Terénní cvičení z geo, pedo a bio – ZÁVĚREČNÁ ZPRÁVA TERMÍN ODEVZDÁNÍ: 22. června 2017 TERMÍN ODEVZDÁNÍ OPRAVENÉ ZPRÁVY: 27. června 2017 1. GRANULOMETRIE (Černotín) Příprava granulometrických dat • Manuální měření osy b klastů uspořádejte do excelovské tabulky. Měřili jste na třech lokalitách povrchovou vrstvu a substrát (podpovrchovou vrstvu), takže v tabulce bude šest sloupců. Jednotlivé měřené lokality označte v hlavičce tabulky vzestupně číslem ve směru po proudu. • Pokud jste zaznamenali při měření substrátu písek, tak uveďte v tabulce na tomto místě hodnotu 0,5 mm (tj. spodní hranici intervalu hrubý písek). • Výsledky z fotogranulometrie máte v ISu v učebních materiálech ve složce „Fotogranulometrie“. Ke každé lokalitě je k dispozici vyexportovaný report (složka „Fotogranulometrie-reporty“), ve kterém najdete komplexní informace včetně popisně statistických charakteristik a zrnitostní křivky. Report lze otevřít v internetovém prohlížeči. Dále jsou k dispozici soubory ve formátu .csv, ve kterých najdete velikost osy b všech zrn, které Digital Gravelometer na snímcích identifikoval. Reporty a .csv soubory jsou označeny příslušnými čísly kolíků. Zhodnocení stupně armoringu • Stupeň vývoje krycí vrstvy (armoringu) je dán jako zrnitostní rozdíl mezi povrchovou vrstvou a substrátem (podpovrchovou vrstvou). Vyjadřuje se číselně jako jejich poměr. • Stanovte stupeň vývoje krycí vrstvy (stupeň armoringu) jako poměr mediánu (D50) povrchové vrstvy a mediánu substrátu. Čím větší je hodnota, tím větší je zrnitostní rozdíl v povrchové vrstvě a substrátu, a tím výrazněji je vyvinut armoring. • Napište krátké shrnutí, jak se v tomto ohledu liší lokalita na začátku, ve středu a na konci lavice. Pokuste se vysvětlit důvody, proč se vyvíjí zrnitostní rozdíl mezi povrchovou vrstvou a substrátem, a jaké faktory mohou ovlivňovat prostorové rozdíly v armoringu. Porovnání výsledků manuálního měření a fotogranulometrie • Porovnání proveďte pro tři lokality, kde jste provedli manuální měření povrchové vrstvy a současně fotografovali. Budete tedy porovnávat třikrát dva soubory, ze začátku, prostředku a konce lavice. • Příprava dat z fotogranulometrie: o Z manuálního měření máte k dispozici 200 údajů o ose b klastů, z fotogranulometrie však mnohem více. o Pro sjednocení velikosti souborů vzniklých z obou metod náhodně vyberte z každého souboru vzniklého fotogranulometrií (data jsou v .csv souborech) pouze 200 klastů. Postupujte následovně:  .csv soubor otevřete v Excelu.  Změňte desetinnou tečku na desetinnou čárku (Např. pomocí fce Najít a nahradit).  Seřaďte hodnoty podle velikosti. Je lhostejné, jestli sestupně či vzestupně.  Smažte hodnoty s osou b menší než 4 mm.  Ke zbylým hodnotám přiřaďte pořadová čísla od 1 do n.  V Excelu si pomocí funkce NÁHČÍSLO()*(n-1)+1 vygenerujte 200 náhodných čísel. Za n v syntaxi vzorce dosaďte počet prvků souboru, tzn. nejvyšší pořadové číslo.  Excel generuje náhodná čísla s patnácti desetinnými čísly, takže si je zaokrouhlete na celá čísla.  Překopírujte si do další tabulky ty hodnoty osy b, jejichž pořadová čísla odpovídají vygenerovaným náhodným číslům.  Nyní máte k dispozici náhodný výběr 200 hodnot z původního souboru získaného fotogranulometrií. Dále už budete při pracovat pouze s tímto souborem zredukovaným na 200 hodnot. • Proveďte kontrolu normality dat (např. pomocí Shapiro-Wilkova testu) u všech třinácti souborů. • V případě normality dat proveďte porovnání souborů dvojvýběrovým nepárovým t-testem, v případě zamítnutí normality pomocí Mann-Whitneyova testu. • Existuje mezi 200 hodnotami z manuálního měření a 200 náhodnými hodnotami z fotogranulometrie statisticky významný rozdíl? Napište krátké shrnutí, ve kterém se vyjádříte k míře shody mezi oběma metodami. Pokuste se vysvětlit, jaké faktory ovlivňují míru shody/neshody mezi výsledky obou metod. Zhodnocení variability zrnitosti povrchové vrstvy v rámci lavice • Použijte údaje pouze z fotogranulometrie. • Zhodnoťte, zda se zrnitost povrchové vrstvy mění v prostoru – směrem po proudu. Za tímto účelem sestavte graf, ve