РГР - з дисципліни загальна гідрологія - файл n1.doc

РГР - з дисципліни загальна гідрологія
скачать (621 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc621kb.21.10.2012 13:02скачать

n1.doc

  1   2
Міністерство науки і освіти України

Полтавський національний технічний університет

імені Юрія Кондратюка
Кафедра гідравліки, водопостачання та водовідведення


РОЗРАХУНКОВО-ГРАФІЧНА

РОБОТА
З дисципліни загальна гідрологія
Виконала:

Студентка групи 301-СЕ

Чудан К.А.

Перевірив:

Клепіков О. Д.

№ З.К. 06079

Полтава 2008

ЗМІСТ

ВСТУП …………………………………………………………………………………....4


  1. Обчислення витрат води за швидкостями, що вимірюються вертушкою і глибинами потоку………………………………………………………………4




  1. Визначення середнього багаторічного стоку за наявності невеликої кількості спостережень…………………………………………………………8




  1. Обчислення і побудова кривих повторюваності та забезпеченості……….10




  1. Визначення припливу води до водосховища………………………………14




  1. Побудова графіків морфометричних характеристик водосховища……..15




  1. Визначення нормативних рівнів води у водосховищах…………………..17




  1. Розрахунок утрат води з водосховища……………………………………..18




  1. Водогосподарський розрахунок водосховища……………………………..19




  1. Визначення максимальних витрат дощових і талих вод…………………..20


Вступ

"Загальна гідрологія" - наука про поверхневі води Землі : річки, озера, моря, водосховища тощо. Формування поверхневого стоку, фактори, що мають вплив на нього як у глобальному, так і в місцевому масштабах - це становить предмет вивчення гідрології. Екологам необхідні знання в галузі водного господарства.

Матеріал даної роботи наводить розрахунки витрат води, визначення характеристик стоку, розрахунку коефіцієнта кореляції, побудови кривих повторюваності та забезпеченості, а також комплексу розрахунків для малого водосховища-ставка.
1. Обчислення витрат води за швидкостями, що вимірюються вертушкою й глибинами потоку

Витратою води , , називається кількість води, що протікає через поперечний перетин потоку за секунду.

Найбільш поширеним методом визначення витрати води є спосіб вимірювання площі водяної течії замірами на мірних вертикалях і розрахунку швидкостей течії води вертушкою на швидкісних вертикалях. Обчислення витрат проводяться аналітичним та графічним методами.
Вихідні дані:

Таблиця 1

№ вертикалі

16 варіант

Промірна

Швидкісна

Відстань

Глибина

УЛБ




17,2

0,00

1




19

0,49

2

1

21

1,22

3




23

1,90

4

2

25

2,70

5




27

2,50

6

3

29

2,20

7




31

2,00

8

4

33

1,70

9




35

1,70

10

5

37

1,90

11




39

1,24

12

6

41

1,06

13




43

1,21

14




45

0,40

УПБ




46,6

0,00


Таблиця 2


16 варіант

№ швидкісної вертикалі

Біля поверхні води

0,2h

0,6h

0,8h

Біля дна

Характеристика берега

2

3

4

5

6

7

8

1




0,496




0,329




Мертвий простір

2

0,587

0,504

0,442

0,397

0,33




3

0,592

0,497

0,434

0,386

0,342




4

0,576

0,526

0,472

0,411

0,356




5

0,512

0,449

0,403

0,373

0,307




6




0,442

0,353

0,312




Пологий берег


Порядок розрахунку такий:

– на кожній швидкісній вертикалі визначаємо середню швидкість залежно від кількості точок вимірювання швидкостей на вертикалі:

1) при обчисленні швидкостей у п'ятьох точках:

;

2) при вимірюванні швидкостей у трьох точках:

;

3) при визначенні швидкостей у двох точках:

.
За отриманими значеннями середніх швидкостей на вертикалях обчислюємо середні швидкості між двома сусідніми швидкісними вертикалями, і обчислена швидкість стосується до площі водяного перетину, укладеного між цими вертикалями. Площі, укладені між швидкісними вертикалями, визначаємо шляхом підсумовування площ між промірними вертикалями, що обчислюємо звичайно як площі трапецій. Для крайніх ділянок водяного перетину (тобто для ділянок між зрізом берега й першою швидкісною вертикаллю) середню швидкість приймаємо рівною швидкості на першій (або останній) вертикалі, помноженій на коефіцієнт К, значення якого встановлюємо залежно від характеру берега, тобто:

.
Характеристика берега
За відсутності мертвого простору:
а) мертвий простір – К = 0,5.

б) пологий берег – К = 2/3;

Часткова витрата для площі становить

,

а повна витрата:

.

Усі обчислення заносимо у таблицю.
Таблиця 3. Обчислення витрат води в річці.

