LIETUVOS ŽEMĖS ŪKIO UNIVERSITETAS VANDENS ŪKIO IR ŽEMĖTVARKOS FAKULTETAS Hidrotechnikos katedra
Tomas Kaminskas
NEVĖŽIO UPĖS TIES KĖDAINIAIS GAMTOSAUGINIS TVARKYMAS Magistrantūros studijų baigiamasis darbas
Studijų sritis: Technologijos mokslai Studijų kryptis: Aplinkos inžinerija Studijų programa: Hidrotechnikos inžinerija
Akademija, 2009 Magistrantūros studijų baigiamojo darbo valstybinė kvalifikavimo komisija: (Patvirtinta Rektoriaus įsakymu Nr. )
Pirmininkas: LR Žemės ūkio ministerijos sekretorius, doc. dr. Kazys Sivickis Nariai: 1. Vandentvarkos katedros doc. dr. A. Dumbrauskas 2. Melioracijos katedros doc. dr. L. Kinčius 3. Hidrotechnikos katedros doc. dr. A. Radzevičius 4. Statybinių konstrukcijų katedros prof. Č. L. Ramonas
Mokslinis vadovas doc. dr. Arvydas ŠIKŠNYS, LIETUVOS ŽEMĖS ŪKIO UNIVERSITETAS
Recenzentas doc. dr. Gražina ŽIBIENĖ, LIETUVOS ŽEMĖS ŪKIO UNIVERSITETAS
Katedros vedėjas doc. dr. Algirdas RADZEVIČIUS, LIETUVOS ŽEMĖS ŪKIO UNIVERSITETAS
Oponentas prof. Antanas MAZILIAUSKAS, LIETUVOS ŽEMĖS ŪKIO UNIVERSITETAS
2 SANTRAUKA
Pagrindinis šio darbo tikslas – išanalizuoti įvairius Nevėžio upės ties Kėdainiais gamtosauginio tvarkymo variantus, sumodeliuoti ir įvertinti jų įtaką upės hidraulinio- hidrologinio režimo pokyčiams. Nagrinėjamas 270 m ilgio Nevėžio upės ruožas yra pačiame Kėdainių senamiesčio centre tarp pėsčiųjų ir automobilių tiltų. Upės gamtosauginio tvarkymo pagrindinis tikslas – pagerinti estetinį upės vaizdą vasaros sausmečių metu, sudaryti upėje nedideles patvankas taip, kad nepablogėtų potvynio praleidimo sąlygos. Šiame darbe buvo panaudotos šiuolaikinės informacinės technologijos: GIS duomenų bazės ir moderni atvirų vandens telkinių hidrodinamikos skaitmeninio modeliavimo programinė įranga. Modelio duomenų paruošimui ir analizei buvo panaudotos GIS programos ArcView GIS 3.2, kurių pagalba buvo sukurti skaitmeniniai vagos dugno reljefo modeliai. Hidrodinamikos modeliavimui ir gautų rezultatų analizei bei vizualizavimui panaudotas kompiuterinių programų paketas MIKE 21. Tvarkant Nevėžio upės ruožą buvo išnagrinėti upės vandens patvenkimo variantai vagos dugne įrengtais slenkstukais ir išanalizuotas jų poveikį upės hidrauliniam– hidrologiniam režimui. Nustatyta, kad tvarkant šį upės ruožą ekonomiškiausias ir efektyviausias sprendimas yra įrengti vieną nedidelį slenkstuką. Pagrindiniai žodžiai: gamtosauginis, MIKE 21 HD programa.
3 SUMMARY
The main purpose of this paper is to analysed various Nevėžis River at Kedainiai environmental management options and their impact on the modeled river hydraulic – hydrological regime change. Examined 270 m long stretch of the river is between the pedestrian and automobile bridges in the Kedainiai Old Town center. This work used the open water hydrodynamic numerical models. Model data preparation and analysis have been used in the GIS database and digital watercourse bottom terrain models, ArcView GIS 3.2 software and the hydrodynamic modeling software package MIKE 21 HD. Dealings Nevėžis river section were examined in the river water affluent options watercourse bottom equipped spillways and analyzed their effects on river hydraulic – hydrological regime. Found that the management of the river section and the most cost- effective solution is to install a small spillway. Keywords: environmental, MIKE 21 HD program.
4 TURINYS ĮVADAS...... 6 1. LITERATŪROS APŽVALGA...... 8 1.1. Upės ir jų baseinų pagrindinės charakteristikos ...... 8 1.2. Nevėžio upė ir jo baseinas...... 11 1.3. Kokie galimi vagotvarkos variantai...... 17 1.4. Nagrinėjamo upės ruožo padėties analizė ...... 19 1.5. Nevėžio vandens kokybė ...... 20 2. TYRIMO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI...... 22 3. TYRIMO METODIKA IR ORGANIZAVIMAS...... 23 3.1. Pradiniai duomenys ir jų transformacijos ...... 23 3.2. Hidrodinamikos skaitmeninis modelis ...... 24 3.3. Batimetrinių duomenų paruošimas ...... 29 3.4. Pakraštinių sąlygų nustatymas...... 30 3.5. Hidrodinamikos skaitmeninio modelio derinimas ...... 31 3.6. Nagrinėjamo Nevėžio ruožo vagos reguliavimas...... 33 3.7. Hidrologinės sąlygos...... 34 3.8. Vagos reguliavimo variantai...... 34 3.9. Tyrimų rezultatų palyginamoji analizė ...... 35 4. TYRIMO REZULTATŲ ANALIZĖ IR APTARIMAS ...... 36 4.1. Upės dugno ir užliejamų šlaitų charakteristika...... 36 4.2. Nagrinėjami vagotvarkos variantai ...... 38 4.3. Upės hidrodinamikos modeliavimo esamomis sąlygomis (0 variantas) rezultatai 40 4.4. Upės hidrodinamikos modeliavimo su vieno slenksčio variantais ...... 43 4.5. Upės hidrodinamikos modeliavimo su 2 slenksčių variantais ...... 47 4.6. Optimalus slenkstuko aukštis...... 48 IŠVADOS ...... 50 LITERATŪRA ...... 51
5 ĮVADAS
Lietuvoje upės jau nuo seno traukė žmonių dėmesį, prie jų yra įsikūrę beveik visi didieji Lietuvos miestai, daug miestelių ir kaimų. Lietuvoje yra priskaičiuojama apie 29 000 upių ir upelių, kurių bendras ilgis yra apie 63,7 tūkst. kilometrų. 750 upių yra ilgesnės nei 10 kilometrų, o 19 – ilgesnės nei 100 kilometrų. Taigi didelių upių pas mus yra nedaug, jų bendras ilgis – apie 3500 kilometrų, o tai sudaro tik 5,5 % bendro upių tinklo, kuris mokslininkų yra vadinamas hidrografiniu tinklu. Didžiąją jo dalį Lietuvoje sudaro trumpesnės nei 10 kilometrų ilgio upės (Kontautas, 2001). Nevėžis, viena iš didesnių šalies upių (penktoji pagal baseino plotą), teka Vidurio Lietuvos žemuma. Jo baseine vyrauja mažai vandeniui laidūs moreniniai priemoliai ir priesmėliai. Vidutinis Nevėžio debitas Kėdainiuose sudaro 18,40 m³/s, minimalus vasaros – 0,20 m³/s. Pavasario potvynio metu nuteka apie 51% viso metinio nuotėkio. Per žiemos poplūdžius vandens lygis aukštupyje pakyla 1,5 m, vidurupyje 2-3 m, žemupyje 3 m. Kartais žiemos poplūdžiai būna didesni už vasaros potvynius. Potvynių metu, Nevėžis Kėdainių rajone užlieja didelius lygumų plotus. Kad apsaugoti gyvenamuosius namus yra sudarytos dambos. Per pastaruosius dešimtmečius Nevėžio vidurupyje buvo daug antropogeninių pokyčių, vienas iš jų – spartus Kėdainių miesto vystymasis. Dabar Kėdainiai yra svarbus Lietuvos pramonės ir tranzito miestas, užimantis 25,5 kv. km dydžio plotą. Mieste gyvena per 35 tūkst. gyventojų, kurių dauguma lietuvių. Kėdainių senamiestis – valstybinės reikšmės urbanistikos paminklas, užimantis 87 ha plotą. Jame yra 29 istorinės gatvės ir 4 turgaus aikštės, išsidėsčiusios šiaurinėje, rytinėje, pietinėje ir vakarinėje Senamiesčio dalyse. Siekiant išanalizuoti Nevėžio upės ties Kėdainiais gamtosauginio tvarkymo variantus yra modeliuojama jų įtaka upės hidraulinio-hidrologinio režimo pokyčiams. Šiems pokyčiams įvertinti gali būti naudojami įvairūs metodai. Šiuo metu upių hidraulikos uždavinių sprendimui yra naudojami tiek paprasti hidrauliniai skaičiavimai arba vienmačiai hidrodinamikos modeliai (Gailiušis, 1996), tiek sudėtingi skaitmeniniai dvimačiai hidrodinamikos modeliai (Šikšnys ir kt., 2006). Analizuojant ir tiriant gamtoje vykstančius sudėtingus hidraulinius procesus, projektuojant įvairius hidrotechnikos statinius ir prognozuojant jų poveikį aplinkai tenka susidurti su ypatingai sudėtingais uždaviniais, kuriems spręsti nepakanka paprastų hidraulikos formulių. Tokiais atvejais taikomas hidraulinių reiškinių modeliavimas.
