Розрахункова робота. Завдання 1. Характеристика басейну річки та гідрографічної мережі

Річка Уж

Завдання 1. Характеристика басейну річки та гідрографічної мережі

За звітний період було обстежено від витоку до гирла 6 основних річок області: Тетерів, Случ, Уж, Норинь, Ірша, Гнилоп’ять, а також гирло річки Гуйва, три річки в прикордонних з Київською областю створах: р. Кам’янка, р. Ірпінь та р. Роставиця (басейн р. Рось), і р. Уборть яка є транскордонною між Україною та республікою Білорусь.

Відбір проб здійснюється згідно "Програми моніторингу поверхневих вод суші", розробленої Держуправлінням екології та природних ресурсів в Житомирській області. "Програма..." нараховує 18 пунктів, 23 створи на 11 річках з щоквартальним відбором проб в кожному створі (94 проби). Відібрано по "Програмі моніторингу" 94 проб.

Під час інспекційних перевірок діяльності об"єктів-забруднювачів було перевірено також 30 малих річок (Добринка, Глибочок, Бистріївка, Пустоха, Лісна, Лемня, Настя, Церем, Іршиця, Кам’янка, Чорна Руда, Мика, Тетерівка, Лозниця, Смолка, Хомора, Повчанка, Крошенка, Ужиця, Кропивнянка, Руда, П’яток, Постол, Мурованка, Конявка, Кремна, Унава, Білка, Рихта, Очеретян-ка), 27 кар’єрів, 61 ставок, 9 меліоративних каналів, 6 струмків, 2 свердловини, 3 болота, 1 канава, 2 водосховища, 12 криниць.

Річка Уж.

Річка протікає по території трьох районів: Ємільчинський, Коростенський, і Народицький. Права притока річки Дніпро, протяжність річки в межах області 162 км.

Від витоку в Ємільчинському районі і до міста Коростеня порівняно з2004 роком показники якості води майже не змінились. Відмічається перевищення норм ГДК по залізу загальному в 10,7 рази, при нормі 0,1 мг/дм³ середні значення становлять 1,07 мг/дм^3, і фосфатах в 1,6 раз, при нормі 0,17 - фактично - 0,27 мг/дм^3.

Нижче міста Коростеня, порівняно з 2004 роком, спостерігається збільшення вмісту нітритів з 0,16 до 0,27 мг/дм³ та заліза загального з 0,68 до 1,16 мг/дм^3. Вміст же сольового амонію значно зменшився - з 2,42 мг/дм³ в 2004 до 0,75 мг/дм³ в 2006році. Перевищення норм ГДК відмічається по нітритах в 3,4 рази - 0,27 мг/дм³ при нормі 0,08 мг/дм^3, фосфатах в 2,5 рази - 0,43 мг/дм³ при нормі 0,17 мг/дм³ і залізу загальному в 11,6 рази - 1,16 мг/дм³ при нормі 0,1 мг/дм^3. Підвищений вміст марганцю спостерігається як у верхньому так і у нижньому створах. Марганець і залізо загальне у річці Уж є природного, а не техногенного походження і не пов’язане з діяльністю людини.

Визначення норми річного стоку при наявності достатньої кількості даних спостережень

Завдання 1. Характеристика басейну річки та гідрографічної мережі

Наводиться гідрографічна характеристика басейну річки.

Довжина l_гол головної річки Уж становить 145 км, довжина р. Норин - 75 км, р. Кам'янка - 39 км. Річки Норин і Кам'янка є притоками першого порядку. Площа водозбірного басейну становить 5930 км². Коефіцієнт звивистості k_зв визначаємо за формулою:

Довжина водозбірного басейну L становить 27 км. За формулою визначаємо середню ширину басейну:

км

Розраховуємо протяжність річкової системи:

145+39+75=259 км

Коефіцієнт щільності рікової мережі d розраховується за формулою:

d = 259/5039=0,05 км/км².

Коефіцієнт нерівномірності розвитку річкової мережі k_нер розраховується за формулою:

Визначити середнє багаторічне значення (норму) річного стоку при наявності даних спостережень.

Дано: середні річні витрати води р. Уж за період 1967-2000 рр. (всього за 34 роки).

Розв’язок: розрахунки статистичних параметрів річного стоку проводимо у вигляді таблиці.

У гр.4 значення річного стоку розташовуємо у порядку зменшення.

