zobacz Instytut Inżynierii i Gospodarki Wodnej Politechnika KrakowskaZakład Budownictwa I Gospodarki WodnejZakład Budownictwa Wodnego I Gospodarki WodnejKatedra Hydrauliki i Hydrologii

Katerdra
Hydrauliki i Hydrologii

Obszarem działalności w zakresie hydrologii są podstawy zjawisk ekstremalnych (w tym wykonywanie ekspertyz) oraz modelowanie matematyczne procesów hydrologicznych w zlewniach rzecznych.

Zakład Budownictwa Wodnego i Gospodarki Wodnej

Obszarem działalności w sferze gospodarki wodnej są metody oceny skuteczności i efektywności działania systemów i obiektów gospodarki wodnej oraz bilanse wodno-gospodarcze.

Zakład Budownictwa Wodnego I Gospodarki Wodnej

Obszarem działalności w zakresie budownictwa wodnego sa zagadnienia związane z utrzymaniem, regulacją rzek i potoków, obiektami małej retencji oraz ze specjalnymi konstrukcjami hydrotechnicznymi (jazy, zapory).

Katedra
Hydrauliki i Hydrologii

Obszarem działalności w sferze hydrauliki I hydromechaniki są rozwiązania dotyczące min.: przepustowości koryt, przepływu w zbiornikach i upustów budowli wodnych.

Ogródek meteorologiczny

Opracowanie: Marek Bodziony i Marta Cebulska
Foto: Marek Bodziony

 

LABORATORIUM HYDROLOGICZNE I OGRÓDEK METEOROLOGICZNY

 

Laboratorium hydrologiczne

Laboratorium hydrologiczne oraz ogródek meteorologiczny znajdują się przy i w budynku Huston na terenie Politechniki Krakowskiej przy ulicy Warszawskiej w Krakowie. Laboratorium hydrologiczne stanowią dwa stanowiska pomiarowe. W jednym z nich wykonywany jest pomiar spływu wód gruntowych w wyniku opadów o różnym czasie trwania, badanie przesiąkania oraz badanie zmian retencji gleby. Eksperymenty przesiąkania wody opadowej oraz spływu wód gruntowych są prowadzone w zbiorniku ze stali nierdzewnej wypełnionym np. piaskiem (HM 165) firmy GUNT. Celem zaprojektowanego i wykonanego urządzenia stanowiska drugiego jest pomiar stanu wody.

Urządzenie to stanowią m.in. dwa zbiorniki połączone ze sobą oraz czujniki pomiaru stanu wody, a w tym sonda hydrostatyczna, bąbelkowiec oraz ultradźwiękowy czujnik poziomu wody Vegason. Dodatkowo urządzenie to wyposażono w piezometr oraz podziałkę milimetrową. W pomieszczeniu laboratorium umiejscowiono również przyrządy (czujnik ciśnienia oraz barometr) do pomiaru i ciągłych rejestracji ciśnienia atmosferycznego. Przyrządy te umieszczone zostały w pomieszczeniu słabo ogrzewanym, którego okna wychodzą na północ. W pomieszczeniu laboratorium znajduje się też rejestrator, w którym gromadzone są dane hydro–meteorologiczne, w tym uzyskane z czujników znajdujących się w ogródku meteorologicznym.

 

Ogródek meteorologiczny

W obrębie laboratorium meteorologicznego (ogródka meteorologicznego) znajduje się siedem stanowisk pomiarowych:

 

STANOWISKO 1 – pomiar temperatury przy gruncie, gruntu oraz pomiar strumienia ciepła glebowego, który możliwy jest poprzez zainstalowane od strony południowej z dala od klatki meteorologicznej czujniki temperatury powietrza przy gruncie (termometr minimalny) oraz gruntu na pięciu standardowych głębokościach (tj. na głębokości 5, 10, 20, 50 i 100 cm);

 

STANOWISKO 2 – do pomiaru promieniowania słonecznego oraz usłonecznienia; składa się z heliografu Campbell-Stokesa, czujnika pomiaru usłonecznienia (heliometru) oraz czujnika do pomiaru promieniowania (bilansomierz) - z niezależnym pomiarem promieniowania padającego i odbitego (albedomierz). Na wysokości 1,5 m nad poziomem terenu znajdują się czujniki na wysięgniku przymocowanym do masztu.

 

STANOWISKO 3 – do pomiaru wysokości opadów składa się z dwóch telemetrycznych czujników wysokości opadów oraz detektora opadu, a także ze standardowego deszczomierza Hellmanna oraz pluwiografu. Detektor opadu umieszczono na maszcie w odległości 2,0 m nad poziomem terenu.

