Основные определения

Назначение класса водоподпорного сооружения

Расчет отметки гребня плотины при ФПУ

ФПУ=НПУ+2м=558+2=560м

=1,т.к II класс сооруж. используем м/с, =2,1 , d=49, =0,01

2,1 0,008м, т.к 0,008<0,01 =0

=1; ;

= 98,53 / =0,0063 =0,14м

gt / V_w = 14317,3 =0,83 =1,23

=0,14*2,01=0,28м

=9,81*1,56/2*3,14=2,44; =2,44/0,28=8,7; k_run =2,2

= 1*0,9*1,4*2,2*0,28=0,36м

= 0+0,36+0,5=0,86м

=560+0,86=560,86м

Гидротехнические сооружения в зависимости от их высоты и типа грунтов основания, социально-экономической ответственности и последствий возможных гидродинамических аварий подразделяют на классы.

Назначать класс гидротехнического сооружения следует в соответствии с обязательным приложением Б, СНиПа 33-01-2003 Гидротехнические сооружения.

Заказчик проекта гидротехнического сооружения вправе своим решением повысить класс сооружения по сравнению с указанным в приложении Б.

Плотину считаем грунтовой.

Грунты нескальные.

Определи высоту плотины по формуле:

(3.9)

где,s_гр - коэффициент запаса для грунтовой плотины; s_гр=3,73м; sНПУ=558; s_дна=511 м

По расчетным данным и приложению Б, СНиПа 33-01-2003 Гидротехнические сооружения подбираем класс сооружения. Рассчитываемая грунтовая плотина II класса.

4. Расчёт максимального расхода расчетной обеспеченности

Гидравлические характеристики относятся к случайным величинам, которые в природе формируются при очень большом числе факторов. Для таких величин созданы методы их расчета, главной целью которых является определение расчётной, конкретной их характеристики, удовлетворяющей условиям расчёта.

В основе получения расчётной характеристики положены ряды наблюдавшихся в природе их значений Q^max, рассматриваемые как ежегодные случаи их возникновения. За максимальный расход i-года берут ту величину расхода, который был наибольшим за данный год.

Ряды расчётных ординат Q_i^max представляют собой вариацию случившихся в реке максимальных расходов, измеренных в одном из поперечных сечений её русла на водомерном посту. Чем больше ряд наблюдений, тем лучше и надежнее вычисление расчетной характеристики. В гидрологии считается ряд достаточным, если число лет наблюдений n>25.

Мерой учитывающей многочисленные случайные факторы гидравлических характеристик и особо – экономическую сторону сооружений, их способность противостоять гидрологическим воздействиям, является обеспеченность P. Она с одной стороны характеризует заложенную в расчёт частоту случающейся характеристики, а с другой – учитывает гарантию того, что это сооружение выдержит данное гидрологическое воздействие без ущерба.

Обеспеченность показывает число лет в процентах от общего числа случаев, для которого наблюдались значения той или иной гидрологической величины больше данного значения, или равного ему.

Строительные нормы назначают обеспеченность по классу капитальности сооружений.

4.2 Расчёт эмпирическим способом координат кривой обеспеченности ряда максимальных расходов воды

Эмпирический способ построения кривой обеспеченности используют при рядах наблюдений Q_i^max 25 лет и более лет. Все результаты вычислений сведены в таблицу 4.1.

Таблица 4.1. Расчет эмпирической обеспеченности максимальных расходов и расчет значений lg K_i и K_ilgK_i для р. Уссури – с. Кокшаровка.

Год	Qi	Q iуб	m	P	Ki	lgKi	Ki*lgKi
				3,226	3,304	0,519	1,715
				6,452	3,192	0,504	1,609
				9,677	2,954	0,470	1,390
				12,903	1,840	0,265	0,487
				16,129	0,849	-0,071	-0,060
				19,355	1,089	0,037	0,040
				22,581	1,026	0,011	0,012
				25,806	0,958	-0,019	-0,018
				29,032	0,951	-0,022	-0,021
				32,258	0,921	-0,036	-0,033
				35,484	0,849	-0,071	-0,060
				38,710	0,849	-0,071	-0,060
				41,935	0,849	-0,071	-0,060
				45,161	0,839	-0,076	-0,064
				48,387	0,817	-0,088	-0,072
				51,613	0,801	-0,096	-0,077
				54,839	0,708	-0,150	-0,106
				58,065	0,665	-0,177	-0,118
				61,290	0,636	-0,197	-0,125
				64,516	0,611	-0,214	-0,131
				67,742	0,590	-0,229	-0,135
				70,968	0,580	-0,237	-0,137
				74,194	0,557	-0,254	-0,142
				77,419	0,551	-0,259	-0,143
				80,645	0,548	-0,261	-0,143
				83,871	0,536	-0,271	-0,145
				87,097	0,507	-0,295	-0,150
				90,323	0,464	-0,333	-0,155
				93,548	0,383	-0,417	-0,160
				96,774	0,335	-0,474	-0,159
						-2,584	2,778

