Размещено на http://www.allbest.ru/

[Введите текст]

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

ОДЕСЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ПОЛІТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

ІНСТИТУТ ЕНЕРГЕТИКИ І КОМП?ЮТЕРНО ІНТЕГРОВАНИХ СИСТЕМ УПРАВЛІННЯ

КАФЕДРА ПРИКЛАДНОЇ ЕКОЛОГІЇ ТА ГІДРОГАЗОДИНАМІКИ

КУРСОВА РОБОТА

З ДИСЦИПЛІНИ ,,ЗАГАЛЬНА ГІДРОЛОГІЯ?

НА ТЕМУ: « ГІДРОЛОГІЧНІ РОЗРАХУНКИ Р. ЗОЛОТОНОШКА»

ВИКОНАЛА: Лелюх А.С., 3 к., ТЕ-1609

ПЕРЕВІРИВ: доц. Мельник С. В.

ОДЕСА- 2018



ЗМІСТ

Вступ

Цілі та завдання курсової роботи

Вихідні данні

1. Знаходження на карті України басейну р. Золотоношка

2. Опис басейну річки

3. Визначення основних гідрографічних характеристик річки

3.1 Довжина водотоку

3.2 Середній похил річки

3.3 Гідрографічна звивистість річки

3.4 Площа водозбору

3.5 Густота річкової мережі

3.6 Побудова гідрографічної схеми

4. Крива забезпечуваності. Обчислення коефіцієнту варіації й асиметрії

5. Визначення витрати води в річці. Розрахунок спорудження звичайної капітальності, нормальні умови експлуатації й систему водопостачання населеного пункту замикаючого створу

6. Гідрограф внутрішньорічного розподілу стоку

7. Різницева інтегральна крива

8. Визначення швидкості, що розмиває

9. Порівняння швидкості, що розмиває з максимальною швидкістю

Висновки

Список використаних джерел

Додатки



ВСТУП

За обсягами водокористування в Україні лідирує промисловість, на яку припадає 45 % загального водоспоживання. Майже 83 % усієї забраної води в промисловості використовують енергетика, чорна металургія та хімічна промисловість, що є найводомісткішими галузями. Промислові технологічні процеси потребують великої кількості прісної води. Наприклад, на виробництво 1 т сталі застосовується до 120 м³, чавуну -- 230, паперу -- 800, каучуку -- 3500, синтетичного волокна -- майже 5 тис. м³ води. У сільському господарстві споживається до 40 %, а на комунальні потреби спрямовується близько 10 % загального водоспоживання. Середньодобове споживання води в Україні становить 270 л на особу. Майже половина забраної води скидається в річки й водойми у вигляді стічних і дренажних вод. сток спорудження водопостачання створ

Основним джерелом водопостачання для населення є річковий стік. Перше місце за цим показником займає Бразилія а гігантською повноводною річкою Амазонкою. Річковий стік України становить у середньому 83,5 млрд м³, а в посушливі роки зменшується до 48,8 млрд м³. Він розподіляється територією держави дуже нерівномірно: майже 70 % стоку припадає на північний захід країни, де мешкає близько 40 % населення. А на Донецько-Придніпровський і Південний економічні райони, в яких проживає майже 60 % населення та зосереджено найводомісткіші галузі господарства, потрапляє в середньому лише 30 % річкового стоку. У зв'язку з цим у багатьох районах півдня України спостерігається гострий дефіцит води, для ліквідації якого доводиться перекидати воду каналами, будувати водосховища тощо.

Головним постачальником води для України є Дніпро. Інші річки, що забезпечують потреби у воді, -- Дунай, Дністер, Південний Буг, Тиса, Прут та ін. Стан води й повноводдя цих водних артерій залежать головним чином від стану їх приток -- малих річок, яких налічується близько 63 тис, вони мають величезне значення (варто згадати, що 90 % населених пунктів розташовані саме в долинах малих річок та користуються їхньою водою). Проте стан малих річок України на сьогодні е надто складним: понад 20 тис. їх вже зникло, пересохло. Це, звичайно, зумовлює деградацію великих річок, тому проблема їх збереження й оздоровлення -- одна з найгостріших для України.

Основою для виконання курсової роботи є фактичні дані річки з певним періодом спостережень за її стоком і гідрографічною характеристикою. Ці відомості отримані з вихідними даними, а також з гідрографічного опису річки.



ЦІЛІ ТА ЗАВДАННЯ КУРСОВОЇ РОБОТИ

Курсова робота є заключним етапом вивчення навчальної дисципліни «Загальна гідрологія». При її виконанні використовуються всі знання, отримані в ході опанування курсу «загальна гідрологія»; закріплюються навички оформлення результатів навчально-дослідницької роботи; виявляються вміння чітко формулювати та аргументовано обгрунтовувати пропозиції та рекомендації щодо даної теми.

Мета роботи. Метою курсової роботи є закріплення практичних навичок самостійного навчального дослідження з використанням надбань практичних занять та лекційних матеріалів для визначення характеристик басейну річки, визначення гідрологічних характеристик потенційно небезпечних об'єктів (дамб, мостів, промислових підприємств та ін.), проведення гідрологічних розрахунків із застосуванням сучасних статистичних методів.

Завдання курсової роботи:

1. Знайти на карті України, а потім на докладних картах даної місцевості басейн річки та визначити його від витоку річки до замикаючого створу.

2. Зобразити в певному масштабі схему річки з нанесеними великими населеними пунктами ( на папері формату А1).

3. Визначити основні параметри басейну річки, порядок основної річки та її приток (площа, довжина, коефіцієнт звивистості і т. д.).

4. На підставі даних карти й вимірів п. 3 скласти опис басейну річки. Крім гідрологічного опису, вказати наявність великих населених пунктів, промислових підприємств, мостів, доріг, характер рельєфу й грунту, наявність лісу і т. д.

5. На підставі даних багаторічних спостережень середньорічної витрати побудувати криву забезпеченості ( на папері формату А1) і обчислити коефіцієнт варіації й асиметрії.