 

STANOWISKO 4 – trzy standardowe klatki meteorologiczne z czujnikami oraz z „tradycyjnymi” przyrządami; w pierwszej klatce meteorologicznej umieszczono: termograf, higrograf, higrometr oraz psychrometr Augusta, kolejne zawierają: pojemnościowy czujnik wilgotności powietrza i oporowy cienkowarstwowy temperatury powietrza (HMP 155 Vaisala) jak również ceramiczny czujnik temperatury powietrza Pt100 (klatka środkowa) oraz psychrometr wentylowany, a także czujnik wilgotności powietrza i temperatury powietrza Hygroclip (klatka trzecia).

 

STANOWISKO 5 – pomiar widzialności powietrza; na wysokości 3 m nad poziomem terenu znajduje się czujnik widzialności, którego zakres pomiaru wynosi od 10 do 2000 m.

 

STANOWISKO 6 – gradientowy pomiar temperatury i wilgotności powietrze na wysokościach; 2, 3, 4 , 8 m odbywa się z uwzględnieniem czujników wilgotności powietrza i temperatury powietrza, które znajdują się w osłonach antyradiacyjnych. Czujniki te znajdują się na wysięgnikach przymocowanych do masztu.

 

STANOWISKO 7 – pomiar kierunku i prędkości wiatru. Przyrządy pomiarowe zlokalizowane są na maszcie metalowym o wysokości 10 m. Konstrukcja masztu jest uziemiona i zabezpiecza pracę czujników przed skutkami zjawisk atmosferycznych (np. wyładowanie atmosferyczne). Stanowisko wyposażono w przyrządy: ultradźwiękowy anemorumbometr, czujnik kierunku wiatru – rumbometr, czujnik prędkości wiatru – anemometr czaszowy.


 

STANOWISKO 1 - Zestaw do pomiaru temperatury przy gruncie, gruntu oraz pomiaru strumienia ciepła glebowego

pomiar temperatury przy gruncie, gruntu oraz pomiar strumienia ciepła glebowego, który możliwy jest poprzez zainstalowane od strony południowej z dala od klatki meteorologicznej czujniki temperatury powietrza przy gruncie (termometr minimalny) oraz gruntu na pięciu standardowych głębokościach (tj. na głębokości 5, 10, 20, 50 i 100 cm);

Specyfikacja techniczna czujnika temperatury gruntu:

 

Ceramiczny czujnik temperatury gruntu Pt100 odznacza się:

- Dużym zakresem pomiarów tj. od -50 do +60 ºC;

- Lepszą dokładnością pomiarów niż ± 0,1 ºC (w temperaturze 0 ºC)

- Czułością min. 0,4 W/ oC.

Specyfikacja techniczna czujnika (z automatyczną kalibracją) do pomiaru strumienia ciepła glebowego:

 

Czujnik do pomiaru strumienia ciepła glebowego odznacza się:

- Znacznym zakresem pomiarów tj. od -30 do +70 ºC;

- Grubością czujnika do 5 mm;

- Niewielką średnicą tj. 80 mm;

- Dokładnością do ± 3% odczytu.

Dodatkowe charakterystyki: (1) Łatwa i szybka transmisja danych poprzez kable teletechniczne do rejestratora znajdującego się w budynku Houston, (2) duża dokładność odczytu.


 

STANOWISKO 2 – Zestaw do pomiaru promieniowania słonecznego oraz usłonecznienia;

do pomiaru promieniowania słonecznego oraz usłonecznienia; składa się z heliografu Campbell-Stokesa, czujnika pomiaru usłonecznienia (heliometru) oraz czujnika do pomiaru promieniowania (bilansomierz) - z niezależnym pomiarem promieniowania padającego i odbitego (albedomierz). Na wysokości 1,5 m nad poziomem terenu znajdują się czujniki na wysięgniku przymocowanym do masztu.

 

Skład zestawu stanowią heliograf oraz czujnik do pomiaru usłonecznienia (heliometr), a także przyrządy do pomiaru promieniowania - bilansomierz z niezależnym pomiarem promieniowania padającego i odbitego (albedomierz).

 

Heliograf – przyrząd służący do rejestrowania czasu bezpośredniego świecenia słońca. Na polskiej sieci obserwacyjnej używa się heliografów systemu Campbell-Stokesa, którego zasadniczą częścią jest szklana kula o średnicy 9,6 cm. Światło słoneczne padające na kulę skupia się po przeciwnej jej stronie na pasku ze specjalnego kartonu i wypala na nim ślad, z którego wyznacza się czas świecenia Słońca czyli usłonecznienie.

 

Specyfikacja techniczna czujnik do pomiaru promieniowania - bilansomierz z niezależnym pomiarem promieniowania padającego i odbitego (albedomierz):

 -  Zakres spektralny: od 285 do 2800 nm;

 -  Czułość: od 7 do 14 µV / W / m²;

 -  Czas reakcji: ±5 s;

 -  Zakres temperatur pracy: 40° C do +80° C;

 -  Maksymalne promieniowanie słoneczne: 1200 W / m2;

 -  Pole widzenia: 180°.