6 Atvirų vandens telkinių hidrodinamikos skaitmeninis modeliavimas yra palyginti naujas ir ypatingai sparčiai besivystantis tyrimų metodas, taikomas gamtoje vykstančių įvairių hidraulinių reiškinių moksliniams tyrimams, sudėtingų hidrotechnikos statinių projektavimui ir jų poveikio aplinkai vertinimui. Tyrimams atlikti naudojama naujausi programų paketai Arcview ir MIKE 21 HD, kurie, atliekant hidrodinamikos skaitmeninį modeliavimą palengvina ir paspartina tyrimus ir gautų duomenų analizę. Tokiu būdu galima tiksliau ir patikimiau įvertinti upes vagos kompleksiško reguliavimo ir priežiūros galimybes. Nors pastaraisiais metais vandens išteklių valdymas ir apsauga buvo ir yra laikoma vienu iš aplinkos apsaugos prioritetų, vėl atsiranda poreikis žymiai padidinti investicijas į vandens sektorių. Visų pirma tai siejama su Europos Sąjungos reikalavimų įgyvendinimu. Vadovaujantis šiomis nuostatomis Lietuvoje parengti teisiniai aktai atitinkantys Europos Sąjungos dokumentus, tame tarpe ir Europos kraštovaizdžio konvenciją, Lietuvoje ratifikuotą 2002 metais. 2006 metais buvo atlikta galimybių studija „Nevėžio upės tvarkymas Kėdainių miesto teritorijoje“. Pagrindinis studijos tikslas buvo: atlikti Nevėžio upės atkarpos, esančios Kėdainių mieste, vandens kokybės įvertinimą, įvertinti pramonės taršos įtaką upės vandens kokybei, numatyti ir rekomenduoti upės ir krantų valymo bei gamtosauginio tvarkymo būdus ir įvertinti jų kaštus. Naudojant šiuolaikines informacines technologijas ir modernius tyrimų metodus galima atlikti išsamius tyrimus, įvertinti gautų rezultatų patikimumą ir gauti pagrįstas išvadas, ir rekomendacijas. Šiame darbe nagrinėjamas Nevėžio upės 270 m ilgio ruožas tarp pėsčiųjų ir automobilių tiltų. Analizuojami įvairūs upės gamtosauginio tvarkymo variantai įrengiant slenkstukus. Darbo tikslas: ištirti Nevėžio upės ruože projektuojamų vagotvarkos darbų poveikį upės hidrauliniam – hidrologiniam režimui.
7 1. LITERATŪROS APŽVALGA 1.1. Upės ir jų baseinų pagrindinės charakteristikos
Lietuvos teritorijoje yra apie 29 tūkst. vandentakių, ilgesnių kaip 0,25 km. Tiksliai nustatytas upių ir upelių, ilgesnių kaip 3 km, skaičius – jų yra net 4418. Per Lietuvą teka 17 upių, ilgesnių kaip 100 km: Nemunas (bendras ilgis – 937 km), Neris (510 km), Venta (343 km), Šešupė (298 km), Šventoji (246 km), Nevėžis (209 km), Merkys (203 km), Minija (202 km), Nemunėlis (199 km), Jūra (172 km), Mūša (157 km), Lėvuo (140 km), Šušvė (135 km), Dubysa (131 km), Širvinta (129 km), Šešuvis (115 km), Mituva (102 km). Prie didesniųjų upių priskirtina ir Ventos intakas Virvyčia (99,7 km), Dubysos intakas Kražantė (96 km) bei Neries intakas Žeimena, kurios ilgis, priklausomai nuo ištakų apibūdinimo, siekia iki 114 km. Ilgiausia upė, visa sutelpanti Lietuvos žemėse, yra Šventoji. Lietuvoje prasideda dar keletas didelių upių, tačiau Lietuvos teritorijoje esantis jų ruožas – trumpesnis nei 100 km. Tai – Dysna (173 km), Švėtė (118 km), Katra (109 km), Bartuva (101 km). Didžiausioji Lietuvos upė – Nemunas, prasidedanti Baltarusijoje, į pietvakarius nuo Minsko. Tai 14 pagal ilgį Europos ir 4 – Baltijos jūros baseino upė. Tiesiogiai į Nemuną įteka 105 intakai, iš jų 15 – ilgesni kaip 100 km. Nemunas – tarptautinė upė: 48 % jo baseino yra Lietuvoje, 46 % – Baltarusijoje, o likusi dalis – Lenkijoje, Rusijoje (Karaliaučiaus krašte) ir Latvijoje. 116 km Nemunas teka valstybių sienomis, o 359 km – Lietuvos teritorija. Lietuvos upėms būdingi pavasario potvyniai, o Vakarų Lietuvoje – ir žiemos poplūdžiai. Nemuno ir Neries vidurupyje per potvynius vandens lygis gali pakilti net 10 m. Didžiausia pavojingų potvynių tikimybė yra Nemuno deltoje. Pavasario potvyniai čia vidutiniškai tęsiasi apie 60 dienų (atskirais metais – iki 95 dienų). Vidutiniškai kartą per dešimtmetį Nemuno deltoje užliejama apie 300 km2 (šioje teritorijoje gyvena 3,3 tūkst. žmonių, ¾ jos sudaro žemės ūkio naudmenos). Per vieną didžiausių stebėtų potvynių 1958 m. Nemuno deltoje ir pamaryje buvo užlieta 1300 km2 (iš jų Lietuvoje – daugiau kaip 570 km2). Dėl drėgmės pertekliaus ir ledynmečio palikimo Lietuvoje susidarė tankus hidrografinis tinklas, o dėl kitų gamtinių sąlygų (pirmiausia – skirtingo kritulių ir garavimo santykio) – didelė vandenų įvairovė ir regioniniai hidrologinio režimo skirtumai. Daugiausia vandens paviršiumi nuteka iš aukštumų, tarp kurių ypač išsiskiria vakarinis Žemaičių aukštumos šlaitas, vidutiniškai tiekiantis net 14 l vandens per sekundę iš vieno kvadratinio kilometro. Vidurio ir Šiaurės Lietuvos lygumose paviršiumi nuteka vos 4–5 l vandens per sekundę iš vieno kvadratinio kilometro (http://www.Lietuva.lt ).
8 Lietuvos respublikos upių hidrografinį tinklą sudaro šie pagrindiniai upių baseinai (1.1 pav.). Pagal Bendrojoje vandens politikos direktyvoje pateikiamą apibrėžimą Lietuvos teritorijoje išskiriami 7 tarptautiniai baseinai: 1. Nemuno 2. Lielupės 3. Dauguvos, 4. Ventos 5. Bartuvos 6. Šventosios 7. Priegliaus. Be to, yra maži vien Lietuvos teritorijoje esantys tiesioginiai Baltijos jūros ir Kuršių marių intakų baseinai, kuriuos galima apjungti į vieną Lietuvos pajūrio upių baseiną. Didžiausią plotą užimantis Nemuno baseinas skirstomas į 10 pabaseinių: 1. Nemuno mažųjų intakų (su Nemunu) pabaseinis, 2. Merkio pabaseinis, 3. Neries mažųjų intakų (su Nerimi) pabaseinis, 4. Žeimenos pabaseinis, 5. Šventosios pabaseinis, 6. Nevėžio pabaseinis, 7. Dubysos pabaseinis, 8. Šešupės pabaseinis, 9. Jūros pabaseinis, 10. Minijos pabaseinis. Antras pagal dydį Lielupės baseinas skirstomas į 3 pabaseinius: 1. Lielupės mažųjų intakų pabaseinis, 2. Mūšos pabaseinis, 3. Nemunėlio pabaseinis.
9
1.1 pav. Lietuvos upių baseinai Duomenų šaltinis: Aplinkos apsaugos agentūra (http://www.aaa.lt)
10
1.2. Nevėžio upė ir jo baseinas
Nevėžis – dešinysis Nemuno intakas. Tiriamoji upė priklauso Nemuno baseinui. Ilgis 209 km, baseino plotas 6140 km2. Prasideda netoli Grybulių (Anykščių raj.), 6 km į pietryčius nuo Troškūnų. Teka į šiaurės vakarus pro Raguvą, per Panevėžį, Naujamiestį, Krekenavą (Panevėžio raj.), per Kėdainius, pro Babtus (Kauno raj.). Nevėžis įteka į Nemuną 199 km nuo jo žiočių, ties Raudondvariu (Kauno raj.) (TL enciklopedija, 1987). Pagal mikroklimatinį Lietuvos rajonavimą Nevėžio baseinas priklauso Vidurio Lietuvos klimatiniam parajonui, kuriam būdingi šilti pavasariai ir vasaros, taip pat mažiausias kritulių kiekis. Vidutinė metinė oro temperatūra 5,6 – 6,5oC. Teigiamos temperatūros paprastai nusistovi kovo mėn., bet šalnų pasitaiko ir birželyje. Rudenį, lapkričio antroje pusėje, temperatūra pastoviai nukrinta žemiau 0oC. Neigiamų temperatūrų trukmė paprastai 4 mėnesiai (Gaigalis ir kt., 1979). Nevėžio baseinas vakaruose ribojasi su Dubysos, šiaurėje su Mūšos, rytuose su Šventosios ir Neries baseinais (1.2 pav.). Baseinas gana simetriškas (43 % baseino ploto dešinėje pusėje, 57 % - kairėje). Jis apima Vidurio žemumos dalį, kurioje daug drėgnų dirvožemių. Melioracija palengvino paviršinį nutekėjimą ir šiek tiek padidino debitus. Panevėžyje (141 km nuo žiočių) įrengtas 84 ha tvenkinys. Kėdainių rajone (71 km nuo žiočių), ties Kruostu, įrengtas 42 ha Kruosto HE tvenkinys. 30 km ilgio Nevėžio ruožas nuo žiočių iki Babtų tinka laivybai (TL enciklopedija, 1987). Tai tipiška lygumų upė. Baseino dirvožemiai daugiausia susidarę iš sunkesnės mechaninės sudėties uolienų. Dėl didelio jų karbonatingumo ir trumpesnio lietingo laikotarpio Nevėžio lygumos dirvožemiai negiliai išplauti ir mažai nujaurėję. Iliuvinis sunkesnės mechaninės sudėties dirvožemio horizontas čia yra negiliai. Virš jo susilaiko vanduo net ir po smarkaus lietaus, ir viršutiniame sluoksnyje susidaro drėgmės perteklius. Todėl Nevėžio baseino lygumoje labai daug velėninių glėjiškų dirvožemių. Jie dominuoja vidurupyje ir didelėje žemupio dalyje, ypač kairėje baseino pusėje (Gaigalis ir kt., 1979). Baseine labai mažai ežerų, o dauguma pelkių ir užpelkėjusių plotų jau nusausinti. Minėtos fizinės geografinės sąlygos lemia labai nevienodą Nevėžio nuotėkį per metus. Pavasarį būna dideli potvyniai, o vasarą ir žiemą – labai žemas vandens lygis (TL enciklopedija,1987).