6. Визначити витрати води в річці, на які необхідно розрахувати спорудження звичайної капітальності, нормальні умови експлуатації й систему водопостачання населеного пункту замикаючого створу.

7. Побудувати гідрограф внутрішньорічного розподілу стоку ( на папері формату А1).

8. Побудувати розносну інтегральну криву (на папері формату А1). Зробити її опис і висновки. Обчислити норму стоку й середньоквадратичне відхилення.

9. Визначити швидкість, що розмиває. У першому наближенні прийняти розмір часток у мм, що встелюють дно річки, яка досліджується, відповідно до двох останніх цифр залікової книжці.

10. Порівняти значення обчисленої швидкості, що розмиває, і швидкості води в річці. Зробити відповідні висновки про необхідність зміцнення берегів чи її відсутність. Розрахувати мінімальний розмір часток, якими необхідно укріпляти береги річки, яку ви досліджуєте.

11. Зробити висновки щодо роботи в цілому.

ВИХІДНІ ДАНІ

§ р. Золотоношка (басейн Дніпра);

§ Замикаючий створ - н. п. Струшковка;

§ Карти України масштабом 1 : 100 000;

§ Дані гідрометричних спостережень на замикаючому створі за період 1954-2003 рр.;

§ Щоденні витрати води за 2003 р.



1. ЗНАХОДЖЕННЯ НА КАРТІ УКРАЇНИ БАСЕЙНУ Р. ЗОЛОТОНОШКА

Визначимо ділянку річки до замикаючого створу. Спочатку на топографічній карті України знайдемо всю річку Золотоношка, в межах Драбівського та Золотоніського районів Черкаської області. Ліва притока Дніпра. Басейн Чорного моря.. Далі на докладних картах даної місцевості знайдемо замикаючий створ (н. п. Струшковка). Виділимо карти, якими протікає річка від початку (витоку) річки до замикаючого створу та з'єднаємо їх, щоб отримати повну карту ділянки річки (додаток А).

При складанні повної карти ділянки річки масштаб карти змінюються. Визначимо масштаб власної карти. За легендою оригінальної карти масштабом 1 : 100 000 визначено, що на масштабній лінійці 7 см на карті дорівнює 7 км на місцевості. На отриманій карті 4,5 см = 7 км. Звідси за пропорцією отримаємо, що 1 см на карті дорівнює 1,56 км на місцевості (1 см = 1,5 км). Тоді масштаб власної карти складає 1 : 156 000.

Відмітка місцевості витоку річки (с. Черниця) дорівнює 680 м.

Відмітка місцевості замикаючого створу (н. п. Струшковка) дорівнює 600 м.

Виділимо границю водозборів (вододільну лінію) на з'єднаній топографічній карті (додаток А). Вона визначається за рельєфом місцевості і проходить по найвищих точках водозбору.

Висновки: на карті України знайдено ділянку басейну р. Золотоношка від витоку до замикаючого створу, яка протікає в Черкаській області та об'єднано її в одну карту (додаток А). Визначено новий масштаб карти 1 : 156 000 та згідно з ним відмітки місцевості для витоку і замикаючого створу. А також на з'єднаній топографічній карті виділено вододільну лінію за найвищими точками водозбору.



2. ОПИС БАСЕЙНУ РІЧКИ

На підставі даних карти й вимірів основних параметрів басейну річки, складемо опис басейну ріки Золотоношка.

Золотоношка -- річка в Україні, в межах Драбівського та Золотоніського районів Черкаської області. Ліва притока Дніпра. Басейн Чорного моря.

Довжина 92 км. Площа водозбірного басейну 1 260 км². Похил річки 0,4 м/км. Долина коритоподібна, завширшки до 4 км. Береги залужені та заліснені.

Золотоношка бере початок на північній околиці Драбіва. Тече на південь на південний захід, у пониззі -- на південний схід, у пригирловій частині -- на південь. Впадає до Дніпра (у Кременчуцьке водосховище) біля села Чехівка.

Над річкою розтшоване місто Золотоноша.

У долині річки розташовано гідрологічний заказник місцевого значення Заплавський, загальнозоологічний заказник Вітове та заповідне урочище «Бакаївське».

З 2009 р. Золотоношка перебуває у вкрай незадовільному екологічному стані. Причиною є забруднення вод річки неочищеними стоками очисних споруд м. Золотоноші.

Золотоношка бере початок на північній околиці Драбіва. Тече на південь на південний захід, у пониззі -- на південний схід, у пригирловій частині -- на південь. Впадає до Дніпра (у Кременчуцьке водосховище) біля села Чехівка. У долині річки розташовано гідрологічний заказник місцевого значення Заплавський, загальнозоологічний заказник Вітове та заповідне урочище «Бакаївське».

Стан ріки та Золотоношка, які більше 15 років забруднювалися неочищеними стічними водами, трохи покращився. З'явилася слабка течія, змінився колір води та на деяких їх ділянках майже відсутній неприємний запах. У 2010 році річки досягли такого рівня забруднення, що це екологічне лихо було оголошено надзвичайною ситуацією. В річках масово гинула риба, навколо стояв страшний сморід, а воду з криниць найближчих сіл Хвильово-Сорочин, Деньги і Чапаєвка практично неможливо було пити.

У 2013 році влада області взялася за реконструкцію очисних споруд, а згодом заходилися очищати русла річок. Наприкінці минулого року вдалося прочистити 13,7 км річок та вичистити 206 тисяч кубів мулу. Мул, який дістають з дна річок, було вирішено розрівняти неподалік. Оскільки попри очікування, що він буде надзвичайно забруднений різними хімічними речовинами, аналіз від Черкаського обласного лабораторного центру Санепідемслужби України, проведений у лютому 2016 року, показав, що гігієнічні норми ґрунту не перевищені.

