Wyznaczenie głębokości krytycznej

(Critical Depth Determination)

Głębokość krytyczna jest obliczana dla przekroju, w którym spełniony jest przynajmniej jeden z następujących warunków:

  • użytkownik zażądał jej obliczenia,
  • przyjęty został rwący (ang. supercritical) rodzaj ruchu,
  • obliczenia przeprowadzane są dla przekroju skrajnego (końcowego) – w tym przypadku obliczona wartość głębokości krytycznej służy do sprawdzenia, czy warunek brzegowy dla przekroju określony został właściwie, tj. czy możliwy jest przy wybranym rodzaju ruchu dla koryta, z wartości liczby Froude’a wynika konieczność sprawdzenia rodzaju ruchu związanego z wyznaczoną głębokością,
  • program nie mógł zbilansować równania energii, w granicach określonych wartością tolerancji, przed osiągnięciem maksymalnej liczby iteracji.

Całkowita wysokość energii w przekroju definiowana jest następująco:

$$ H = WS + \frac{\alpha v^2}{2g},\qquad \textrm{(2-19)} $$

gdzie: $WS$ wysokość zwierciadła wody,

$\frac{\alpha v^2}{2g}$ - wysokość prędkości.

Wykres zależności energii strumienia od napełnienia w przekroju

Rys. 2.6 Wykres zależności energii strumienia od napełnienia w przekroju

Głębokość krytyczna jest to głębokość, dla której całkowita wysokość energii strumienia jest minimalna. Jest ona wyznaczana poprzez zastosowanie procedury iteracyjnej, obliczającej wysokość energii dla kolejnych zwierciadeł wody, aż do osiągnięcia jej wartości minimalnej.
Program HEC-RAS dysponuje dwoma metodami wyznaczania głębokości krytycznej:

  • pierwsza, zwana metodą paraboli, przynosząca wyniki zdecydowanie szybciej, lecz zdolna do określenia pojedynczego minimum energii,
  • druga, zwana metodą siecznych – pozwala obliczyć do trzech minimów lokalnych energii i wyboru minimum absolutnego.