Расчётно-графическая работа № 2 3 страница

– площадь частного водосбора озера.

Поправочный коэффициент на снижение максимальных расходов воды рек, зарегулированных водохранилищами, вводят с учётом проектных материалов, освещающих режим попусков верхними водохранилищами.

Рис. 2 – Карта среднего слоя стока Рис. 3 – Карта коэффициента

половодья (мм) бассейна вариации слоя стока половодья

р. Кама у пр. Добрянская М1:5000000 бассейна р. Кама у пр. Добрянская

М 1:5000000

В рассматриваемом примере коэффициент δ = 1.

Влияние залесённости и заболоченности бассейна на максимальный расход воды учитывается коэффициентом δ₂, который определяется по формуле

, (2.7)

где – степень залесённости бассейна, %;

f_б – степень заболоченности бассейна, %.

Если < 5% и > 3%, принимают δ₂ = 1. При озерности > 20 % влияние залесённости и заболоченности не учитывается.

Величины поправочных коэффициентов зависимости от приведены в табл. 4а.

Таблица 4а -Величины поправочных коэффициентов δ₂

β (целые числа)	Десятые доли
	0,76 0,62 0,52 0,44 0,38 0,32 0,28	0,94 0,73 0,60 0,50 0,43 0,37 0,31	0,88 0,70 0,58 0,48 0,42 0,36 0,30	0,84 0,67 0,56 0,47 0,40 0,34 0,30	0,80 0,64 0,54 0,46 0,39 0,34 0,29

Для приведённого примера

и коэффициент δ₂ = 0,40.

Значение коэффициента μ определяется в зависимости от природной зоны и расчётной вероятности превышения расхода по таблице 5а.

Таблица 5а -Значения коэффициента μ

Природная зона	Вероятность превышения, %
0,1
Зона тундры и лесная зона Европейская территория России Восточная и Западная Сибирь Лесостепная и степная зоны При F ≥ 200 км^2 F < 200 км^2 Зона засушливых степей и полупустынь	1,10 1,04   1,05 1,10   1,02	1,0 1,0   1,0 1,0   1,0	0,95 0,98   0,96 0,93   0,98	0,92 0,96   0,94 0,87   0,97	0,88 0,94   0,92 0,79   0,96	0,80 0,89   0,87 0,64   0,92

В приведённом примере бассейн расположен в лесной зоне, по интерполяции для Р = 0,5 % находим коэффициент μ = 1,02.

Таким образом, сооружение III класса на р. Каме у пр. Добрянский следует проектировать на максимальный расход воды, равный

м³/с.

Расчётный максимальный расход талых вод в том же створе, но для проектирования сооружения IV класса равен

В табл. 6а приведено сопоставление значений расчётных максимальных расходов воды, определённых по многолетним данным и эмпирической формуле в рассмотренном примере.

Таблица 6а

	По многолетним данным	По эмпирической формуле	Отклонение в %
м^3/с			9,1
м^3/с			5,2

3. ПОСТРОЕНИЕ РАСЧЁТНОГО ГИДРОГРАФА

ВЕСЕННЕГО ПОЛОВОДЬЯ

Основными элементами расчётного гидрографа являются: объём стока заданной обеспеченности W_n,p, максимальный расчётный расход Q_p, общая продолжительность Т и продолжительность половодья (паводка) t_n, а также форма гидрографа.

При наличии данных наблюдений расчётный гидрограф половодий и паводков строят по моделям наблюденных гидрографов; возможно также использование генетического метода – по ходу водоотдачи или дождя и графику распределения единичных площадей.

При отсутствии или недостаточности гидрометрических данных применяют схематизацию расчётных гидрографов по геометрическим фигурам и уравнениям. В «Указаниях по определению расчётных гидрологических характеристик» (СН 435-72) для расчёта гидрографов стока половодья в неизученных реках рекомендуется уравнение, описывающее одновершинную волну половодья и имеющее вид

, (3.1)

где – ординаты расчётного гидрографа выражение в долях среднесуточного максимального расхода воды расчётной обеспеченности;

– абсциссы расчётного гидрографа, выраженные в долях от условий продолжительности подъёма половодья;

а – параметр, зависящий от коэффициента формы гидрографа λ^*.

Среднесуточный максимальный расход воды расчётной обеспеченности вычисляют по выражению

, (3.2)

где Q_p – расчётный мгновенный максимальный расход воды, м³/с;

– коэффициент, зависящий от природной зоны и площади водосбора (табл. 7а).