Рисунок 2.1 - Річка Золотоношка с. Золотоноша (автор - Світлана Головко)

Рисунок 2.2 - Водокачка м. Черкаси (автор - Сергій Маляр)

Рисунок 2.3- с. Золотоноша (Автор- Світлана Головко)

Міст с.Золотоноша (автор - Світлана Головко)



3. ВИЗНАЧЕННЯ ОСНОВНИХ ГІДРОГРАФІЧНИХ ХАРАКТЕРИСТИК РІЧКИ

До основних гідрографічних характеристик відносять довжину, похил, звивистість річки, площу водозбору, густоту річкової мережі та інші [5].

3.1 Довжина водотоку

Довжиною річки називають відстань від витоку до гирла (в кілометрах); відлік ведуть від гирла як від більш визначеної точки, ніж витік. Вимірюють довжину річки курвіметром або вимірювачем по великомасштабній карті [5].

Довжина річки вимірюється в два прийоми, двічі. Спочатку знаходимо вся довжина від початку до гирла в прямому і зворотному напрямках, а потім по ділянках у тій самій послідовності [5].

Виміряємо довжину річки від витоку до замикаючого створу за допомогою курвіметра на великомасштабній карті ( Додаток А) і отримаємо :

L_вим = 35,1 (см)

З урахуванням масштабу 1 : 156 000 довжина річки становитиме

L_вим = 54,756 (км)

Виміряємо довжину ділянок річки ( границі ділянок відносимо до місця впадіння притоки).

Довжина границі ділянки «Виток-р.Дивановка» становить 14,9см.

З урахуванням масштабу 1 : 156000 становитиме 1,49 км.

Довжина границі ділянки «р. Дивановка - р.Хутор» становить 6 см.

З урахуванням масштабу 1 : 156000 становитиме 0,6 км.

Довжина границі ділянки «р.Хутор-р.Павловщина» становить 5,1см.

З урахуванням масштабу 1 : 156000 становитиме 0,51км.

Довжина границі ділянки «р.Павловщина-р.Драбов» становить 5 см.

З урахуванням масштабу 1 : 156000 становитиме 0,5 км

Аналогічно розрахуємо для інших границь ділянок річки.

Занесемо отримані дані до табл. 3.1.

Таблиця 3.1 - Довжина річки та її ділянок

№ з/п	Границі ділянок	Довжина ділянки	Довжина ділянки від витоку, км	Довжина ділянки від гирла, км
		см	км
1	Виток-р.Дивановка	14,9	2,324	1,49	9,28
2	р.Дивановка-р.Хутор	6	0,936	2,09	8,386
3	р.Хутор-р.Павловщина	5,1	0,796	2,6	7,3201
4	р.Павловщина-р.Драбов	5	0,78	3,1	6,0201
5	р.Драбов - н.п. Струшковка	4	6,24	3,5	6,24

Сума довжин ділянок річки доівнює У = 35см, а з урахуванням масштабу 1 : 156000 У = 54,6 км.

Виміряємо довжини всіх приток річки за великомасштабною картою (Додаток А):

Довжина р. Дивановка дорівнює 1,2 см, а з урахуванням масштабу 1 : 156000 складатиме 0,19 км.

Довжина р Хутро дорівнює 1 см, а з урахуванням масштабу 1 : 156000 складатиме 0,156 км.

Довжина р Павловщина дорівнює 1 см, а з урахуванням масштабу 1 : 156000 складатиме 0,156 км.

Довжина р Драбов дорівнює 1,1 см, а з урахуванням масштабу 1 : 156000 складатиме 0,17 км.

Результати занесемо до таблиці 3.2

Таблиця 3.2 - Довжини приток річки

№ з/п	Притоки	Довжина приток	Ліва або права притока	Порядок
		см	км
1	Дивановка	1,2	0,19	Ліва	1
2	Хутро	1	0,156	Ліва	1
3	Павловщина	1	0,156	Права	1
4	Драбов	1,1	0,17	Права	1

3.2 Середній похил річки

Поздовжній профіль річки характеризує зміну схилів поверхні води за течією річки. Різниця відміток висоти Д h верхів'я - h₁ та гирла - h₂ називається падінням. Відношення відміток Д h до довжини річки називають похилом річки, у %_о [5].

( 3.1)

де Д h - падіння річки, м;

h₁ - відмітка висоти верхів'я над рівнем Балтійського моря, м;

h₂ - відмітка висоти замикаючого створу над рівнем Балтійського моря, м;

L - довжина річки, км [5].

Відмітки витоки та розрахункового створу знайдемо на великомасштабній топографічній карті (Додаток А) шляхом інтерполяції між горизонталями:

Виток - с. Черниця - h₁ = 680 м

Замикаючий створ - н.п. Струшковка - h₂ =600 м

Довжина річки L за табл. 3.1 дорівнює 54,6 км.

Розрахуємо середній похил річки за формулою (3.1):

(‰)

3.3 Гідрографічна звивистість річки

Річки на плані завжди мають звивисте окреслення. Звивистість залежить від місцевості, якою протікає річка, стійкості порід та грунтів, що становлять долину та русло, від розливу та динамічних явищ потоку [5].

Звивистість річки характеризується коефіцієнтом звивистості (К_з), який становить відношення довжини ділянки річки L, виміряної за картою до довжини прямої l , що з'єднує початок та кінець ділянки,

(3.2)

де К_з - коефіцієнт звивистості (Кз >1);

L- ділянка річки, виміряної за картою (Додаток А);

l - довжина прямої, що з'єднує початок та кінець ділянки, виміряна лінійкою за великомасштабною картою (Додаток А).

l = 35 (см)

З урахуванням масштабу 1: 156000 складатиме

l =54,6 (км)

Розрахуємо коефіцієнт звивистості за формулою (3.2):

3.4 Площа водозбору

Для розрахунку площі водозбору потрібна вододільна лінія, проведена по найвищих точках водозбору (Додаток А) в першому розділі.

Площа розраховується в межах вододільної лінії за формулою :

S = n * a² (4.3)

де n - кількість кліток;

а - сторона клітки, км.

Для визначенні площі даного водозбору підрахуємо кількість повних кліток в межах ділянки [5].

Кількість повних кліток дорівнює 337, а неповних - 90.

