Водохранилище сезонно-годичного регулирования на р. Ельша
Расчёт водохранилища сезонно-годичного регулирования. Построение объёмной и топографической характеристик водохранилища. Мёртвый объем и потери воды из водохранилища. Расчёт полезного объема с учётом потерь и трансформации паводочного стока водохранилища.
Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 12.08.2015 |
Размер файла | 137,7 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Реферат
Водохранилище сезонно-годичного регулирования на р. Ельша - с. Козеевщина. Пояснительная записка /- Брест, 2010 г. - с.: 19 таблиц, 5 источников, 8 рисунков.
Ключевые слова: река, мертвый объем, норма стока, приток, водохранилище, водосброс, расчетная обеспеченность, объем, фильтрация, испарение, год. Содержит результаты гидрологического расчета и водохозяйственных расчетов. В гидрологическом расчете определили средние многолетние величины годового стока с заданной вероятностью превышения, рассчитали внутригодовое распределение годового стока; в водохозяйственных расчетах построили топографические характеристики водохранилища, определили мертвый объем и потерь воды из водохранилища, определили полезный объем водохранилища.
Содержание
Введение
1. Определение основных исходных данных для расчёта водохранилища сезонно-годичного регулирования
2. Определение данных и построение объёмной и топографической характеристик водохранилища
3. Вычисление мёртвого объема и потерь воды из водохранилища
4. Расчёт полезного объема водохранилища сезонно-годичного регулирования с учётом потерь по 2-му способу
5. Расчет трансформации паводочного стока водохранилища
Заключение
Список использованной литературы
Введение
Гидрология - это наука, изучающая природные воды, явления и процессы, в них протекающие. Предмет изучения гидрологии -- все виды вод гидросферы в океанах, морях, реках, озерах, водохранилищах, болотах, почвенные и подземные воды. Делится на океанологию и гидрологию суши. Исследует круговорот воды в природе, влияние на него деятельности человека и управление режимом водных объектов и водным режимом отдельных территорий; проводит анализ гидрологических элементов для отдельных территорий и Земли в целом; дает оценку и прогноз состояния и рационального использования водных ресурсов; пользуется методами, применяемыми в географии, физике и других науках.
Регулирование речного стока - наука о распределении речного стока с учетом развития различных отраслей экономики.
Водохранилище - это искусственный водоем, образованный водоподпорным сооружением на водотоке (наиболее типичная форма водотоков на земле - река, она представляет водоток значительных размеров, питающийся атмосферными осадками со своего водосбора и имеющий четко выраженное русло) с целью хранения и регулирования стока воды. Водотоком в моем случае является река Ельша. Т.к. запасы пресной воды распределены по территории и во времени неравномерно, то для их хозяйственного использования приходится прибегать к следующему мероприятию, направленному на перераспределение стока - к созданию водохранилища. В данной курсовой работе рассматривается водохранилище сезонно-годичного регулирования на р. Ельша - с. Козеевщина.
1. Определение основных исходных данных для расчёта водохранилища сезонно-годичного регулирования
Определение нормы годового стока при наличии и недостаточности данных гидрометрических наблюдений
Определим годовой расход воды вероятностью превышения (Р) равной 90 % с расчетом параметров кривой распределения методами наибольшего правдоподобия, моментов и графоаналитическим методом для р. Ельша - с. Козеевщина. Исходный ряд приведен в таблице 1.1.
Норма стока - среднее значение за многолетний период при неизменных физико-географических условиях и деятельности в бассейне реки, включающих несколько замкнутых циклов колебаний водности, при увеличении которых средняя арифметическая величина не меняется или слабо изменяется.
, (1.1)
где Qi - погодичные значения расходов воды,
n - число лет гидрометрических наблюдений.
Расход воды - количество воды, протекающей в единицу времени через данное живое сечение реки, измеряется в м3/с.
Среднее квадратическое отклонение (у) - мера рассеивания значений гидрометеорогической характеристики от ее среднего значения.
, (1.2)
где Сv - коэффициент вариации ряда годового стока, можно определить методом моментов по формуле:
, (1.3)
где ki - модульный коэффициент, рассматриваемой гидрологической характеристики, определяемый по формуле:
, (1.4)
Таблица 1.1 Годовые расходы воды р. Ельша - с. Козеевщина, F=1290 км2
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
15 |
||
Год |
1948 |
1949 |
4950 |
1951 |
1952 |
1953 |
1954 |
1955 |
1956 |
1957 |
1958 |
1959 |
1960 |
1961 |
1962 |
|
Qi, м3/с |
9,73 |
8,61 |
13,6 |
8,18 |
13,6 |
17 |
6,91 |
10,3 |
11,7 |
13,1 |
16,6 |
8,6 |
8,55 |
11,2 |
18 |
Ряд наблюдений по реке - аналогу р. Западная Двина - г. Витебск в таблице 1.2.
Таблица 1.2 Годовые расходы воды в р. Западная Двина - г. Витебск за 1947-1981 г.
Для продления короткого ряда наблюдений по исследуемой реке подсчитывается коэффициент корреляции и параметры уравнения регрессии.
Используем два метода продления:
- аналитический (по уравнению регрессии);
- графический (по графику связи).
Таблица 1.3 Определение коэффициента корреляции и параметров уравнения регрессии
№п/п |
Годы |
Q(y) |
Q(x) |
?у=уi-у |
?х=хi-х |
?у2 |
?х2 |
?у•?х |
|
1 |
1948 |
9,73 |
200 |
-1,982 |
-45,667 |
3,928 |
2085,444 |
90,511 |
|
2 |
1949 |
8,61 |
196 |
-3,102 |
-49,667 |
9,622 |
2466,778 |
154,066 |
|
3 |
1950 |
13,60 |
259 |
1,888 |
13,333 |
3,565 |
177,778 |
25,173 |
|
4 |
1951 |
8,18 |
178 |
-3,532 |
-67,667 |
12,475 |
4578,778 |
238,999 |
|
5 |
1952 |
13,60 |
233 |
1,888 |
-12,667 |
3,565 |
160,444 |
-23,915 |
|
6 |
1953 |
17,00 |
351 |
5,288 |
105,333 |
27,963 |
11095,111 |
557,003 |
|
7 |
1954 |
6,91 |
171 |
-4,802 |
-74,667 |
23,059 |
5575,111 |
358,549 |
|
8 |
1955 |
10,30 |
235 |
-1,412 |
-10,667 |
1,994 |
113,778 |
15,061 |
|
9 |
1956 |
11,70 |
270 |
-0,012 |
24,333 |
0,000 |
592,111 |
-0,292 |
|
10 |
1957 |
13,10 |
296 |
1,388 |
50,333 |
1,927 |
2533,444 |
69,863 |
|
11 |
1958 |
16,60 |
324 |
4,888 |
78,333 |
23,893 |
6136,111 |
382,893 |
|
12 |
1959 |
8,60 |
202 |
-3,112 |
-43,667 |
9,685 |
1906,778 |
135,891 |
|
13 |
1960 |
8,55 |
186 |
-3,162 |
-59,667 |
9,998 |
3560,111 |
188,666 |
|
14 |
1961 |
11,20 |
222 |
-0,512 |
-23,667 |
0,262 |
560,111 |
12,117 |
|
15 |
1962 |
18,00 |
362 |
6,288 |
116,333 |
39,539 |
13533,444 |
731,504 |
|
сумма |
175,68 |
3685 |
0,000 |
0,000 |
171,5 |
55075,35 |
2936,1 |
||
среднее |
11,7 |
246 |
Определим средние квадратические отклонения рядов:
Коэффициент корреляции:
Вероятная ошибка коэффициента корреляции:
Наиболее вероятное значение коэффициента корреляции:
Коэффициент регрессии, представляющий тангенс угла наклона линии связи к оси абсцисс, определяем по формуле:
Уравнение прямой регрессии:
Строим график связи расходов исследуемой реки с расходами реки-аналога (рис.1.1).
Приведение исходного ряда к длительному периоду наблюдения осуществляется по двум методам (графическому и аналитическому).