Поміри глибини

Обчислення площі

Обчислення витрати води

№ по вертикалі

Відстань від постійного початку, м

Глибина, м

Середня глибина між промірними вертикалями, м

Відстань між промірними вертикалями

Площа водяного перетину

Середня швидкість, м/с

Часткова витрата між швидкісними вертикалями

Промірної

Швидкісної

Між промірними вертикалями

Між швидкісними вертикалями

На швидкісній вертикалі

Між вертикалями

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

УЛБ




17,2

0,00

0,25

1,8

0,45

2,17

0,4125

0,41175

0,4475625

1




19

0,49

0,86

2

1,72

2

1

21

1,22

1,56

2

3,12

7,72

0,411

3,17871

3




23

1,90

2,30

2

4,60

0,40875

4

2

25

2,70

2,60

2

5,20

9,90

0,4065

4,046625

5




27

2,50

2,35

2

4,70

0,41705

6

3

29

2,20

2,10

2

4,20

7,90

0,4276

3,294695

7




31

2,00

1,85

2

3,70

0,3997

8

4

33

1,70

1,70

2

3,40

7,00

0,3718

2,7979

9




35

1,70

0,366525

1,80

2

3,60

10

5

37

1,90

1,57

2

3,14

5,44

0,36125

1,993896

11




39

1,24

1,15

2

2,30

12

6

41

1,0,6

1,14

2

2,28

4,22

1,016316667

13




43

1,21

0,81

2

1,62

14




45

0,40

0,20

1,6

0,32

УПБ




46,6

0,00

? = 16,77570517 м3


2 Визначення середнього багаторічного стоку за наявності невеликої кількості спостережень
У створі водогосподарського будівництва на річці N були проведені спостереження протягом 9-ти років, що недостатньо для надійного проектування. Ці дані наведені в табл.4. У результаті здійснених вишукувань підібрана ріка-аналог (річка С). Дані про спостереження за стоком ріки С подані в табл. 5.

Уведемо позначення:

х – середні річні витрати аналога;

– середня багаторічна витрата ріки С ( норма стоку);

N – кількість років тривалих спостережень;

– коефіцієнт варіації за тривалий період спостережень;

– середня багаторічна витрата р. N, яку необхідно визначити за подовженим рядом або за рівнянням регресії;

– кількість років одночасних спостережень;

і – середні арифметичні величини витрат за період n років.

Таблиця 4. Середні витрати річки.


Середні річні втрати річки, м3

16 варіант

1991

12

1992

12

1993

14

1994

14

1995

18

1996

9

1997

12

1998

13

1999

14



Таблиця 5. Дані про спостереження за станом ріки С.


Рік

Витрати, м

Рік

Витрати, м

Рік

Витрати, м

1970

23,1

1980

22,8

1990

18,1

1971

24,4

1981

22,1

1991

20,4

1972

15

1982

16,2

1992

19

1973

24,7

1983

32,2

1993

20,9

1974

25,8

1984

28,8

1994

25,1

1975

37

1985

24,7

1995

29,3

1976

29,3

1986

26,9

1996

16,9

1977

20,1

1987

22,8

1997

19,1

1978

23,4

1988

20,6

1998

24,8

1979

21,2

1989

27,1

1999

19,9



Усі допоміжні обчислення наводимо у формі таблиці 6.
Таблиця 6. Середні щорічні витрати ріки С.




Роки

Витрати води, м /с

Коефіцієнти

Кх-1

Ку-1



















(Кх-1)(Ку-1)




р С х

p N y

Кх

Ку







1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1991

20,4

12

0,94

0,92

-0,06

-0,08

0,0036

0,0064

0,0048

1992

19

12

0,88

0,92

-0,12

-0,08

0,0144

0,0064

0,0096

1993

20,9

14

0,96

1,07

-0,04

0,07

0,0016

0,0049

-0,0028

1994

25,1

14

1,16

1,07

0,16

0,07

0,0256

0,0049

0,0112

1995

29,3

18

1,35

1,37

0,35

0,37

0,1225

0,1369

0,1295

1996

16,9

9

0,78

0,69

-0,22

-0,31

0,0484

0,0961

0,0682

1997

19,1

12

0,88

0,92

-0,12

-0,08

0,0144

0,0064

0,0096

1998

24,8

13

1,14

0,99

0,14

-0,01

0,0196

0,0001

-0,0014

1999

19,9

14

0,92

1,07

-0,08

0,07

0,0064

0,0049

-0,0056

р С хср.= 21,7 ? = 0,2565 ? = 0,267 ? = 0,2231

p N yср.= 13,1
Коефіцієнти варіації для х та у:





Коефіцієнт кореляції розраховуємо за формулою:
.



