Гидрологические и водохозяйственные расчеты по курсу «Гидрология и гидрометрия"

_{Таблица 2.2}

P	0,1	0,5	1	3	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	95	97	99	99,5	99,7	99,9
Kp	2,80	2,38	2,22	1,68	1,55	1,37	1,19	1,08	1,01	0,94	0,88	0,83	0,77	0,70	0,65	0,62	0,57	0,55	0,53	0,50
Qp	413,50	351,48	327,85	248,10	228,90	202,32	175,74	159,49	149,16	138,82	129,96	122,57	113,71	103,38	95,99	91,56	84,18	81,22	78,27	73,84

где , м³/с;

Определим суммарный среднегодовой  расход в створе:

 , м³/с;

F – площадь водосбора, км²;

Данную кривую строим на клетчатки вероятности, точки обозначены ■.

Ординаты К_р бинормальной кривой вычисляются по значениям С_v=0,248 и C_s=1,56383, посчитанных по методу моментов.

, 

  – отклонение ординаты кривой обеспеченности от середины, равной единице ( = 1) при С_υ = 1, выписывается из таблицы Фостера–Рыбкина[1,прил. 2].Расчеты сводим в таблицу 2.3

Таблица 2.3

p,%		0,1	1	3	5	10	20	25	30	40	50	60	70	75	80	90	95	97,0	99	99,90
Cs/Cv	Фр,Сv=1	5,37	3,39	2,42	1,97	1,33	0,68	0,46	0,28	-0,02	-0,25	-0,46	-0,64	-0,73	-0,81	-0,99	-1,10	-1,14	-1,20	-1,24
	Фр*Сv	1,332	0,841	0,600	0,489	0,330	0,169	0,114	0,069	-0,005	-0,062	-0,114	-0,159	-0,181	-0,201	-0,246	-0,273	-0,283	-0,298	-0,308
	Kp	2,332	1,841	1,600	1,489	1,330	1,169	1,114	1,069	0,995	0,938	0,886	0,841	0,819	0,799	0,754	0,727	0,717	0,702	0,692
Qp		344,354	271,838	236,312	219,831	196,391	172,585	164,527	157,935	146,948	138,524	130,833	124,240	120,944	118,014	111,422	107,393	105,928	103,730	102,265

Точки бинормальной кривой на клетчатке вероятностей обозначены х.

2.2. Расчет внутригодового  распределения стока

Внутригодовое распределение  стока зависит от водности реки. Рассчитаем внутригодовое распределение стока по месяцам для очень многоводного года, характеризующегося обеспеченностью p = 5 %, среднего по водности и очень маловодного с обеспеченностью p = 95 %.

Все расчеты сводим в таблицу 2.4

Таблица 2.4
Характеристика стока	Месяцы												Год
	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	1	2
	Очень многоводный год, p=5%
v,%	12,6	28,7	5,1	3,9	5,1	4,4	8,2	7,4	10	7	4,3	3,3
Q,м3/с	332,2	756,78	134,5	102,8	134,5	116	216	195	264	185	113	87,01	2637,05
	Средний по водности год
v,%	13,6	29,2	6,7	3,9	6,8	4,6	5,5	5,4	7,6	7	5,1	4,6
Q,м3/с	241	517,47	118,7	69,11	120,5	81,5	97,5	95,7	135	124	90,4	81,5	1772,16
	Очень маловодный год, p=95%
v,%	16,5	27,6	9	3,8	4,1	4,4	4,9	4,7	5,7	7,3	6,3	5,7
Q,м3/с	212,9	356,07	116,1	49,02	52,89	56,8	63,2	60,6	73,5	94,2	81,3	73,5	1290,12

Значения υ выписываются [2, табл. 53] для 5 района (подрайон а). υ -месячная доля стока в процентах от годового.

- значения расходов многоводного, среднего по водности и очень маловодного годов, вычисленные в п.2.1( =147,68, м³/с).

За 100% приняты среднегодовые  расходы соответствующей обеспеченности, умноженные на 12 (12 месяцев)

Расход за конкретный месяц равен

                                       , м³/с.

По найденным данным строим ступенчатые гидрографы стока для  каждого года на одном рисунке ( рис. 1).

 

 2.3. Расчет максимального расхода талых вод

Для случая отсутствия данных наблюдений в створе реки производим расчет максимального расхода талых вод по формуле:

                     , м³/с ;                            

 h_o – средний многолетний слой максимального стока, значение которого определяем по [3, прил.1, лист 6], h_o=79 мм;

_{Сv – коэффициент вариации стока половодья, значение определяем по карте [3, лист 8, прил 1], Сv=0,45;}

_{Сv также можно вычислить по формуле:}

;

                    Параметр А для данного гидрологического района равен 14 по[2].

 K_о – параметр, характеризующий дружность половодья. Для определения K_о определяем значение параметра α:

По [4, табл.2] в зависимости от значения α=0,519, находим, что K_о=0,008.

Ф_p,Cs -отклонение ординаты кривой обеспеченности от середины (от К=1) при C_v=1, значение Ф_p,Cs выписывают из таблицы Фостера-Рыбкина по [1,прил. 2], Ф_p,Cs=2,933;

К_р – модульный коэффициент, определяемый по формуле:

h_p – расчетный слой суммарного весеннего стока, определяется по формуле:

Значение C_s получают из формулы:

 Для водосборов рек Республики Беларусь значение α можно приближенно принять α = 2-2,5 (принимаем α=2).

