Handboek debietmeten in open waterlopen - Wageningen UR E-depot

In de praktijk wordt de Chézy-vergelijking hoofdzakelijk toegepast voor grote rivieren (breder
STOWA 2009-41 Handboek debietmeten in open waterlopen
dan circa 30 m) en de Manning-formule voor de kleinere waterlopen. In dit handboek zullen,
gezien de doelgroep, verder alleen Manning-waarden worden vermeld. De relatie tussen de
Manning n en de Nikuradse kN is te bepalen met ,
oktober 2009 1 1/
6
12R
Handboek debietmeten in open waterlopen
CManning = ⋅ R en CChezy
= 18log
, voor Manning Chezy geldt dan,
n
k N
C
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 Handboek debietmeten in open waterlopen
oktober 2009 C Handboek = debietmeten geldt dan, in open waterlopen
⎛ 1/
6 ⎞
⎛ 1/
6
1/
6
⎜
R
− ⎞⎛
1/
6 ⎞
1/
6
⎜
R ⎟
R
−⎜⎛
1/
6
⎟
1/
6
⎜
R
− ⎟
n = R R of
⎝⎜
18⋅n
⎞
1/
6
⎜
R
k
⎟⎜
⎟
n = n = of
⎝ 18⋅n
⎠
kN
= 12 R ⋅10
− ⎟
R
⎜
⎛ 1/
6
⎟
⎞
1/
6
⎠
of
⎝ 18⋅n
⎠
n = ⎛
k N = 12 R ⋅1046
⎛
12R
⎞ of N = 12 R ⋅10
⎝
⎜
R
− 18⋅n
⎠
⎟
R
k
12R⎛⎞
18log
12R
⎞
18 ⎜
⎜ log
⎜ ⎟ N = 12 R ⋅10
⎜ ⎟
n = 18log⎛
12R
⎞ of
⎝ 18⋅n
⎟
k
⎠
N = 12 R ⋅10
18log⎝
k
⎟
⎜
⎜⎛
12
⎝ kNR⎠
N ⎟
⎟⎞
18log
⎝ ⎜ k N ⎝⎠
⎠ ⎟
⎟k
N ⎠
Waarden voor Manning ⎝ k N ⎠coëfficiënten,
zoals die worden vermeld in de ISO-standaard 1070 [11],
Waarden Waarden voor voor Manning
voor Manning coëfficiënten, coëfficiënten, zoals
zoals die worden
die die worden vermeld
vermeld in
in
de
de in ISO-standaard
ISO-standaard de ISO-standaard 1070
1070 1070 [11], [11],
zijn
Waarden
gegeven
voor
in
Manning
Bijlage
coëfficiënten,
B. Deze waarden
zoals
vormen
die worden
slechts
vermeld
een
in
indicatie:
de ISO-standaard
als R klein
1070
is en
[11],
zijn Waarden gegeven voor
zijn [11], gegeven zijn
in Manning
gegeven
Bijlage coëfficiënten,
in Bijlage in
B.
Bijlage
Deze B. B. Deze waarden zoals
waarden vormen die worden
vormen slechts vermeld
slechts slechts een
een in
indicatie:
indicatie: de ISO-standaard
een indicatie: als R als
klein R als klein 1070
is en R het klein is en [11], het
is het en het
beddingmateriaal
zijn gegeven in Bijlage
erg grof,
B.
kunnen
Deze waarden
aanzienlijke
vormen
fouten
slechts
optreden.
een indicatie:
Daarnaast
als
is
R
kM ook
klein
afhankelijk
is en het
beddingmateriaal zijn gegeven in Bijlage
beddingmateriaal erg grof, B.
erg grof, kunnen Deze waarden
kunnen aanzienlijke vormen
aanzienlijke fouten slechts
fouten optreden. een indicatie:
optreden. Daarnaast als
Daarnaast Daarnaast is is kM
R
k ook is ook klein
kM afhan- afhankelijk is en het
ook afhankelijk
van
beddingmateriaal
de diepte en
erg
de
grof,
mate
kunnen
van begroeiing
aanzienlijke
van
fouten
een waterloop.