kterém na ose x bude vzdálenost po proudu (od prvního kolíku), na ose y zrnitost vyjádřená mediánem (D50). • Je patrný z grafu nějaký poproudový trend v zrnitosti (hrubnutí, zjemňování materiálu)? Pokud ano, tak jaké mohou být důvody? Lze v datech vypozorovat i jiné trendy? Např. mění se zrnitost (vyjádřená pomocí D50) ve směru kolmém na břeh řeky? Mění se zrnitost v závislosti na výšce nad dnem koryta? Skica štěrkové lavice s vyznačením polohy měřených bodů (kolíků) a zrnitosti (D50) • Nivelační zápisník přepište do tabulky v Excelu (tabulku s těmito zdrojovými daty vložte do odevzdávárny). • S použitím údajů z nivelace sestavte jednoduchý geometrický plánek, na kterém budou vyznačeny jednotlivé body s manuálním a fotografickým měřením. Plánek sestavte na základě údajů o vzdálenosti od stanoviska k jednotlivým kolíkům a horizontálních úhlů mezi nimi. • Plánek zpracujte formou kartodigramu tím způsobem, že na místě každého bodu (kolíku) bude v plánku znázorněna kolečkem zrnitost. Velikost kolečka bude představovat velikost mediánu (D50). Měřítko (velikost koleček) volte tak, aby byly dobře patrné rozdíly v D50 mezi lokalitami. • U každého bodu (kolečka) uveďte číslo kolíku a nadmořskou výšku. Stanovisko, ze kterého se měřilo, ztotožněte s nadmořskou výškou 250,4 m (zároveň to bude výška bodu /kolíku/, který byl nejblíže nivelačnímu přístroji). • Máme i jeden záměr přímo z koryta (dno koryta). Sestavte tabulku, kde bude uvedena pro jednotlivé body (kolíky) relativní výška nad dnem koryta (1. řádek tabulky číslo kolíku, 2. řádek výška nad dnem v m /s přesností na 1 cm/). 2. ELEKTRICKÁ ODPOROVÁ TOMOGRAFIE (Hustopeče n. B.) • Geoelektrický profil s vloženou topografií si ukážeme při zkoušce. Pro přípravu profilu budu potřebovat údaje z nivelace. • Údaje z nivelačního zápisníku převeďte na absolutní nadmořské výšky v m n. m. První bod profilu (na straně u řeky) ztotožněte s nadmořskou výškou 265,3 m. • Pošlete mi na můj e-mail macka@sci.muni.cz excelovskou tabulku se dvěma sloupci: o číslo bodu o nadmořská výška v m n. m. • Tabulku s profilem mi zašlete nejpozději do středy 7.6. do 12 hodin. 3. STANOVENÍ PRŮTOKU PODLE MANNINGA (Hustopeče n. B.) • Z údajů v nivelačním zápisníku vykreslete příčný profil zvodnělou částí koryta Bečvy. • Z grafu příčného profilu odvoďte následující parametry: a. Plochu průtočného profilu zvodnělého koryta (A) [m2 ] b. Délku omočeného obvodu (P) [m] • Pomocí těchto hodnot vypočtěte hydraulický rádius podle vztahu R = A/P [m]. • Z nivelace podélného profilu zjistěte sklon hladiny (S = ΔH/L) H … převýšení hladiny [m], L … délka úseku (tj. vzdálenost mezi body, na kterých se měřila výška dna a hloubka vody) [m]. o Do Manningovy rovnice se dosazuje sklon hladiny, nikoliv sklon dna koryta. Sklon dna a sklon hladiny se obvykle liší. Rozdíl ve výšce hladiny v obou zaměřovaných bodech vypočítejte pomocí výšek dna a hloubek vody. o Vzdálenost mezi body (délku úseku) vypočítejte jako třetí stranu trojúhelníku pomocí kosinové věty. Z měření máte k dispozici vzdálenost ze stanoviska (místa, kde stál nivelační přístroj) k oběma bodům a horizontální úhel mezi oběma body. Máte tedy k dispozici délku dvou stran trojúhelníka a úhel, který svírají. Nezapomeňte, že horizontální úhel je na okruží nivelačního přístroje uveden v gradech (100 gradů = 90°), a je nutné jej před dosazením do kosinové věty převést na stupně. • Dopočítejte si celkovou hodnotu součinitele drsnosti (n) podle vztahu: n = (n0 + n1 + n2 + n3 + n4)m5 n0 … zrnitost substrátu n1 … nepravidelnosti dna a břehů n2 … podélná změna tvaru průtočného profilu n3 … působení překážek n4 … působení vegetace m5 … křivolakost koryta Dílčí hodnoty máte v poznámkách, určovali jsme na místě. • Proveďte výpočet průtoku podle následující rovnice: 𝑄𝑄 = 1 𝑛𝑛 𝐴𝐴𝑅𝑅 2 3� 𝑆𝑆 1 2� • Průtok na stanici Teplice n. B. byl v den měření mezi 12 až 15 m3 .s-1 ; porovnejte vypočítanou hodnotu s touto naměřenou hodnotou. Jak velká je odchylka (v %)? Jak by měla být upravena hodnota součinitele drsnosti, aby vypočítaná hodnota lépe odpovídala skutečnosti?