11
1.2 pav. Nevėžio baseinas Duomenų šaltinis: Aplinkos apsaugos agentūra (http://www.aaa.lt)
Upė teka priešinga žemės paviršiaus nuolydžiui kryptimi. Jo vidurupis ir žemupys nuolaidus į pietus, o Vidurio Lietuvos žemuma žemėja į šiaurę. Šis reiškinys aiškinamas taip: Nevėžio atskiros atkarpos susiformavo prieledyninių baseinų vandenims prasiveržus į pietus, į pradėjusį tuo metu formuotis Nemuną. Dėl vėlesnio žemės paviršiaus iškilimo Vidurio Lietuvos žemuma pasidarė nuolaidi į šiaurę, bet Nevėžio kryptis jau nepasikeitė (Gaigalis ir kt., 1979).
12 Upės kritimas – tik 73 m, vidutinis nuolydis – 0,00035, nors įvairiose atkarpose skiriasi: aukštupyje – 0,00092 – 0,00056, žemupyje - tik 0,00005. Upių tinklo tankumas – 1,18 km/km2, debitas – apie 33 m2/s, nuotėkio modulis – 5,4 l/s km2. Nevėžis yra viena iš dirbtinai maitinamų upių. Ji gauna 4 – 4,5 m3/s vandens iš Šventosios. Paprastai dėl sausinimo darbų upių tinklo tankumas padidėja. To negalima pasakyti apie Nevėžio baseiną. Nors baseine nusausinti dideli plotai, tačiau upių tinklo tankumas nepadidėjo, vietomis net sumažėjo, nes daugelio mažų upelių vandenys čia teka ne atvirais grioviais, o drenažu. Intakai. Nevėžis turi daug intakų, kurių priskaičiuojama apie 70 (1.3 pav.). Dauguma tai maži upeliai. Didžiausi Nevėžio kairieji intakai – Alantas, Juoda, Molainia, Upytė, Linkava, Obelis, Barupė, Gynia. Didžiausi Nevėžio dešinieji intakai – Juosta, Kiršinas, Liaudė, Kruostas, Dotnuvėlė, Smilga, Šušvė, Aluona, Strūna. (TL enciklopedija, 1987). Intakų charakteristikos nurodytos 1.1 lentelėje.
13
1.3 pav. Nevėžio baseino hidrografinė schema (pagal Gailiušį ir kt., 2001)
14 1.1 lentelė. Nevėžio intakų charakteristikos (pagal Gailiušį, 2001) Atstumas Baseino plotas, km2 Įtekėjimo Pavadinimas nuo žiočių, Ilgis, km krantas intako su intaku km 1 2 3 4 5 6 N-3 199,6 kairysis 3,9 4,2 24,9 Nevėžė 192,4 kairysis 12,5 26,1 70,6 Pienia 192,2 kairysis 15,7 56,9 127,5 Liepeika 190,6 kairysis 5,0 9,2 138,4 Juostinėlis 189,6 dešinysis 4,6 8,4 151,3 Lankstupys 183,9 kairysis 4,9 5,0 167,4 Enčia 183,3 kairysis 10,3 22,8 190,4 Ringužis 164,1 dešinysis 6,2 6,4 234,4 Alkupis 161,3 kairysis 11,6 14,8 255,2 Opstainė 155,5 kairysis 14,4 42,7 305,8 Alanta 154,8 kairysis 31,9 118,5 424,5 Juoda 151,8 kairysis 34,7 317,5 744,0 Aulamas 147,6 dešinysis 12,1 25,3 755,3 Juosta 145,7 dešinysis 50,8 273,3 1050,1 Dembavos upelis 143,7 kairysis 3,8 3,9 1056,3 Žagienis 139,6 kairysis 11,1 27,3 1089,7 Nendrė 136,4 kairysis 5,6 7,5 1104,8 Šermutas 134,2 kairysis 11,3 16,5 1126,3 Molaina 129,9 kairysis 21,0 64,5 1196,0 Sanžilė 128,5 dešinysis 7,8 57,3 1253,6 Uostrautas 125,5 kairysis 5,4 9,3 1265,6 Liekupis 124,5 dešinysis 6,0 7,8 1273,8 Sudramala 122,7 dešinysis 12,4 20,4 1298,4 Trikojis 120,0 dešinysis 3,3 5,5 1307,9 Kiršinas 115,0 dešinysis 46,6 409,7 1727,8 Taurulis 110,6 dešinysis 4,6 19,5 1756,0 Svirnupis 109,2 dešinysis 10,4 18,4 1781,9 Vadaktis 108,4 dešinysis 17,8 32,8 1815,7 Šventupis 105,4 dešinysis 18,6 34,2 1854,8 Deblonas 104,8 kairysis 6,2 10,0 1866,2 Upytė 101,1 kairysis 39,5 252,0 2122,3 Neivirupis 100,6 kairysis 4,8 6,5 2129,0 Ožupis 100,4 dešinysis 4,2 4,6 2133,6 Linkava 98,3 kairysis 36,8 163,4 2299,3 Lokauša 97,9 dešinysis 17,6 49,9 2349,3 Šienėperšis 96,3 dešinysis 3,8 5,0 2355,8 Liaudė 86,6 dešinysis 39,2 183,5 2597,8 Liepupys 85,6 kairysis 4,8 6,9 2605,3 Liepupys 84,3 dešinysis 7,3 10,5 2616,7 Brasta 80,0 kairysis 5,3 18,5 2641,7 Kruostas 76,4 dešinysis 8,0 15,5 2664,7 Kruostas 71,5 dešinysis 28,9 99,7 2770,4 Baltupis 67,2 dešinysis 4,8 2,7 2778,7 Žalesys 64,5 kairysis 11,9 16,1 2796,8 Alkupis 63,6 kairysis 12,3 41,8 2839,0
15 1 2 3 4 5 6 Dotnuvėlė 59,4 dešinysis 60,9 192,7 3041,5 Smilga 58,5 dešinysis 32,0 208,8 3250,6 Obelis 55,6 kairysis 53,3 673,8 3930,8 Šerkšnys 52,2 kairysis 13,7 34,6 3971,6 Ašarėna 52,1 kairysis 6,4 8,8 3980,4 N-2 51,2 dešinysis 5,3 10,7 3991,4 Upytė 45,6 dešinysis 5,6 8,4 4009,1 Barupė 43,7 kairysis 48,2 322,4 4337,5 Šušvė 36,3 dešinysis 134,6 1165,4 5513,2 Aluona 33,0 dešinysis 29,7 123,3 5644,0 Striūna 30,0 dešinysis 27,7 132,3 5780,7 Gynia 25,7 kairysis 35,8 156,3 5941,2 Asiūklys 22,3 dešinysis 5,6 5,1 5954,9 Kiaunupis 20,9 kairysis 13,7 19,9 5980,6 Alksnupis 20,0 dešinysis 7,4 6,6 5988,0 Vejuona 18,2 dešinysis 19,8 47,7 6039,5 Sausinė 13,3 kairysis 10,7 19,6 6070,1 Upytė 11,9 dešinysis 5,9 11,9 6088,0 N-1 9,3 kairysis 3,6 3,1 6094,2 Bajoriškė 6,8 dešinysis 3,3 3,4 6100,4 Lieda 6,2 kairysis 7,2 10,1 6111,3 Akmeninis 4,8 dešinysis 3,7 5,0 6118,3 Plytupys 2,7 kairysis 7,1 12,3 6132,7
Nevėžio upė pagal nuolydį ir tėkmės kryptį išsiskiria į dvi atkarpas: trumpesniąją aukštutinę (iki Sanžilės žiočių, ties Berčiūnais) ir ilgesniąją žemutinę. Aukštutinėje dalyje slėnis 200 – 300 m pločio ir 5 – 10 m gylio. Žemutinėje atkarpoje Nevėžis teka plačiu (~ 1 km pločio) ir giliu (15 – 20 m) slėniu, kurį išplovė tirpstančio ledo vandenys, ir daro daugybę kilpų.