В первом и втором столбцах таблицы записаны исходные данные: год наблюдений и расходы в м³/c, взятые из гидрологического справочника.

В третьем столбце расходы те же, что во втором, но в убывающем порядке.

Далее четвертый столбец следует порядковые номера m расходов в убывающем ряду. Для последнего члена ряда m=n, где m – порядковый номер; n-число членов ряда.

В пятом столбце расходы представлены в модульных коэффициентах K_i^max, т.е. в долях от среднего арифметического их значения Q₀^max, которое определяется по формуле:

(4.1)

где Q_i^max – максимальные расходы; n-число членов ряда.

Тогда модульный коэффициент можно вычислить по формуле:

(4.2)

Где Q₀^max - среднее арифметическое значение максимальных расходов.

В шестом столбце записана эмпирическая обеспеченность P в процентах для каждого члена ряда, которая вычисляется по формуле:

(4.3)

где m – порядковый номер; n-число членов ряда.

Средний расход вычисляется по формуле (3.1)

По результатам столбцов пять и шесть таблицы 4.1. строится график зависимости K_p=ƒ(P), который называется эмпирической кривой обеспеченности максимальных расходов.

4.3 Расчёт теоретическим способом координат кривой обеспеченности ряда максимальных расходов воды

Теоретический способ заключается в подборе теоретической функции, совпадающей по форме ее графика с эмпирической кривой обеспеченности. Это называется аппроксимацией. Затем, пользуясь координатами этой функции, «добавляется» график распределения ряда случайных величин за пределами точек эмпирической кривой. Это называется экстраполяцией. Затем на экстраполированном участке графика получают случайную величину редкой повторяемости.

В качестве теоретической функции для аппроксимации кривых распределения рядов гидрологических характеристик приняты кривая Пирсона III типа (координаты Фостера-Рыбкина) и кривая трехпараметрического гамма-распределения (координаты Крицкого-Менкеля).

Способ, использующий кривую Пирсона, называется способом моментов, а способ, использующий трехпараметрическую кривую гамма-распределения – способом наибольшего правдоподобия.

Координаты кривых распределения, полученные на базе решения обеих функций, выражены относительно трёх параметров:

(4.4)

где С_v – коэффициент вариации; K_i – значения характеристики членов ряда в модульном выражении; n – число членов ряда.

(4.5)

где С_s – коэффициент асимметрии.

(4.6)

где K₀ – средне арифметическое значение ряда модульных коэффициентов.

Способ наибольшего правдоподобия применяется при C_v>0,15. Здесь коэффициенты С_s и C_v определяются по номограмме в зависимости от статистик l₂ и l₃, что гарантирует сближение теоретической и эмпирической кривых обеспеченности, которые в способе моментов определяются подбором в зависимости от четырех значений C_s.

Теоретическая кривая обеспеченности способом наибольшего правдоподобия строится следующим образом.

Значение статистик l₂ и l₃ определяются по формулам:

(4.7)

(4.8)

Для расчетов статистик используются данные из таблицы 4.1

По номограмме получают: С_s=3,5С_v и C_v=0,7.

Для С_s и C_v выписывают координаты K_р из таблицы координат трехпараметрического распределения, по этим данным составляется таблица 3.2

Таблица 3.2 Ординаты K_p кривой трехпараметрического гамма-распределения, при C_v=3,5C_s и С_v=0,7

Р%	Ki
0,01	8,6
0,1	5,75
	3,56
	1,84
	0,819
	0,366
	0,186

Эмпирическая и теоретическая кривые обеспеченности максимальных расходов приведены на рисунке 4.1.

Дата добавления: 2015-04-30