Неповні клітки, розташовані вздовж контуру ділянки, враховуємо як половину клітки і додамо до цілих [5].

n = 61+24=85

а = 2 (км) (Додаток А).

Розрахуємо площу за формулою (3.3):

S = 85 * 2І = 85 * 4 =340 (км²)

3.5 Густота річкової мережі

Ступінь насичення території водотоками характеризується коефіцієнтом густоти річкової мережі с. Він дорівнює відношенню сумарної довжини всіх водотоків У L до площі території F і вимірюється в км/м² [5].

Розраховується за формулою :

(3.4)

де У L - сумарна довжина всіх водотоків, км;

F - площа території, км² [5].

За даними табл. 3.1 і табл. 3.2 розрахуємо сумарну довжину всіх водотоків.

Для цього до довжини річки додамо довжину приток.

У L =54,6 + 0,19 + 0,156 + 0,156 + 0,17 =55,272 (км)

F = 340 км² ( за формулою 3.3)

Розрахуємо коефіцієнт густоти річкової мережі за формулою (3.4):

= 0,16

3.6 Побудова гідрографічної схеми

Гідрографічна схема річки являє собою схематичне зображення річкової системи в басейні. Для цього необхідно мати дані щодо довжини річок і приток і місцях їх впадання в основну річку ( табл. 3.1). Побудова схеми проводиться шляхом викреслювання у відповідному масштабі прямої, рівної довжині головної річки; від цієї прямої під кутом 45⁰ відкладаються довжини приток в точках впадіння їх у головну річку [3]. Аналогічні побудови проводяться і для приток 2-го і 3-го порядків. Для р. Золотоношка в масштабі 1:156000 від замикаючого створу (н. п. Струшковка) відмітимо відстані до впадіння всіх приток. Тобто, на відстані 6,24 км від замикаючого створу під кутом 45⁰ відмітимо першу притоку на правому березі, ще через 0,78 км - ліву притоку і т. д., використовуючи дані з табл. 3.1 і табл. 3 .2. Аналогічні побудови проведемо і для інших приток. Гідрографічна схема р. Золотоношка наведена в Додатку Б.

Висновки: В даному розділі були виміряні основні гідрографічні характеристики річки, за якими можна зробити опис ділянки. Довжина річки виміряна курвіметром на великомасштабній карті (Додаток А) L_вим =54,756 км, а довжина річки виміряна за сумою границь її ділянок (табл.3.1) У L= 54,6 км. Тобто різниця між двома вимірюваннями невелика. Було розраховано середній похил річки, який склав 1,46 ‰; коефіцієнт звивистості ,який дорівнює 1; площа водозбору склала 340 км², коефіцієнт густоти річкової мережі - 0,16 для даної ділянки. А також було побудовано гідрографічну схему річки Золотоношка (Додаток Б).



4. КРИВА ЗАБЕЗПЕЧУВАНОСТІ. ОБЧИСЛЕННЯ КОЕФІЦІЄНТУ ВАРІАЦІЇ Й АСИМЕТРІЇ

Нерівномірність розподілу стоку по роках приводить до того, що тільки тривалий ряд спостережень ( 25 років і більше ) може бути надійною базою для розрахунків [5].

При розрахунках параметрів кривих забезпеченості значення гідрологічної величини розглядаємо у вигляді статистичного ряду, тобто ряду, розташованого в зменшувальному порядку. Для того, щоб побудувати криву забезпеченості, записуємо дані щодо витрати води, які нам були дані спочатку, у табл. 4.1. Значення витрат починаючи з найбільшою і в зменшувальному порядку записуємо в перший стовпчик. Також обчислюємо забезпеченість Р, %, кожної витрати за формулою :

(4.1)

де m - порядковий номер значення витрати при розташуванні її в зменшувальному порядку;

n - кількість членів у ряді [5].

Для 1954 року P = %

Для 1955 року Р = %

Аналогічно обчислюємо забезпеченість Р, % для інших років. Ці значення вносимо в табл. 4.1. Для цього щоб побудувати графік, на осі ОХ відкладаємо забезпеченість кожної витрати, Р, %, вона повинна збільшуватися з кожним новим значенням і наближатися до 100%. На осі ОУ відкладаємо витрату.

Точки графіка з'єднуємо плавно, крива проходить не через кожну точку, а в їх спільній області, тобто, якщо на графіку на визначеній ділянці скупчення точок, то лінію ведемо посередині цього скупчення. Наприкінці одержимо криву забезпеченості ( рис. 4.1).

Таблиця 4.1 - Таблиця для побудови кривої забезпеченості

№	Рік	P , %	Q( зменшувальний порядок),м3/с
1	1954	1,388889	6,56
2	1955	3,373016	4,29
3	1956	5,357143	4,19
4	1957	7,34127	4,16
5	1958	9,325397	4,15
6	1959	11,30952	4,11
7	1960	13,29365	3,99
8	1961	15,27778	3,92
9	1962	17,2619	3,72
10	1963	19,24603	3,65
11	1964	21,23016	3,6
12	1965	23,21429	3,57
13	1966	25,19841	3,55
14	1967	27,18254	3,52
15	1968	29,16667	3,34
16	1969	31,15079	3,28
17	1970	33,13492	3,26
18	1971	35,11905	3,23
19	1972	37,10317	3,21
20	1973	39,0873	3,21
21	1974	41,07143	3,16
22	1975	1,388889	3,15
23	1976	43,05556	3,06
24	1977	45,03968	3,02
25	1978	47,02381	2,96

26	1979	50,99206	2,94
27	1980	52,97619	2,91
28	1981	54,96032	2,85
29	1982	56,94444	2,8
30	1983	58,92857	2,76
31	1984	60,9127	2,74
32	1985	62,89683	2,73
33	1986	64,88095	2,7
34	1987	66,86508	2,62
35	1988	68,84921	2,47
36	1989	70,83333	2,47
37	1990	72,81746	2,46
38	1991	74,80159	2,34
39	1992	76,78571	2,34
40	1993	78,76984	2,27
41	1994	80,75397	2,23
42	1995	82,7381	2,07
43	1996	84,72222	1,96
44	1997	86,70635	1,89
45	1998	88,69048	1,85
46	1999	90,6746	1,72
47	2000	92,65873	1,65
48	2001	94,64286	1,47
49	2002	96,62698	1,41
50	2003	98,61111	1,33

Рисунок 4.1 - Крива забезпеченості р. Золотоношка

Для порівняння мінливості окремих рядів, які відрізняються своїми значеннями, використовуються коефіцієнт варіації (С_v ), який визначаємося за формулою:

(4.2)

де К - модульний коефіцієнт

Кі = Qi / Qсер;

n - кількість членів в ряду [5].

