Регулирование речного стока одной из рек ЮКО

 

 

1.2 Расчет нормы годового стока

 

Годовым стоком называют количество воды, протекающее через поперечное сечение русла реки за один год. Нормой годового стока называется средняя  арифметическая величина среднегодовых  расходов воды за многолетний период, т.е.

 

                                                  (1.1)

 

где Q₁, Q₂, Q₃, ...... Q_n – среднегодовые расходы воды, м³/сек;

       n – число наблюдений.

 

Таким образом, вычисляем норму  годового стока.

Чтобы определить, что вычисленная  средняя арифметическая величина Q₀ за многолетний период является нормой годового стока, необходимого вычислить относительную среднеквадратическую ошибку по следующей формуле:

 
 (1.2)  
 
       где С_v – коэффициент изменчивости годового стока.

 

При вычислении относительного среднеквадратического  отклонения могут быть следующие  случаи:

А) Если ЕQ₀ < 5….. 10%, то вычисленная средняя арифметическая величина за многолетние периоды является нормой годового стока, т.е. Q=Q₀

Б) Если ЕQ₀ > 5 ….. 10%, то средняя арифметическая величина за многолетние периоды не является нормой годового стока, т.е. Q≠Q₀

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3 Расчет коэффициента изменчивости

 

Для определения относительной  среднеквадратической ошибки коэффициента изменчивости годового стока удобнее  использовать табличную форму (таблица 1.2).

Таблица 1.2 - Определение коэффициента изменчивости табличным методом

№	Год	Q1 м3/с		(K-1)	(K-i 1)2	(K-i 1)3	Ki по убыванию	Р=
1	1934	3,62	0,89	0,0121	0,001331	1,33	3,70	3,70
2	1935	5,42	1,33	0,1089	0,035937	1,33	7,40	7,4
3	1936	4,48	1,10	0,01	0,001	1,18	1,111	11,11
4	1937	4,52	1,11	0,0121	0,001331	1,12	14,81	14,81
5	1938	3,84	0,95	0,0025	-0,000125	1,11	18,51	18,51
6	1939	3,97	0,98	0,0004	-0,000008	1,10	22,22	22,22
7	1940	4,14	1,02	0,0004	0,000008	1,10	25,92	25,92
8	1941	4,81	1,18	0,0324	0,005832	1,05	26,62	26,62
9	1942	5,43	1,33	0,1089	0,035937	1,04	33,33	33,33
10	1943	3,07	0,76	0,0576	0,013824	1,02	37,03	37,03
11	1944	3,29	0,81	0,0361	0,006859	1,02	40,74	40,74
12	1945	4,29	1,05	0,0025	0,000125	1,00	44,44	44,44
13	1946	4,49	1,10	0,01	0,001	0,99	48,14	48,14
14	1947	3,66	0,90	0,01	-0,001	0,98	51,85	51,85
15	1948	3,75	0,92	0,0064	-0,000512	0,98	55,55	55,55
16	1949	3,92	0,97	0,0009	-0,000027	0,97	59,25	59,25
17	1950	4,07	0,99	0,0001	-0,000001	0,96	62,96	62,96
18	1951	3,09	0,77	0,0529	-0,012167	0,95	66,66	66,66
19	1952	4,00	0,98	0,0004	-0,000008	0,92	70,37	70,37
20	1953	4,14	1,02	0,0004	0,000008	0,90	74,07	74,07
21	1954	4,24	1,04	0,0016	0,000064	0,90	77,77	77,77
22	1955	4,04	0,99	0,0001	-0,000001	0,89	81,48	81,48
23	1956	4,57	1,12	0,0144	-0,001728	0,81	85,18	85,18
24	1957	3,21	0,80	0,04	0,008	0,79	88,88	88,88
25	1958	3,96	0,98	0,0004	-0,000008	0,76	92,59	92,59
26	1959	3,65	0,90	0,01	-0,0001	0,76	96,26	96,26

Коэффициент изменчивости годового стока  вычисляется по формуле:

                                                                    (1.3)

 

где  k_i = Q_i / Q₀ – модульный коэфициент.

 

Вычисленную величину, подставляя в формулу (1.2), определяем относительную среднеквадратическую ошибку так как по первому случаю

ЕQ₀ =2,99% <5…..10% , то вычисленная средняя арифметическая величина

Q₀ = 2,706 м³/с за многолетний период является нормой годового стока.

 

Относительная среднеквадратическая ошибка коэффициента изменчивости годового стока вычисляется:

 

EC_v                                                                                     (1.4) 
        

 

Здесь могут быть два случая:

А) Если  ЕС_v < 10…..15%, то ряд считается достаточным для расчета коэффициента изменчивости годового стока.