16
1.3 Kokie galimi vagotvarkos variantai
Upėse nuolat tekantis vanduo keičia vagos vietą, vaogos pobūdį, parametrus (gylį, plotį, dugno nuolydį ir kt.). Sėkmingai laivininkystės vystymui visas vandens kelias turi atitikti jam keliamus reikalavimus. Vandens kelias, skirtas laivams plaukioti, vadinamas farvateriu. Jis paženklinamas specialiais ženklais, dažnai tikrinamas ir jei reikia taisomas. Nuolatinis dugninių nešmenų judėjimas farvaterį gali užnešti – suseklinti arba išplauti. Tam, kad vandens tėkmė gerai formuotų farvaterį, statomi vagotvarkos statiniai: bunos, dambos, krantų tvirtinimo statiniai. Bunos – tai neaukšti grunto, akmenų ar betono – gelžbetonio trapecinio profilio statiniai, nutiesti į upės vagą 70 – 110º kampu (dažniausiai 90º) kranto linijos atžvilgiu nuo vieno ar nuo abiejų upės krantų. Jos gali užimti 0,25 – 0,5 upės vagos pločio. Bunos gali būti dugninės – visą laiką esančios po vandeniu; sausmetinės – apsemiamos per potvinius; potvaninės – niekada neapsemiamos. Bunos suplaunamos hidromechanizacijos priemonėmis arba supilamos mechaninėmis grunto kasimo-pervežimo priemonėmis, arba sukraunamos iš akmenų, betono ir gelžbetonio masyvų. Bunų viršus bei šlaitai gali būti tvitinami pagal techniniame projekte numatytas konstrukcijas. Suplautinėms bunoms gruntas paprastai imamas iš upės vagos tiesiant arba gilinant farvaterį. Supiltinės supilamos buldozeriais, skreperiais, autosavivartėmis iš atvežto grunto arba iš krante įrengtų karjerų. Supiltinės užtvankos pilamos sausuoju metų laiku, kai upės vandens lygis yra žemiausias. Tai palengvina ir atpigina statybą. Bunų suplovimas arba supylimas atliekamas laikantis pylimų ir užtvankų statybos technologijų. Sukrautinės bunos kraunamos nuo kranto, taikant mobilią krovimo transporto techniką arba iš upės pusės, kai akmenys bei masyvai plukdomi upės vaga vandens transportu ir krovai taikomi plaukiojantieji kranai. Dambos – tai neaukšti pylimai išilgai upės arba salpose upės tėkmei nukreipti arba apsaugoti pakrantes nuo užliejimo.
17 Dambos taip pat gali būti apsemiamos per potvinius ir neapsemiamos. Dambos statomos iš grunto ir akmenų laikantis bendrųjų pylimų ir užtvankų statybos technologijos principų. Florencija – miestas vidurio Italijoje, Toskanos regiono sostinė, prie Arno upės į rytus nuo Pizos. Pagrindinis miesto pajamų šaltinis – turizmas, taip pat stiklo gaminių, meno kūrinių reprodukcija. Florencijoje gyveno ir kūrė tokie žinomi meninkai kaip Mikelandželas, Leonardas da Vinčis ir kt. Florencijos miestas turistus vilioja netik įspudingų architekturinių paminklų gausa, bet galima pasigrožėti per Arno upę pastatytai tiltais ir slengsčiu (1.4 pav.).
1.4 pav. Slengstis Arno upėje ties Florencija
18
1.4 Nagrinėjamo upės ruožo padėties analizė
Nagrinėjamas Nevėžio upės ruožas yra Kėdainių mieste ties senamiesčiu. Iš šio paveikslo matyti planinės padėties išsidėstymą.
1.5 pav. Analizuojamo Nevėžio upės ruožo ir Kėdainų miesto ortofotonuotrauka
19 1.5 Nevėžio vandens kokybė
Nevėžio upės vandens kokybė tiriama 5-iose vietose: aukščiau ir žemiau Panevėžio bei Kėdainių ir aukščiau Raudondvario. Upės vanduo smarkiai bei labai smarkiai užterštas fosfatinėmis medžiagomis (V-VI klasių). Blogą vandens kokybę sąlygojo Panevėžio ir Kėdainių miestų nuotekos, teršalai, patenkantys iš pramonės centrų bei sumažėjęs upės vandeningumas (Lietuvos upių vandens kokybės 2000 m. metraštis, 2002). Jeigu aukščiau Panevėžio tik 37 % visų matavimų duomenų rodo, kad fosfatų koncentracija didesnė už DLK, tai žemiau Panevėžio – jau 96 %. Fosfatų koncentracijos svyravimai taip pat labai dideli – nuo 0 iki 3,4 mgP/l. Lyginant fosfatų nuotėkį aukščiau ir žemiau Panevėžio nustatyta, kad vidutinis skirtumas yra 47 kgP/km2. 1982 metais šio miesto tarša sumažėjo iki 0, o 1995 m. siekė net 128 kgP/km2. Kėdainiuose yra apie 30 didesnių įmonių. Tiek aukščiau, tiek žemiau miesto fosfatų koncentracija du kartus didesnė už DLK, o svyravimai labai dideli – nuo 0,05 iki 3,4 mgP/l. Fosfatų nuotėkis žemiau Kėdainių padidėja vidutiniškai 95 kg/km2 metus, palyginti su nuotėkiu aukščiau Kėdainių. 1997 metais miesto tarša sumažėjo iki 6, o 1979 m. pasiekė net 392 kgP/km2 metus. Nuo 1991 metų tarša fosfatais iš Kėdainių labai sumažėjo (Šileika ir kt., 2000). 2002 metais Nevėžio upėje vidutinės fosfatų koncentracijos žemiau šių miestų kito nuo 0,800 iki 1,155 mgP/l (14 DLK), o maksimali vertė (4,960 mgP/l) žemiau Panevėžio liepos mėn. viršijo leidžiamąjį dydį 62 kartus.
Pagal organinių medžiagų (BDS7 rodiklis) koncentracijas 2002 metais upės vanduo buvo švarus (I-II klasių). BDS7 vidutinės vertės kinta nuo 1,8 iki 3,5 mgO2/l. Azotinėmis medžiagomis upės vanduo visose tyrimų vietose buvo vidutiniškai užterštas (IV klasės) tai parodo ir plūdenų gausa vasarą (1.6 pav.). Mineralinio azoto vidutinės koncentracijos svyravo nuo 2,748 iki 4,747 mgN/l, bendrojo azoto – nuo 3,516 iki 6,350 mg/l (3,2 DLK).
20
1.6 pav. Padidėjusį maisto medžiagų kiekį Nevėžio vandenyje rodo gausios plūdenos
Penkerių pastarųjų metų duomenimis, didžiausios pagrindinių medžiagų koncentracijos nustatomos žemiau Panevėžio bei Kėdainių miestų, medžiagų svyravimų pokyčiai priklauso nuo šių miestų nuotekų masto bei iš žemdirbystės laukų patenkančių medžiagų apimties (Lietuvos upių vandens kokybės 2000 m. metraštis, 2002).
21
2. TYRIMO TIKSLAS IR UŽDAVINIAI
Pagrindinis šio tyrimo tikslas – išanalizuoti ir įvertinti Nevėžio upėje ties Kėdainių senamiesčiu projektuojamų vagotvarkos darbų poveikį upės hidrauliniam-hidrologiniam režimui.
Tyrimo uždaviniai: 1. Paruošti nagrinėjamo Nevėžio upės ruožo vagos ir užliejamų šlaitų GIS duomenų bazes hidrodinamikos modeliavimui. 2. Surinkti ir išanalizuoti nagrinėjamo upės ruožo hidrologines charakteristikas. 3. Paruošti nagrinėjamo upės ruožo skaitmeninį hidrodinamikos modelį. 4. Paleisti ir suderinti skaitmeninį hidrodinamikos modelį. 5. Parinkti charakteringas 2-3 hidrologines sąlygas ir kiekvieną iš vagotvarkos darbų variantų ištirti skaitmeniniu hidrodinamikos modeliu, nustatant nagrinėjamo ruožo tėkmės hidraulines charakteristikas. 6. Transformuoti Nevėžio vagos dugno skaitmeninį reljefo modelį imituojant 2-4 vagos tvarkymo variantus. 7. Nustatyti ir įvertinti kiekvieno vagotvarkos varianto poveikį upės hidrauliniam- hidrologiniam režimui.
22 3. TYRIMO METODIKA IR ORGANIZAVIMAS
3.1. Pradiniai duomenys ir jų transformacijos
Nagrinėjamas 270 m ilgio upės ruožas yra tarp pėsčiųjų ir automobilių tiltų pačiame Kėdainių senamiesčio centre. Kėdainių senamiestis – valstybinės reikšmės urbanistikos paminklas, užimantis 87 ha plotą. Jame yra 29 istorinės gatvės ir 4 turgaus aikštės, išsidėsčiusios šiaurinėje, rytinėje, pietinėje ir vakarinėje Senamiesčio dalyse.
3.1 pav. Nagrinėjamo Nevėžio upės ruožo ortofotonuotrauka
23 Nevėžio vagos dugno ir užliejamų šlaitų skaitmeninis reljefo modelis buvo paruoštas naudojantis UAB "Hidroprojektas" sudarytu planu ir apskaičiuotomis hidrologinėmis charakteristikomis. Skaitmeninio modelio gardelių tinklas buvo sudarytas iš elementarių gardelių, kurių matmenys 2x2m. Gardelės matmenys pasirinkti atsižvelgiant į batimetrinių matavimų duomenų tankį, hidrodinaminio modelio tikslumą bei kompiuterio skaičiavimo laiką. Naudojant projektinių vandens lygių išilginį profilį buvo sudarytas projektinių vandens lygių SM. Nevėžio vagos dugno aukščių skaitmeninis reljefo modelis (SRM) buvo gautas iš projektinių vandens gylių (jų reikšmės modelyje neigiamos) grido atėmus projektinių vandens lygių gridą. Gautas (SRM) gridas transformuotas į hidrodinaminiam modeliui tinkamą "dfs2" formatą. SRM gridui gauti ir transformuoti buvo panaudotas ArcView GIS3.2 programų paketas. Nevėžio ruožo hidrodinamikos skaitmeninis modeliavimas buvo atliekamas panaudojant programinę įrangą MIKE 21 HD ir jos priedus, skirtus duomenų paruošimui bei kontrolei, modeliavimo rezultatų transformavimui ir atvaizdavimui standartinėmis GIS ir MS Office programomis. Programų aprašymai ir jų panaudojimo pavyzdžiai aprašyti mokomosiose knygose ir metodinėje medžiagoje (Šikšnys, 2007; Šikšnys, 2007; DHI Software, 2007).
