Контрольная работа по "Гидрологии"

 

 

 

где: CV – коэффициент изменчивости стока в расчетном створе;

CVа – коэффициент изменчивости стока в створе реки-аналога;

M0а – среднемноголетняя величина годового стока реки-аналога;

А – тангенс угла наклона графика связи.

 

 

 

Окончательно для построения кривых принимаем:

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Построить аналитическую кривую обеспеченности и проверить её точность с помощью эмпирической кривой обеспеченности.

 

Для характеристики возможных колебаний стока за длительный период и определения расчётных расходов в гидрологии применяют аналитические кривые обеспеченности: биноминальную кривую обеспеченности и кривую трехпараметрического гамма-распределения. Они определяются следующими параметрами:

1. X0 – средней величиной,
2. Сv – коэффициентом изменчивости (вариации),
3. Сs – коэффициентом асимметрии.

 В работе требуется построить кривую обеспеченности годового стока, воспользовавшись кривой трёхпараметрического гамма-распределения. Для этого необходимо рассчитать три параметра:

1. Q0 – среднюю многолетнюю величину (норму) годового стока,
2. Сv – коэффициент изменчивости (вариации) годового стока,
3. Сs – коэффициент асимметрии годового стока.

 

Используя результаты расчётов первой части работы для р.Клязьма, г. Владимир, имеем Q0 = 62,92 м3/с, Сv = 0,29.

Коэффициент асимметрии Сs характеризует несимметричность гидрологического ряда и определяется путём подбора, исходя из условия наилучшего соответствия аналитической кривой с точками фактических наблюдений; для рек, расположенных в равнинных условиях, при расчёте годового стока наилучшие результаты дает соотношение . Поэтому принимаем для р. Клязьма, пункт г. Владимир, с последующей проверкой:

 

 

Ординаты кривой определяем в зависимости от коэффициента Сv (Сv = 0,29) по таблице, составленным С.Н. Крицким и М.Ф. Менкелем (приложение 1), для Сs = 2Сv. Для повышения точности кривой необходимо учитывать сотые доли Сv и провести интерполяцию между соседними столбцами цифр (таблица 2).

 

 

• Для P% = 0,01%

 

 

 

• Для P% = 0,1%

 

 

 

• Для P% = 1%

 

 

 

• Для P% = 5% 

 

 

 

• Для P% = 10%

 

 

 

• Для P% = 25%

 

 

 

• Для P% = 50%

 

 

 

• Для P% = 75%

 

 

 

 

• Для P% = 80%

 

 

 

• Для P% = 90%

 

 

 

• Для P% = 95%

 

 

 

• Для P% = 99%

 

 

 

 

Таблица 2

 

Ординаты аналитической кривой обеспеченности среднегодовых расходов воды реки Клязьма, г. Владимир

 

P%	0,01	0,1	1	5	10	25	50	75	80	90	95	99
Kp%	2,46	2,14	1,79	1,52	1,39	1,18	0,97	0,79	0,75	0,65	0,58	0,45

 

По данным табл. 2 на миллиметровке, форматом А 4 построить аналитическую кривую обеспеченности, откладывая по оси абсцисс Р (1 см—5%), а по оси ординат — Кр. Построенная кривая в верхней и нижней частях имеет большую кривизну, что затрудняет пользование ею. Кривая обеспеченности на клетчатке вероятностей (рис. 2) имеет более плавный вид и удобна в использовании.

Построив кривую обеспеченности на клетчатке вероятностей, проверяем её данные  с помощью эмпирической кривой обеспеченности т.е. по фактическим наблюдениям. Для этого модульные коэффициенты годовых расходов (из табл. 1, графа 4) расположить по убыванию (табл. 3) и для каждого из них вычислить его фактическую эмпирическую обеспеченность по формуле:

 

 

 

где: m – порядковый номер члена ряда;

n – число членов ряда.

Таблица 3

 

Данные для построения эмпирической кривой обеспеченности реки Клязьма, г. Владимир.

 

№ п/п	Модульные коэффициенты (Ki) по убыванию	Фактическая обеспеченность	Годы соответствующие Ki
1	1,46		1980
2	1,25		1979
3	1,13		1981
4	1,11		1978
5	1,05		1974
6	0,98		1977
7	0,86		1976
8	0,75		1973
9	0,73		1972
10	0,68		1975

 

Наносим на график точки с координатами (Pm, Qm) и осредняя их на глаз, получают кривую обеспеченности рассматриваемой гидрологической характеристики.

Как видно на рис. 2, нанесенные точки лежат очень близко к аналитической кривой; из чего следует, что кривая построена правильно и соотношение CS = 2CV  соответствует действительности.

(Рис. 2) Аналитическая и эмпирическая кривые обеспеченности р. Клязьма, г. Владимир.

 

 

5. Определить расчетный максимальный  расход талых вод P% = 1% при отсутствии гидрометрических наблюдений.

 

Определяют расчетный максимальный расход талых вод P% = 1% при отсутствии данных гидрометрических наблюдений по формуле:

 

 

 

где: Qp – расчетный мгновенный максимальный расход талых вод заданной обеспеченности Р%, м3/с;

Мр – модуль максимального расчетного расхода заданной обеспеченности Р%, м3/с км2;

F– площадь водосбора, км2;

K0 – параметр дружности половодья;

hp – расчетный сток половодья, мм;

μ – коэффициент, учитывающий неравенство статистический параметров слоя стока и максимальных расходов при Р=1% μ=1;

F1 – площадь водосбора, учитывающая снижение редукции, км2;

n1 – показатель степени редукции;

δ,δ1,δ2 – коэффициенты, учитывающие снижение максимальных расходов рек, зарегулированных озерами( водохранилищами) и в залесенных и заболоченных бассейнах.