optreden. Daarnaast
In Bijlage
is kM B M is
ook
eveneens
afhankelijk
van beddingmateriaal de van kelijk
diepte de van diepte en erg
de
de grof,
diepte en mate kunnen
de en mate de
van
mate
begroeiing aanzienlijke
van begroeiing van fouten
van
een van een
waterloop. optreden. Daarnaast
een waterloop. In
In
Bijlage
Bijlage is
In B Bijlage is
B kM
eveneens
is ook
B eveneens afhankelijk een
is een eveneens een een
gecombineerd
van de diepte
stromingsmodel
en de mate van
beschreven,
begroeiing
waarin
van een
de
waterloop.
mate van begroeiing
In Bijlage B
is
is
opgenomen
eveneens
[Lit.
een
gecombineerd van de diepte
gecombineerd stromingsmodel en de mate van
stromingsmodel beschreven, begroeiing
beschreven, waarin van een
waarin waarin de waterloop.
de
mate
mate de mate van
van
begroeiing In Bijlage B
begroeiing van begroeiing is
is is
opgenomen
opgenomen eveneens
is opgenomen [Lit. een
[Lit.
6].
gecombineerd
Voor niet al
stromingsmodel
te sterk begroeide
beschreven,
waterlopen
waarin
kan
de
op
mate
deze
van
wijze
begroeiing
kM redelijk
is opgenomen
goed worden
[Lit.
6]. gecombineerd Voor 6]. [Lit. Voor niet
6]. Voor
al stromingsmodel
niet te
niet al sterk
al te te sterk begroeide beschreven,
begroeide begroeide waterlopen waarin
waterlopen kan de
kan
op mate
op kan deze
deze van
op wijze deze wijze begroeiing
k wijze kM redelijk redelijk is opgenomen
kM goed redelijk worden goed goed worden [Lit.
worden
benaderd
6]. Voor niet
met de
al te
formule:
sterk begroeide
kM = 0,3 ×
waterlopen
V0, waarin
kan
V0 het
op
percentage
deze wijze kM M openwater
redelijk
(niet
goed
begroeide
worden
benaderd 6]. Voor niet
benaderd met de al te
met formule: sterk begroeide
de formule: kM formule:
= kkM 0,3
= 0,3 = × waterlopen
0,3 x
V0, V × , waarin
waarin kan
V0, waarin V0 V het
het op
percentage V0
percentage deze wijze
het percentage openwater
openwater kM redelijk
openwater (niet begroeide
(niet goed
(niet begroeide worden
begroeide
deel)
benaderd
van het
met
totale
de formule: kM dwarsprofiel
= M is.
0,3 × V0, waarin V0 het percentage openwater (niet begroeide
0 0
deel) benaderd
deel) van
deel)
het met
van van
totale de formule:
het totale dwarsprofiel kM =
dwarsprofiel is. 0,3 × V0, waarin V0 het percentage openwater (niet begroeide
deel) van het totale dwarsprofiel is. is. is.
deel) van het totale dwarsprofiel is.
De voorwaarde voor het gebruik van de Manningformule is dat de stroming volledig turbulent is
De voorwaarde De De voorwaarde voor voor het
voor
gebruik het gebruik van
van
de van de
Manningformule de Manningformule is
is
dat
dat is de
de dat stroming
stroming de stroming volledig
volledig volledig turbu-
turbulent turbulent is is
en
De
de
voorwaarde
grens voor
voor
toepassing
het gebruik
(in de
van
VS)
de
luidt:
Manningformule 6 is dat −13
de
n
en de en grens
lent de grens is
voor
en de voor toepassing
grens toepassing voor toepassing
(in de (in VS) de (in
luidt: 6 R S ≥ 1,
9 10
VS) de VS) luidt: 6
−13
[Lit.
stroming
28].
volledig turbulent is
De voorwaarde voor het gebruik van de Manningformule −13
en de grens voor toepassing (in de VS) luidt: luidt: n 6 Rn
S ≥ R1
,
is
9S
10
dat de −13
≥ 1,
9 10
[Lit. stroming 28]. volledig turbulent is
n R S ≥ 1,
9 10 [Lit. 28]. [Lit. 28].
en de grens voor toepassing (in de VS) luidt: 6
−13
n R S ≥ 1,
9 10 [Lit. 28].