Таблиця

№	Роки	Qi, м^3/с	Qi, м^3/с у ранжованому ряді	ki=Qi/Q0	ki-1	(ki-1) ^2	(ki-1) ^3	lgki	ki*lgki	P= (m/ (n+1)) *100%
		2,81	6,58	3,0463	2,046	4,1873	8,5686	0,484	1,474	2,857
		1,92	6,34	2,935185	1,935	3,7449	7,2472	0,468	1,373	5,714
		2,28	5,79	2,680556	1,681	2,8243	4,7463	0,428	1,148	8,571
		2,29	4,12	1,907407	0,907	0,8234	0,7471	0,280	0,535	11,429
		3,25	3,73	1,726852	0,727	0,5283	0,3840	0,237	0,410	14,286
		1,45	3,51	1,625	0,625	0,3906	0,2441	0,211	0,343
		3,47	3,47	1,606481	0,606	0,3678	0,2231	0, 206	0,331	22,857
		1,63	3,25	1,50463	0,505	0,2547	0,1285	0,177	0,267	28,571
		1,65	3,11	1,439815	0,440	0, 1934	0,0851	0,158	0,228	31,429
		0,41	3,06	1,416667	0,417	0,1736	0,0723	0,151	0,214	37,143
		3,11	3,02	1,398148	0,398	0,1585	0,0631	0,146	0, 204
		3,73	2,81	1,300926	0,301	0,0906	0,0273	0,114	0,149	45,714
		6,34	2,44	1,12963	0,130	0,0168	0,0022	0,053	0,060	48,571
		3,06	2,29	1,060185	0,060	0,0036	0,0002	0,025	0,027	51,429
		0,7	2,28	1,055556	0,056	0,0031	0,0002	0,023	0,025	54,286
		0,64	2,22	1,027778	0,028	0,0008	0,0000	0,012	0,012	57,143
		1,07	2,22	1,027778	0,028	0,0008	0,0000	0,012	0,012
		1,84	2,13	0,986111	-0,014	0,0002	0,0000	-0,006	-0,006	62,857
		1,53	1,97	0,912037	-0,088	0,0077	-0,0007	-0,040	-0,036	65,714
		5,79	1,92	0,888889	-0,111	0,0123	-0,0014	-0,051	-0,045	68,571
		6,58	1,84	0,851852	-0,148	0,0219	-0,0033	-0,070	-0,059	71,429
		3,51	1,75	0,810185	-0, 190	0,0360	-0,0068	-0,091	-0,074	74,286
		1,41	1,65	0,763889	-0,236	0,0557	-0,0132	-0,117	-0,089	77,143
		1,75	1,63	0,75463	-0,245	0,0602	-0,0148	-0,122	-0,092
		1,17	1,53	0,708333	-0,292	0,0851	-0,0248	-0,150	-0,106	82,857
		1,47	1,47	0,680556	-0,319	0,1020	-0,0326	-0,167	-0,114	85,714
		1,39	1,45	0,671296	-0,329	0,1080	-0,0355	-0,173	-0,116	88,571
		2,22	1,41	0,652778	-0,347	0,1206	-0,0419	-0,185	-0,121	91,429
		2,13	1,39	0,643519	-0,356	0,1271	-0,0453	-0, 191	-0,123	94,286
		1,97	1,17	0,541667	-0,458	0,2101	-0,0963	-0,266	-0,144	97,143
		2,44	1,07	0,49537	-0,505	0,2547	-0,1285	-0,305	-0,151	97,43
		2,22	0,7	0,324074	-0,676	0,4569	-0,3088	-0,489	-0,159	98,3
		3,02	0,64	0,296296	-0,704	0,4952	-0,3485	-0,528	-0,157	98,9
		4,12	0,41	0,189815	-0,810	0,6564	-0,5318	-0,722	-0,137	99,3
Сума	84,37	84,37	39,06	0,05	16,572	20,9053	-0,488	5,079

Середню багаторічну величину стоку розраховуємо за формулою:

м³/с.

Перевірка розрахунків - сума модульних коефіцієнтів дорівнює кількості років спостережень: Σk_i=39,06; Σ (k_i-1) =0 (допустима нев’язка - 0,05).

Виразити отриману у вигляді середньої багаторічної витрати води норму стоку через інші характеристики стоку: об’єму, модуль, шар та коефіцієнт стоку.

Дано: норма річного стоку р. Уж Q₀=2,5 м³/с, площа водозбору F=5930 км², середньо багаторічна норма річних опадів х₀=20167,8/34=593,2 мм.

Розв'язок: норму стоку виражаємо у інших одиницях стоку за формулами:

W=Q₀*T=2,5*31,56*10⁶=78,9 млн. м³ (у році 31,56*10⁶ с),

M=Q₀/F*10³=2,5/5930*10³=0,4 л/ (с*км²),

y=h=W/F*10³=78,9/5930*10³=13,31 мм

Коефіцієнт стоку розраховуємо за формулою:

α=h/x₀=13,31/593,2=0,2.

Визначити коефіцієнт мінливості (варіації) річного стоку.

Дано: дані табл..

Розв'язок:

За методом найбільшої правдоподібності коефіцієнт варіації розраховуємо залежно від статистик λ₂ та λ₃:

.

За номограмою знаходимо:

С_V=0,4; С_S=2С_V=2*0,4=0,8.

За методом моментів коефіцієнт варіації обчислюємо за формулою:

.

Визначити відносні середні квадратичні похибки норми стоку і коефіцієнта варіації.

Дано: С_V=0,7.