Т.к. у нас лесная зона, установили мы это по карте[3,прил.1,лист 5], принимаем коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов воды μ= 1.

 Т.к. озерность f₀=1<2, то δ – коэффициент, учитывающий влияние водохранилищ равен 1.

  Далее определим коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов в заселенных бассейнах δ₁:

δ₁ = а₁ /(ƒ л +1)^п ;

а₁ – параметр, учитывающий расположение леса на водосборе, определяется по [3, табл. 21, с.55] (принимаем а₁=1);

n – показатель степени редукции, для лесной зоны принимаем 0,17;

 f_л – залесенность водосбора, f_л =29 ;             

δ₁=1(29+1)^0,17=0,5617;

Далее определяем δ₂ – коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды заболоченных водосборов:

       δ₂ = 1- βlg (0,1f_б + 1);

относительная площадь болот, заболоченных лесов и лугов на водосборе f_б =7%;

β – коэффициент, учитывающий  тип болот; определяем по [3, табл. 22, с.55]. Для болот различных типов на водосборе принимаем  β=0,7.

δ₂ = 1-0,7lg(0,1∙7+1)=0,838;

δ_з-коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода вследствие распашки водосбора под сельскохозяйственные угодья; так как F =20800 км²> 200 км², значение δ_з =1.

Следовательно

Q_р= ,м³/с;

      После определения значения расчетного расхода Q_р вычисляем его модуль:

,м³/с·км² .

          2.4.Расчет максимального расхода дождевых паводков

    Максимальный  расход дождевых паводков находим  по формуле:

                     м³/с,  

где q_200,1% - модуль максимального мгновенного расхода обеспеченностью р = 1% при δ₃ = 1, приведенный к площади водосбора F = 200 км²; определяем по карте [3, лист 12, прил.1], q_200,1%=0,1;

       принимаем равными значениям из пункта 2.3,т.е. δ=1, δ₂=0,838,

δ_з =1;

λ_р – переходный коэффициент от расходов воды обеспеченностью р = 1% к расходам другой обеспеченности, его значение находим по [3, лист 13, прил.1, табл. 8 прил. 2],   λ_р=1;

п – коэффициент редукции модуля максимального мгновенного расхода воды с увеличением площади водосбора; определяем по [3, лист 10, прил.1], п = 0,3.

По найденным данным находим  максимальный расход дождевых паводков:

м³/с.

2.5.Расчет и  построение гидрографа весеннего  половодья

Расчетные гидрографы половодья  строим по средним суточным расходам воды. Переход от мгновенного максимального  расхода Q_р к среднему суточному той же обеспеченности осуществляем по зависимости

= Q_р /К_τ ;

где К_τ – переходный коэффициент от Qp к Qp , принимаем его по [4,табл.3] в зависимости от площади водосбора, К_τ=1;

=432,71/1=432,71, м³/с;

q_p – модуль мгновенного максимального расхода, мы его вычисляли в п.2.3,

q_p=0,124, м³/с·км²;

 – модуль среднего суточного максимального расхода воды, определяемый по формуле:

= q_р / К_τ=0,124/1=0,124, м³/с · км²;

 Значение K_s устанавливаем по данным рек-аналогов, содержащихся в государственном водном кадастре [2, табл. 75, с.174]. По установленному K_s=0,29 принимаем значение λ^*=0,6  [3, прил.2, табл.19, с.196…197].

Условную продолжительность  подъема половодья t_n определяем по формуле:

,сут,

где h_р – расчетный слой половодья, мм (вычислен в п.2.3 h_р=179,251);

Переход к размерному гидрографу осуществляем перерасчетом безразмерных координат в размерные по формулам:

                                       Q_i = · y , м³/с;                                                       

                                                 t_i = t_n · x, сут,

где  x и y значения координат безразмерного гидрографа, выписываемые из [2,прил.2,стр.196].Все расчеты сводим в таблицу 2.5

                                                                           Таблица 2.5      

xi	yi	Qi	ti
0,10	0	0	1,006
0,20	0,011	4,75981	2,012
0,30	0,099	42,83829	3,018
0,40	0,28	121,1588	4,024
0,50	0,49	212,0279	5,03
0,60	0,69	298,5699	6,036
0,70	0,83	359,1493	7,042
0,80	0,93	402,4203	8,048
0,90	0,98	424,0558	9,054
1,00	1	432,71	10,06
1,10	0,99	428,3829	11,066
1,20	0,95	411,0745	12,072
1,30	0,91	393,7661	13,078
1,40	0,85	367,8035	14,084
1,50	0,79	341,8409	15,09
1,60	0,73	315,8783	16,096
1,70	0,66	285,5886	17,102
1,80	0,6	259,626	18,108
1,90	0,55	237,9905	19,114
2,00	0,49	212,0279	20,12
2,20	0,4	173,084	22,132
2,40	0,32	138,4672	24,144
2,60	0,25	108,1775	26,156
2,80	0,19	82,2149	28,168
3,00	0,15	64,9065	30,18
3,50	0,079	34,18409	35,21
4,00	0,042	18,17382	40,24
5,00	0,011	4,75981	50,3
6,00	0,003	1,29813	60,36
8,00	0	0	80,48