Восстановление по уравнению значений расходов воды рассчитаем по уравнению прямой регрессии. Согласно СниП 2.01.14-83 систематическое преуменьшение коэффициента вариации исключается путем дополнительного расчета погодичных значений Qi по формуле:
, (1.5)
где Qi - погодичные значения среднего годового расхода, рассчитанные по уравнению регрессии;
- норма годового стока для исследуемой реки, вычисленная за период совместных наблюдений с рекой-аналогом;
R - коэффициент корреляции.
Все значения заносим в таблицу 1.4.
Таблица 1.4 Восстановленные и наблюдаемые расходы воды
№ пп |
Годы |
(по графику) |
(по уравнению) |
(принятые к расчету) |
||
1 |
1947 |
243 |
(11,6) |
(11,57) |
(11,57) |
|
2 |
1948 |
200 |
9,73 |
9,73 |
9,73 |
|
3 |
1949 |
196 |
8,61 |
8,61 |
8,61 |
|
4 |
1950 |
259 |
13,6 |
13,6 |
13,6 |
|
5 |
1951 |
178 |
8,18 |
8,18 |
8,18 |
|
6 |
1952 |
233 |
13,6 |
13,6 |
13,6 |
|
7 |
1953 |
351 |
17,0 |
17,0 |
17,0 |
|
8 |
1954 |
171 |
6,91 |
6,91 |
6,91 |
|
9 |
1955 |
235 |
10,3 |
10,3 |
10,3 |
|
10 |
1956 |
270 |
11,7 |
11,7 |
11,7 |
|
11 |
1957 |
296 |
13,1 |
13,1 |
13,1 |
|
12 |
1958 |
324 |
16,6 |
16,6 |
16,6 |
|
13 |
1959 |
202 |
8,6 |
8,6 |
8,6 |
|
14 |
1960 |
186 |
8,55 |
8,55 |
8,55 |
|
15 |
1961 |
222 |
11,2 |
11,2 |
11,2 |
|
16 |
1962 |
362 |
18,0 |
18,0 |
18,0 |
|
17 |
1963 |
180 |
(8,2) |
(8,21) |
(8,05) |
|
18 |
1964 |
124 |
(4,75) |
(5,23) |
(4,92) |
|
19 |
1965 |
172 |
(7,6) |
(7,79) |
(7,60) |
|
20 |
1966 |
323 |
(15,6) |
(15,84) |
(16,03) |
|
21 |
1967 |
159 |
(6,3) |
(7,09) |
(6,88) |
|
22 |
1968 |
190 |
(8,6) |
(8,75) |
(8,61) |
|
23 |
1969 |
140 |
(5,6) |
(6,08) |
(5,82) |
|
24 |
1970 |
216 |
(9,7) |
(10,13) |
(10,06) |
|
25 |
1971 |
172 |
(7,3) |
(7,79) |
(7,60) |
|
26 |
1972 |
154 |
(6,3) |
(6,83) |
(6,60) |
|
27 |
1973 |
153 |
(6,25) |
(6,77) |
(6,54) |
|
28 |
1974 |
166 |
(6,9) |
(7,47) |
(7,27) |
|
29 |
1975 |
209 |
(9,1) |
(9,76) |
(9,67) |
|
30 |
1976 |
169 |
(7,1) |
(7,63) |
(7,44) |
|
31 |
1977 |
207 |
(9,0) |
(9,65) |
(9,56) |
|
32 |
1978 |
273 |
(12,8) |
(13,17) |
(13,24) |
|
33 |
1979 |
204 |
(9,1) |
(9,49) |
(9,39) |
|
34 |
1980 |
257 |
(11,8) |
(13,32) |
(12,35) |
|
35 |
1981 |
221 |
(10,0) |
(10,4) |
(10,34) |
|
Среднее |
217,6 |
9,98 |
10,2 |
10,2 |
||
Сумма |
7617 |
349,2 |
Для дальнейших расчетов принимается гидрологический ряд расходов из последней графы. Норма стока при этом составит =10,2 м/с.
Определение статистических параметров вариационного стокового ряда и расчётных величин годового стока заданной вероятности превышения
Метод наибольшего правдоподобия
Применяется при любой изменчивости стока. Значения годового расхода воды (Qi) располагаем в убывающем порядке, и определяем эмпирическую ежегодную вероятность превышения:
где m - порядковый номер членов ряда соответствующей гидрологической характеристики, расположенной в убывающем порядке;
n - общее число членов ряда.
Чем больше вероятность превышения, тем меньше значение гидрометеорологической характеристики и наоборот.
Рассчитаем модульные коэффициенты (Ki), а также (lgKi) и произведения (KilgKi).
Результаты расчетов запишем в таблицу 1.5.
Таблица 1.5 Параметры кривой распределения годового расхода воды, рассчитанные методом наибольшего правдоподобия
№ члена ряда |
Год |
Qi, м3/с |
Qiубыв., м3/с |
P, % |
ki |
lg ki |
ki·lg ki |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1 |
1947 |
11,57 |
18,00 |
2,78 |
1,77 |
0,25 |
0,44 |
|
2 |
1948 |
9,73 |
17,00 |
5,56 |
1,68 |
0,22 |
0,38 |
|
3 |
1949 |
8,61 |
16,60 |
8,33 |
1,64 |
0,21 |
0,35 |
|
4 |
1950 |
13,6 |
16,03 |
11,11 |
1,58 |
0,20 |
0,31 |
|
5 |
1951 |
8,18 |
13,60 |
13,89 |
1,34 |
0,13 |
0,17 |
|
6 |
1952 |
13,6 |
13,60 |
16,67 |
1,34 |
0,13 |
0,17 |
|
7 |
1953 |
17,0 |
13,24 |
19,44 |
1,30 |
0,12 |
0,15 |
|
8 |
1954 |
6,91 |
13,10 |
22,22 |
1,29 |
0,11 |
0,14 |
|
9 |
1955 |
10,3 |
12,35 |
25,00 |
1,22 |
0,09 |
0,10 |
|
10 |
1956 |
11,7 |
11,70 |
27,78 |
1,15 |
0,06 |
0,07 |
|
11 |
1957 |
13,1 |
11,57 |
30,56 |
1,14 |
0,06 |
0,06 |
|
12 |
1958 |
16,6 |
11,20 |
33,33 |
1,10 |
0,04 |
0,05 |
|
13 |
1959 |
8,6 |
10,34 |
36,11 |
1,02 |
0,01 |
0,01 |
|
14 |
1960 |
8,55 |
10,30 |
38,89 |
1,01 |
0,01 |
0,01 |
|
15 |
1961 |
11,2 |
10,06 |
41,67 |
0,99 |
0,00 |
0,00 |
|
16 |
1962 |
18,0 |
9,73 |
44,44 |
0,96 |
-0,02 |
-0,02 |
|
17 |
1963 |
8,05 |
9,67 |
47,22 |
0,95 |
-0,02 |
-0,02 |
|
18 |
1964 |
4,92 |
9,56 |
50,00 |
0,94 |
-0,03 |
-0,02 |
|
19 |
1965 |
7,60 |
9,39 |
52,78 |
0,93 |
-0,03 |
-0,03 |
|
20 |
1966 |
16,03 |
8,61 |
55,56 |
0,85 |
-0,07 |
-0,06 |
|
21 |
1967 |
6,88 |
8,61 |
58,33 |
0,85 |
-0,07 |
-0,06 |
|
22 |
1968 |
8,61 |
8,60 |
61,11 |
0,85 |
-0,07 |
-0,06 |
|
23 |
1969 |
5,82 |
8,55 |
63,89 |
0,84 |
-0,07 |
-0,06 |
|
24 |
1970 |
10,06 |
8,18 |
66,67 |
0,81 |
-0,09 |
-0,08 |
|
25 |
1971 |
7,60 |
8,05 |
69,44 |
0,79 |
-0,10 |
-0,08 |
|
26 |
1972 |
6,60 |
7,60 |
72,22 |
0,75 |
-0,13 |
-0,09 |
|
27 |
1973 |
6,54 |
7,60 |
75,00 |
0,75 |
-0,13 |
-0,09 |
|
28 |
1974 |
7,27 |
7,44 |
77,78 |
0,73 |
-0,13 |
-0,10 |
|
29 |
1975 |
9,67 |
7,27 |
80,56 |
0,72 |
-0,14 |
-0,10 |
|
30 |
1976 |
7,44 |
6,91 |
83,33 |
0,68 |
-0,17 |
-0,11 |
|
31 |
1977 |
9,56 |
6,88 |
86,11 |
0,68 |
-0,17 |
-0,11 |
|
32 |
1978 |
13,24 |
6,60 |
88,89 |
0,65 |
-0,19 |
-0,12 |
|
33 |
1979 |
9,39 |
6,54 |
91,67 |
0,64 |
-0,19 |
-0,12 |
|
34 |
1980 |
12,35 |
5,82 |
94,44 |
0,57 |
-0,24 |
-0,14 |
|
35 |
1981 |
10,34 |
4,92 |
97,22 |
0,48 |
-0,31 |
-0,15 |
|
Сумма |
355,3 |
35,00 |
-0,70 |
0,70 |
||||
Среднее |
10,2 |
1,00 |
-0,02 |
-0,02 |
Вычисляем статистики 2 и 3:
По специальным номограммам, в соответствии с вычисленными статистиками 2 и 3 определяем коэффициент вариации Cv= 0,32 отношение Cs/Cv = 3. Далее по этим параметрам = 10,2 м3/с вычисляем ординаты кривой трехпараметрического гамма распределения и заносим в таблицу 1.6.