5.3.2 Bepaling debiet
Nadat de gemiddelde snelheid is berekend, kan uit de gemiddelde oppervlakte van het
dwarsprofiel en de gemiddelde snelheid de afvoer Q worden berekend:
Q = v ⋅ A
Of als de gemeten grootheden worden gebruikt,
1
(1) Q = ⋅ 2/3 1/2
R ⋅ S ⋅ A of (2) Q = C ⋅ 1/
2 1/2
R ⋅ S ⋅ A
n
De formule van Riggs geeft een vereenvoudiging van de verhangmethode voor steile beken,
waarbij het niet nodig is de ruwheid van de waterloop te schatten. De afvoer wordt gerelateerd
aan de oppervlakte van het dwarsprofiel en het verhang van de waterspiegel [Lit. 7]:
( ) 2
5.3.2 bepAling DebieT
5.3.2 Nadat Bepaling de gemiddelde debiet snelheid is berekend, kan uit de gemiddelde oppervlakte van het dwars-
Nadat de profiel gemiddelde en de gemiddelde snelheid snelheid is berekend, de afvoer Q kan worden uit berekend: de gemiddelde oppervlakte van het
dwarsprofiel en de gemiddelde snelheid de afvoer Q worden berekend:
Q = v ⋅ A
Of als de
Of
gemeten
als de gemeten
grootheden
grootheden
worden
worden
gebruikt,
gebruikt,
1
(1) Q = ⋅ 2/3
R ⋅ 1/2
S ⋅ A of (2) Q = C ⋅ 1/
2
R ⋅ 1/2
S ⋅ A
n
De formule De formule van Riggs van Riggs geeft geeft een een vereenvoudiging van de de verhangmethode voor steile voor beken, steile beken,
waarbij waarbij het niet het nodig niet nodig is de ruwheid is de ruwheid van van de waterloop de waterloop te te schatten. De afvoer wordt gerela- gerelateerd
aan de oppervlakte teerd aan de oppervlakte van het dwarsprofiel van het dwarsprofiel en het verhang en het verhang van de van waterspiegel de waterspiegel [Lit. [Lit. 7]:
log Q=
0,191+
1,33 log A+
0,05 log S - 0,056 ( log ) S
Berekeningen van de afvoer Q volgens deze vereenvoudigde verhangmethode blijken redelijk
overeen Berekeningen te komen van de met afvoer waarden Q volgens die deze worden vereenvoudigde gevonden verhangmethode als wel gebruik blijken wordt redelijk gemaakt van een
goed overeen geschatte te komen ruwheidscoëfficiënt.
met waarden die worden gevonden als wel gebruik wordt gemaakt van een
goed geschatte ruwheidscoëfficiënt.
5.3.3 Geschikte meetinstrumenten
5.3.3 geSchiKTe meeTinSTrumenTen
Voor Voor de de verhangmethode geschikte meetinstrumenten zijn: zijn:
• afstandmeters (meetlint/digitaal)
• positiebepaling afstandmeters (theodoliet/DGPS)
(meetlint/digitaal)
• waterstandsmeters positiebepaling (peilschaal/digitaal)
(theodoliet/DGPS)
• waterdieptemeters waterstandsmeters (meetstok/digitaal)
(peilschaal/digitaal)
waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
2
5.3.2 Bepaling debiet
Nadat de gemiddelde snelheid is berekend, kan uit de gemiddelde oppervlakte van het
dwarsprofiel en de gemiddelde snelheid de afvoer Q worden berekend:
Q = v ⋅ A
Of als de gemeten grootheden worden gebruikt,
1
(1) Q = ⋅ 2/3
R ⋅ 1/2
S ⋅ A of (2) Q = C ⋅ 1/
2
R ⋅ 1/2
S ⋅ A
n
De formule van Riggs geeft een vereenvoudiging van de verhangmethode voor steile beken,
waarbij het niet nodig is de ruwheid van de waterloop te schatten. De afvoer wordt gerelateerd
aan de oppervlakte van het dwarsprofiel en het verhang van de waterspiegel [Lit. 7]:
( )
log Q=
0,191+
1,33 log A+
0,05 log S - 0,056 log S
Berekeningen van de afvoer Q volgens deze vereenvoudigde verhangmethode blijken redelijk
overeen te komen met waarden die worden gevonden als wel gebruik wordt gemaakt van een
goed geschatte ruwheidscoëfficiënt.