3.2. Hidrodinamikos skaitmeninis modelis
Šiame darbe vandens tekėjimo tyrimams buvo naudotas matematinis (skaitmeninis) modeliavimas. Hidrodinamikos modeliai yra skirti vandens ir kitų skysčių tekėjimui tirti. Šiems modeliams skaičiuoti naudojami kompiuteriai, o skaičiavimai užrašomi matematinėmis formulėmis. Programų paketas MIKE 21 HD yra skaitmeninio hidrodinamikos modeliavimo sistema, skirta atvirų (beslėgių) vandens lygių, tėkmės debitų ir greičių skaičiavimams upių žiotyse (estuarijose), jūrų įlankose ir sausumos vandenyse, jei yra priimtinos šios hidraulinės sąlygos: nagrinėjamas nenusistovėjęs arba nusistovėjęs beslėgis turbulentinis vandens tekėjimas kvadratinių pasipriešinimų srityje; nenusistovėjusi dvimatė (plane) tėkmė gali būti laikoma vientisa ir homogeninė (nestratifikuota); tėkmės greičio kryptys vertikalės taškuose gali būti laikomos horizontaliomis (t.y. greičio vertikalusis komponentas lygus arba artimas 0); bet kurios vertikalės taškuose tėkmės greičių kryptys yra lygiagrečios, t.y. paviršinių ir dugninių tėkmių kryptys yra tos pačios.
24 Šios sąlygos paprastai yra tenkinamos nagrinėjant tėkmes palyginti sekliuose atviruose vandens telkiniuose, kuriuose vertikalusis tėkmės greičio komponentas yra nereikšmingas, o paviršinių ir dugninių tėkmės linijų kryptys gali būti sutapatinamos. Priešingu atveju naudojami erdviniai (3D – trimačiai) skaitmeniniai hidrodinamikos modeliai arba kiti specialūs tyrimų metodai. 3.2 paveiksle pavaizduotas plane staigiai kintančio tekėjimo ruožas, padengtas stačiakampių koordinačių tinklu, kuris padalina visą nagrinėjamą akvatorijos plotą į elementarias stačiakampes gardeles. Vandens tekėjimas kiekvienoje elementarioje gardelėje (3.3 ir 3.4 pav.) aprašomas tokio pavidalo diferencialinių lygčių sistema:
δζ δp δq =++ 0 , (3.1) δt δx δy
δp δ ⎛ p 2 ⎞ δ ⎛ pq ⎞ δζ + qpgp 22 + ⎜ ⎟ + gh ++ − ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 22 δ δxt ⎝ ⎠ δyh ⎝ h ⎠ δx ⋅ hC (3.2) 1 ⎡ δ δ ⎤ h δ − ⎢ ()hτ xx + ()hτ xy ⎥ q fVVx +−Ω− ()pa = ,0 ρ w ⎣δx δy ⎦ ρ w δx
δq δ ⎛ q 2 ⎞ δ ⎛ pq ⎞ δζ + qpgp 22 + ⎜ ⎟ + gh ++ − ⎜ ⎟ ⎜ ⎟ 22 δ δyt ⎝ ⎠ δxh ⎝ h ⎠ δy ⋅ hC (3.3) 1 ⎡ δ δ ⎤ h δ − ⎢ ()hτ yy + ()hτ xy ⎥ p fVVy +−Ω− ()pa = ,0 ρ w ⎣δy δx ⎦ ρ w δy
čia δ _ dalinės išvestinės simbolis; ζ tyx ),,( _ vandens paviršiaus aukštis (altitudė); tyxp ),,( _ vienetinis debitas x ašies kryptimi ( = ⋅ hup ); tyxq ),,( _ vienetinis debitas y ašies kryptimi ( = ⋅ hvq ); u, v _ vidutinio vertikalėje tėkmės greičio projekcijos x ir y ašyse; t _ laikas; x, y _ erdvės koordinatės, m; g _ gravitacinis pagreitis, m/s2 ; C (x,y) _ Šezi koeficientas, m0,5/s ;
25 _ 3 ρ w vandens tankis, kg/m ;
_ τ τ ,, τ yyxyxx paviršiaus trinties jėgos (klampos) įtempių projekcijos koordinačių ašyse;
_ -1 Ω q yx ),( Koriolio jėgos parametras, s ; f(V) _ vėjo trinties koeficientas; _ V, Vx, Vy(x,y,t) vėjo greitis ir jo projekcijos x ir y ašyse, m/s; _ pa(x,y,t) atmosferos slėgis, Pa. Šezi koeficientas yra skaičiuojamas pagal Maningą
⋅= hMC 6/1 , (3.4)
čia M _ Maningo skaičius, lygus 1/n; n _ dugno paviršiaus šiurkštumo koeficientas. Lygtis (3.1) yra vadinama tėkmės vientisumo (vandens balanso) lygtimi, o (3.2) ir (3.3) lygtys _ judesio kiekio balanso (x ir y ašių kryptimis) lygtimis.
26 V Z u p A a f(V)
h
τ B 0,Y X Y
A B u v
X 0,Z
3.2 pav. Modeliuojamos tėkmės schematizavimas
Hidrodinamikos modeliavimas paremtas tėkmės vientisumo ir judesio kiekio dvimačių lygčių sprendimu erdvės ir laiko atžvilgiu. Lygčių (3.1)...(3.3) sistema sprendžiama iteracijų arba nuoseklaus kartojimo-priartėjimo būdu (baigtinių skirtumų metodu) erdvės koordinačių x ir y ašių kryptimi kiekvienai elementariai gardelei (3.4 pav.). Lygčių sistemos sprendinys _ kiekvienam skaičiuojamojo laiko žingsniui kiekvienoje elementarioje gardelėje apskaičiuotos ir rezultatų faile tam tikra tvarka užrašytos vienetinių debitų tyxp ),,( ir tyxq ),,( bei vandens paviršiaus aukščių ζ tyx ),,( reikšmės. Tėkmės parametrai elementarios gardelės plote yra tokie, kokie nustatomi centriniam gardelės taškui.
27
3.3 pav. Elementarios gardelės ribos Δx y k+1 q(j,k) Δy p(j-1,k) A p(j,k) k h(j,k)
q(j,k-1) k-1 j-1 j j+1 x 3.4 pav. Tėkmės elemento (elementarios gardelės) hidraulinių skaičiavimų schema
MIKE 21 HD diferencialinių lygčių sprendimui naudojama vadinamoji neišreikštinė kintamos krypties skaičiavimų schema (Alternating Direction Implicit), kuri apjungia tėkmės vientisumo ir judesio kiekio lygtis erdvės-laiko srityje. Čia panaudojamas vadinamasis dvigubo apėjimo (Double Sweep) algoritmas, kuris priartėjimų būdu skaičiuoja tėkmės charakteristikas x ir y ašių kryptimis išilgai kiekvienos elementarių gardelių linijos. MIKE 21 HD pasižymi tokiomis svarbiomis savybėmis kaip tėkmės vientisumo, judesio kiekio ir energijos skaičiavimų paklaidos, susidarančios dėl elementarios gardelės parametrų sutelkimo į tašką, yra iš esmės nereikšmingos ir santykinai geras sprendimų algoritmas garantuoja tikslų, patikimą ir greitą uždavinio skaičiavimą.
28 3.3. Batimetrinių duomenų paruošimas
Pradiniai batimetrijos duomenys neužtikrina sklandų ir greitą hidrodinamikos modelio paleidimą ir derinimą. Todėl parenkant modeliuojamos akvatorijos plotą visų pirma būtina atsižvelgti į hidrodinamikos modelio atviras ribas ir joms keliamus reikalavimus: hidrodinamikos modeliavimo programoje MIKE 21 HD bazinės diferencialinės lygtys yra sprendžiamos baigtinių skirtumų metodu, kuris reikalauja stačiakampių gardelių tinklo, todėl modeliuojama sritis turi būti stačiakampė; nagrinėjama akvatorijos sritis turi būti modeliuojamo ploto viduje ir nutolusi nuo modelio atvirų ribų kiek galima toliau, ne mažiau kaip 10 elementarių gardelių; į modeliuojamą sritį patartina įtraukti ne tik nagrinėjamą akvatorijos plotą, bet ir šalia esančią žymiai didesnę akvatorijos dalį, jei, pavyzdžiui, reikia atsižvelgti į vėjo sukeliamas bangas ir pan. Hidrodinamikos modelio atviros ribos, per kurias į modelį „įteka” vanduo arba iš jo „išteka”, turi tenkinti šiuos reikalavimus:
modelio atvira riba turi būti kiek galima statmena tėkmės krypčiai;
modelio atviroje riboje ir artimiausioje pakraštinėje modelio dalyje (5_10 gardelių atstumu nuo modelio ribos) vandens tekėjimas turi būti artimas tolyginiam;
jei modelio atvira riba negali būti statmena tėkmei, tai būtina nustatyti kampą, kurį tėkmės kryptis sudarys su atvira modelio riba, bet kuriuo atveju šis kampas turi būti kiek įmanoma statesnis;
nustatant atviros modelio ribos padėtį plane turi būti žinomas vandens lygis modelio riboje, o jei modeliuojamas nenusistovėjęs tekėjimas turi būti žinoma vandens lygio priklausomybė nuo laiko išilgai atviros modelio ribos. Hidrodinamikos modelio batimetriniai duomenys charakterizuoja modeliuojamos akvatorijos dugno paviršiaus reljefą: kiekvienai modelio gardelei suteikiama dugno aukščio (altitudės) reikšmė; šie duomenys tam tikra tvarka surašomi ir išsaugomi modelio batimetrijos duomenų faile, kuriame gali būti papildomai redaguojami; jie yra būtini hidrodinamikos skaičiavimams, bet gali būti panaudoti ir kitiems tikslams (dugno reljefui grafiškai atvaizduoti, tėkmės profiliams sudaryti, darbų kiekiams skaičiuoti ir kt.). Batimetrijos duomenys sparčiausiai paruošiami naudojant standartinį ASCII (.txt) batimetrinių duomenų failą, kuris gali būti sukurtas įvairiomis priemonėmis, pvz., eksportuojant batimetrinius duomenis iš skaitmeninių planų, ACAD, GIS duomenų bazių ir pan. Šie duomenys gali būti transformuojami į MIKE 21 formatą (.dfs2) grido redaktoriumi (Grid Editor). Toks batimetrinių duomenų paruošimo būdas dažniausiai naudojamas
29 modeliuojant palyginti didelius akvatorijų plotus ir esant dideliam akvatorijos gardelių skaičiui. Kad patogiau būtų galima modeliuoti, modelio koordinatės „pririštos‘ prie stačiakampių koordinačių sistemos (Lietuvos koordinačių sistema LKS-94). Tėkmės gylio arba dugno aukščio reikšmė, kuri užrašoma elementarios gardelės centriniam taškui, suteikiama ir visiems kitiems tos modelio gardelės taškams (žr. 3.4 pav.). Detalesnė informacija ir batimetrinių duomenų paruošimo ypatumai aprašyti mokomosiose knygose ir metodinėje medžiagoje (Šikšnys, 2007; Šikšnys, 2007; DHI Software, 2007).