Таблица 1.6 Ординаты аналитической кривой трехпараметрического гамма распределения р. Ельша - с. Козеевщина
Р, % |
0,01 |
0,1 |
1 |
5 |
10 |
25 |
50 |
75 |
95 |
99 |
99,9 |
|
Кр |
3,024 |
2,482 |
1,972 |
1,59 |
1,424 |
1,178 |
0,953 |
0,772 |
0,568 |
0,461 |
0,359 |
|
Qp, мі/с |
30,69 |
25,19 |
20,02 |
16,14 |
14,45 |
11,96 |
9,67 |
7,84 |
5,77 |
4,68 |
3,64 |
По данным таблицы строим аналитическую кривую распределения, по которой определяются искомые значения расходов воды годового стока заданной вероятности превышения.
Определяем средние квадратические ошибки нормы годового стока и коэффициента вариации без учета автокорреляции:
Метод моментов
Применяется при изменчивости годового стока Cv 0,5 расчет статических параметров производим в порядке по таблице 1.7.
По результатам расчетов вычисляем смещенные значения коэффициентов вариации , асимметрии и средние квадратические ошибки:
Относительная средняя квадратическая ошибка нормы годового расхода воды 5,56 %<10 % (продолжительность периода n=35 лет) считается достаточной.
Таблица 1.7 Параметры кривой распределения годового расхода воды, рассчитанные методом моментов
№ члена ряда |
Год |
Qi м3/с |
Qiубыв. м3/с |
P, % |
ki |
ki -1 |
(ki -1)2 |
(ki -1)3 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
1 |
1947 |
11,57 |
18,00 |
2,78 |
1,77 |
0,77 |
0,598 |
0,463 |
|
2 |
1948 |
9,73 |
17,00 |
5,56 |
1,68 |
0,68 |
0,456 |
0,308 |
|
3 |
1949 |
8,61 |
16,60 |
8,33 |
1,64 |
0,64 |
0,404 |
0,257 |
|
4 |
1950 |
13,6 |
16,03 |
11,11 |
1,58 |
0,58 |
0,336 |
0,195 |
|
5 |
1951 |
8,18 |
13,60 |
13,89 |
1,34 |
0,34 |
0,116 |
0,039 |
|
6 |
1952 |
13,6 |
13,60 |
16,67 |
1,34 |
0,34 |
0,116 |
0,039 |
|
7 |
1953 |
17,0 |
13,24 |
19,44 |
1,30 |
0,30 |
0,093 |
0,028 |
|
8 |
1954 |
6,91 |
13,10 |
22,22 |
1,29 |
0,29 |
0,085 |
0,025 |
|
9 |
1955 |
10,3 |
12,35 |
25,00 |
1,22 |
0,22 |
0,047 |
0,010 |
|
10 |
1956 |
11,7 |
11,70 |
27,78 |
1,15 |
0,15 |
0,023 |
0,004 |
|
11 |
1957 |
13,1 |
11,57 |
30,56 |
1,14 |
0,14 |
0,020 |
0,003 |
|
12 |
1958 |
16,6 |
11,20 |
33,33 |
1,10 |
0,10 |
0,011 |
0,001 |
|
13 |
1959 |
8,6 |
10,34 |
36,11 |
1,02 |
0,02 |
0,000 |
0,000 |
|
14 |
1960 |
8,55 |
10,30 |
38,89 |
1,01 |
0,01 |
0,000 |
0,000 |
|
15 |
1961 |
11,2 |
10,06 |
41,67 |
0,99 |
-0,01 |
0,000 |
0,000 |
|
16 |
1962 |
18,0 |
9,73 |
44,44 |
0,96 |
-0,04 |
0,002 |
0,000 |
|
17 |
1963 |
8,05 |
9,67 |
47,22 |
0,95 |
-0,05 |
0,002 |
0,000 |
|
18 |
1964 |
4,92 |
9,56 |
50,00 |
0,94 |
-0,06 |
0,003 |
0,000 |
|
19 |
1965 |
7,60 |
9,39 |
52,78 |
0,93 |
-0,07 |
0,006 |
0,000 |
|
20 |
1966 |
16,03 |
8,61 |
55,56 |
0,85 |
-0,15 |
0,023 |
-0,003 |
|
21 |
1967 |
6,88 |
8,61 |
58,33 |
0,85 |
-0,15 |
0,023 |
-0,003 |
|
22 |
1968 |
8,61 |
8,60 |
61,11 |
0,85 |
-0,15 |
0,023 |
-0,004 |
|
23 |
1969 |
5,82 |
8,55 |
63,89 |
0,84 |
-0,16 |
0,025 |
-0,004 |
|
24 |
1970 |
10,06 |
8,18 |
66,67 |
0,81 |
-0,19 |
0,038 |
-0,007 |
|
25 |
1971 |
7,60 |
8,05 |
69,44 |
0,79 |
-0,21 |
0,043 |
-0,009 |
|
26 |
1972 |
6,60 |
7,60 |
72,22 |
0,75 |
-0,25 |
0,063 |
-0,016 |
|
27 |
1973 |
6,54 |
7,60 |
75,00 |
0,75 |
-0,25 |
0,063 |
-0,016 |
|
28 |
1974 |
7,27 |
7,44 |
77,78 |
0,73 |
-0,27 |
0,071 |
-0,019 |
|
29 |
1975 |
9,67 |
7,27 |
80,56 |
0,72 |
-0,28 |
0,080 |
-0,023 |
|
30 |
1976 |
7,44 |
6,91 |
83,33 |
0,68 |
-0,32 |
0,102 |
-0,033 |
|
31 |
1977 |
9,56 |
6,88 |
86,11 |
0,68 |
-0,32 |
0,104 |
-0,033 |
|
32 |
1978 |
13,24 |
6,60 |
88,89 |
0,65 |
-0,35 |
0,122 |
-0,043 |
|
33 |
1979 |
9,39 |
6,54 |
91,67 |
0,64 |
-0,36 |
0,126 |
-0,045 |
|
34 |
1980 |
12,35 |
5,82 |
94,44 |
0,57 |
-0,43 |
0,182 |
-0,078 |
|
35 |
1981 |
10,34 |
4,92 |
97,22 |
0,48 |
-0,52 |
0,265 |
-0,137 |
|
Сумма |
355,3 |
35,00 |
0,00 |
128,485 |
31,43 |
||||
Среднее |
10,2 |
1,00 |
0,00 |
3,671 |
0,89 |
Расчетные несмещенные значения коэффициентов Cv и Cs определяем по следующим формулам:
где и - коэффициенты найденные по специальной таблице для соотношения
Cs/Cv = 4
и коэффициента автокорреляции r(l)=0.
