Modelowanie matematyczne zjawisk lodowych na wodach śródlądowych

Modelowanie matematyczne zjawisk lodowych na wodach śródlądowych

rok wydania: 2019, wydanie pierwsze
ilość stron: 142
ISBN: 978-83-7348-669-0   

Słowa kluczowe: bilans cieplny na powierzchni wody lub lodu, hydrodynamika rzek z pokrywą lodową, formowanie pokrywy lodowej na wodach śródlądowych, metody przeciwdziałania zatorom lodowym, model matematyczny i numeryczny dynamiki lodu, termiczny przyrost i zanik grubości pokrywy lodowej

Opis
Zjawiska lodowe występujące na rzekach w sezonie zimowym powodują istotną zmianę w charakterze hydraulicznym przepływu, oraz stanowią poważne wyzwanie dla administratorów i użytkowników rzek. Pomimo tego, na rynku polskim istnieje bardzo ograniczona liczba pozycji odnoszących się do tego tematu. Książka jest pierwszą publikacją mówiącą w sposób kompleksowy o zjawiskach lodowych na rzekach w kontekście ich opisu matematycznego.

Autor przedstawia równania opisujące ruch wody w rzekach z uwzględnieniem stałej pokrywy lodowej, jak i innych form lodu. Omawia również procesy formowania się lodu i pokrywy lodowej na rzekach oraz formułuje opis matematyczny dynamiki lodu na wodach śródlądowych. Wiele miejsca w książce zajmuje opis zjawiska zatoru lodowego oraz przegląd metod technicznych służących przeciwdziałaniu zatorom. Całość uzupełnia szerokie przedstawienie problemów lodowych, z jakim spotykamy się podczas sezonu zimowego oraz przykłady praktyczne sytuacji występujących na głównych polskich rzekach. Książka jest napisana w sposób umożliwiający czytelnikowi samodzielne prześledzenie i wyprowadzenie wielu z przedstawionych równań.

Zamysłem autora było skierowanie książka głównie do osób interesujących się modelowaniem matematycznym, lecz również do zarządców i użytkowników rzek, specjalistów z dziedziny hydrotechniki i gospodarki wodnej oraz studentów budownictwa i inżynierii środowiska.

Spis treści
Wykaz ważniejszych oznaczeń / 7
Wstęp / 11    
Cel, zakres i struktura pracy / 13
1. Hydrodynamika rzek z pokrywą lodową / 17
1.1. Jednowymiarowy model przepływu nieustalonego z pokrywą lodową / 17
1.2. Dwuwymiarowy model przepływu nieustalonego z dynamicznymi formami lodu / 23
2. Formowanie pokrywy lodowej na wodach śródlądowych / 28
2.1. Formowanie lodu krystalicznego / 29
2.2. Powstawanie lodu prądowego (śryżu) / 34
3. Model matematyczny dynamiki lodu / 39
4. Model numeryczny dynamiki lodu / 43
4.1. Metoda wygładzonej hydrodynamiki cząstek (sph) / 43
4.2. Równania dynamiki lodu przy wykorzystaniu metody sph / 49
5. Bilans cieplny na powierzchni wody lub lodu / 51
5.1. Promieniowanie krótkofalowe słońca / 52
5.2. Promieniowanie długofalowe / 56
5.3. Strumień ciepła na skutek parowania / 57
5.4. Strumień ciepła w efekcie konwekcji / 58
5.5. Strumień ciepła na skutek opadu atmosferycznego / 58
5.6. Przykład obliczeniowy / 59
5.7. Aproksymacja liniowa bilansu cieplnego / 60
6. Termiczny przyrost i zanik grubości pokrywy lodowej / 62
6.1. Modelowanie matematyczne przyrostu pokrywy lodowej / 62    
6.2. Metoda sumy temperatur ujemnych (fdd) / 63
6.3. Obliczenie grubości pokrywy lodowej na zbiorniku włocławek / 65
7. Zatory lodowe / 74
7.1. Modelowanie numeryczne zatoru lodowego / 76
8. Metody przeciwdziałania zatorom lodowym / 83    
8.1. Metody bierne / 83
8.1.1. Przegrody stałe / 83
8.1.2. Przegrody pływalne / 85
8.1.3. Modelowanie matematyczne przegród lodowych / 87
8.2. Metodyczynne / 93
8.2.1. Lodołamanie przy wykorzystaniu poduszkowców / 93
8.2.2. Lodołamanie przy wykorzystaniu ładunków wybuchowych / 94
8.2.3. Usuwanie lodu z wykorzystaniem sprzętu budowlanego / 95
8.2.4. Usuwanie lodu przy użyciu lodołamaczy / 95
9. Zagadnienia praktyczne związane z występowaniem lodu na   
rzekach / 100    
9.1. Zjawiska lodowe na dolnej odrze / 103  
9.2. Zjawiska lodowe na dolnej wiśle / 109
9.2.1. Zbiornik włocławek / 110  
9.2.2. Ujście wisły / 114  
9.2.3. Projekt stopnia wodnego poniżej włocławka / 122
Podsumowanie i wnioski / 127
Załącznik / 129
Bibliografia / 134    
Streszczenie w języku polskim  / 141
Streszczenie w języku angielskim / 141