Контрольная работа по "Гидрологии"

Министерство сельского хозяйства Российской Федерации

 

 «Алтайский государственный  аграрный университет»

 

 

 

Кафедра гидравлики, с/х водоснабжения и водоотведения

 

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа по гидрологии

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: Шпигер И.В.                                                                                                                                                            Студент: 2-го ускоренного курса                                                                                                                                                                    Факультет: Природообустройства                                                                                                                                                                                                          

                                                                                                                                                                                       Специальность: Инженерные системы                                                                                                                                                                                        сельскохозяйственного водоснабжения,                                                                                                                                                                                        обводнения и водоотведения

                                                                                                                                                                                       Шифр: 121022

                                                                                                                                                                                       Проверила: Терновая Л. В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Барнаул 2014

 

Содержание:

 

 

 

 

Исходные данные:

 

Вариант 2. Река Клязьма г. Владимир, площадь водосбора F = 14300 км2,  залесенность 54%, заболоченность 3%, среднемноголетнее количество осадков 691мм.

Среднемесячные и среднегодовые расходы и модули стока

Годы	Январь	Февраль	Март	Апрель	Май	Июнь	Июль	Август	Сентябрь	Октябрь	Ноябрь	Декабрь	Qср.г., м3/с	М, л/с *км2	Ма, л/с *км2
1972	44,8	27,2	51,2	373,0	81,7	40,9	30,8	23,7	26,7	30,8	31,1	38,9	66,7	4,67	5,20
1973	25,0	33,9	42,6	357,0	98,198,3	48,8	30,6	42,8	51,9	53,6	65,9	61,4	67,8	4,74	6,35
1974	56,0	52,0	87,2	324,0	183,0	95,0	73,5	55,4	39,4	47,6	79,9	53,1	95,5	6,68	7,34
1975	48,7	37,0	112,0	213,0	46,7	45,8	37,1	38,7	39,6	37,9	44,9	47,1	62,4	4,36	6,20
1976	34,1	29,0	31,2	299,0	192,0	99,5	50,5	40,6	30,0	32,4	38,6	60,7	78,1	5,46	8,42
1977	58,1	41,2	79,8	429,0	98,1	43,1	39,8	37,1	45,2	54,6	77,3	72,6	89,7	6,27	7,96
1978	70,3	54,8	85,2	356,0	143,0	67,5	57,1	56,0	46,3	80,9	126,0	74,2	101,4	7,09	8,13
1979	43,7	37,8	52,8	450,0	374,0	39,6	37,4	35,7	57,7	66,3	82,0	90,3	113,9	7,97	8,81
1980	72,9	51,5	46,3	289,0	399,0	122,0	137,0	91,0	141,0	75,1	83,5	84,3	132,7	9,28	9,52
1981	73,8	61,2	70,8	426,0	183,0	64,7	48,9	45,6	55,4	65,9	71,5	71,5	103,2	7,22	8,97

 

Бассейн-аналог -- р. Клязьма, Павловский посад. Средняя многолетняя величина годового стока (норма) Моа =5,7 л /(с·км2), Cvа = 0,22

 

Таблица для определения параметров при подсчете максимального расхода талых вод

 

Последняя цифра зачетной книжки	F1	K0	n1	h	CV	α1	n2	β
2	1	0,011	0,17	83	0,55	1,25	0,22	0,7

 

1. Определить среднюю многолетнюю величину годовых расходов реки Клязьма, г. Владимир по данным с 1972 по 1981 гг. (10 лет).

 

 

 

где: Qi – средний годовой сток за i-й год;

n – число лет наблюдений.

 

 

 

Напомним, что расход воды — это объем воды, протекающей через живое сечение потока в единицу времени.

Полученную норму в виде среднего многолетнего расхода воды требуется выразить через другие характеристики стока: модуль, слой, объем и коэффициент стока.

Модуль стока — количество воды, стекающее с единицы площади водосбора в единицу времени.

Средний многолетний модуль стока вычислить по соотношению:

 

 

 

где: F – площадь водосбора, км2.

 

 

 

Объем стока — объем воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени.

Вычислить средний многолетний объем стока за год:

 

 

 

где: T – число секунд в году, равное .

 

 

 

Слой стока — количество воды, стекающее с водосбора за какой-либо интервал времени, равное толщине слоя, равномерно распределенного по площади этого водосбора. Слой стока выражается в мм.