По несмещенным параметрам Cs=0,85, Cv=0,329 и =10,2 м3/с вычисляются ординаты биноминальной кривой распределения.
Таблица 1.8 Ординаты аналитической кривой биноминального распределения годового стока р. Ельша - с. Козеевщина
Р, % |
0,01 |
0,1 |
1 |
5 |
10 |
25 |
50 |
75 |
95 |
99 |
99,9 |
|
Фр |
5,63 |
4,32 |
2,93 |
1,85 |
1,34 |
0,57 |
-0,14 |
-0,73 |
-1,36 |
-1,70 |
-1,95 |
|
Кр=ФрCv+1 |
2,76 |
2,42 |
1,96 |
1,61 |
1,44 |
1,19 |
0,95 |
0,76 |
0,55 |
0,44 |
0,36 |
|
Qp=КрQ, мі/с |
28,01 |
24,56 |
19,89 |
16,34 |
14,62 |
12,08 |
9,64 |
7,71 |
5,58 |
4,47 |
3,65 |
По полученным данным на клетчатке вероятности (рис. 1.2) строятся аналитические кривые трехпараметрического гамма-распределения (табл. 1.6) и биноминального распределения (табл. 1.8), а также наносятся эмпирические точки (табл. 1.7, графа 5) годовых расходов воды р. Ельша - с. Козеевщина; делаем вывод, что наибольшее соответствие эмпирическим точкам наблюдается у кривой биноминального распределения, по которой снимаем искомое значение годового стока заданной обеспеченности Q90%=6,55 м3/с.
Расчет внутригодового распределение стока
Для расчета внутригодового распределения стока применяем метод реального года. Суть метода - выделить из ряда лет водохозяйственный год наиболее близкий к заданной вероятности превышения как за год, так и за лимитирующий период (сезон). Затем, зная процентное распределение месячных расходов внутри реального года, по аналогии выполнить внутригодовое распределение для заданного года.
Сначала устанавливается начало и конец сезонов, лимитирующий период и сезон. Проанализировав ход изменения средних месячных расходов, видим что весна охватывает май-март. Лето-осень - включает июнь-ноябрь, а зима - декабрь-февраль. Поскольку проектируемое водохранилище на р. Ельша - с. Козеевщина предназначено для целей гидроэнергетики и водоснабжения, то лимитирующим сезоном будет зима, а лимитирующим периодом - маловодный период, включающий два сезона: лето-осень и зиму.
Для выбора реальных лет со стоком за год и сезоны близким к расчетной обеспеченности (в нашем случае 90 %) составляем таблицу 1.9, в которую записываем суммы средних месячных расходов воды за все сезоны и год (водохозяйственный, т.е. начинающийся с марта текущего года и заканчивающийся в феврале следующего), и таблицу 1.10, куда выписываем суммы средних месячных расходов воды за год и лимитирующий период в убывающем порядке. В графу 8 таблицы 1.10 записываем вычисленную эмпирическую обеспеченность.
Таблица 1.9 Сумма средних месячных расходов р. Ельша - с. Козеевщина за сезоны и год, м3/с
Водохозяйств. год |
Весна (III-V) |
Лето-осень (VI-XI) |
Зима (XII-II) |
Сумма (за год) |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
1948-1949 |
65,46 |
24,32 |
12,48 |
102,26 |
|
1949-1950 |
73,56 |
17,11 |
12,61 |
103,28 |
|
1950-1951 |
60,81 |
75,36 |
29,66 |
165,83 |
|
1951-1952 |
78,78 |
10,67 |
4,61 |
94,06 |
|
1952-1953 |
39,43 |
110,74 |
19,26 |
169,43 |
|
1953-1954 |
104,42 |
82,09 |
10,58 |
197,09 |
|
1954-1955 |
42,43 |
32,54 |
15,51 |
90,48 |
|
1955-1956 |
98,41 |
13,42 |
4,42 |
116,25 |
|
1956-1957 |
111,01 |
21,81 |
13,14 |
145,96 |
|
1957-1958 |
79,02 |
65,35 |
14,54 |
158,91 |
|
1958-1959 |
134,19 |
44,02 |
28,01 |
206,22 |
|
1959-1960 |
76,79 |
8,62 |
1,96 |
87,37 |
|
1960-1961 |
38,14 |
39,25 |
44,11 |
121,5 |
|
1961-1962 |
84,4 |
20,07 |
19,0 |
123,47 |
Таблица 1.10 Сумма средних месячных расходов р. Ельша - с. Козеевщина за сезоны и год в убывающем порядке, м3/с
№ п/п |
Год |
за год |
Год |
за лето-осень |
Год |
за зиму |
Р, % |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1 |
1958-1959 |
206,22 |
1952-1953 |
110,74 |
1960-1961 |
44,11 |
6,67 |
|
2 |
1953-1954 |
197,09 |
1953-1954 |
82,09 |
1950-1951 |
29,66 |
13,3 |
|
3 |
1952-1953 |
169,43 |
1950-1951 |
75,36 |
1958-1959 |
28,01 |
20,0 |
|
4 |
1950-1951 |
165,83 |
1957-1958 |
65,35 |
1952-1953 |
19,26 |
26,7 |
|
5 |
1957-1958 |
158,91 |
1958-1959 |
44,02 |
1961-1962 |
19,00 |
33,3 |
|
6 |
1956-1957 |
145,96 |
1960-1961 |
3925 |
1954-1955 |
15,51 |
40,0 |
|
7 |
1961-1962 |
123,47 |
1954-1955 |
32,54 |
1957-1958 |
14,54 |
46,7 |
|
8 |
1960-1961 |
121,50 |
1948-1949 |
24,32 |
1956-1957 |
13,14 |
53,3 |
|
9 |
1955-1956 |
116,25 |
1956-1957 |
21,81 |
1949-1950 |
12,67 |
60,0 |
|
10 |
1949-1950 |
103,28 |
1961-1962 |
20,07 |
1948-1949 |
12,48 |
66,7 |
|
11 |
1948-1949 |
102,26 |
1949-1950 |
17,11 |
1953-1954 |
10,58 |
73,3 |
|
12 |
1951-1952 |
94,06 |
1955-1956 |
13,42 |
1951-1952 |
4,61 |
80,0 |
|
13 |
1954-1955 |
90,48 |
1951-1952 |
10,67 |
1955-1956 |
4,42 |
86,7 |
|
14 |
1959-1960 |
87,37 |
1959-1960 |
8,62 |
1959-1960 |
1,96 |
93,3 |
Внутригодовое распределение стока реального года может быть принято в качестве расчетного, если вероятность превышения стока за год и за лимитирующий период и сезон, а также минимального месячного расхода близки между собой и соответствуют заданной по условиям проектирования, вероятности превышения. Анализируя данные таблицы 1.10 приходим к выводу, что наиболее близким к маловодному году является 1959-1960 водохозяйственный год, так как обеспеченность годового стока (93,3 %), лимитирующих сезонов лета-осени (93,3 %) и зимы (93,3 %) наиболее близки к заданной (90 %). Этот год и принимаем в качестве расчетного.
Используя внутригодовое распределение стока реального года, получим внутригодовое распределение стока для расходов заданной обеспеченности (таблица 1.13). Полученное значение расхода заданной обеспеченности Q90% = 6,55 м3/с предварительно умножив его на 12:
6,55 12=78,6 м3/с
принимаем за 100 %. Обозначая месяц через х и, пользуясь данными таблицы 1.12, получаем для марта месяца значение х =7,29 м3/с, которое заносим в таблицу 1.13. Продолжая расчет таким образом получаем необходимые данные для составления таблицы 1.13.
Таблица 1.12 Внутригодовое распределение стока р. Ельша - с. Козеевщина за 1959-1960 гг.