 

Dodatkowe charakterystyki: (1) Łatwa i szybka transmisja danych poprzez kable teletechniczne do rejestratora znajdującego się w budynku Houston.


 

STANOWISKO 3 - Zestaw przyrządów do pomiaru wysokości opadów

do pomiaru wysokości opadów składa się z dwóch telemetrycznych czujników wysokości opadów oraz detektora opadu, a także ze standardowego deszczomierza Hellmanna oraz pluwiografu. Detektor opadu umieszczono na maszcie w odległości 2,0 m nad poziomem terenu.

 

Deszczomierz Hellmanna; przyrząd do pomiaru wysokości opadów atmosferycznych o powierzchni chwytnej 200 cm2. Przyrząd ten składa się z następujących części wykonywanych z blachy cynkowej: podstawy, odbiornika, zbiornika, wkładki i pokrywki. Przyrząd przymocowuje się do słupka od strony północnej na takiej wysokości, żeby górna krawędź mosiężnego pierścienia u zbiornika deszczomierza znajdowała się na wysokości 1 m (nad pow. terenu) na posterunkach w terenie wzniesionym do 500 m n.p.m.

 

Pluwiograf; jest samopisem, który podczas deszczu kreśli na pasku papieru nawiniętym na obracającym się bębnie zegarowym, linię sumy wysokości opadu zwaną pluwiogramem. Z wykresu tego można odczytać wysokość opadu za określony okres czasu, a z danych tych obliczyć wysokość opadu przypadającą średnio na jednostkę czasu. Powierzchnia wlotowa pluwiografu Hellmanna wynosi 200 cm2. Urządzenie pluwiografu mieści się w osłonie z cynkowej blachy, zaopatrzonej w drzwiczki.

 

Specyfikacja techniczna czujnika wysokości opadów:

 - Typ obudowy: Hellmann;

 - Powierzchnia chwytna czujnika znajduje się na wysokości 1.0 m nad powierzchnią terenu;

 - Powierzchnia chwytna: 200 cm2;

 - Zakres pomiarowy: 0・- 5 mm/min;

 - Rozdzielczość pomiaru: 0.1 mm;

 - Element aktywny: korytko wywrotowe;

 - Temperatura pracy: -30・- 60・・C.

Dodatkowe charakterystyki: (1) Łatwa i szybka transmisja danych poprzez kable teletechniczne do rejestratora znajdującego się w budynku Houston, (2) duża dokładność odczytu, (3) temperatura wnętrza – minimum 3・・C (・} 0.5・・C), (4) waga 3500 g.

 

Specyfikacja techniczna detekcyjnego czujnika opadu:

 - czułość detekcji: 0.05 cm2;

 - temperatura pracy: -30・- 60・・C;

 - niska waga: 500 g.

Dodatkowe charakterystyki: (1) Łatwa i szybka transmisja danych poprzez kable teletechniczne do rejestratora znajdującego się w budynku Houston, (2) prąd zasilania: 12 V DC, 5 mA , (3) napięcie grzania: 12 V AC lub 12 V DC.


Zestaw trzech standardowych klatek meteorologicznych z czujnikami oraz z przyrządami tradycyjnymi (stanowisko 4), a także stanowisko w którym dokonuje się pomiaru temperatury i wilgotności powietrza na wysokościach; 2, 3, 4 , 8 m (stanowisko 6)

 

STANOWISKO 4 - Przyrządy znajdujące się w klatach meteorologicznych służą do pomiarow i ciągłej rejestracji temperatury oraz wilgotności powietrza. Trzy standardowe klatki meteorologiczne z czujnikami oraz z „tradycyjnymi” przyrządami; w pierwszej klatce meteorologicznej umieszczono: termograf, higrograf, higrometr oraz psychrometr Augusta, kolejne zawierają: pojemnościowy czujnik wilgotności powietrza i oporowy cienkowarstwowy temperatury powietrza (HMP 155 Vaisala) jak również ceramiczny czujnik temperatury powietrza Pt100 (klatka środkowa) oraz psychrometr wentylowany, a także czujnik wilgotności powietrza i temperatury powietrza Hygroclip (klatka trzecia).

 

Klatka meteorologiczna: tradycyjna wykonana z drewna o przybliżonych wymiarach wewnętrznych: szerokość – 75 cm, głębokość – 48 cm i wysokość – 48 cm. Ścianki klatki wykonane z podwójnych żaluzyjek, w których deseczki są nachylone względem poziomu pod kątem 45・・. Dno klatki tworzą trzy deski, z których środkowa znajduje się o kilka cm wyżej od dwóch bocznych. Dach klatki posiada dwa podkłady: dolny (wewnętrzny) – jest ułożony poziomo i posiada szereg okrągłych otworów, zaś górny (zewnętrzny) – jest pochylony do tyłu klatki.