3.4. Pakraštinių sąlygų nustatymas
Jei pagal svarbą pirmasis hidrodinamikos modeliavimo uždavinys yra batimetrijos duomenų paruošimas, tai antrasis _ pakraštinių sąlygų nustatymas. Kuo geriau nustatomos modelio pakraštinės sąlygos, tuo labiau tikėtini sklandūs skaičiavimai ir patikimi modeliavimo rezultatai. MIKE 21 modelyje baigtinių skirtumų metodu yra sprendžiamos diferencialinės lygtys, aprašančios vandens tekėjimą horizontalioje plokštumoje. Tokio tipo lygtims, kurių nežinomi (ieškomi) kintamieji yra vandens lygis bei vienetinių debitų projekcijos x ir y ašyse, yra būtina nustatyti atitinkamas pakraštines sąlygas. Formuluojant pakraštines sąlygas kiekvienai atviroje modelio riboje esančiai gardelei būtina nurodyti tik dviejų (iš paminėtų trijų) kintamųjų reikšmes kiekvienam skaičiuojamojo laiko žingsniui. Tačiau dažniausiai yra žinomi tik vandens paviršiaus aukščiai ir pagrindinė vandens tekėjimo kryptis arba bendras vandens debitas, kuris įteka ar išteka per atvirą modelio ribą. Programa MIKE 21 HD leidžia pasirinkti vieną iš dviejų pakraštinių sąlygų nustatymo būdų: 1. nustatyti vandens lygį ir tėkmės kryptį; 2. nustatyti suminį vandens debitą, įtekantį arba ištekantį per atvirą modelio ribą, bei tos tėkmės kryptį. Modeliuojant buvo taikomi abu pakraštinių sąlygų nustatymo būdai.
30 3.5. Hidrodinamikos skaitmeninio modelio derinimas
Hidrodinamikos modelio skaičiavimai pradėti (startuoti) nuo pradžių vadinamuoju „šaltu startu”, prieš tai paruošus batimetriją ir nustačius visus būtinus hidrodinamikos modelio parametrus. Prieš modeliavimą atliktas hidrodinamikos skaitmeninio modelio derinimas (kalibravimas) pagal šias sąlygas: nagrinėjamo ruožo skaičiuojamasis debitas - Q=12,2 m3/s, Maningo skaičius, charakterizuojantis vagos šiurkštumo koeficientą, lygus 30, vandens lygis nagrinėjamo ruožo pradžioje - 24.97 m, o pabaigoje - 24.67 m. Atlikus modelio skaičiavimus ir gautų rezultatų pirminę analizę pastebėta, kad modelio debitas, apskaičiuotas nusistovėjusio tekėjimo sąlygomis, nežymiai skiriasi nuo sąlygose nustatyto, santykinė debitų paklaida apie 1,24 % (3.5 pav.).
3.5 pav. Modeliuojamos tėkmės debito kitimo laiko atžvilgiu grafikas
31
Apskaičiuota santykinė paklaida pagal formulę: − QQ ε = M ⋅ %100 ; (3.5) Q Q šiuo atveju gaunama: − 2,12351,12 ε = =⋅ %24,1%100 . Q 2,12 Modelis yra laikomas suderintu, kai apskaičiuota santykinė paklaida yra nežymi arba mažesnė už hidrometrinių matavimų tikslumą (1%). Santykinės debito paklaidos sumažinimui tikslinamas vagos šiurkštumo koeficientas. Kadangi modeliuojamos tėkmės gylių santykinė variacija yra didelė, tai vagos šiurkštumo koeficientas charakterizuojamas Maningo skaičiumi, kurio normalios reikšmės paprastai būna nuo 20 iki 50 m1/3/s. Paprastai ši reikšmė yra tikslinama tik hidrodinamikos modelio derinimo procedūrose. Atlikus papildomą modelio derinimą modelyje apskaičiuota debito reikšmė buvo lygi 12,209 m3/s (3.6 pav).
3.6 pav. Modeliuojamos tėkmės debito kitimo laiko atžvilgiu grafikas
32 − 2,12209,12 Šiuo atveju santykinė debitų paklaida ε = =⋅ %07,0100 . Santykinė Q 2,12 paklaida neviršijo hidrometrinių matavimų tikslumo (0,07%<1%). Maningo skaičius, charakterizuojantis vagos šiurkštumo koeficientą, lygus 48. Apskaičiuotas vagos šiurkštumo koeficientas pagal formulę (3.6) ir gauta reikšmė palyginta su literatūroje nurodytomis reikšmėmis. 11 n === 020833,0 (3.6) M 48 Nagrinėjamo ruožo skaičiuojamoji vagos šiurkštumo koeficiento reikšmė (0,021) palyginus su vagos šiurkštumo koeficiento orentacinėmis reikšmėmis (0,020<0,021<0,045) neišeina už literatūroje (Kiseliov, 1974) rekomenduojamo intervalo ribų. Toks hidrodinamikos skaitmeninis modelis buvo laikomas suderintu. Šio suderinto modelio parametrai naudoti ruošiant naujus hidrodinamikos modelius su transformuotais vagos dugno aukščiais. 3.6. Nagrinėjamo Nevėžio ruožo vagos reguliavimas
Vagos dugno skaitmeninis reljefo modelis buvo transformuojamas naudojant MIKE 21 HD programinę įrangą, kurių pagalba buvo atliekami tokie veiksmai: 1) nagrinėjamo ruožo apačioje (ties pėsčiųjų tiltu) įrengiamas vienas slenkstukas (3.7 pav); 2) nagrinėjamo ruožo viduryje (arčiau automobilių tilto) įrengiamas antras slenkstukas (3.8 pav).
3.7 pav. Nagrinėjamojo ruožo 1variantas 3.8 pav. Nagrinėjamojo ruožo 2variantas
33 Tokiu būdu buvo sukurti 2 nauji hidrodinamikos modeliai. Analizuojant gautus rezultatus ir vertinat Nevėžio upės reguliavimo ir gamtosauginio tvarkymo galimybes sukurta dar (16) hidrodinamkos modelių su skirtingas vandens lygiais (3.2 lent). Šiame darbe naudojant ArcView ir MIKE 21 HD programinę įrangą sudarant hidrodinamikos skaitmeninius modelius ir analizuojant rezultatus pakankamai efektyviai ir tiksliai galima įvertinti Nevėžio vagos reguliavimo ir priežiūros galimybes, grafiškai atvaizduoti gautus rezultatus.
3.7. Hidrologinės sąlygos
Formuluojant hidrodinamikos modelio pakraštines sąlygas viršutinėje modelio riboje buvo naudojamas pastovus hidrologiniais skaičiavimais nustatytas debitas, o žemutinėje modelio riboje - hidrologinais skaičiavimais skaičiuojamajame profilyje (ties pėsčiųjų tiltu) apskaičiuotas Nevėžio vandens lygis (1 lent.).
3.1 lentelė. Nevėžio upės nagrinėjamojo ruožo hidrologinės charakteristikos Vandens Vandens Tikimybė, Vandens Pavadinimas paviršiaus paviršiaus lygis % debitas Q, lygis VM skaičiuojamame m3/s poste, m pjūvyje, m Maks. pavasario potvynio 10 450 30.02 30.05 Vidutiniai daugiamečiai VL 50 17 25.31 25.34 Žemiausi (metų) VL 80 12.2 24.90 24.93
3.8. Vagos reguliavimo variantai
Nevėžio vagos dugno ir šlaitų skaitmeninis reljefo modelis, naudojamas hidrodinamikos modeliavimui, buvo transformuojamas pagal užsiduotų slenkstukų skaičių, vieną arba du, keičiant jų aukštį 3 variantais: 1 variantas - slenkstuko aukštis 0,30 m; 2 variantas - 0,60 m; 3 variantas - 0,90 m. Buvo varijuojamos ir hidrologinės sąlygos, keičiant Nevėžio vandens debitą ir vandens lygį trim variantais: maksimalaus pavasario potvynio; vidutinio daugiamečio ir žemiausio metų vandens lygio variantu.
34 3.2 lentelė. Hidrodinamikos modelių sąrašas ir jų pakraštinės sąlygos Vandens lygis Slenkstuko Nevėžio aukštutinėje Slenkstukų Eil. Modelio sutartinis aukštis debitas, modelio skaičius, Nr. žymėjimas (kodas) vagos dugne, m3/s riboje, vnt. m m 1 Var1-12 12.2 24.90 - Be slenkstuko 2 Var1sl30cm-12 12.2 24.96 1 0.30 3 Var1sl60cm-12 12.2 25.01 1 0.60 4 Var1sl90cm-12 12.2 25.24 1 0.90 5 Var2-12 12.2 24.90 - Be slenkstuko 6 Var2sl30cm-12 12.2 24.96 2 0.30 7 Var2sl60cm-12 12.2 25.01 2 0.60 8 Var2sl90cm-12 12.2 25.25 2 0.90 9 Var3-17 17.0 25.36 - Be slenkstuko 10 Var3sl30cm-17 17.0 25.36 1 0.30 11 Var3sl60cm-17 17.0 25.36 1 0.60 12 Var3sl90cm-17 17.0 25.37 1 0.90 13 Var4-450 450.0 30.02 - Be slenkstuko 14 Var4sl30cm-450 450.0 30.02 1 0.30 15 Var4sl60cm-450 450.0 30.02 1 0.60 16 Var4sl90cm-450 450.0 30.02 1 0.90 Analizuojant slenkstukų įtaką nagrinėjamoje Nevėžio upės ruožo atkarpoje buvo vertinamas jų poveikis vandens lygiams aukštutinėje modelio riboje prieš automobilių tiltą.
