Warunki brzegowe

(Boundary Conditions)

Aby wyznaczyć początkowe położenie zwierciadła wody niezbędne jest określenie warunków brzegowych w końcowych przekrojach systemu rzecznego – w dolnym dla przepływów spokojnych i w górnym dla przepływów rwących. Jeżeli obliczenia będą wykonywane dla reżimu mieszanego, warunki brzegowe określone muszą zostać dla wszystkich przekrojów końcowych. Przepływy przez węzły wodne rozpatrywane są przy użyciu wewnętrznych warunków brzegowych zawartych automatycznie w tablicy w porządku określonym schematem systemu rzecznego. Użytkownik powinien określić jedynie niezbędne zewnętrzne (końcowe) warunki brzegowe – ma tutaj do dyspozycji cztery typy warunków:

  • znane położenie zwierciadła wody (ang. known watersurface elevations) – dla każdego z określonych zadaniem przepływów należy wprowadzić znane położenie zwierciadła wody.
  • głębokość krytyczna (ang. critical depth) – w tym przypadku nie jest wymagane wprowadzenie dodatkowych danych. Program obliczy głębokości dla wszystkich określonych przepływów i użyje ich jako warunku brzegowego.
  • głębokość normalna (ang. normal depth) – należy tutaj podać dodatkowo spadek linii energii, dla którego obliczona zostanie przy pomocy równania Manning’a głębokość normalna dla wszystkich zadanych przepływów. Za spadek linii energii może tu zostać przyjęty średni spadek linii dna koryta, bądź średni spadek zwierciadła wody w sąsiedztwie rozpatrywanego przekroju
  • krzywa konsumcyjna (ang. rating curve) – należy tu wprowadzić współrzędne znanych punktów krzywej konsumcyjnej przekroju. Dla każdego z zadanych przepływów wyznaczone zostanie, na drodze liniowej interpolacji pomiędzy wprowadzonymi punktami krzywej, położenie zwierciadła wody.

Jeżeli zachodzi potrzeba określenia warunków brzegowych, a nie dysponujemy danymi dotyczącymi położenia zwierciadła wody, skazani jesteśmy na samodzielne ich wyznaczenie lub wybranie obliczanych głębokości krytycznej bądź normalnej. Samodzielne wyznaczenie położenia zwierciadła wody obarczone może być błędem, który będzie się propagował na sąsiednie przekroje. Jeśli zależy nam na tym, żeby  otrzymać właściwe wyniki w bezpośrednim sąsiedztwie takiego końcowego przekroju, powinno się umieścić kilka dodatkowych przekrojów poprzecznych pomiędzy przekrojem nas interesującym a końcowym. W przypadku spokojnego reżimu przepływu, dodać należy kilka przekrojów powyżej dolnego przekroju o określonych warunkach brzegowych, a w przypadku reżimu rwącego dodać kilka przekrojów poniżej górnego przekroju brzegowego. Dla analizy przepływów o reżimie mieszanym zalecenie to dotyczy wszystkich obszarów brzegowych. Aby przekonać się, czy ilość dodanych przekrojów jest wystarczająca, można wykonać obliczenia dla kilku różnych warunków brzegowych dla tego samego natężenia przepływu. Jeżeli zwierciadło wody w interesującym nas przekroju położone jest na tym samym poziomie, oznacza to wystarczającą ilość dodatkowych przekrojów – warunek brzegowy nie będzie miał już wpływu na interesujący nas przekrój.