Файл: Кузник, И. А. Гидрология и гидрометрия учебник для сельскохозяйственных техникумов по специальности гидромелиорация.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 145
Скачиваний: 0
ской территории СССР и 20—15 на Северном Урале до 0—0,5 на юге и юго-востоке. Гораздо меньше величины зимнего минималь ного стока. Он составляет 2—4 л/(с-км2) на севере и 0—0,25 на юге и юго-востоке ЕТС, возрастая на Черноморском побережье до 10—15 л/(с • км2) .
В опросы д л я сам опроверки
1.Как н когда формируются ежегодные максимальные расходы в разных природных зонах СССР?
2.Какие соображения лежат в основе выбора расчетной обеспеченности мак
симальных расходов при проектировании гидротехнических сооружений?
3.Как рассчитать максимальный расход при наличии многолетних данных фактических наблюдений?
4.Как рассчитать максимальный расход при наличии непродолжительных
наблюдений?
5.Объясните формулу для расчета максимальных расходов весеннего поло водья при отсутствии наблюдений.
6.Как учитывают влияние озер, болот и лесов в формуле максимального
расхода весеннего половодья?
7.Почему происходит трансформация максимального расхода при прохож дении его через озера и водохранилища?
8.Как рассчитывают трансформированный максимальный расход?
9.Как рассчитывается максимальный расход дождевого паводка?
10.От чего зависят величины минимальных расходов рек?
11.Как определить средине месячные н суточные минимальные расходы при
наличии данных гидрометрических наблюдений?
12. Как рассчитать минимальный сток при отсутствии данных гидрометри ческих наблюдений?
Лабораторно-практические занятия
Упражнение 16. Рассчитать максимальные расходы весеннего половодья р. Вятки у г. Кирова для всех классов капитальности гидротехнических сооружений.
Да но : максимальные расходы весенних половодий за 25 лет
(1910—1934) (графы 1 и 2 табл. 42).
Р е ш е н и е . Бассейн р. Вятки до г. Кирова расположен в лес ной зоне. В этой зоне наличие 25-летнего ряда наблюдений доста точно для расчетов стока (см. § 35).
В соответствии с табл. 33 для сооружений различных классов капитальности принимается ежегодная вероятность превышения максимальных расходов воды: 0,01; 0,1; 0,5 и 1,0%.
Все наблюденные максимальные расходы Qmax располагаем
в убывающем порядке и вычисляем: среднее значение Qmax, обес печенность р% каждого расхода, фактические модульные коэффи циенты, коэффициенты вариации Cv и асимметрии Cs (табл. 42).
Средний многолетний максимальный расход
76 000
Qшах — 25 = 3040 м3/с.
Коэффициент изменчивости вычисляем по формуле (56)
Сг, = | / Л^ |
= °,26. |
141
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а 42 |
|
|
Расчеты модульных коэффициентов и обеспеченностей |
|
||||||
|
|
|
максимальных расходов |
|
|
|
||
|
Макси |
|
|
^ тах |
|
|
|
Обеспе |
|
мальный |
м. |
|
^ тах |
|
|
ченность |
|
Гол |
расход |
Год |
в убываю |
k — 1 |
(At — 1)а |
|
||
^innx |
п/п |
щем |
^тах |
|
||||
|
|
|
порядке |
|
|
X 100% |
||
|
мэ/с |
|
|
|
|
|
||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
1910 |
2260 |
1 |
1926 |
4160 |
1,37 |
0,37 |