3.9. Tyrimų rezultatų palyginamoji analizė
Šiame darbe naudojant ArcView ir MIKE 21 HD programinę įrangą sudarant hidrodinamikos skaitmeninius modelius ir analizuojant rezultatus pakankamai efektyviai ir tiksliai galima įvertinti Nevėžio vagos reguliavimo ir priežiūros galimybes, grafiškai atvaizduoti gautus rezultatus. Hidrodinamikos nusistovėjusio tekėjimo modeliavimo rezultatai buvo analizuojami naudojant palyginamąjį metodą, t.y. nustatant upės hidraulinio-hidrologinio režimo pokyčius dėl slenkstukų poveikio tomis pačiomis hidrologinėmis sąlygomis. Tuo tikslu buvo palyginami hidrodinamikos modeliavimo rezultatai, gauti įvairiais vagos reguliavimo variantais, su nereguliuotos vagos hidrodinamikos modeliavimo rezultatais vienodomis hidrologinėmis sąlygomis.
35 4. TYRIMO REZULTATŲ ANALIZĖ IR APTARIMAS
4.1 Upės dugno ir užliejamų šlaitų charakteristika Pradedant nagrinėti upės dugno ir užliejamų šlaitų charakteristiką, negalima nepaminėti įtakojančių veiksnių: pavasario potvynių, liūčių periodo ir sausmečio laikotarpio. Visi šie veiksniai vienaip ar kitaip prisideda prie upės vizualinio vaizdo formavimo. Stipri vandens srovė ardo nesutvirtintus šlaitus, plauna dugną, o sausmečiu nusekusi upės vaga puiki vieta vešėti įvairiai augmenijai. Užaugusios žolės ypač pablogina hidraulines sąlygas, tai gerai matyti 4.1 pav.
4.1 pav. Nevėžio upės ruožas sausmečio laikotarpiu Vasaros sausmečio metu nagrinėjamas upės ruožas gadina netik upės vizualinį vaizdą, bet ir Kėdainių senamiesčio kraštovaizdį. Nevėžio upės ruožo skaitmenis reljefo modelis (SRM) pavaizduotas 4.2paveiksle.
4.2 pav. Nevėžio upės dugno reljefas
36 4.2 paveiksle matomi SRM netikslumai: nelygi šlaitų aukštutinė dalis, modelyje ir natūroje skiriasi pėsčiųjų tilto atramų forma, SRM dirbtinai pagilintos įtekėjimo ir ištekėjimo dalys. Šlaitų nelygumai modelyje, atsiradę dėl interpoliacijos, jų įtaka juntama tik esant potvynio debitui. Rezultatus vertinant palyginamuoju analizės metodu šie paviršiaus nelygumai yra eliminuojami. Nors tiltų atramų forma ir skiriasi, bet matmenys ir atstumai tarp jų yra išlaikyti. Įtekėjimas ir ištekėjimas modelyje yra pakoreguotas pagal batimetrijos reikalavimus, kad įtekėjimas ir ištekėjimas modelyje būtų tolyginis. Šiame darbe atlikti tyrimai parodė, kad pėsčiųjų tilto atramos yra per masyvios tokiam statiniui, jos ypač pablogina hidraulines sąlygas potvynio metu (4.3 pav.). Tai pavyzdys, parodantis kaip nereikėtų statyti tilto atramų.
4.3 pav. Pėsčiųjų tiltas per Nevėžį Automobilių tilto atramos, lyginant su pėsčiųjų tilto atramomis, vandens pralaidumui didelės įtakos neturi (4.4 pav).
4.4 pav. Transporto tiltas per Nevėžį
37 4.2 Nagrinėjami vagotvarkos variantai
Tvarkant Nevėžio upės ruožą ties Kėdainių senamiesčiu buvo analizuojama galimybė įrengti slenkstukus. Tuo tikslu vagos dugnas, buvo transformuojamas įvairiais variantais: su 1 arba 2 slenkstukais, slenkstukų aukščiai keičiami 3 variantais: 1 variantas - slenkstuko aukštis 0,30 m; 2 variantas - 0,60 m; 3 variantas - 0,90 m. Buvo varijuojamos ir hidrologinės sąlygos, keičiant Nevėžio vandens debitą ir vandens lygį trim variantais: maksimalaus pavasario potvynio; vidutinio daugiamečio ir žemiausio metų vandens lygio variantais. 4.5 paveiksle pavaizduotas nulinis vagos variantas, kuriame matyti esama situacija. 4.6 paveiksle pavaizduotas pirmas vagos tvarkymo variantas, kuriame įrengtas vienas slenkstukas netoli pėsčiųjų tilto. 4.7 paveiksle pavaizduotas antrasis vagos tvarkymo variantas, kai įrengiami du slenkstukai: pirmasis ties PK0+50, o antrasis ties PK2+00.
4.5 pav. Zd_var0 skaitmeninis reljefo modelis 4.6 pav. Zd_var1-sl90cm skaitmeninis reljefo modelis 38
4.7 pav. Zd_var2-sl90cm skaitmeninis reljefo modelis
39
4.3 Upės hidrodinamikos modeliavimo esamomis sąlygomis (0 variantas) rezultatai
Nagrinėjamo ruožo tėkmės greičių pasiskirstymas vagoje pavaizduotas 4.8 paveiksle. Esant žemiausiam metų vandens lygiui vagoje prasideda eutrofikacijos procesai, kurių pasekoje sparčiai dauginasi dumbliai ir auga augalai. Todėl sausmečio laikotarpiu Nevėžio upės kraštovaizdis yra nepatrauklus miestiečiams ir miesto svečiams.
4.8 pav. Nagrinėjamo ruožo tėkmės greičių pasiskirstymas vagoje, kai Q = 12 m3/s
40
Tekant vidutiniam daugiamečiam vandens debitui Q=17 m3/s augmenijos užaugimo procesams sąlygos blogesnės. Didesni tėkmės greičiai ir aukštesnis vandens lygis stabdo eutrofikacijos procesus.
4.9 pav. Nagrinėjamo ruožo tėkmės greičių pasiskirstymas vagoje, kai Q = 17 m3/s
41
Pavasario potvynio metu, tekant maksimaliems pavasario potvynio vandens debitams (šiame darbe buvo tiriamas 450 m3/s debitas), susidaro sąlygos upės vagai apsivalyti, tačiau kyla pavojus tiltų atramų ir vagos šlaitų išplovimui.
4.10 pav. Nagrinėjamo ruožo tėkmės greičių pasiskirstymas vagoje, kai Q = 450 m3/s
42 4.4 Upės hidrodinamikos modeliavimo su vieno slenksčio variantais
Analizuojant hidrodinamikos modeliavimo rezultatus buvo nustatyta, kad 30 cm ir 60 cm aukščio slenkstukai sausmečių metu neturi pastebimos įtakos vandens lygiui nagrinėjamame ruože. Paaiškėjo, kad sausmečių vandens lygį upėje galėtų pakelti 90 cm arba aukštesnis slenkstis (Var1sl90cm-12, žr. 3.2 lent.). Dėl šios priežasties detaliau buvo tiriamas variantas su vienu 90cm aukščio slenkstuku. Toliau pateikiami rezultatai iliustruoja įtaką, kurią toks vagos reguliavimas gali turėti vandens lygiui aukštutinėje modelio riboje sausmečio sąlygomis, esant vidutiniam daugiamečiam vandens lygiui ir pavasario potvynio laikotarpiu.
4.11 pav. Nagrinėjamo ruožo tėkmės greičių pasiskirstymas vagoje, kai variantas (Var1sl90cm-12m3/s)
4.12 paveiksle matyti, kad įrengus vieną 90 cm aukščio slenkstuką prie minimalaus metų debito Q = 12,2 m3/s vandens lygis modelio aukštutinėje riboje pakilo iki 27 cm, o maksimalus vandens lygio pakilimas ties slenkstuku siekia 34 cm. Lyginant sumodeliuotus tėkmės greičius (žr.4.8 ir 4.11 pav.) matyti, kad dėl vagos reguliavimo šiuo variantu tėkmės greičiai prieš slenkstį sumažėja iki 0,2...0,3 m/s ir pasiskirsto tolygiau. Prieš slenkstį 27...34
43 cm pakeltas vandens lygis turėtų sulėtinti sausmečio laikotarpio eutrofikacijos procesus, tačiau jų nesustabdys dėl mažų tėkmės greičių ir nepakankamų gylių. Galima tvirtinti, kad toks vagos reguliavimo variantas gali pagerinti upės estetinį vaizdą, tačiau periodiškas tvenkinio valymas bus neišvengiamas. Didžiausi tėkmės greičiai prieš vagos reguliavimą ir pastačius 90 cm aukščio slenkstuką (žr.4.7 ir 4.11 pav.) formuojasi po pėsčiųjų tiltu, kur tėkmė yra stipriai suspaudžiama masyviomis tilto atramomis. Vandens lygio kritimas sausmečio sąlygomis čia siekia apie 25 cm, toks pat išlieka ir pastačius slenkstuką (4.12 pav., VL-var-0-12 ir VL-var- 1x90-12).