Ряд є симетричним, коли додатні і від'ємні відхилення від середнього арифметичного (Q_i - Q_cp ), повторюються однаково часто, тобто симетрично групуються відносно центру розподілу [2].

В тих випадках, коли додатні або від'ємні відхилення повторюються часто або рідко, ряд асиметричний. Асиметричність ряду характеризуються коефіцієнтом асиметрії, який визначається за формулою:

( 4.3)

Для визначення значень С_v i C_s беремо продовжуваний ряд заданої річки, а розрахунки заносимо в табл. 4.2.

Таблиця 4.2 - Таблиця для розрахунку коефіцієнта варіації та коефіцієнта асиметрії

Рік	Q м3/с	Ki-1	(Ki-1)2	(Ki-1)3
1954	6,56	-0,23744	0,056375936	-0,01339
1955	4,29	0,085058	0,007234826	0,000615
1956	4,19	-0,08291	0,006873707	-0,00057
1957	4,16	-0,00564	3,18507E-05	-1,8E-07
1958	4,15	-0,37853	0,1432829	-0,05424
1959	4,11	1,203709	1,448914587	1,744071
1960	3,99	-0,44571	0,19866054	-0,08855
1961	3,92	-0,30462	0,092794815	-0,02827
1962	3,72	-0,02244	0,000503563	-1,1E-05
1963	3,65	-0,4222	0,178251433	-0,07526
1964	3,6	-0,36509	0,13329073	-0,04866
1965	3,57	-0,52634	0,277030644	-0,14581
1966	3,55	-0,17025	0,02898504	-0,00493
1967	3,52	-0,55321	0,306042966	-0,16931
1968	3,34	0,209352	0,043828396	0,009176
1969	3,28	0,192556	0,037077722	0,00714
1970	3,26	-0,05939	0,003527485	-0,00021
1971	3,23	-0,07955	0,006327965	-0,0005
1972	3,21	0,061543	0,003787491	0,000233
1973	3,21	0,078339	0,006137023	0,000481
1974	3,16	0,249664	0,062332147	0,015562
1975	3,15	-0,21392	0,04576219	-0,00979
1976	3,06	-0,17361	0,03014017	-0,00523
1977	3,02	-0,21392	0,04576219	-0,00979
1978	2,96	-0,17025	0,02898504	-0,00493
1979	2,94	-0,01236	0,000152826	-1,9E-06
1980	2,91	0,027949	0,000781173	2,18E-05
1981	2,85	0,226149	0,051143318	0,011566
1982	2,8	0,101854	0,010374307	0,001057
1983	2,76	-0,25087	0,062937473	-0,01579
1984	2,74	0,095136	0,009050804	0,000861
1985	2,73	-0,07283	0,005304192	-0,00039
1986	2,7	-0,34157	0,116673375	-0,03985
1987	2,62	0,058183	0,003385295	0,000197
1988	2,47	0,182478	0,033298158	0,006076
1989	2,47	-0,50618	0,256219341	-0,12969
1990	2,46	0,340365	0,115848669	0,039431
1991	2,34	0,12201	0,014886492	0,001816
1992	2,34	0,014512	0,000210605	3,06E-06

За даними табл. 4.2 і формулою (4.2) розрахуємо коефіцієнт варіації (С_v)

За даними табл. 4.2 і формулою (4.3) розрахуємо коефіцієнт асиметрії (С_s )

= 0,021Ч46,89 = 0,92

Висновки: За рис. 4.1 видно, що верхня частина кривої забезпеченості йде в нескінченність, а нижня досягає 100% при кінцевому значенні витрати. Коефіцієнт варіації С_v =0,31 . Для річок басейну Дніпра суббасейну Прип'ять коефіцієнт варіації від 0,24 до 0,72. Коефіцієнт варіаціїї середньорічного стоку збільшується з півночі на південь. Так, для лісової зони він дорівнює 0,15 - 0,4; для лісостепової зони 0,3 - 0,6; а для степових районів 0,6 - 1,1. За цими даними можна зробити висновок, що р. Золотоношка знаходиться в лісостеповій зоні. Коефіцієнт асиметрії С_s = 0.92. Коефіцієнт асиметрії річкового стоку більш стійкий у часі. Іноді, в т. ч. й в межах басейну р. Золотоношка, його приймають кратним С_{v ,} тобто С_s = 2 С_v .



5. ВИЗНАЧЕННЯ ВИТРАТИ ВОДИ В РІЧЦІ. РОЗРАХУНОК СПОРУДЖЕННЯ ЗВИЧАЙНОЇ КАПІТАЛЬНОСТІ, НОРМАЛЬНІ УМОВИ ЕКСПЛУАТАЦІЇ Й СИСТЕМУ ВОДОПОСТАЧАННЯ НАСЕЛЕНОГО ПУНКТУ ЗАМИКАЮЧОГО СТВОРУ

Визначимо відсоток забезпеченості максимальних витрат для розрахунку водопропускних отворів за табл. 5.1.

Таблиця 5.1 - Розрахункова імовірність перевищення максимальних витрат

Капітальність	Класи	Нормальні умови експлуатації	Надзвичайні умови експлуатації
Особливо капітальні	І	-	0,01%
Підвищеної капітальності	ІІ	-	0,1%
Звичайна капітальність	ІІІ	3%	0,5%
Полегшені спорудження	ІV	5%	1%
Тимчасові спорудження	V	10%	-

За таблицею 4.1 і за завданням на розрахунок треба знайти витрати Q при Р =3%.