0,137 |
3,9 |
1911 |
3450 |
2 |
1929 |
4080 |
1,35 |
0,35 |
0,122 |
7,7 |
1912 |
2550 |
3 |
1914 |
4070 |
1,34 |
0,34 |
0,116 |
11,5 |
1913 |
2540 |
4 |
1932 |
3900 |
1,28 |
0,28 |
0,078 |
15,4 |
1914 |
4070 |
5 |
1919 |
3880 |
1,28 |
0,28 |
0,078 |
19,2 |
1915 |
3730 |
6 |
1927 |
3850 |
1,27 |
0,27 |
0,073 |
23,1 |
1916 |
2950 |
7 |
1915 |
3730 |
1,23 |
0,23 |
0,053 |
26,9 |
1917 |
3100 |
8 |
1911 |
3450 |
1,13 |
0,13 |
0,017 |
30,7 |
1918 |
3400 |
9 |
1920 |
3420 |
1,12 |
0,12 |
0,014 |
34,6 |
1919 |
3880 |
10 |
1918 |
3400 |
М 2 |
0,12 |
0,014 |
38,4 |
1920 |
3420 |
11 |
1925 |
3320 |
1,09 |
0,09 |
0,008 |
42,3 |
1921 |
1850 |
12 |
1923 |
3260 |
1,07 |
0,07 |
0,005 |
46,2 |
1922 |
1960 |
13 |
1917 |
3100 |
1,02 |
0,02 |
0,000 |
50,0 |
1923 |
3260 |
14 |
1931 |
3000 |
0,99 |
—0,01 |
0,000 |
53,8 |
1924 |
2530 |
15 |
1928 |
2960 |
0,98 |
—0,02 |
0,000 |
57,7 |
1925 |
3320 |
16 |
1916 |
2950 |
0,97 |
—0,03 |
0,001 |
61,5 |
1926 |
4160 |
17 |
1912 |
2550 |
0,84 |
—0,16 |
0,026 |
65,4 |
1927 |
3850 |
18 |
1913 |
2540 |
0,84 |
—0,16 |
0,026 |
69,2 |
1928 |
2960 |
19 |
1924 |
2530 |
0,84 |
—0,16 |
0,026 |
73,1 |
1929 |
4080 |
20 |
1934 |
2300 |
0,76 |
—0,24 |
0,058 |
76,9 |
1930 |
1830 |
21 |
1910 |
2260 |
0,74 |
—0,26 |
0,068 |
80,8 |
1931 |
3000 |
29 |
1922 |
1960 |
0,65 |
—0,35 |
0,123 |
84,6 |
1932 |
3900 |
23 |
1921 |
1850 |
0,61 |
—0,39 |
0,152 |
88,4 |
1933 |
1650 |
24 |
1930 |
1830 |
0,60 |
—0,40 |
0,160 |
92,3 |
1934 |
2300 |
25 |
1933 |
1650 |
0,54 |
—0,46 |
0,212 |
96,2 |
Сумма |
76000 |
|
|
76000 |
|
+ 2 ,6 7 |
1,567 |
|
|
|
|
|
|
|
—2,65 |
|
|
Так как С„<^0,5, то расчет этой величины по формуле (56) оправдан.
Коэффициент асимметрии (см. стр. 124) для снеговых макси
мумов равнинных рек Cs = |
2 Cv = 2 • 0,26 = |
0,52. Обеспеченности |
модульных коэффициентов |
максимальных |
расходов приведены |
в графе 9 табл. 42. |
к построению |
теоретической кривой |
После этого приступаем |
обеспеченности модульных коэффициентов максимальных расхо дов при Cs = 2Cv. Эти величины приведены в табл. 43. Фактиче ские модульные коэффициенты из табл. 42 и теоретически вычис ленные из табл. 43 нанесены на рис. 6 6 . На рисунке показана верхняя часть кривой обеспеченности в пределах 0,01—30%;
нижняя часть кривой |
не |
является расчетной, поэтому не |
при |
ведена. |
6 6 , |
теоретические точки хорошо согласуются |
|
Как видно из рис. |
|||
с фактическими. Это |
позволяет экстраполировать верхнюю |
часть |
|
142
|
|
|
Т а б л и ц а 43 |
Вычисление максимальных расходов весенних половодий |
|||
|
р. Вятки у г. Кирова |
|
|
Класс капитальности |
Расчетная |
Модульные |
Максимальные расходы |
сооружений |
обеспеченность, р % |
коэффициенты ft о/ |
Qmax м3'с |
I |
0,01 |
2 ,1 0 |
6384 |
н |
0,1 |
1,86 |
5654 |
ш |
0 ,5 |
1,69 |
5138 |
IV |
1,0 |
1,61 |
4894 |
кривой обеспеченности, т. е. определить и ненаблюденные мо дульные коэффициенты для 0,01; 1 и 3%-ной вероятности превы шения.
Период повторения N п е т
Рис. 66. Кривая обеспеченности модульных коэффи циентов максимальных расходов р. Вятки у г. Ки-
■рова.