4.12 pav. Nevėžio upės vandens paviršiaus natūralūs lygiai (VL) nagrinėjamojo ruožo ašyje ir jo pokyčiai (dVL) dėl vagos reguliavimo, kai vandens 12 m3/s (čia Zd – dugno aukščiai upės ašyje)
4.12 pav. matyti, kad slenkstuko sudaryta patvanka sausmečio sąlygomis hidrodinamikos modelio riboje siekia 27 cm, vadinasi patvanka bus juntama ir aukštesniame apytiksliai 1,5...2,0 km ilgio ruože. Esant didesniam Nevėžio upės debitui slenkstuko poveikis upės hidrauliniam- hidrologiniam režimui sumažėja. Lyginant 4.9 ir 4.13 paveiksluose pavaizduotus tėkmės greičius matyti, kad žymesnių tėkmės kinematikos pokyčių nagrinėjamame upės ruože nėra. Abiem atvejais didesni tėkmės greičiai formuojasi upės ašies zonoje, o pakrančių ruožuose jie išlieka maži. 4.14 paveiksle pavaizduotas nagrinėjamo upės ruožo išilginis profilis, paklotas upės ašies linijoje (žr.4.7 pav.). Šiame profilyje pavaizduoti hidrodinamikos modeliavimo rezultatai rodo, kad vienas 90 cm aukščio slenkstukas, esant vidutiniam metų debitui Q = 17 m3/s vandens lygiui įtakos praktiškai neturi, modelio aukštutinėje riboje vandens lygis pakilo tik 1 cm.
44 Didžiausi tėkmės greičiai šiuo atveju formuojasi pėsčiųjų tilto angose (4.13 pav.), tačiau vandens lygio kritimas dėl tėkmės suspaudimo tilto atramomis yra mažesnis, lyginant su sausmečio sąlygomis (žr.4.12 ir 4.14 pav.).
4.13 pav. Nagrinėjamo ruožo tėkmės greičių pasiskirstymas vagoje, kai (Var1sl90cm-17m3/s)
4.14 pav. Nevėžio upės vandens paviršiaus natūralūs lygiai (VL) nagrinėjamojo ruožo ašyje ir jo pokyčiai (dVL) dėl vagos reguliavimo, kai vandens 17 m3/s 45
Maksimalių vandens lygių ir debitų sąlygomis 90 cm aukščio slenkstuko poveikis tampa nepastebimas. Lyginant tėkmės greičius pavasario potvynio sąlygomis (žr. 4.10 ir 4.15 pav.) nustatyta, kad didžiausi tėkmės greičiai abiem atvejais (t.y. be slenkstuko ir pastačius slenkstuką) formuojasi ties upės ašimi ir siekia 1,7...1,8 m/s, o pakrančių (t.y. užliejamų upės šlaitų) zonoje tėkmės greičiai yra tik 0...0,4 m/s. Skirtingai nuo jau aptartų kitų hidrologinių sąlygų su mažesniais vandens lygiais ir debitais, šiuo atveju maksimalūs tėkmės greičiai formuojasi automobilių tilto centrinėje angoje ir siekia 1,9 m/s. Remiantis gautais rezultatais galima tvirtinti, kad pavasario potvynio metu nagrinėjamame upės ruože susidaro palankios sąlygos prasiplauti dumblui ir susikaupusiems nešmenims. 4.16 paveiksle matyti, kad esant maksimaliam pavasario potvynio debitui 450 m3/s vandens lygis dėl slenkstuko poveikio modelio aukštutinėje riboje nepakito. Vadinasi, 90 cm aukščio slenkstukas upės pavasario potvynio praleidimo sąlygų nepablogina.
4.15 pav. Nagrinėjamo ruožo tėkmės greičių pasiskirstymas vagoje, kai (Var1sl90cm-450m3/s)
46
4.16 pav. Nevėžio upės vandens paviršiaus natūralūs lygiai (VL) nagrinėjamojo ruožo ašyje ir jo pokyčiai (dVL) dėl vagos reguliavimo, kai vandens 12 m3/s
4.5 Upės hidrodinamikos modeliavimo su 2 slenksčių variantais Modeliuojant buvo pastebėta, kad įrengiant antrą slenkstuką arčiau transporto tilto, jo poveikis prie žemiausio metų vandens lygių praktiškai nepastebimas, todėl toliau nebuvo analizuojamas (žr. 4.17 pav.).
4.17 pav. Nagrinėjamo ruožo tėkmės greičių pasiskirstymas vagoje, kai (Var2sl90cm-12m3/s)
47 4.6 Optimalus slenkstuko aukštis
Siekiant nustatyti kokią įtaką vieno slenkstuko aukštis turi upės vandens lygiui, buvo sudaryti grafikai, vaizduojantys upės vandens lygių hidrodinamikos modelio riboje ties PK3+50 priklausomybę nuo slensktuko aukščio įvairiomis hidrologinėmis sąlygomis (4.18 ir 4.19 pav.). Lyginant variantą Var0-12 (be slenkstuko) su Var1sl90cm-12 (su 0,9 m slenkstuku) prie minimalaus metų debito Q = 12,2 m3/s vandens lygis modelio aukštutinėje riboje pakilo 34 cm (4.18 pav.). 4.19 paveiksle matyti, kad esant vidutiniam daugiamečiam debitui Q = 17 m3/s vandens lygis dėl slenkstuko pakilo tik 1 cm. Nustatyta, kad esant vandens debitui, didesniam už vidutinį daugiametį, modeliuojamas 0,9 m slenkstukas upės aukštupiui įtakos praktiškai nebeturi, o esant maksimaliems pavasario potvynių debitams 450 m3/s, vandens lygis nepakinta. Taigi, galima tvirtinti, kad įrengus vieną 0,9 m aukščio slenkstuką, įtakos upės potvynių pralaidumui jis neturės.
4.18 pav. Vandens lygių modelio riboje (PK3+50) priklausomybė nuo slenkstuko aukščio (hsl) esant 12 m3/s debitui
48
4.19 pav. Vandens lygių priklausomybė nuo slenkstuko aukščio, kai debitas Q = 17 m3/s
Žuvų migracijos laikotarpiu pavasarį ir rudenį, kai upės debitas būna didesnis už minimalų 12,2 m3/s, įrengus 0,90 m aukščio slenkstuką žuvų migracijos sąlygos yra užtikrinamos. Pavyzdžiui, esant vandens debitui 17 m3/s, slenkstuko sudaroma patvanka siekia tik 3..5 cm (žr.4.14 pav.), todėl tėkmės greičiai virš slenkstuko keteros neviršija 1 m/s. Siekiant sutvarkyti Nevėžio upės vagą ties Kėdainių senamiesčiu, kad vasaros sausmečiu upės vagoje neaugtu augmenija, optimalus variantas būtų įrengti ne mažesnį kaip 90 cm aukščio slenkstuką.
49
IŠVADOS
1. Naudojant ArcView ir MIKE 21 HD programinę įrangą hidrodinamikos skaitmeninių modelių sudarymui ir gautų rezultatų analizei galima pakankamai efektyviai ir tiksliai įvertinti upės gamtosauginio tvarkymo variantus ir grafiškai atvaizduoti gautus rezultatus. 2. Hidrodinamikos skaitmeninio modeliavimo rezultatų tikslumas didele dalimi priklauso nuo pradinių batimetrinių duomenų ir modelio suderinimo tikslumo. 3. Nevėžio upės ruožui Kėdainių senamiestyje sutvarkyti užtenka įrengti vieną 90 cm aukščio slenkstuką ties pėsčiųjų tiltu. 4. Palyginti trumpo upės nagrinėjamo ruožo gamtosauginiam sutvarkymui dviejų slenkstukų variantas yra neefektyvus, todėl nerekomenduojamas. 5. Atlikus hidrodinamikos modeliavimą prie įvairių hidrologinių sąlygų ir išanalizavus gautus rezultatus buvo nustatyta, kad žuvų migracijos laikotarpiu žuvų migracijos sąlygos dėl vieno 90 cm aukščio slenkstuko praktiškai nepablogės.
50 LITERATŪRA
1. Ruplys B. ,,Hidrotechniniai statiniai“ V. 1988, Mokslas, 344 p. 2. DHI Software 2007. .[žiūrėta 2009 vasario 09].Prieiga per internetą http://www.dhigroup.com/. 3. MIKE Zero. Marine Tools.DHI Software, 2005, 324p. 4. DABUŽINSKAS K. Hidraulika. Vilnius., Mokslas, 1984. 5. Gailiušis B., Jablonskis J., Kovalenkovienė M. 2001. Lietuvos upės: hidrografija ir nuotėkis. Kaunas: Lietuvos energetikos institutas. 792 p. 6. Hidrologiniai metraščiai 2002-2003. 2004. Lietuvos hidrometeorologinė tarnyba. Vilnius. 54 p. 7. Gaigalis K., Jurgelevičienė J., Lasinskas M., Tautvydas A. 1979. Nevėžio, Dubysos, Mituvos ir Jūros baseinai. Vilnius: Mokslas. 180 p. 8. Kėdainių info. Prieiga per internetą:
51 19. Šikšnys A. Atvirų vandens telkinių hidrodinamikos skaitmeninis modeliavimas. Mokomoji knyga. 2007, 60p. 20. Šikšnys A. Atvirų vandens telkinių hidrodinamikos skaitmeninis modeliavimas. Magistratūros studijų modulio „Specialioji hidraulika” laboratorinių darbų metodinė medžiaga. LŽŪU, 2007. 100 p. 21. Šikšnys A. ,,Atvirų vandens telkinių hidrodinamikos skaitmeninis modeliavimas“ Metodiniai patarimai. Kaunas, Ardiva, 2008, 122p. 22. VĮ Vidaus vandens kelių direkcija.[žiūrėta 2009-02-15]. Prieiga per internetą http://www.liwa.lt .
52