Якщо r > 0,6, то корелятивний зв'язок практично існує. Визначивши коефіцієнт кореляції, обчислюємо коефіцієнт регресії:





який являє собою тангенс кута нахилу прямої регресії до осі абсцис, тобто похилу пряму.





Після цього ряду будуємо криву забезпеченості та визначаємо за нею забезпечені витрати для своїх потреб.
3 Обчислення й побудова кривих повторюваності та забезпеченості
Розташовуємо отримані середньорічні витрати в спадному порядку й об'єднуємо їх в однорідні групи через визначені інтервали залежно від вихідних даних. Розрахунок ведемо в таблиці 7.
Таблиця 7. Обчислення і побудова кривих повторюваності та

забезпеченості.


Інтервал часу

Повторюваність (частота)

Тривалість (забезпеченість)

Роки

%

Роки

%

21,6 – 20,7

1

3,3

1

3,3

20,69 – 19,79

0

0

1

3,3

19,78 – 18,88

0

0

1

3,3

18,87 – 17,97

1

3,3

2

6,7

17,96 – 17,06

0

0

2

6,7

17,05 – 16,15

3

10

5

16,7

16,14 – 15,24

2

6,7

7

23,3

15,23 – 14,33

1

3,3

8

26,7

14,32 – 13,42

5

16,7

13

43,3

13,41 – 12,51

4

13,4

17

56,7

12,50 – 11,60

2

6,7

19

63,3

11,59 – 10,69

5

16,7

24

80

10,68 – 9,78

3

10

27

90,1

9,77 – 8,87

1

3,3

28

93,4

8,86 – 7,96

2

6,7

30

100

? = 30 ? = 100

3.1 Побудова біномінальної кривої забезпеченості
Розрахунок робимо у формі таблиці 8.

Приведений до багаторічного ряд середньорічних витрат за 30 років розташовуємо в графах 1 і 2 в хронологічному порядку, а потім у графах 3, 4 та 5 - у спадному порядку.

Далі визначаємо:

,

потім у гр.6 обчислюємо модульні коефіцієнти для 30-ти членів ряду:

.

Від отриманих 30-ти значень віднімаємо 1 і заносимо в гр.7, дані якої підносимо до квадрата й записуємо в гр.8.

Сума всіх модульних коефіцієнтів повинна дорівнювати кількості членів ряду (в даному випадку 30-ти), а – нулю. Маючи суму чисел у гр.8, визначаємо
.


Для зіставлення теоретичної кривої забезпеченості з фактично спостереженими витратами з метою оцінювання прийнятого співвідношення між коефіцієнтами і у гр.9 обчислюємо забезпеченість емпіричних витрат:

.
Таблиця 8. Побудова біномінальної кривої забезпеченості.