месяцы |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
II |
|
в мі/с |
8,11 |
61,3 |
7,38 |
1,6 |
1,75 |
0,58 |
0,97 |
1,41 |
2,31 |
0,61 |
0,74 |
0,61 |
|
в % |
9,28 |
70,16 |
8,45 |
1,83 |
2,00 |
0,66 |
1,11 |
1,61 |
2,64 |
0,70 |
0,85 |
0,70 |
Распределение стока по месяцам для установленного таким образом маловодного (реального года) показано в таблице 1.12. Используя результаты гидрологических расчетов, внутригодовое распределение стока используем для водохозяйственных расчетов. На рисунке 1.3 представлен гидрограф стока р. Ельша - с. Козеевщина для года 90 % обеспеченности.
Таблица 1.13 Внутригодовое распределение стока р. Ельша - с. Козеевщина за маловодный год
месяцы |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
XII |
I |
II |
|
в % |
9,28 |
70,16 |
8,45 |
1,83 |
2,00 |
0,66 |
1,11 |
1,61 |
2,64 |
0,70 |
0,85 |
0,70 |
|
в мі/с |
7,29 |
55,14 |
6,61 |
14,3 |
15,7 |
0,51 |
0,87 |
0,79 |
2,08 |
0,55 |
0,67 |
0,55 |
|
млн. м3 мес |
24,04 |
181,71 |
21,89 |
4,74 |
5,18 |
1,71 |
2,87 |
4,17 |
6,84 |
1,81 |
2,2 |
1,81 |
2. Определение данных и построение объёмной топографической характеристик водохранилища
Характеристиками водохранилища принято называть графическое выражение зависимости объема, площади водной поверхности, средней глубины от отметок уровня воды в нем, т.е. зависимость вида:
где V - объем воды при уровне Н, м3;
F - площадь водного зеркала при уровне Н, м2;
- средняя глубина водохранилища, м.
Нахождение топографических характеристик водохранилища ведем следующим образом. Имеется план местности проектируемого водохранилища (рис. 2.1). После выбора места и проектирования оси плотины (самое узкое место, перпендикулярно к горизонталям) производится измерение площади водного зеркала, соответствующего различным горизонталям плана. Измерения производим с помощью палетки. Для этого разбиваем всю площадь на квадраты и подсчитываем количество квадратов внутри каждой замкнутой горизонтали. Зная площадь одного единичного квадрата в масштабе, находим площадь внутри каждой горизонтали. Эти площади заносим в графу 3 таблицы 2.1.
Первый от начальной плоскости элементарный объем определяется по формуле усеченного параболоида:
, (2.1)
где ?V1 - частный объем водохранилища между дном и 1-ой горизонталью, м3;
F1 - площадь зеркала водохранилища на отметке 1;
?H1,2 - разница отметок горизонталей, м.
Последующие объемы для любого значения Н находим по формуле:
, (2.2)
где - частный объем водохранилища между горизонталями, мі;
- площади зеркала водохранилища соответственно на отметках ;
- разница отметок горизонталей, м.
Объем воды в водохранилище, соответствующий отметке Н, получают суммированием частных объемов, расположенных ниже этого уровня:
(2.3)
Важной характеристикой водохранилища является средняя глубина, которая определяется по следующей формуле:
(2.4)
Далее все вычисления сводим в таблицу 2.1
Таблица 2.1 Определение топографических характеристик водохранилища
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
100 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
||||
10 |
0,11 |
1,44 |
|||||
110 |
0,22 |
1,44 |
6,67 |
||||
10 |
0,47 |
4,65 |
|||||
120 |
0,71 |
6,09 |
8,53 |
||||
10 |
1,24 |
12,39 |
|||||
130 |
1,76 |
18,48 |
10,48 |
||||
10 |
2,50 |
24,97 |
|||||
140 |
3,23 |
43,45 |
13,45 |
||||
10 |
3,51 |
35,10 |
|||||
150 |
3,79 |
78,55 |
20,73 |
||||
10 |
4,21 |
42,05 |
|||||
160 |
4,62 |
120,60 |
26,10 |
||||
10 |
5,34 |
53,40 |
|||||
170 |
6,06 |
174,00 |
28,71 |
||||
10 |
7,24 |
72,35 |
|||||
180 |
8,41 |
246,35 |
29,29 |
По результатам таблицы строятся графики зависимости
(рис. 2.2).
Делаем вывод, что при Hi=180 м максимальный объем составляет Vi=246,35 м3 и hср=29,29 м при площади F=8,41 млн. м2.
3. Вычисление мёртвого объема и потерь воды из водохранилища
Мертвый объем водохранилища - объем, заключенный между дном и зеркалом воды на отметке уровня мертвого объема (УМО). Мертвый объем должен удовлетворять ряду требований:
- обеспечивать аккумуляцию наносов, задерживаемых водохранилищем на протяжении всего периода предстоящей работы;
- обеспечивать судоходные глубины на вышерасположенном участке;
- должны соблюдаться санитарные условия, сводящиеся к недопущению образования мелководий во избежание очагов малярии, сильного перегрева воды, сильного зарастания, для чего средняя глубина при УМО не должна быть менее 1,5 - 2,0 м.
В работе мертвый объем должен обеспечивать аккумуляцию наносов и отвечать санитарно-техническим условиям. В соответствии с этим определяем объем заиления водохранилища за период его работы, а затем полученную величину заиления проверяем - отвечает ли она санитарно-техническим условиям.
Зная норму стока, объем наносов определяем по формуле:
водохранилище расчет паводочный сток
, (3.1)
где = 10,2 мі/с - норма годового стока для реки Ельша - с. Козеевщина;
- норма годовой мутности, г/мі;
- объемный вес наносов, принимается равным 1,0 т/мі.
Зная величину заиления за год Vн.год и период (срок) работы водохранилища Т, определяем объем заиления водохранилища за период его эксплуатации:
(3.2)
В заилении водохранилища принимают участие наносы, образующиеся при переработке берегов после наполнения водохранилища. Величина заиления от переработки берегов принимается равной 5 % от объема заиления, т.е. в численном выражении:
(3.3)
Тогда полный объем заиления составит:
(3.4)
Далее по рисунку 2.2 определяем среднюю глубину, которая составит =1,6 м. Так как данная глубина меньше минимально допустимой, то по графику определяем объем при =2,0 м, и принимаем его за мертвый объем Vмо=1,2 млн. м3. Далее на рисунок 2.2, используя величину мертвого объема, наносим отметку УМО и проводим до пересечения с графиком
,
на этой линии и указываем конкретное значение отметки УМО. В нашем случае отметка УМО =110,5 м.
Потери из водохранилища
Потери на испарение
Суммарная за год величина слоя дополнительного испарения определяется по формуле:
, (3.5)
где и - испарение с водной поверхности и норма осадков для района проектирования, соответственно (табл.8.1 [3]), мм;
- коэффициент стока (принимаем равным 0,35).
Значения испарения по месяцам устанавливаем, имея процентное распределение по месяцам (таблица 3.1), которое в работе принимается одинаковым для всех районов.
Таблица 3.1 Значения испарения по месяцам года для р. Ельша - с. Козеевщина Zдоп, %
Месяцы |
III |
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
Сумма |
|
-8 |
4 |
10 |
18 |
26 |
24 |
16 |
8 |
2 |
100 |
||
-11,0 |
5,5 |
13,8 |
24,8 |
35,8 |
33,0 |
22,0 |
11,0 |
2,8 |
137,5 |
Процент со знаком минус в марте указывает на то, что расчетное испарение в марте не дает потерь (конденсация). Расчетное испарение за ХII, I и II месяцы принимаем равным нулю.
Потери на фильтрацию
Потери на фильтрацию составят 5 % в год или 0,5 % в месяц от наличного объема воды в водохранилище, т.к. гидрологические условия хорошие.
4. Расчет полезного объема водохранилища сезонно-годичного регулирования с учетом потерь по 2-му способу
Водохозяйственный расчет водохранилища - совокупность расчетов по установлению параметров водохранилища и режимов его работы устанавливают путем сопоставления и анализа расчетного стока и планового потребления.
Расчет по второму варианту регулирования стока выполняют в порядке, обратном ходу времени, от момента VУМО, последовательно вычисляя объем наполнений и сбросов на начало каждого интервала времени. Для первого интервала времени конечное наполнение равно начальному плюс потери воды.