5.3.3 Geschikte meetinstrumenten
Voor de verhangmethode geschikte meetinstrumenten zijn:
afstandmeters (meetlint/digitaal)
positiebepaling (theodoliet/DGPS)
waterstandsmeters (peilschaal/digitaal)
waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
2
5.3.2 Bepaling debiet
Nadat de gemiddelde snelheid is berekend, kan uit de gemiddelde oppervlakte van het
dwarsprofiel en de gemiddelde snelheid de afvoer Q worden berekend:
Q = v ⋅ A
Of als de gemeten grootheden worden gebruikt,
1
(1) Q = ⋅ 2/3
R ⋅ 1/2
S ⋅ A of (2) Q = C ⋅ 1/
2
R ⋅ 1/2
S ⋅ A
n
De formule van Riggs geeft een vereenvoudiging van de verhangmethode voor steile beken,
waarbij het niet nodig is de ruwheid van de waterloop te schatten. De afvoer wordt gerelateerd
aan de oppervlakte van het dwarsprofiel en het verhang van de waterspiegel [Lit. 7]:
log Q=
0,191+
1,33 log A+
0,05 log S - 0,056 log S
( )
Berekeningen van de afvoer Q volgens deze vereenvoudigde verhangmethode blijken redelijk
overeen te komen met waarden die worden gevonden als wel gebruik wordt gemaakt van een
goed geschatte ruwheidscoëfficiënt.
5.3.3 Geschikte meetinstrumenten
Voor de verhangmethode geschikte meetinstrumenten zijn:
afstandmeters (meetlint/digitaal)
positiebepaling (theodoliet/DGPS)
waterstandsmeters (peilschaal/digitaal)
waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
2
5.3.2 Bepaling debiet
Nadat de gemiddelde snelheid is berekend, kan uit de gemiddelde oppervlakte van het
dwarsprofiel en de gemiddelde snelheid de afvoer Q worden berekend:
Q = v ⋅ A
Of als de gemeten grootheden worden gebruikt,
1
(1) Q = ⋅ 2/3
R ⋅ 1/2
S ⋅ A of (2) Q = C ⋅ 1/
2
R ⋅ 1/2
S ⋅ A
n
De formule van Riggs geeft een vereenvoudiging van de verhangmethode voor steile beken,
waarbij het niet nodig is de ruwheid van de waterloop te schatten. De afvoer wordt gerelateerd
aan de oppervlakte van het dwarsprofiel en het verhang van de waterspiegel [Lit. 7]:
log Q=
0,191+
1,33 log A+
0,05 log S - 0,056 log S
( )
Berekeningen van de afvoer Q volgens deze vereenvoudigde verhangmethode blijken redelijk
overeen te komen met waarden die worden gevonden als wel gebruik wordt gemaakt van een
goed geschatte ruwheidscoëfficiënt.
5.3.3 Geschikte meetinstrumenten
Voor de verhangmethode geschikte meetinstrumenten zijn:
afstandmeters (meetlint/digitaal)
positiebepaling (theodoliet/DGPS)
waterstandsmeters (peilschaal/digitaal)
waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
2
log Q=
0,191+
1,33 log A+
0,05 log S - 0,056 log S
Berekeningen van de afvoer Q volgens deze vereenvoudigde verhangmethode blijken redelijk
overeen te komen met waarden die worden gevonden als wel gebruik wordt gemaakt van een
goed geschatte ruwheidscoëfficiënt.
5.3.3 Geschikte meetinstrumenten
Voor de verhangmethode geschikte meetinstrumenten zijn:
afstandmeters (meetlint/digitaal)
positiebepaling (theodoliet/DGPS)
waterstandsmeters (peilschaal/digitaal)
waterdieptemeters (meetstok/digitaal)
47
47