Условную продолжительность подъёма половодья в сутках вычисляют по формуле

, (3.3)

Таблица 7а -Величины переходных коэффициентов от расчётных мгновенных максимальных расходов воды Q_p к среднесуточным расходам

Природная зона	Коэффициенты при площади водосбора,
Равнинные реки Реки зоны тундры и лесной зоны Реки лесной и лесостепной зон Реки зоны сухих степей и полупустынь   Горные реки Реки с весенне-летним половодьем	1,6   4,0   6,0   2,0	1,4   3,0   4,0   1,7	1,3   2,0   2,5   1,4	1,2   1,5   2,0   1,3	1,0   1,2   1,5   1,2	1,0   1,1   1,4   1,2	1,0   1,0   1,3   1,1	1,0   1,0   1,2   1,1

где – модуль среднесуточного максимального расхода воды заданной обеспеченности Р %, в м³/с, км²;

h_p – расчётный слой половодья заданной обеспеченности Р %, в мм;

– коэффициент формы гидрографа.

Значение находят по приложению 4 в зависимости от коэффициента несимметричности гидрографа K_S.

Коэффициент несимметричности гидрографа представляет собой отношение слоя стока до пика половодья h_n ко всему слою стока h, т. е.

. (3.4)

Для неизученных рек величину коэффициента несимметричности определяют по гидрографам стока рек – аналогов.

Относительно координаты гидрографа х и у, выраженные уравнением (3.1) находят по приложению 4 в зависимости от параметра K_S. Например, при K_S = 0,26 относительные координаты второй точки гидрографа равны х₂ = 0,2 и у₂ = 0,034; третьей – х₃ = 0,3 и у₃ = 0,18 и т. д.

Абсолютные значения ординат расчётного гидрографа Q_i получают путём умножения относительных значений у на величину ; значения абсцисс – умножением соответствующих величин х на величину t_n, т. е.

; (3.5)

. (3.6)

В расчётно-графической работе следует построить расчётный гидрограф весеннего половодья обеспеченности Р = 1 %.

Исходными данными являются слой стока половодья h_1% и максимальный мгновенный расход воды Q_1%, вычисленные в предыдущем разделе.

Рассмотрим порядок расчёта на примере р. Камы у пр. Добрянской. Максимальный мгновенный расход расчётной обеспеченности Q_1% = 13216 м³/с; слой стока половодья h_1% = 254,8 мм; площадь водосбора F = 168000 км², коэффициент формы гидрографа K_S = 0,26.

1. Находим среднесуточный максимальный расход воды по выражению (3.2)

,

где переходный коэффициент =1, табл. 7а, т. е.

м³/с.

2. Вычисляем модуль среднесуточного максимального расходы воды

м³/с·км².

3. В зависимости от коэффициента несимметричности K_S = 0,26 по приложению 4 устанавливаем значение =0,5.

4. Определяем условную продолжительность подъёма половодья по формуле (3.3)

суток.

5. Пользуясь приложением 4, находим относительные координаты гидрографа у, соответствующие коэффициенту несимметричности гидрографа K_S = 0,26 ( =0,5).

Абсолютные значения координат расчётного гидрографа половодья (Q_i м³/с и t_i в сутках) вычисляем по выражениям (3.5) и (3.6), т. е.

,

Расчёт координат гидрографа производим в табл. 2.

Таблица 2 -Расчёт координат гидрографа половодья, р. Кама у пр. Добрянской

№ пп	Время	Расходы
.. ..	0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 … … 3,5 4,0 5,0 6,0	1,3 2,6 4,0 5,3 6,6 … … 46,2 52,8 66,0 79,2	0,034 0,18 0,39 0,59 … … 0,15 0,092 0,034 0,012	… …

По данным табл. 2 вычерчиваем на миллиметровке расчётный гидрограф половодья обеспеченностью Р = 1 %, откладываем по оси абсцисс время t, по оси ординат – расходы Q (рис. 4).

Рисунок 4 – Гидрограф половодья 1% обеспеченности р. Камы у пр. Добрянской.

Оформление работы

Расчётно-графическая работа оформляется в виде пояснительной записки с расчётными таблицами и следующими чертежами:

1. эмпирическая кривая обеспеченности максимальных расходов воды в расчётном створе реки;

2. карта изолиний среднего многолетнего слоя половодья для изучаемого бассейна;

3. карта изолиний коэффициента вариации слоя стока половодья для изучаемого бассейна;

4. гидрограф половодья обеспеченности Р = 1 % в расчётном створе реки.

Контрольные вопросы

1. Какая расчетная ежегодная вероятность превышения Р% рекомендуется при расчете максимальных расходов воды в зависимости от класса капитальности сооружения?

2. Как определяется вероятность превышения Р% максимальных расходов воды и слоев стока при построении эмпирических кривых обеспеченности?

3. Как определить расчетный слой суммарного стока половодья при отсутствии данных?

4. Как вычислить максимальный расход талых вод для горной реки?

5. Как перейти от расхода 1% -вероятности превышения к расходу с другими вероятностями превышения при расчете дождевых максимумов?

6. Какие кривые обеспеченности используются для определения расчетных минимальных расходов?

7. Как определяется расчетная обеспеченность расходов?

8. Как перейти от 30-дневного расхода к среднесуточному?

Дата добавления: 2015-04-30