Потери воды из водохранилища на испарение и фильтрацию за расчетный интервал времени ?t вычисляют, используя топографические характеристики водохранилища. При этом расчетный объем воды в водохранилище за определенный интервал времени находят как полусумму начального и конечного наполнений без учета потерь как:
, (4.1)
где и - предварительный и окончательный объемы расчетного периода, млн.м3, который определяется по формуле:
, (4.2)
где VOKi - окончательный объем воды в водохранилище за предыдущий интервал времени, млн.м3;
W - приток воды в данный интервал времени, млн.м3;
q - водопотребление в данный интервал времени, млн.м3.
Для соответствующего предварительного объема по топографическим характеристикам определяется площадь зеркала водохранилища, по которой рассчитываются потери на испарение по формуле:
, (4.3)
где - объем потерь на испарение, млн.м3;
- дополнительные потери на испарение, мм;
F - площадь зеркала, млн.м3.
Потери на фильтрацию принимаются в зависимости от грунтовых пород, подстилающих водохранилище.
Предварительное (начальное) наполнение для второго интервала времени принимают равным наполнению в конце первого интервала плюс разность стока и отдачи воды за рассматриваемый интервал и т.д. Окончательный объем на расчетный период вычисляется по формуле:
, (4.4)
где - сумма потерь за расчетный период, млн. м3.
Расчет ведется в табличной форме построчно. В результате находят конечные наполнения, а также сбросы излишков воды для каждого интервала времени и всего расчетного периода по формуле:
, (4.5)
где R - объем сброса, млн. м3.
По результатам расчета проводится проверка
(4.6)
Все расчеты сводим в таблицу 4.1. Далее по рисунку 2.2 определяем, что отметка НПУ = 159,0 м.
Таблица 4.1 Расчет водохранилища сезонно-годичного регулирования стока с учетом потерь по второму способу
Месяцы |
Объем,млн.м3 |
Разность |
Предварит. объем, Vпред, млн.м3 |
Расчетный объем, Vрасч, млн.м3 |
Площадь зеркала, F, млн.м2 |
Доп. Испарение, zдоп , мм |
Объем потерь, млн.м3 |
Окончат. Объем Vок , млн.м3 |
Сброс R, млн.м3 |
|||||
Приток, W |
Потребление, Уq |
Избытки |
Недостатки |
на испарение Wz |
на фильтрацию Wф |
всего Wп |
||||||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
1,200 |
1,200 |
|||||||||||||
III |
24,04 |
16,1 |
7,94 |
5,170 |
0,62 |
-11,0 |
-0,007 |
0,026 |
0,020 |
|||||
9,140 |
9,120 |
|||||||||||||
IV |
181,71 |
16,1 |
165,61 |
63,571 |
3,06 |
5,5 |
0,017 |
0,318 |
0,335 |
56,373 |
||||
118,022 |
118,022 |
|||||||||||||
V |
21,89 |
16,1 |
5,79 |
118,022 |
4,62 |
13,75 |
0,064 |
0,590 |
0,654 |
5,136 |
||||
117,352 |
118,022 |
|||||||||||||
VI |
4,74 |
16,1 |
11,36 |
111,672 |
4,51 |
24,75 |
0,112 |
0,558 |
0,670 |
|||||
105,344 |
105,992 |
|||||||||||||
VII |
5,18 |
16,1 |
10,92 |
99,884 |
4,18 |
35,75 |
0,149 |
0,499 |
0,648 |
|||||
93,860 |
94,424 |
|||||||||||||
VIII |
1,71 |
16,1 |
14,39 |
86,665 |
3,96 |
33,00 |
0,131 |
0,433 |
0,564 |
|||||
79,025 |
79,470 |
|||||||||||||
IX |
2,87 |
16,1 |
13,23 |
72,410 |
3,78 |
22,00 |
0,083 |
0,362 |
0,445 |
|||||
65,459 |
65,795 |
|||||||||||||
X |
4,17 |
16,1 |
11,93 |
59,494 |
3,56 |
11,00 |
0,039 |
0,297 |
0,336 |
|||||
53,277 |
53,529 |
|||||||||||||
XI |
6,84 |
16,1 |
9,26 |
48,647 |
3,31 |
2,75 |
0,009 |
0,243 |
0,252 |
|||||
43,834 |
44,017 |
|||||||||||||
XII |
1,81 |
16,1 |
14,29 |
36,689 |
2,87 |
0,00 |
0,000 |
0,183 |
0,183 |
|||||
29,432 |
29,544 |
|||||||||||||
I |
2,20 |
16,1 |
13,90 |
22,482 |
2,04 |
0,00 |
0,000 |
0,112 |
0,112 |
|||||
15,490 |
15,532 |
|||||||||||||
II |
1,81 |
16,1 |
14,29 |
8,345 |
0,85 |
0,00 |
0,000 |
0,042 |
0,042 |
|||||
1,200 |
1,200 |
|||||||||||||
258,97 |
193,2 |
4,261 |
61,509 |
По результатам расчета проводится проверка по формуле (4.6):
258,97 = 193,2 + 4,261 + 61,509
Рассчитывается полезный объем водохранилища:
(4.7)
5. Расчет трансформации паводочного стока водохранилища
Определение расчетных величин максимальных расходов воды весеннего половодья при отсутствии данных наблюдений
В общем случае максимальным стоком называют процесс формирования высокого стока в форме весенних половодий. Максимальным расходом называется расход, на пропуск которого рассчитывают водопропускные и водосбросные отверстия гидротехнических сооружений, мостовые отверстия и т.д. Занижение максимального расчетного расхода приводит к переполнению водохранилищ и разрушению сооружений, что влечет за собой значительный материальный ущерб.
В настоящее время в строительном проектировании расчетная схема определения максимальных расходов воды при отсутствии данных наблюдений основана на эмпирической редукционной формуле, учитывающей редукцию коэффициента дружности половодья по площади водосбора.
Расчетный максимальный расход талых вод на равнинных реках определяется по формуле:
, (5.1)
где Qp - максимальный мгновенный расход воды расчетной обеспеченности, м3/с;
К0 - коэффициент, характеризующий дружность половодья;
µ - коэффициент, учитывающий различие коэффициентов вариации слоя стока и максимальных расходов воды половодья;
hр - слой суммарного весеннего стока той же обеспеченности, мм;
доз - коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды на реках, зарегулированных водохранилищами, прудами, и проточными озерами;
дб и дл - коэффициенты, учитывающие снижение максимальных расходов воды на заболоченных и залесенных водосборах соответственно;
А - площадь водосбора расчетной реки, км2;
А1 - площадь водосбора, начиная с которой наблюдается редукция стока по площади (А1=1,0);
n1 - показатель степени редукции (n1=0,20).
Коэффициент дружности весеннего половодья определяется по рекам-аналогам или по формуле:
(5.2)
где Iв - уклон водосбора, ‰;
Нср - средняя высота водосбора, м;
с - густота речной сети, км/км2;
Алес - площадь водосбора, занятая лесом, км2.
Расчетный слой весеннего половодья определяется по формуле:
, (5.3)
где kр - модульный коэффициент расчетной обеспеченности;
- средний многолетний слой стока весеннего половодья, мм.
Коэффициент доз, учитывающий влияние озер, определяется по формуле:
, (5.4)
где с - коэффициент, принимаемы в зависимости от среднего многолетнего слоя весеннего половодья ;
Аоз - средневзвешенный коэффициент озерности, %.
Коэффициент дб, учитывающий влияние болот, определяется по формуле:
, (5.5)
где в - коэффициент, учитывающий тип болот и преобладающий механический состав;
Аб - относительная площадь болот и заболоченных лесов и лугов в бассейне,%.
Коэффициент дл, учитывающий влияние леса, определяется по формуле:
, (5.6)
где б1 - коэффициент, зависящий от природной зоны и расположения леса на водосборе;
Ал - залесенность водосбора, %;
n2 - коэффициент, зависящий от почвогрунтов под лесом (n2=0,22).