Розв'язок: величину відносної середньоквадратичної похибки σ_Q0 розраховуємо за формулою:

Величину відносної середньоквадратичної похибки коефіцієнта варіації δС_V визначаємо за формулою:

%

%

Завдання 3. Побудова кривих забезпеченості річного стоку

Забезпеченістю гідрологічної характеристики називають імовірність перевищення розглядуваного значення цієї характеристики над усіма можливими її значеннями. Наприклад, якщо середньорічна витрата води у 20 м³/с має забезпеченість 80%, то це означає, що у 80 випадках із 100 спостерігатиметься річна витрата, що дорівнюватиме 20 м³/с або більше.

Криву забезпеченості, побудовану за даними спостережень, називають емпіричною. Для її побудови хронологічний ряд річних витрат води Q₁, Q₂, …, Q_n систематизують у ранжований ряд (розташовують у порядку зменшення від найбільшого значення до найменшого) і обчислюють забезпеченість Р кожного члена ряду за формулою

Де m - порядковий номер члена ранжованого ряду; n - кількість членів ряду, тобто кількість років спостережень.

Отримані значення Р наносять на сітківку ймовірностей (тип сітківки залежить від співвідношення С_S/С_V) і проводять плавну усереднюючи криву - емпіричну криву забезпеченості.

Для згладжування (вирівнювання) та екстраполяції (продовження) емпіричних кривих застосовують теоретичні (аналітичні) криві забезпеченості. Як правило, застосовується аналітична крива три параметричного гама-розподілу при будь-якому співвідношенні С_S/С_V та біноміальна крива розподілу при С_S>2 С_V.

Для побудови аналітичної кривої три параметричного гама-розподілу ординати її знаходять за таблицею залежно від співвідношення С_S/С_V; потім за значенням С_V виписують модульні коефіцієнти К_Р%, які відповідають заданій забезпеченості. Для підвищення точності ординат кривої потрібно враховувати соті частки значення С_V (з точністю до двох знаків після коми) шляхом інтерполяції між суміжними колонками цифр.

Ординати біноміальної кривої знаходять за виразом:

К_Р%=Ф_Р%*С_V+1,

Де Ф_Р% - нормоване відхилення ординати кривої забезпеченості від середнього значення (при К_Р%=1), яке знаходять за таблицею.

Побудувати емпіричну криву забезпеченості річного стоку.

Дано: середні річні витрати води Q_i р. Уж за період 1967-1991 рр.

Розв'язок: для розрахунку забезпеченості Р значення річного стоку Q_i систематизує у ранжований ряд - розташовуємо у порядку зменшення. Координати емпіричної кривої забезпеченості (Р) обчислюємо за формулою:

Результати обчислень наведено у таблиці, гр..11. за цими даними на сітківку ймовірностей наносимо точки емпіричної кривої. По вісі абсцис відкладаємо забезпеченість (масштаб: 1 см - 5%), по вісі ординат - К_Р%. Для спрощення графік будуємо на міліметровому папері.

Побудувати теоретичну криву три параметричного гама-розподіу забезпеченості річного стоку.

Дано: коефіцієнт варіації С_V=0,7.

Розв'язок: координати теоретичних кривих три параметричного гама розподілу визначаємо за додатком для коефіцієнта асиметрії С_S=1,5С_V, С_S=2С_V, С_S=2,5С_V. Записуємо їх у таблицю.

Отримані координати теоретичних кривих наносимо на сітківку ймовірностей. Спів ставляючи побудовані теоретичні криві з емпіричною кривою забезпеченості встановлюємо, що крива три параметричного гама розподілу при С_S=2,5С_V найкраще узгоджується з емпіричною, тому її приймаємо за розрахункову.

Таблиця

Координати кривої забезпеченості три параметричного гама-розподілу середньорічних витрат води р. Тетерів

Забезпеченість
Р%	0,1
Ординати кривої
СS=1,5СV
КР%	3,02	2,42	1,92	1,68	1,33	0,934	0,630	0,562	0,305	0,247	0,160
СS=2СV
КР%	3,27	2,51	1,94	1,67	1,28	0,918	0,634	0,574	0,342	0,288	0, 206
СS=2,5СV
КР%	3,51	2,59	1,95	1,66	1,33	0,906	0,640	0,585	0,373	0,325	0,248

Побудувати біноміальну криву розподілу забезпеченості річного стоку.

Дано: коефіцієнт варіації С_V=0,7 коефіцієнт асиметрії С_S=2С_V=0,8.

Розв'язок: координати біноміальної кривої розподілу знаходимо за виразом К_Р%=Ф_Р%*С_V+1. Розрахунок проводимо у такому порядку: за таблицею додатку 3 знаходимо нормоване відхилення ординати кривої забезпеченості Ф_Р% від середнього значення залежно від С_S і обчислюємо значення К_Р%. результати розрахунків зводимо у таблицю.

Таблиця

Координати біноміальної кривої забезпеченості річного стоку р. Тетерів

Дата добавления: 2015-07-02