1—теоретические точки; 2—фактические (наблюденные).
Умножив |
средний многолетний максимальный расход Qmax= |
|
= 3040 м3/с |
на модульные |
коэффициенты kp%, получим макси |
мальные расходы Qmax i>% |
соответствующих обеспеченностей |
|
(табл. 43).
В полученную величину максимального расхода обеспечен ностью 0 ,0 1 % вводим гарантийную поправку, вычисляемую по формуле (67).
143
Значение коэффициента а для р. Вятки, расположенной в до статочно изученном в гидрологическом отношении районе, прини маем равным единице.
Значение Ер определено по рис.'59. При С„ = 0,26, Ер = 0,51. Подставляя в формулу (67) значения а = 1,0, п = 25, Qmaxo,oi % = 6384 м3/с, вычисляем гарантийную поправку для
максимального расхода
AQ = b0yHi6384 = 65i м3/с
+25
Сучетом гарантийной поправки расчетная величина макси мального расхода будет:
Qmax 0,01 % = 6384 + 651 = 7035 М»/С.
Упражнение 17. При отсутствии наблюдений вычислить значе ние максимального расхода талых вод 1 %-ной обеспеченности
балки Сухой Маячки |
(бассейн р. Днепра) в Полтавской области. |
|||||||||||
Д а и о: |
площадь |
водосбора |
Е = 117 км2; |
координаты центра |
||||||||
водосбора |
ср = |
49°30' |
с. |
ш. |
и А = |
38°26' в. д.; |
уклон балки |
I = |
||||
= 1,4%о, |
|
Е — 23,3 км; |
/л = |
14%. Озер |
и болот на водосборе нет. |
|||||||
Р е ш е н и е. |
Максимальный расход |
талых |
вод |
вычисляем по |
||||||||
формуле |
(75). Норма весеннего стока у = 40 мм, а С„ = 0,65 |
(см. |
||||||||||
рис. 55). По приложению 2 модульный коэффициент |
3,09. |
|||||||||||
Отсюда |
у |.„ = 3,09-40 =124 |
мм. |
Коэффициент |
редукции |
п и |
|||||||
коэффициент дружности половодья |
k0 определяем по табл. 34. Для |
|||||||||||
лесостепной и степной зоны Европейской территории СССР и
рельефа II категории п = |
0,25 |
и k0 = 0,017. |
При |
/g = |
0 |
и /л = |
|||||||||
Так как на водосборе озер нет, то |
6 | = 1,0. |
||||||||||||||
= 14%, |
согласно формуле (77), |
6 2 = |
1— 0,8 |
lg |
(0,05-14 + |
|
0,1 X |
||||||||
X 0,0 + 1 ) =0,82. |
При вероятности |
превышения |
1% |
коэффи |
|||||||||||
циент jLi = |
1,0 |
(табл. 34). Подставив эти величины в формулу |
(75), |
||||||||||||
находим |
максимальный расход талых вод 1 %-ной обеспеченности |
||||||||||||||
|
|
|
Qmax 1 |
0,017-124 0,82-117 ■1 = 61,3 м3 с. |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
(117+ |
I)0'25 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Упражнение 18. Вычислить методом аналогии максимальный |
|||||||||||||||
расход |
зесеннего |
половодья |
5%-ной |
обеспеченности |
р. |
Межи |
|||||||||
у с. Ордынок. |
|
|
|
|
Е = 6800 км2, / 0з — |
|
|
|
|
/+ = |
|||||
Да но : |
площадь водосбора |
1 , 1 5 % ; |
|
||||||||||||
= 53%, |
/б = |
15%; |
координаты |
центра |
водосбора |
ф = 55°54/ |
с. ш. |
||||||||
и А = 32°03' |
в. д. |
В качестве реки-аналога принять |
р. Западную |
||||||||||||
Двину у г. Витебска, для которой соответственно: Еа = |
27 300 км2, |
||||||||||||||
/оз.а = 0,5%, |
/л. а = 45%, |
/б. а = |
30%, |
ф = ,55°И' |
-с. |
ш. |
и |
А = |
|||||||
= 30°!2' в. д. Максимальный расход талых вод 5%-ной обеспе
ченности р. Западной Двины |
у г. Витебска Qmaxs^s = 2390 |
м3/с. |
Р е ше н и е . Максимальный |
расход талых вод 5%-ной обеспе |
|
ченности р. Межи у с. Ордынок вычисляем по формуле (78). |
Нор |
|
ма весеннего стока у = 130 мм, коэффициент вариации весеннего
144
Рис. 71. Карта зон мутности рек СССР.