Определение максимальных расходов воды весеннего половодья при отсутствии данных наблюдений производим в следующей последовательности:
1. На карте находим исходную реку Ельшу, которая является притоком Зап. Двины, по табл. 4 1 [1] определяем коэффициент µ для заданных обеспеченностей: µ1%=1,0; µ5%=0,90; µ10%=0,84; µ25%=0,75.
2. По Приложению К определяем коэффициент вариации Сv=0,4, далее по табл. 4.2 находим соотношение Сs/Сv=2 и далее по Приложению В вычисляем модульные коэффициенты требуемых обеспеченностей: k1%=2,16; k5%=1,74; k10%=1,54; k25%=1,23. По картам изолиний Приложения И определяем средний многолетний слой стока весеннего половодья =120 мм [1]. Далее по формуле (5.3) рассчитываем слой суммарного весеннего стока каждой обеспеченности:
h1%=2,16·120=259,2 мм;
h5%=1,74·120=208,8 мм;
h10%=1,54·120=184,8 мм;
h25%=1,23·120=147,6 мм.
3. Определяем коэффициент доз, учитывающий влияние озер по формуле (5.4), в которой коэффициент с=0,30 находим по табл. 4.3 при =120 мм, коэффициент озерности Аоз=1% [1]:
4. Определяем коэффициент дб, учитывающий влияние болот, по формуле (5.5)
5. Аб=21% (суммарная площадь болот, заболоченных земель и заболоченного леса). Коэффициент, учитывающий тип болот и преобладающий механический состав, определяем по табл. 4.4 в=0,7 [1]:
6. Определяем коэффициент дл, учитывающий влияние леса, по формуле (5.6)
7. Ал=37%, коэффициент, зависящий от природной зоны и расположения леса на водосборе, определяем по табл. 4.5 б1=1,0 [1]:
8. Определяем коэффициент дружности весеннего половодья К0 по формуле (5.2):
9. Рассчитываем максимальные расходы воды весеннего половодья заданных обеспеченностей, подставляя полученные значения коэффициентов в формулу:
Построение расчетного гидрографа весеннего половодья
Гидрографы половодий (паводков) формируются под влиянием природных факторов и характеризуются максимальным расходом, объемом стока, асимметрией очертания, продолжительностью половодья (паводка).
Форму расчетного гидрографа нормами проектирования рекомендуется принимать по моделям наблюдавшихся половодий в расчетном створе или на реке-аналоге. При отсутствии или недостаточности наблюдений применяют различные способы схематизации расчетных гидрографов половодья (паводка). Расчетные гидрографы по равнообеспеченным объемам половодья (паводка) и максимальному расходу.
За модель для построения расчетного гидрографа половодья принимают гидрограф, характеризующийся относительно высокими максимальными расходами и слоем стока, близким к расчетной обеспеченности.
Для расчета гидрографов половодий используют среднесуточные расходы воды. Максимальный среднесуточный расход определяется по формуле:
, (5.7)
где - максимальный среднесуточный расход воды весеннего половодья, м3/с;
Qmax - максимальный мгновенный расход весеннего половодья, м3/с;
kt - коэффициент полноты формы гидрографа.
Расчетный модуль максимального среднего суточного расхода воды весеннего половодья (qp) вычисляем по формуле:
, (5.8)
где А - площадь водосбора, км2.
Слой стока 5%-ной обеспеченности уже известен h5% = 208,8 мм. Далее по формуле (5.9), подставляя полученные значения, определяем продолжительность подъема весеннего половодья:
, (5.9)
где - коэффициент учитывающий форму гидрографа, для Беларуси .
Вычисляем ординаты расчетного гидрографа стока воды по формулам:
, (5.10)
где x, y - относительные ординаты расчетного гидрографа стока воды [1].
Для более удобного расчета составляем таблицу 5.1.
Таблица 5.1 Координаты расчетного гидрографа стока воды весеннего половодья р. Ельша - с. Козеевщина
x |
y |
ti, сут |
Qi, м3/с |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
|
0,1 |
0,00 |
0,7 |
0,00 |
|
0,2 |
0,011 |
1,4 |
3,00 |
|
0,3 |
0,099 |
2,1 |
27,03 |
|
0,4 |
0,28 |
2,8 |
76,44 |
|
0,5 |
0,49 |
3,5 |
133,77 |
|
0,6 |
0,69 |
4,2 |
188,37 |
|
0,7 |
0,83 |
4,9 |
226,59 |
|
0,8 |
0,93 |
5,6 |
253,89 |
|
0,9 |
0,98 |
6,3 |
267,54 |
|
1,0 |
1,00 |
7,0 |
273,00 |
|
1,1 |
0,99 |
7,7 |
270,27 |
|
1,2 |
0,95 |
8,4 |
259,35 |
|
1,3 |
0,91 |
9,1 |
248,43 |
|
1,4 |
0,85 |
9,8 |
232,05 |
|
1,5 |
0,79 |
10,5 |
215,67 |
|
1,6 |
0,73 |
11,2 |
199,29 |
|
1,7 |
0,66 |
11,9 |
180,18 |
|
1,8 |
0,60 |
12,6 |
163,80 |
|
1,9 |
0,55 |
13,3 |
150,15 |
|
2,0 |
0,49 |
14,0 |
133,77 |
|
2,2 |
0,40 |
15,4 |
109,20 |
|
2,4 |
0,32 |
16,8 |
87,36 |
|
2,6 |
0,25 |
18,2 |
68,25 |
|
2,8 |
0,19 |
19,6 |
51,87 |
|
3,0 |
0,15 |
21,0 |
40,95 |
|
3,5 |
0,079 |
24,5 |
21,57 |
|
4,0 |
0,042 |
28,0 |
11,47 |
|
5,0 |
0,011 |
35,0 |
3,00 |
|
6,0 |
0,003 |
42,0 |
0,82 |
|
8,0 |
0,00 |
56,0 |
0,00 |
По графам 3 и 4 таблицы 5.1 строим расчетный гидрограф стока воды весеннего половодья р. Ельша - с. Козеевщина, где указываем значение =273 м3/с, рисунок 5.1.
Определение трансформации паводкового стока водохранилищем
Все методы расчета трансформации паводкового стока основаны на интегрировании уравнения водного баланса водохранилища. Для этого необходимо иметь расчетный гидрограф притока и заданный тип сбросных сооружений.
В качестве сбросного сооружения принимаем водослив с отметкой порога на НПУ равной 159,0 м.
Расход воды через водослив практического профиля определяем по формуле:
, (5.11)
где В - ширина водосливного фронта, м;
h - напор над гребнем водослива;
m - коэффициент расхода водослива.
Расчет производим графоаналитическим методом.
Метод заключается в решении уравнения водного баланса водохранилища и конечных разностях, преобразованного к виду
(5.12)
Для решения данного уравнения необходимо построение вспомогательного графика
.
При этом расчетный интервал времени 1сут.=0,0864 млн.сек. Для определения координат графика составляем таблицу 5.2, а для построения кривой сбросных расходов - таблицу 5.3.
Уточненное значение слоя форсировки рассчитываем по формуле:
, (5.13)
где qmax - максимальный сбросной расход, снятый с кривой сбросных расходов.
Форсированный подпорный уровень определяем по формуле:
(5.14)
Объем форсировки (регулирующий объем водохранилища) определяем как разность объемов при ФПУ и НПУ:
(5.15)
НПУ=159,0 м, Q5%=273 м3/с, m=0,46.
Задаваясь предварительно слоем форсировки
hф=ФПУ-НПУ=1,5 м,
определяем ориентировочное значение ширины водосливного фронта:
В связи с тем, что регулирующая емкость водохранилища уменьшает Qmax5% расчетное значение В уменьшают на 10...15%, и принимаем равным 65,5 м.
Сбросной расход определяется по формуле :
Для определения координат графика составляем таблицу 5.2.