Для цього знайдемо на кривій забезпеченості (рис. 4.1) точку Р =3% і проведемо з неї перпендикуляр на вісь Q.

Тоді для забезпеченості Р =3% при нормальних умовах експлуатації звичайної капітальності значення максимальної витрати Q = 4,3 м³/с.

Аналогічно для замикаючого створу при Р = 95% максимальні витрати Q =1,4 м³/с.

Висновки: За графіком ( рис. 4.1) при забезпеченості Р =3% значення максимальної витрати Q = 4,3 м³/с. Для замикаючого створу - при забезпеченості Р =95% значення максимальної витрати Q =1,4 м³/с. Тобто верхня частина кривої йде в нескінченність, а нижня досягає 100% при кінцевому значенні витрати.



6. ГІДРОГРАФ ВНУТРІШНЬОРІЧНОГО РОЗПОДІЛУ СТОКУ

Гідрограф річки - це графічне зображення розподілу води в річці (витрат води) за певний проміжок часу, наприклад за рік спостережень. У більшості випадків визначення внутрішньорічного розподілу необхідно для визначення максимальних або мінімальних витрат для потреб будівництва, меліорації, водопостачання, екологічних розрахунків тощо [5].

Крім річних значень стоку, проводять ще розподіл за сезонами. Подід року на періоди і сезони проводять залежно від типу режиму річки та переважного виду використання її стоку [5].

Гідрограф будується за наявності спостережень на річці протягом одного року ( 2003 р).

Щоденні витрати води за 2003 р. були надані як вихідне значення для розрахунків курсової роботи , дані зведені у таблицю ( табл. 6.1).

Таблиця 6.1 - Середньорічні витрати стоку річки за 2003 р., м³/с.

Місяць Дата	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
1	0,96	0,90	0,64	9,30	7,01	4,53	1,75	1,95	1,66	1,55	2,07	2,56
2	0,93	0,95	0,61	9,30	6,69	3,71	1,66	1,85	1,66	1,50	1,96	2,47
3	0,89	0,90	0,59	6,69	5,41	2,81	1,58	2,05	1,57	1,50	1,96	2,47
4	0,95	0,85	0,56	5,73	4,77	2,81	1,58	2,05	1,57	1,50	1,85	2,56
5	1,01	0,80	0,53	5,73	5,09	3,14	1,75	1,95	1,57	1,45	2,07	2,77
6	1,06	0,74	0,51	4,77	6,37	2,53	1,66	1,95	5,33	1,45	3,16	3,01
7	1,05	0,69	0,58	3,95	6,69	2,25	1,66	1,95	2,59	1,40	3,35	3,25
8	1,03	0,64	0,57	3,95	7,01	2,15	1,66	1,85	2,18	1,96	2,78	3,01
9	1,01	0,61	0,58	3,70	6,05	2,05	1,66	1,85	2,07	3,88	2,29	2,77
10	1,00	0,59	0,57	2,40	5,73	1,95	1,75	1,75	2,07	4,17	2,29	2,65
11	0,99	0,56	0,57	1,72	4,77	1,95	1,75	1,75	2,07	5,33	2,29	2,56
12	0,98	0,53	1,04	1,72	5,41	2,05	1,66	1,75	1,85	5,62	1,96	2,47
13	0,98	0,51	1,47	3,20	6,54	1,95	1,58	1,85	1,73	6,78	1,79	2,47
14	0,08	0,58	1,39	4,45	8,64	1,95	1,58	1,85	1,67	6,49	1,85	2,56
15	0,99	0,57	1,32	5,41	7,98	1,75	1,58	1,95	1,61	5,33	1,96	2,77
16	1,01	0,58	1,18	4,45	7,65	1,75	1,58	1,95	1,55	5,62	2,78	3,01
17	1,01	0,57	1,14	4,20	7,01	1,75	1,58	1,95	1,55	5,33	2,97	2,77
18	1,03	0,57	1,10	6,37	5,09	1,75	1,49	1,85	1,55	4,46	3,16	2,38
19	1,04	0,57	1,05	7,01	4,77	1,66	1,66	1,85	1,50	2,59	2,78	2,38
20	1,05	0,54	1,05	7,01	5,41	1,75	1,75	1,75	1,45	2,29	3,16	2,38
21	1,06	0,51	1,05	6,69	5,73	1,85	1,85	1,75	1,45	2,07	8,97	2,38
22	1,00	0,54	1,00	1,72	6,05	1,85	1,85	1,75	1,45	1,96	11,30	2,29
23	1,00	0,57	0,95	3,20	7,01	1,85	1,75	1,85	1,45	1,96	8,31	2,29
24	0,95	0,57	0,95	4,45	7,33	1,75	1,75	1,85	1,40	1,85	5,28	2,29
25	0,90	0,53	0,96	5,41	6,69	1,66	7,35	1,85	1,40	5,33	4,29	2,20
26	0,90	0,62	1,32	4,45	6,69	1,66	5,95	1,85	1,40	5,62	3,25	2,29
27	0,95	0,59	1,88	4,20	6,05	1,66	4,53	1,95	1,40	5,33	3,01	2,29
28	0,95	0,65	2,40	6,37	6,37	1,66	3,52	1,85	1,55	4,46	2,77	2,29
29	0,95		3,20	7,01	6,36	1,75	2,81	1,75	1,55	2,59	2,65	2,20
30	0,95		6,69	1,72	5,45	2,05	2,25	1,66	1,85	2,29	1,96	2,20
31	0,90		1,04		5,41		1,66	1,75		5,62		2,47

Для побудування графіка на осі абсцис відкладемо дні року (365 днів), виділимо позначки початку і кінця кожного місяця для наочності.

На осі ординат відкладемо витрату води , яка вимірюється в м³/с (рис 6.1).

Рисунок 6.1 - Гідрограф річки Золотошка

Висновки: На основі даних табл. 6.1 був побудован гідрограф річки Золотоношка ( рис. 6.1), з якого видно, що зимова межень була з 1 січня по 12 березня. Літня межень тривала з 2 травня по 8 жовтня.