Б) Если ЕС_v > 10…..15%, то тогда считается ряд недостаточным для расчета коэфиуиента изменчивости годового стока.

В нашем случае ЕС_v = 14% < 10…..15%, поэтому ряд считается достаточным для расчета коэффициента изменчивости годового стока.

Третий параметр годового стока  – симметричность годового стока  вычисляется по слудующей формуле:

 

 
                                                                                  

Подставляя значение С_v , получим:

 

 

 

Относительная среднеквадратическая ошибка симметричности годового стока  вычесляется:

 

                            (1.6)

 

 

 

На основании таблицы 1.2 строится теоретическая и эмпирическая кривые обеспеченности (рисунок 1.1, 1.2).

 

 

1.4  Расчет параметров кривой теоретической обеспеченности при отсутствии рядов наблюдений

 

Расчет нормы годового стока  при отсутствии рядов наблюдений вычисляется по следующей формуле:

 

 

 

 

 

где - модуль стока, берется из СНиП 2.01.14-33;

      

С_v - коэффициент изменчивости при отсутствии рядов наблюдений берется из вышеуказанных и СНиП 2.01.14-33;

 

С_s – коэффициент симметричности при отсутствии рядов наблюдений принимается по условной зависимости:

 

                                                                                 (1.8)

 

Вышеописанный метод называется районным методом. Следуя данным номера варианта, заносим полученные результаты в  таблицу 1.3

 

Таблица 1.3 - Районный метод

Вариант	Длина	Ширина
7	55	66	0,14	15	37,0

 

Далее вычисляем расчетный расход по формуле:

 

 

 

                                                                                                      (1.9)

 

 

 

 

 

 

1.5 Расчет  внутригодового распределения стока при отсутствии рядов наблюдений

 

1.5.1 Расчет методов районной  схемы

 

При расчете  внутригодового стока месячный расход определяется по следующей формуле :

 

 
                                                                                       

где - выражение месячного расхода, %;

- расход расчетной обеспеченности, м³/сек.

 

Используя формулу 1.10 можно вычислить  данные, которые приведены в таблице 1.4

 

Таблица 1.4 - Внутригодовое распределение  стока

	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год.	Средн. год.
	3	2	2	14	38	11	5	4	5	6	6	4	100	8,33
	0,09	0,06	0,06	0,42	1,14	0,33	0,15	0,12	0,15	0,18	0,18	0,12	3,215	0,26

 

По результатам данной таблицы  строится гидрограф районной схемы (рисунок 1.3).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.6 Распределение внутригодового  стока

 

1.6.1 Расчет внутреннего распределения  стока «методом реального года»

 

Сущность «метода реального  года» заключается в следующем. Из числа фактических гидрографов  в качестве расчетного принимают  тот год, у которого обеспеченность годового стока имитирующего периода  и сезона близки к расчетной обеспеченности Р_р≈Q^гQ^л-п≈Q^л-с

 

где Р_р  - расчетная обеспеченность для орошения;

       Р_р   - 75…..95%;

       Q^г  - обеспеченность годового стока;

       Q^л-п  - обеспеченность лимитирующего периода;

       Q^л-с  - обеспеченность лимитирующего сезона.

 

Лимитирующий период (сезон) – это  критический период в отношении  использования стока, т.е. период, в  котором создаются неблагоприятные  условия работы водохозяйственной  установки. При расчете внутригодового (стока) распределения стока «методом реального года» расчеты начинаются с «водохозяйственного года». Под  «водохозяйственным годом» понимается, когда расчеты начинаются с основного  половодья следующего года, т.е. расчеты, начинаются когда сток реки превышает потребления.

 

Таблица 1.5 - Расчет внутригодового распределения  стока при достаточности ряда наблюдений «методом реального года»