Таблица 5.2 Расчет координат вспомогательного графика зависимости сбросных расходов от объема воды в водохранилище
Н, м |
hф, м |
q, м3/c |
Vп, млн. м3 |
V=Vп-Vнпу, млн. м3 |
0,5·q·?t, млн. м3 |
V+0,5·q·?t, млн. м3 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
НПУ=159,0 |
0,0 |
0,0 |
116,82 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
|
159,5 |
0,5 |
47,3 |
118,10 |
1,28 |
4,09 |
5,37 |
|
160,0 |
1,0 |
133,7 |
120,19 |
3,37 |
11,55 |
14,92 |
|
160,5 |
1,5 |
245,6 |
123,20 |
6,38 |
21,22 |
27,60 |
По таблице 5.2 (графы 3 и 7) строиться кривая q = f(V+0,5q?t) (рисунок 5.2). Для построения кривой сбросных расходов составляем таблицу 5.3.
Таблица 5.3 Расчет трансформации половодья р. Ельша - с. Козеевщина
Интервал |
Дt, млн. с |
Qн, м3/с |
Qк, м3/с |
Ѕ( Qн+Qк), м3/с |
q, м3/с |
q·?t, млн.м3 |
Vк, млн.м3 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
|
1 |
0,1728 |
0,0 |
16,0 |
8,0 |
0,0 |
0,00 |
1,38 |
|
2 |
0,1728 |
16,0 |
160,0 |
88,0 |
12,0 |
2,07 |
14,51 |
|
3 |
0,1728 |
160,0 |
259,0 |
209,5 |
127,5 |
22,03 |
28,68 |
|
4 |
0,1728 |
259,0 |
270,0 |
264,5 |
256,5 |
44,32 |
30,06 |
|
5 |
0,1728 |
270,0 |
226,8 |
248,4 |
268,5 |
46,40 |
26,58 |
|
6 |
0,1728 |
226,8 |
174,6 |
200,7 |
237,7 |
41,07 |
20,19 |
|
7 |
0,1728 |
174,6 |
133,8 |
154,2 |
181,5 |
31,36 |
15,47 |
|
8 |
0,1728 |
133,8 |
100,2 |
117,0 |
138,2 |
23,88 |
11,81 |
|
9 |
0,1728 |
100,2 |
72,1 |
86,2 |
105,1 |
18,16 |
8,54 |
|
10 |
0,1728 |
72,1 |
47,8 |
59,9 |
76,5 |
13,22 |
5,67 |
|
11 |
0,1728 |
47,8 |
34,0 |
40,9 |
51,3 |
8,86 |
3,88 |
|
12 |
0,1728 |
34,0 |
24,0 |
29,0 |
34,5 |
5,96 |
2,93 |
|
13 |
0,1728 |
24,0 |
16,8 |
20,4 |
27,2 |
4,70 |
1,76 |
|
14 |
0,1728 |
16,8 |
11,7 |
14,3 |
16,5 |
2,85 |
1,38 |
|
15 |
0,1728 |
11,7 |
6,6 |
9,2 |
12,0 |
2,07 |
0,90 |
|
16 |
0,1728 |
6,6 |
4,2 |
5,4 |
7,6 |
1,31 |
0,52 |
|
17 |
0,1728 |
4,2 |
2,8 |
3,5 |
4,2 |
0,73 |
0,39 |
По данным таблицы 5.3 (графа 6) строим кривую расходов (рисунок 5.3).
Рассчитываем уточненное значение слоя форсировки по формуле:
Определяем форсированный подпорный уровень:
ФПУ=159,0+1,59=160,59 м
Объем форсировки вычисляем по формуле:
Заключение
В данной курсовой работе определили норму годового стока при наличии и недостаточности данных гидрометрических наблюдений на р. Ельша - с. Козеевщина с рекой-аналогом Зап. Двина - г. Витебск, получили норму годового стока = 10,2 м/с, также рассчитали внутригодовое распределение стока на р. Ельша - с. Козеевщина (для маловодного года P=90%). Определили статические параметры с вариационного стокового ряда двумя методами и величина годового стока с заданной обеспеченностью Р=90% (принято методу моментов) Q90%=6,55 м3/с. Мёртвый объём водохранилища составляет , отметка УМО =110,5 м, потери воды на фильтрацию 0,5 % в месяц при хороших условиях и испарение Zдоп=137,5 мм, полезный объём водохранилища Vплз=116,82 млн. м3 и отметка НПУ=159,0 м. Нашли значение максимального среднесуточного расхода =273 м3/с, продолжительность подъема весеннего половодья tп=7 сут, а также определили отметку ФПУ=160,59 м, объем при ФПУ=123,8 млн. м3 и объем форсировки Vф=7 млн. м3.
Построили графики связи средних годовых расходов воды и кривые распределения годового стока, гидрограф весеннего половодья, характеристики водохранилища и кривую сбросных расходов для р. Ельша - с. Козеевщина.
Список использованной литературы
1. Инженерная гидрология и регулирование стока: методические указания / УО БрГТУ; сост. А. А. Волчек и др. - Брест, 2008. - 67 с.
2. Пособие к строительным нормам и правилам. П1-98 к СНиП 2.01.14-83 Определение расчетных гидрологических характеристик. - Минск: РУП «Минсктиппроект», 2000. - 174 с.
3. СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик / Госстой СССР. - М.: Стройиздат, 1985. - 36 с.
4. Инженерная гидрология и регулирование стока: методические указания / УО БрГТУ; сост Ю. В. Стефаненко и др. - Брест, 2002. - 46 с.
5. Железняков Г. В. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока / Г. В. Железняков, Т. А. Неговская, Е. Е. Овчаров. - М.:Колос, 1984. - 205 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Построение батиграфических кривых водохранилища. Определение минимального уровня воды УМО. Расчет водохранилища сезонно-годичного и многолетнего регулирования стока. Определение режима работы водохранилища балансовым таблично-цифровым расчетом.
курсовая работа [152,5 K], добавлен 23.05.2008Построение батиграфических кривых водохранилища. Определение минимального уровня воды УМО. Сезонное регулирование стока. Балансовый таблично–цифровой, графический расчет. Построение графиков работы водохранилища по I и II вариантам регулирования.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 21.11.2011Расчет и построение батиграфических характеристик водохранилища, определение мертвого объема. Вычисление водохранилища сезонно-годового регулирования стока балансовым методом. Расчет методом Крицкого – Менкеля, трансформации паводка способом Качерина.
курсовая работа [63,0 K], добавлен 20.02.2011Особенности построения батиграфических и объемных кривых водохранилища. Определение среднего многолетнего годового стока воды (норма стока) в створе плотины. Характеристика мертвого объема водохранилища. Анализ водохранилища сезонного регулирования.
курсовая работа [119,5 K], добавлен 17.06.2011История и этимология реки Обь. Характеристики водности рек. Определения вида регулирования стока и объема водохранилища. Построение интегральных кривых стока и потребления, определения по этим кривым полезного объема водохранилища. Расчёт годового стока.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 24.05.2012Природно-климатические условия территории водохранилища Краснодарского края. Его уровенный режим, поступление и сброс воды. Русловые процессы в нижнем бьефе водохранилища. Механический рыбоподъемник и водосбросное сооружение. Загрязнение реки Кубань.
дипломная работа [3,2 M], добавлен 30.12.2014Гидрологические характеристики района проектирования. Определение полезного, форсированного и мертвого объемов водохранилища. Выбор створа плотины, трассы водопропускных сооружений. Построение плана и поперечного профиля плотины. Расчет входного оголовка.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 04.06.2015Обоснование мероприятий по регулированию стока р. Учебной и привлечению дополнительных водных ресурсов соседнего бассейна р. Донора. Анализ регулирующей емкости водохранилища. Определение параметров водохозяйственной системы. Решение задачи оптимизации.
курсовая работа [504,4 K], добавлен 04.04.2014Географическое положение Березовского водохранилища. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия участка реконструкции. Определение объемов земляных работ и организация строительства проектируемых сооружений при реконструкции водохранилища.
курсовая работа [47,4 K], добавлен 25.01.2015Географическое положение бассейна, физико-географические условия реки Оскол. Изучение ее гидрологического режима и биологических ресурсов. Описание Червонооскольского водохранилища, экологическая ситуация на нем. Зейское и Бурейское водохранилища р. Амур.
дипломная работа [691,2 K], добавлен 13.09.2015