Весняний паводок спостерігався з 12 березня по 20 березня.

Найвищий осінній паводок був з 27 жовтня по 6 листопада.

Період повені тривав з 25 березня по 2 травня.



7. РІЗНИЦЕВА ІНТЕГРАЛЬНА КРИВА

Різницеві інтегральні криві відхилень річних величин стоку від його середнього значення будують у відносних величинах, тобто у модульних коефіцієнтах [4].

Для побудування такої кривої послідовно сумують відхилення модульних коефіцієнтів хронологічного ряду від її середнього багаторічного значення модульних коефіцієнтів хронологічного ряду від їх середнього багаторічного значення, яке дорівнює одиниці [4].

Поточні ординати різницевої інтегральної кривої на кінець t-го року від початку побудування кривої визначають за рівнянням

, (7.1)

Де K_i - модульний коефіцієнт.

Розрахуємо наростаючу суму відхилень ,

Де К_і - відношення витрати за кожен рік до середньої витрати

(7.2)

Витрата Q₁ задана як вихідний параметр для розрахунків курсової роботи.

Q_сер - сума всіх витрат, розділена на кількість років спостереження.

Для того щоб отримати ? ( К_і - 1) необхідно записати перше значення К_і - 1:

К₁ - 1 = -0,24

Далі кожне наступне значення додамо до попереднього, тобто:

( К₁ - 1)+ ( К₂ - 1) =-0,24 + 0,08= -0,16

( К₂ - 1)+ ( К₃ - 1) = -0,16 +(-0,08) = - 0,24

( К₃ - 1)+ ( К₄ - 1) = -0,24 + (-0,006) = -0,3

Аналогічно розрахуємо для даних протягом усіх років спостережень з 1954 по 2003 рр.

Отримані результати зводимо в табл. 7.1

Таблиця 7.1 - Розрахунок ординат різницевої інтегральної кривої для басейну річки

№	Рік	Q м3/с	Ki-1	?(Ki -1)
1	1954	6,56	-0,23744	-0,23744
2	1955	4,29	0,085058	-0,15238
3	1956	4,19	-0,08291	-0,23529
4	1957	4,16	-0,00564	-0,24093
5	1958	4,15	-0,37853	-0,61946
6	1959	4,11	1,203709	0,584252
7	1960	3,99	-0,44571	0,138538
8	1961	3,92	-0,30462	-0,16608
9	1962	3,72	-0,02244	-0,18852
10	1963	3,65	-0,4222	-0,61072
11	1964	3,6	-0,36509	-0,975812954
12	1965	3,57	-0,52634	-1,50214996
13	1966	3,55	-0,17025	-1,672399893
14	1967	3,52	-0,55321	-2,225611395
15	1968	3,34	0,209352	-2,01625907
16	1969	3,28	0,192556	-1,823703306
17	1970	3,26	-0,05939	-1,883095942
18	1971	3,23	-0,07955	-1,96264445
19	1972	3,21	0,061543	-1,901101854
20	1973	3,21	0,078339	-1,822762698
21	1974	3,16	0,249664	-1,573098629
22	1975	3,15	-0,21392	-1,787019618
23	1976	3,06	-0,17361	-1,960628863
24	1977	3,02	-0,21392	-2,174549852
25	1978	2,96	-0,17025	-2,344799785
26	1979	2,94	-0,01236	-2,357162053
27	1980	2,91	0,027949	-2,329212577
28	1981	2,85	0,226149	-2,103063693
29	1982	2,8	0,101854	-2,001209352
30	1983	2,76	-0,25087	-2,252082773
31	1984	2,74	0,095136	-2,156947057
32	1985	2,73	-0,07283	-2,229776942
33	1986	2,7	-0,34157	-2,57135
34	1987	2,62	0,058183	-2,51317
35	1988	2,47	0,182478	-2,33069
36	1989	2,47	-0,50618	-2,83687
37	1990	2,46	0,340365	-2,49651
38	1991	2,34	0,12201	-2,3745
39	1992	2,34	0,014512	-2,35998
40	1993	2,27	-0,0426	-2,40258
41	1994	2,23	0,078339	-2,32424
42	1995	2,07	0,199274	-2,12497
43	1996	1,96	0,380677	-1,74429
44	1997	1,89	0,394114	-1,35017
45	1998	1,85	0,397474	-0,9527
46	1999	1,72	-0,11986	-1,07256
47	2000	1,65	0,441145	-0,63142
48	2001	1,47	0,407552	-0,22386
49	2002	1,41	-0,09299	-0,31685
50	2003	1,33	0,31685	1,57E-14

Для того щоб побудувати графік різницевої інтегральної кривої, на осі ОХ відкладаємо роки, а на осі ОУ - наростаючу суму відхилень ? ( К_і - 1) за табл. 7.1 (рис. 7.1).

По характерних ділянках виділимо на ній цикли водності.

За цикл можна прийняти період, в якому величина К_сер знаходиться в межах від 0,9 до 1,05.

Якщо К_сер < 1,0, то у розрахунковому періоді переважає маловодна фаза.

Якщо К_сер > 1,0 - багатоводна.

Рисунок 7.1 - Різницева інтегральна крива р. Золотоношка

Висновки: Значення періоду часу, для якого об'єднуюча пряма лінія інтегральної кривої відхиляється догори відносно осі абсцис та значення

( К_і - 1)_сер позитивне, відповідає багатоводній фазі коливань стоку. Період же, для якого об'єднуюча лінія нахилена вниз та ( К_і - 1)_сер має негативне значення відповідає маловодній фазі.

Для р. Золотоношка в період з 1955 р. по 1960 р. спостерігався період багатоводної фази.

З 1960 р. по 1987 р. був характерний період маловодної фази.

З 1987 р. по 2003 р. спостерігався період багатоводної фази.