Зона..................................................... |
/ |
П |
/I/ |
I V |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
Средняя голован мутность, г/м3 . . |
< 25 |
25—50 |
50-100 |
100250 |
250—500 |
500—10001000—2500 |
2500—5000 |
> 5000 |
|
Рис. 63. Максимальные модули стока q^u с водосбора площадью 200 км2 (л/с-км2).
Заказ jV° 5S6
стока С„ = 0,35. Приняв Cs = 2С% по приложению 2 определяем модульный коэффициент 5%-ной обеспеченности k =1,64. Отсюда весенний сток 5%-ной обеспеченности
У5 %= 1,64-130 = 213 мм.
Для реки-аналога соответственно |
имеем: |
(/а = 105 мм, |
Саа = |
|||||
= 0,50, k = |
1,94. |
|
1,94-105 = |
203 мм. |
|
|
|
|
|
у5%а = |
|
|
|
||||
Значения |
6 i и 6 2 |
для |
р. |
Межи рассчитываются |
по формулам |
|||
(76) и (77). |
|
|
= |
1,0 и 6 ia — 1. |
|
|
|
|
При отсутствии озер 6 i |
0,1 • |
15+ 1) |
= 0,43, |
|||||
Для р. Межи |
6 2 = |
1— 0,8 lg (0,05 -53 + |
||||||
а для реки-аналога |
|
|
|
|
|
|
|
|
02 а = 1 — 0,8 lg (0,05-45 + |
0,1 -30 + |
1) = 0,36. |
|
|||||
Модуль максимального стока р. Западной Двины |
|
|
||||||
|
<?5к а |
Q шах а 5?б |
2390 |
0,09 м3/(с-км2). |
|
|||
|
д, |
|
27 300 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
||
Подставив в формулу (78) полученные значения, находим иско мый расход р. Межи
213 / |
27 300 + |
1 |
1 ^ - 6 8 0 0 = 970 |
м3/с. |
Qs% = 0,09 203 ’ \ |
6300 + |
1 |
||
Упражнение 19. Рассчитать максимальный расход ливневых па |
||||
водков 0,3 и 5%-ной вероятности превышения р. Риони |
у с. Геби |
|||
(бассейн Черного моря). Наблюдения отсутствуют.
Д а н о : площадь водосбора F = 222 км2. Географические коор
динаты центра |
бассейна |
ср = 42°42' с. ш. и А = 43°10' в. д. Озер и |
|
болот в бассейне нет. |
|
|
|
Р е ш е н и е . |
Упражнение решается в соответствии с § 37. Так |
||
как площадь водосбора |
превышает 50 и меньше 10 000 |
км2 (см. |
|
табл. 35), то |
применяем для решения редукционную |
формулу |
|
( 86).
В этой формуле максимальный модуль q* 00 определяется по
карте (см. рис. |
63 на вклейке). Величина ^2 0 0 = 1,0 м3/(с-км2). |
Показатель |
редукции определяем по карте районов с постоян |
ным значением п (см. рис. 64). Эта величина составляет 0,45.
При отсутствии озер и болот 6 | = 1,0 и 6 2 = |
1,0. |
Переходные коэф |
|||||
фициенты от 1 %-ной обеспеченности |
к расходам |
0,3 и 5%-ной |
|||||
обеспеченности принимаются по табл. 37. Для района II располо |
|||||||
жения бассейна величины |
эти составляют: |
при |
обеспеченности |
||||
р = 0,3% Я0,эк =1,25, а при |
р = 5% |
А5%=0,69. Отсюда макси |
|||||
мальный расход 0,3 и 5%-ной обеспеченности: |
|
|
|
||||
Qmax 0,3к = |
1,0- ( Ц ) 0 ' 4 5 ■222 • 1 |
• 1 • 1,25 = |
265 |
м3/с, |
|||
Qm. x 5K = |
1,0- (§§)°'4 5 -222-1 |
• 1 -0,69 = |
146 |
м3, с. |
|||
145