Средний многолетний слой стока вычислить по зависимости:

 

Коэффициент стока — отношение величины (объема или слоя) стока к количеству выпавших на площадь водосбора осадков, обусловивших возникновение стока.

Средний многолетний коэффициент стока:

 

 

 

где: X0 – средняя многолетняя величина осадков в год.

 

 

 

Оценка репрезентативности (достаточности) ряда наблюдений определяется величиной относительной среднеквадратической ошибки средней многолетней величины (нормы) годового стока, вычисляемой по формуле:

 

 

 

где CV — коэффициент изменчивости (вариации) годового стока; длина ряда считается достаточной для определения Qo, если εQ≤10%. Величина среднего многолетнего стока при этом называется нормой стока.

 

 

2. Определить коэффициент изменчивости (вариации) Cv годового стока.

 

Коэффициент изменчивости CV характеризует отклонения стока за отдельные годы от нормы стока; он равен:

 

 

 

где σQ – среднеквадратическое отклонение годовых расходов от нормы стока:

 

 

 

Если , то

 

 

 

Если сток за отдельные годы выразить в виде модульных коэффициентов коэффициент вариации определяется по формуле:

 

 

 

а при лет

 

 

 

Составляем таблицу для подсчета  годового стока р. Клязьма, г. Владимир (табл.1)

 

Таблица 1

 

Данные для подсчета CV

 

№ п/п	Годы	Годовые расходы, м3/с	Ki	Ki - 1	(Ki - 1)2
1	1972	66,7	0,73	- 0,27	0,0729
2	1973	67,8	0,75	- 0,25	0,0625
3	1974	95,5	1,05	0,05	0,0025
4	1975	62,4	0,68	- 0,32	0,1024
5	1976	78,1	0,86	- 0,14	0,0196
6	1977	89,7	0,98	- 0,02	0,0004
7	1978	101,4	1,11	0,11	0,0121
8	1979	113,9	1,25	0,25	0,0625
9	1980	132,7	1,46	0,46	0,2116
10	1981	103,2	1,13	0,13	0,0169
		∑ = 911,4	∑ = 10,00	∑ = 0,00	∑ = 0,5634

 

Определим коэффициент изменчивости Сv годового стока реки:

 

 

 

Относительная среднеквадратическая ошибка средней многолетней величины годового стока реки Клязьма, г. Владимир за период с 1972 г. по 1981 г. (10 лет) равна:

 

 

 

Относительная среднеквадратическая ошибка коэффициента изменчивости Сv при его определении методом моментов равна:

 

 

 

 

В данном примере εQ   находится в  пределах допустимой, εСv больше допустимой ошибки. Значит ряд наблюдений недостаточный, необходимо удлинить его.

 

 

3. Определить норму стока при недостаточности данных наблюдений методом гидрологической аналогии.

 

При выборе рек-аналогов необходимо учитывать следующие условия:

1. Сходство гидрометрических факторов, определяющих поступление воды на водосбор (осадки, испарения, колебание температуры, ветер).
2. Однородность условий формирования стока, выражающаяся в однотипности подстилающей поверхности и гидрогеологических условий, а также близкую степень озерности, заболоченности и распаханности.
3. Площади водосборов должны отличаться не более, чем в 10 раз, а их средние высоты (для горных рек) — не более, чем на 300 м.
4. Реку или створ-аналог необходимо стремиться выбирать в бассейне изучаемой реки или в смежном бассейне.
5. Аналог должен иметь высокое качество  продолжительных наблюдений (n> 25... 50 лет).
6. Совместный период наблюдений должен быть не менее 10 лет.

 

В работе река-аналог указана в исходных данных. Требуется на миллиметровке построить график связи модулей исследуемой реки и реки-аналога. За годы параллельных наблюдений наносят точки в виде кружочков диаметром 1 мм, справа записываются две последние цифры года. График строится в виде прямой линии, осредняющей точки. Зависимости считаются удовлетворительными, если отклонения большей части точек от средней линии не превышают ±15%. Затем, зная норму стока реки-аналога, определить норму стока, выраженную через модуль изучаемой реки, и вычислить норму стока через расход.

(Рис.1)  График связи среднегодовых модулей стока изучаемого бассейна р. Клязьма, г. Владимир и бассейна аналога р. Клязьма, Павловский посад

 

По графику связи  среднегодовых модулей стока р. Клязьма, г. Владимир и бассейна аналога р. Клязьма, Павловский посад величина (снимается с графика по величине приведенного в исходных данных)

 

 

 

Коэффициент изменчивости годового стока вычислим по формуле: