienie z terenem podmokłym (fot. 4) wróciła do koryta Kani kilkanaście metrów poniżej zapory (fot. 5).

Fot. 3. Rów odpływowy z koryta Kani powyżej zapory (km 7+035)

Fot. 4. Zadrzewienie zalane wodą na wysokości zapory

 Fot. 5. Rów zwrotny wody z zadrzewienia do koryta Kani poniżej zapory
(km 7+025)

Pomiar natężenia przepływu wykonany powyżej zapory i związanej z nią cofki (km 7+840, A = 38 km2) wykazał Q = 0,067 m3/s. Zasięg cofki oszacowano na około 500 metrów, do km 7+540 (betonowy przepust w korycie, w którym pomiar Q wykazał 0,050 m3/s. Natężenie przepływu w rowie odprowadzającym wyniosło 0,030 m3/s, a w rowie zwrotnym - 0,057 m3/s.
Na odcinku około 300 metrów cofki powstałej powyżej zapory nadal obserwowano zjawiska lodowe (lód powierzchniowy o kilkucentymetrowej grubości na całej szerokości zwierciadła wody) i w zasadzie po roztopach to jedyny zlodzony odcinek rzeki.


środa, 12 grudnia 2012

Hydrogram odpływu rzeki Kani w roku hydrologicznym 2012

Poniżej zamieszczam uogólniony, prawdopodobny hydrogram roczny odpływu rzeki Kani w profilu ujściowym do Kościańskiego Kanału Obry, za rok hydrologiczny 2012 na tle średniego hydrogramu z wielolecia 1951-2010 uzyskanego na drodze analizy przepływów ze stacji wodowskazowych:
- Raszewy na rzece Lutyni,
- Rydzyna na rzece Rów Polski,
- Korzeńsko na rzece Orla.


Hydrogram w okresie lata hydrologiczne cechują się dość wyrównanym przebiegiem w związku z zamknięciem zastawek w korycie Kani, oraz podpiętrzeniem wody w korycie recypienta, a więc Kościańskiego Kanału Obry. W drugiej połowie roku, w odcinku ujściowym Kani woda płynie bardzo wolno. Jednocześnie rejestruje się wysoki stan wody i głębokości przekraczające 1 metr, podczas gdy takich wartości nie obserwuje się nawet podczas przeciętnego wezbrania roztopowego czy roztopowo-opadowego. W normalnych warunkach nachylenie zwierciadła wody w Kani w odcinku ujściowym jest bardzo duże, rzędu 2-3 promili, a podczas spiętrzenia - 0,5 promila.
Podczas hydrologicznego lata , systemem zastawek, reguluje się odpływ z Kani tak, by opóźnić drenaż zlewni. Z reguły zachowuje się jedynie przepływ nienaruszalny, który wraz ze zrzutem ścieków z oczyszczalni w Gostyniu daje około 0,1 m3/s.

Średni roczny odpływ ze zlewni wyniósł więc około 0,21 m3/s, tj. około 60% wartości średniej wieloletniej, ale oczywiście średniej nie uwzględniającej oddziaływania systemu zastawek w dorzeczu Kani oraz jazów w korycie Kościańskiego Kanału Obry. Gdyby go wziąć pod uwagę, to mówilibyśmy o około 70%. Przepływ quasinaturalny zachowany jest natomiast powyżej ujścia Brzezinki do Kani. Poniżej bowiem znajdują się jeszcze punkty zrzutu ścieków z cukrowni w Gostyniu.

Poza przepływem naturalnym, w Kani notowany jest przepływ antropogeniczny związany z działaniem cukrowni (w okresie kampanii cukrowniczej - przeważnie wrzesień - grudzień) oraz oczyszczalni ścieków odprowadzającej do koryta Kani średnio 0,06-0,07 m3/s ścieków. W sumie w okresie lata hydrologicznego, udział ścieków przekracza nawet o 100% natężenie przepływu naturalnego.

Na koniec kilka słów o Brzezince, której poświęcę oddzielny post. Otóż dopływ odpowiada za istotną część odpływu całkowitego ze zlewni, szczególnie podczas wezbrań. Wynika to z ukształtowania terenu zlewni Brzezinki oraz obecności miasta w jej dolnej części. Generalnie, największe znaczenie z punktu widzenia wielkości wezbrań opadowych i roztopowych dla przepływu w Kani ma Brzezinka oraz dopływ wody kanalizacją deszczową z miasta Gostyń. Majowa kulminacja wezbrania rzędu 4 m3/s w profilu km 3+460 w Kani, w połowie pochodziła z Brzezinki, a w kilkunastu procentach z kanalizacji deszczowej. Oczywiście to był w pewnym sensie przypadek szczególny, bowiem strefa opadów przemieszczała się wzdłuż zlewni Brzezinki powodując gwałtowny wzrost stanu wody. Niemniej pamiętać trzeba, że Brzezinka zachowuje się jak potok górski, właśnie podczas gwałtownych opadów deszczu.