8. ВИЗНАЧЕННЯ ШВИДКОСТІ, ЩО РОЗМИВАЄ

Існує деяка швидкість потоку рідини, при якій спостерігаються перші переміщення зерен наносів, що утворять поверхню дна русла. Рухаються вони стрибкоподібно: піднімаються над дном на невелику висоту, потім опускаються знову на дно, проходячи перечуванням деяку ділянку. В результаті цього на дні русла утворюються гряди і рух наносів переходить у стан переміщення по грядах. Середня швидкість потоку, що відповідає початкові руху часток, називається швидкістю, що розмиває. При більш високих значеннях швидкостей потоку відбувається перехід часток у завислий стан.

Швидкість, що розмиває, яка може пересувати донні наноси, можна визначити за формулами :

При (8.1)

При 10 < < 40 (8.2)

Де - швидкість, що розмиває, м/с;

- прискорення вільного падіння, м/с²;

- середній діаметр часток, м;

- гідравлічний радіус, м;

- діаметр, що відповідає 90 % за механічним складом, для заданих

умов , м.

При розрахунках замість гідравлічного радіусу підставляємо максимальну глибину річки. Значення максимальної глибини річки обираємо з книги « Гідрологічні характеристики річок України» О. А. Косовець і А. А. Вишневський [1].

Для р. Золотоношка-Струшковка: Н = 83 (см) = 0,83 (м) = R

Діаметр визначаємо за двома останніми цифрами залікової книжки (04):

d = 4 * 2 = 8 (мм) = 0,008 ( м)

Розрахуємо відношення :

Так як = 10,4, воно знаходиться посередині між 10 та 40, тому розрахуємо швидкість, що розмиває за формулою (8.2):

Висновки: в даному розділі була визначена швидкість, що розмиває для р. Золотоношка що становить .



9. ПОРІВНЯННЯ ШВИДКОСТІ, ЩО РОЗМИВАЄ З МАКСИМАЛЬНОЮ ШВИДКІСТЮ

При використанні річок необхідно знати не тільки їх водний режим, але й режим наносів, що переносяться річкою. Так, для судноплавства в природних умовах рік необхідно вивчати процеси розмиву і відкладень на перекатах і плесах. При заборі води з річки на зрошення або водопостачання необхідно враховувати зважені наноси, щоб не відбувалося замулення водоприймачів та інших споруджень.

Порівняємо швидкість, що розмиває, з максимальною швидкістю.

Максимальна швидкість розраховується за формулою:

(9.1)

Де - середня швидкість, м/с;

- максимальна і середня витрати ( за гідрографом), м³/с.

Користуючись [1], визначаємо величину середньої швидкості. Для

р. Золотоношка- Струшковка = 0,15 м/с.

За річним гідрографом р. Золотоношка ( рис. 7.1) визначимо значення :

м³/с

2,9768 м³/с

Розрахуємо максимальну швидкість за формулою (9.1) :

Порівняємо швидкість, що розмиває з максимальною швидкістю :

Висновки: порівнявши швидкість, що розмиває з максимальною швидкістю отримаємо, що

Тобто береги річки Золотоношка не будуть розмиватись.



ВИСНОВКИ

Головною метою написання цієї курсової роботи за вказаною темою було визначити гідрологічну характеристику річок та дослідити річку Золотоношка. В процесі досліджень було розраховано основні параметри басейну річки ( площа, довжина, коефіцієнт звивистості і т.д.), порядок основної річки та її приток. Був зроблений опис басейну річки.

На підставі даних багаторічних спостережень середньорічної витрати була побудувана крива повторюваності й забезпеченості і обчислено коефіцієнт варіації й асиметрії.

Було визначено витрати води в річці, на які необхідно розраховувати спорудження звичайної капітальності, нормальні умови експлуатації й систему водопостачання населеного пункту замикаючого створу - с.Струшковка.

Побудовано гідрограф внутрішньорічного розподілу стоку та розносну інтегральну криву.

Визначили швидкість, що розмиває і порівняли її з максимальною швидкістю води в річці.

Отже, протягом всього періоду досліджуваної річки аналізувались проведені гідрологічні розрахунки.

Щодо гідрологічної характеристики, чи до екологічного стану річки, можна зробити висновок, що в басейні йде інтенсивне використання водних ресурсів, так як потреби споживачів зростають. Крім цього в поверхневі води скидаються стічні води, переважно не доочищенні. Очисні споруди на об'єктах відсутні або ж в неналежному стані.



СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

1. Вишневський В. І. Гідрологічні характеристики річок України / В. І. Вишневський, О. О. Косовець. - К.: Ніка-Центр, 2003. - 324 с.

2. Гопченко Є. Д. Гідрологія (суші): конспект лекцій. Одес. Держ.еколог. ун-т / Є. Д. Гопченко, Л. Є. Крес, М. Е. Романчук. - О.: Екологія, 2008. - 194 с.

3. Загальна гідрологія: підруч./ за ред. В. К. Хільчевського, О. Г. Ободовського. - К.: ВПЦ «Київ. Ун-т», 2008. - 399 с.

4. Лобода Н. С. Методи статистичного аналізу у гідрологічних розрахунках і прогнозах: навч. Посіб. Одес. Держ.еколог. ун-т / Н. С. Лобода.- О.: Екологія, 2010. - 184 с.

5. Мельник С. В. Загальна гідрологія: конспект лекцій. Одес. Нац. Політехн. Ун-т / С. В. Мельник. - О.: Наука і техніка, 2009. - 124 с.

6. Михайлов В. Н. Гидрология: учеб. для вузов / В. Н. Михайлов, А. Д. Добровольский, С. А. Добролюбов. - 2-е изд., испр. - М.: Высш. Шк.,2007. - 463 с.

7. Ресурсы поверхностных вод СССР. Основные гидрологические характеристики : Т.6. Украина и Молдавия. - Вып.1. Западная Украина и Молдавия / Гл. упр. гидрометеоролог. службы при Совете Министров СССР; Упр. гидрометеоролог. службы БССР. - [б. м.] : ГИДРОМЕТЕОИЗДАТ, 1965. - 444

Размещено на Allbest.ru