 

Параметр Ко определяется по данным рек–аналогов, в контрольной работе Ко и параметр n1 выписывается из исходных данных (стр. 3).

Расчетный слой стока половодья вычисляется по формуле:

 

 

 

где: KP – ордината аналитической кривой трехпараметрического гамма-распределения заданной вероятности превышения определяем в зависимости от коэффициента вариации Сv, по таблицам, составленным С.Н. Крицким и М.Ф. Менкелем. Для максимальных расходов Сv = 0,55 (берется из исходных данных стр. 3). Проводим интерполяцию:

 

 

 

 следовательно KP = 2,7;

h – средний слой половодья, устанавливается по рекам-аналогам, в данном случае из исходных данных стр. 3. h = 83.

 

 

 

Коэффициент δ, учитывающий снижение максимального стока рек, зарегулированных проточными озерами, следует определять по формуле:

 

 

 

где: C – коэффициент, принимаемый в зависимости от величины среднего многолетнего слоя весеннего стока h;

fоз – средневзвешенная озерность.

Так как в расчетных водосборах нет проточных озер, а расположенные вне главного русла fоз< 2% принимаем δ = 1.

 

Коэффициент δ1, учитывающий снижение максимальных расходов воды в залесенных водосборах, определяется по формуле:

 

 

 

где: n2 – коэффициент редукции (n2 = 0,22);

α1 – коэффициент, зависящий от природной зоны (α1 = 1,25);

fл – залесенность (fл =54%).

 

 

 

Коэффициент δ2, учитывающий снижение максимального расхода воды заболоченных бассейнов, определяется по формуле:

 

 

 

где: β – коэффициент, зависящий от типа болот (β = 0,7);

fб — относительная площадь болот и заболоченных лесов и лугов в бассейне, %. (fб = 3%).

 

 

 

Рассчитать максимальный расход Р = 1% вероятности превышения талых вод для р. Сура, г. Пенза ( F = 14300 км2, fл залесенность – 54%, fб заболоченность – 3%).

F1 = 1 км2; К0 = 0,011; hp = 173 мм; μ = 1; n1 = 0,17; δ = 1; δ1 = 0,52; δ2 = 0,92.

 

 

 

 

Приложение 1

 

Ординаты кривых трехпараметрического гамма-распределения

 

	Ординаты Кр%  кривой гамма распределения при коэффициенте изменчивости
Р%	CV
	0,0	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Cs = 2CV
0,001	1	1,49	2,09	2,82	3,68	4,67	5,78	7,03	8,40	9,89	11,5
0,01	1	1,42	1,92	2,52	3,20	3,98	4,85	5,81	6,85	7,98	9,21
0,03	1	1,38	1,83	2,36	2,96	3,64	4,39	5,22	6,11	7,08	8,11
0,05	1	1,36	1,79	2,29	2,85	3,48	4,18	4,95	5,77	6,66	7,60
0,10	1	1,34	1,73	2,19	2,70	3,27	3,87	4,56	5,30	6,08	6,91
0,30	1	1,30	1,64	2,02	2,45	2,91	3,42	3,96	4,55	5,16	5,81
0,50	1	1,28	1,59	1,94	2,32	2,74	3,20	3,68	4,19	4,74	5,30
1,0	1	1,25	1,52	1,82	2,16	2,51	2,89	3,29	3,71	4,15	4,60
3,0	1	1,20	1,41	1,64	1,87	2,13	2,39	2,66	2,94	3,21	3,51
5,0	1	1,17	1,35	1,54	1,74	1,94	2,15	2,36	2,57	2,78	3,00
10	1	1,13	1,26	1,40	1,54	1,67	1,80	1,94	2,06	2,19	2,30
20	1	1,08	1,16	1,24	1,31	1,38	1,44	1,50	1,54	1,58	1,61
25	1	1,06	1,13	1,18	1,23	1,28	1,31	1,34	1,37	1,38	1,39
30	1	1,05	1,09	1,13	1,16	1,19	1,21	1,22	1,22	1,22	1,20
40	1	1,02	1,04	1,05	1,05	1,04	1,03	1,01	0,984	0,955	0,916
50	1	0,997	0,986	0,970	0,948	0,918	0,886	0,846	0,800	0,748	0,693
60	1	0,972	0,938	0,898	0,852	0,803	0,748	0,692	0,632	0,568	0,511
70	1	0,945	0,886	0,823	0,760	0,691	0,622	0,552	0,488	0,424	0,357
75	1	0,931	0,858	0,784	0,708	0,634	0,556	0,489	0,416	0,352	0,288
80	1	0,915	0,830	0,745	0,656	0,574	0,496	0,419	0,352	0,280	0,223
90	1	0,873	0,754	0,640	0,532	0,436	0,352	0,272	0,208	0,154	0,105
95	1	0,842	0,696	0,565	0,448	0,342	0,256	0,181	0,120	0,082	0,051
97	1	0,821	0,660	0,517	0,392	0,288	0,202	0,139	0,088	0,046	0,030
99	1	0,782	0,594	0,436	0,304	0,206	0,130	0,076	0,040	0,019	0,010

 

Список литературы:

 

1. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока / Г. В. Железняков, Т. А. Неговская, Е. Е. Овчаров; Под ред. Г.В. Железнякова. – М.: Колосс, 1984. – 205 с., ил. – (Учебники и учеб. Пособия для высш. с.-х. учеб. заведений).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дата: ___________

 

Подпись ________