№	Года		Qг	Qл-п	Qл-с		По убыванию				Р%		Обеспеченность
							Σ Qг	Σ Qл-п		Σ Qл-с			Р% Qг		Р% Qл-п		Р% Qл-с
1	2		3	4	5		6	7		8	9		10		11		12
1	1934		43,53	39,32	18,53		65,27	61,96		24,49	2,70		77,77		77,77		55,55
2	1935		65,06	61,96	20,99		65,06	61,33		23,33	7,40		74,0		37,0		25,92
3	1936		53,76	48,30	22,76		57,74	54,04		22,88	11,11		29,62		33,33		19,81
4	1937		54,30	49,79	23,33		54,91	51,41		22,76	19,81		22,22		25,92		74,0
5	1938		46,14	41,89	22,88		54,49	50,97		22,45	18,51		66,66		66,66		11,11
6	1939		47,75	44,73	24,49		54,30	50,17		21,85	22,22		55,55		55,55		37,0
7	1940		49,68	45,88	19,15		53,94	49,79		20,99	25,92		40,74		40,74		40,74
8	1941		57,74	54,04	19,65		53,76	48,52		20,47	29,62		11,11		11,11		33,33
9	1942		65,27	61,33	21,85		51,80	48,30		19,65	33,33		37,0		74,0		22,22
10	1943		35,81	33,14	15,34		49,71	46,55		19,23	37,03		96,29		96,29		88,88
11	1944		39,49	36,38	15,96		49,68	45,88		19,15	40,74		85,18		85,18		77,77
12	1945		51,80	48,52	17,40		48,90	45,20		18,90	44,44		33,33		29,62		62,96
13	1946		54,49	50,97	22,45		48,51	45,07		18,85	48,14		18,51		18,51		18,51
14	1947		42,90	39,45	18,85		48,01	44,84		18,65	51,85		81,48		74,07		48,14
15	1948		45,01	41,74	15,00		47,75	44,73		18,53	55,55		70,37		70,37		96,29
16	1949		47,05	43,95	16,07		47,49	44,15		18,46	59,25		62,96		62,96		74,07
Продолжение таблицы 1.5 - Расчет внутригодового распределения стока при достаточности ряда наблюдений «методом реального года»
17	1950		48,90	45,20	18,90		47,05	43,95		17,40	62,96		44,44		44,44		44,44
18	1951		36,90	33,60	15,21		46,14	41,89		17,29	66,66		95,29		95,59		92,59
19	1952		48,01	44,15	16,21		45,01	41,74		16,21	70,37		51,85		59,25		70,37
20	1953		49,71	46,55	18,65		43,84	39,45		16,07	74,07		37,03		37,03		51,85
21	1954		53,94	50,17	20,47		43,53	39,32		15,96	77,77		25,92		22,22		29,62
22	1955	48,51		45,07		17,29	42,90		39,00	15,43	81,48	48,14		48,14		66,66
23	1956		54,91	51,41	19,23		39,49	36,38		15,40	85,18		19,81		19,81		37,03
24	1957		38,56	35,34	15,40		38,56	35,34		15,34	88,88		88,88		88,88		85,18
25	1958		47,49	44,84	15,43		36,90	33,60		15,21	95,59		59,25		51,85		81,48
26	1959		43,84	39,00	18,46		33,14	33,14		15,00	96,29		74,07		81,48		59,25

 

Согласно указанной таблице  находятся суммарные расходы  за год, лимитирующие период (Л-П) и лимитирующие сезон (Л-С). Затем суммарные расходы  располагают в убывающем порядке  и вычисляют их эмпирическую обеспеченность.

 

                                                                                            (1.11)

 

где  m – порядковый номер;

        n – число лет наблюдения.

 

В курсовой работе принимается Р_Р = 85%. Тогда на основании таблицы 1.5 за расчетный год можно принимать 1958 год. Где Q^г = 88,88%, Q^л-п = 88,88%, Q^л-с = 88,88%.

Далее расчет внутригодового распределения стока проводитсчя графическим способом. Для этого на основании таблицы 1.5 по графам 6-9 строится эмпирическая кривая обеспеченности лимитирующего сезона (рисунок 1,4; 1.5; 1.6). по построенным эмпирическим кривым устанавливается расчетный год. Таковым является 1957 г.

Таким образом, внутригодовое распределение  стока рассчитано «методом реального  года» табличным и графическим  способом. Полученные результаты приведены  в таблице 1.6

 

Таблица 1.6 - Расчетный год, определенный «методом реального года»

Месяца	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Qi	2,0	2,08	1,71	1,6	2,14	5,64	7,55	6,78	3,55	2,45	2,12	1,85

 

На основании таблицы 1.6 строится гидрограф расчетного 1957 года при  достаточном ряде наблюдений (рисунок 1.7).

 

 

 

 

 

 

1.7 Расчет максимального расхода  при наличии ряда наблюдений

 

Максимальные расходы воды наблюдаются  в период половодья и паводков. Максимальным расходом называется расход, на пропуск которого рассчитываются отверстия гидрологических сооружений.

Максимальный расход воды при достаточном  ряде наблюдений определяется методом  наибольшего правдоподобия, который  рассчитывается в таблице 1.7.