 

Akcesoria specjalistyczne do klatek meteorologicznych:

 - Termograf; rejestruje samoczynnie i w sposób ciągły przebieg temperatury powietrza

 - Higrograf; urządzenie, ktore samoczynnie i w sposób ciągły rejestruje przebieg wilgotności względnej powietrza w postaci linii zwanej higrogramem;

 - Psychrometr Augusta, który tworzą dwa termometry tzw. zwykły suchy i zwilżony; Podziałka termometru zwykłego obejmuje zakres od –37 do +50oC, a każdy stopień podzielony jest na pięć części, z których każda odpowiada 0,2oC;

 - Higrometr służy do wyznaczenia wilgotności względnej powietrza;

 - Pojemnościowy czujnik wilgotności powietrza i oporowy cienkowarstwowy temperatury powietrza (HMP 155 Vaisala);

 - Ceramiczny czujnik temperatury powietrza Pt100 w tym w osłonach przeciwradiacyjnych;

 - Psychrometr wentylowany; czujnik temperatury „suchy” i „zwilżony” ceramiczny Pt100, dla którego zakres pomiaru wynosi od -50 do 60oC;

 - Czujnik wilgotności powietrza i temperatury powietrza Hygroclip dla którego zakres pomiaru wilgotności powietrza stanowi od 0 do 100% RH, temperatura -50 do 100 ・・C.

 

STANOWISKO 6 – gradientowy pomiar temperatury i wilgotności powietrze na wysokościach; 2, 3, 4 , 8 m odbywa się z uwzględnieniem czujników wilgotności powietrza i temperatury powietrza, które znajdują się w osłonach antyradiacyjnych. Czujniki te znajdują się na wysięgnikach przymocowanych do masztu.


 

STANOWISKO 5 Zestaw urządzeń do pomiaru widzialności powietrza - pomiar widzialności powietrza; na wysokości 3 m nad poziomem terenu znajduje się czujnik widzialności, którego zakres pomiaru wynosi od 10 do 2000 m.

Czujnik widzialności powietrza umiejscowiony został na wysięgniku przymocowanym do masztu na wysokości 2 m, dla ktorego zakres pomiaru widzialności wynosi od 10 do 2000 m.

 

Specyfikacja techniczna czujnika widzialności powietrza:

 - Rozpoznawanie minimum 4 rożnych typow opadu (deszcz, mżawka, śnieg, deszcz lodowy);

 - Rozpoznawanie min. mgły, gęstej mgły, dymu, piasku;

 - Temperatura środowiska pracy: od - 40o do 55oC;

 - Wilgotność środowiska pracy: od 0 do 100 %.

Dodatkowe charakterystyki: (1) Łatwa i szybka transmisja danych poprzez kable teletechniczne do rejestratora znajdującego się w budynku Houston, (2) prąd zasilania: 12 V do 50 V DC, (3) zasilanie z rejestratora.


 

STANOWISKO 6 – gradientowy pomiar temperatury i wilgotności powietrze na wysokościach; 2, 3, 4 , 8 m odbywa się z uwzględnieniem czujników wilgotności powietrza i temperatury powietrza, które znajdują się w osłonach antyradiacyjnych. Czujniki te znajdują się na wysięgnikach przymocowanych do masztu.

 

Czujnik kierunku wiatru – rumbometr – wysokość montażu: 10 m
 - zakres pomiarowy 0 ÷ 360 °
 - dokładność pomiaru 1°
 - wyjście cyfrowe
 - 1/64 kąta pełnego wyjście w 6 bitach w kodzie Grey’a
 - dokładność odczytu 1 °
 - sygnał wyjściowy kod Grey’a
 - napięcie zasilania 12 V DC
 - prąd zasilania 15 ÷ 45mA
 - zasilacz Połączenie kablowe – zasilanie z rejestratora i odbiór sygnału przez rejestrator

Czujnik prędkości wiatru – anemometr czaszowy – wysokość montażu: 10 m
 - zakres pomiarowy 0÷40 m/s
 - dokładność pomiaru 0,5 m/s
 - dokładność odczytu 0,1 m/s
 - próg zadziałania < 0.5m/s
 - element aktywny wirnik czaszowy
 - prąd zasilania 1.6mA (4÷20mA)
 - temperatura pracy -30 ÷ +60ºC
 - zasilacz połączenie kablowe – zasilanie z rejestratora i odbiór sygnału przez rejestrator


MONITORING – ogródek został zabezpieczony reflektorem z czujnikiem ruchu oraz kamerą monitoringu



<<powrót