Ряд спостережень, розташованих у хронологічному порядку

Ряд спостережень, розміщених у порядку убування

Модульний коефіцієнт





Забезпеченість емпіричних витрат

Роки

Витрати Q, м

п/п, m

Роки

Витрати Q, м





1

2

3

4

5

6

7

8

9

1970

12,92

1

1975

21,54

1,65

0,65

0,4225

2,30

1971

13,73

2

1983

18,56

1,42

0,42

0,1764

5,59

1972

7,898

3

1976

16,76

1,28

0,28

0,0784

8,88

1973

13,91

4

1995

16,76

1,28

0,28

0,0784

12,17

1974

14,59

5

1984

16,45

1,26

0,26

0,0676

15,46

1975

21,54

6

1989

15,40

1,18

0,18

0,0324

18,75

1976

16,76

7

1986

15,28

1,17

0,17

0,0289

22,04

1977

11,06

8

1974

14,59

1,12

0,12

0,0144

25,33

1978

13,11

9

1994

14,16

1,07

0,07

0,0049

28,62

1979

11,74

10

1998

13,97

1,07

0,07

0,0049

31,91

1980

12,73

11

1985

13,91

1,06

0,06

0,0036

35,20

1981

12,30

12

1973

13,91

1,06

0,06

0,0036

38,49

1982

8,64

13

1971

13,73

1,05

0,05

0,0025

41,78

1983

18,56

14

1978

13,11

1,002

0,002

0,00004

45,07

1984

16,45

15

1970

13,92

0,99

-0,01

0,001

48,36

1985

13,91

16

1987

12,73

0,97

-0,03

0,009

51,64

1986

15,28

17

1980

12,73

0,97

-0,03

0,009

54,93

1987

12,73

18

1981

12,30

0,94

-0,06

0,0036

58,22

1988

11,37

19

1979

11,74

0,90

-0,1

0,01

61,51

1989

15,40

20

1993

1,56

0,88

-0,12

0,0144

64,80

1990

9,82

21

1988

11,37

0,87

-0,13

0,0169

68,09

1991

11,25

22

1991

11,25

0,86

-0,14

0,0196

71,38

1992

10,38

23

1977

11,06

0,85

-0,15

0,0225

74,67

1993

11,56

24

1999

10,94

0,84

-0,16

0,0256

77,96

1994

14,16

25

1997

10,44

0,80

-0,20

0,04

81,25

1995

16,76

26

1992

10,38

0,79

-0,21

0,0441

84,54

1996

9,08

27

1990

9,82

0,75

-0,25

0,0625

87,83

1997

10,44

28

1996

9,08

0,69

-0,31

0,0961

91,12

1998

13,97

29

1982

8,64

0,66

-0,34

0,1156

94,41

1999

10,94

30

1972

7,898

0,60

-0,40

0,16

97,70



? = 30 ? = 0 ? = 1,56844

Визначивши параметри кривої забезпеченості, переходимо до обчислення її ординат (табл.9), за додатком СН 435–72 (додаток А) встановлюємо значення Ф при С = 2, оскільки ряд спостережень тривалістю 30 років недостатній для обчислення його за формулою, а потім розраховуємо значення і .

С = 2 * 0,233 = 0,47
Таблиця 9. Обчислення ординат кривої забезпеченості.


Забезпеченість Р, %

1

5

10

20

30

40

50

60

70

80

90

95

99

ф

2,645

1,764

1,327

0,813

0,463

0,176

-0,077

-0,324

-0,85

-1,223

-1,223

-1,462

-1,904

КС+1

1,616

1,411

1,309

1,189

1,041

0,982

0,996

0,925

0,866

0,802

0,715

0,659

0,556



21,13728

18,45588

17,12172

15,55212

14,49264

13,61628

12,84456

12,099

11,32728

10,49016

9,3522

8,61972

7,27248


Теоретичну криву забезпеченості також будуємо на рис.2 на основі даних забезпечення і забезпечених витрат .
4 Визначення припливу води до водосховища
Середній річний стік відповідає 50% забезпеченості. Для визначення річного стоку іншої забезпеченості використовують коефіцієнт варіації, розрахований за даними табл. 8.

Розрахунковий приплив води у водосховищі обчислюємо за формулою:

,

де А – площа водозбору, км (А = 19,5 км2);

Q – середня багаторічна витрата води, визначається за формулою:

,

де М0 – модуль стоку, л/с/км (М0 = 3,7 л/с/км);

Т – кількість секунд у році;

Кр – модульний коефіцієнт забезпеченості Р (Р = 80%), розраховується за формулою:

,

де Фр – нормоване відхилення ординати кривої забезпеченості від середнього значення (число Фостера - Рибкіна).

Обчислення:

Q =

Кр = -0,85 * 0,233 + 1 = 0,802
W = 116683,2 * 0, 802 * 19,5 = 1824808,565 = 1825 тис.
Таблиця 10. Розподіл припливу за місяцями року


Зона пересихання

Розподіл припливу за місяцями




1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Рік

Степова зона пересихання, %

3

4

7

13

48

9







2

5

5

4

100

Приплив, тис.м3

54,75

73

127,75

237,25

876

164,25







36,5

91,25

91,25

73

1825



5 Побудова графіків морфометричних характеристик водосховищ
Морфометричні характеристики – це залежність площ і об’ємів W водосховищ від глибини води перед греблею Н. Для побудови характеристик визначаємо площі на плані водосховища в горизонталях, окреслені кожною горизонталлю. Скористаємося методом палетки. Переносимо план балки на папір у клітинку розміром 0,50,5 см. Визначаємо найбільш низьку позначку в створі греблі – це буде відмітка 0, після цього підраховуємо кількість клітинок, що вмістили фігуру, обкреслену кожною горизонталлю. Отриманий розмір множимо на ціну поділки кожної клітинки (залежить від масштабу плану). Всі зведемо у табл. 11. За її даними будуємо графіки топографічних характеристик у координатах у та х, відкладаючи по осі у позначки рівнів води в метрах, а по осі х – площу дзеркал водосховища на різних відмітках висоти (одна крива) й об'єми водосховища (інша крива).


Таблиця 11. Морфометрична характеристика водосховища


Відмітка рівня води у водоймищі

Висота шару води, м

Площа дзеркала водоймища, тис. м

Середня площа дзеркала, тис. м

Об'єм шару води, тис. м

Об’єм водоймища, тис. м

17,3




0







0




0,7




2

1,4




18,0




4







1,4




1




19,5

19,5




19,0




35







20,9




1




53,5

53,5




20,0




72







74,4




1




97

97




21,0




122







171,4




1




166

166




22,0




210







337,4




1




263

263




23,0




316







600,4

  1   2


Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации