Лабораторная работа №3

Тема: «Речной сток. Гидравлическая характеристика реки в створе опорного

водомерного поста»

Цель работы: требуется последовательно установить следующие гидравлические характеристики для опорного водомерного поста.

1. Среднее значение годового () и максимального () расходов воды весеннего половодья за периоднаблюдений;

2. Коэффициенты асимметрии для среднегодовых и максимальных расходов воды и;

3. Коэффициенты асимметрии для среднегодовых расходов воды;

4. Среднегодовые расходы воды Р=5,10, 30,50,70, 90, 95% обеспеченности;

5. Максимальный расход воды весеннего половодья 10 % обеспеченности;

6. Построить кривую обеспеченности.

Исходные данные:

1. График нарастания водосборной площади бассейна реки (задание №1)

2. Варианты задания в таблице 1.

Таблица 1.

Год	Задание для варианта
	Вариант № 14
1975	16,4	172
1976	17,2	181
1977	15,6	163
1978	14,8	155
1979	18,0	190
1980	15,2	158
1981	16,0	166
1982	14,5	150
1983	13,7	142
1984	16,7	174
1985	19,0	213
1986	20,0	214
1987	18,0	203
1988	17,1	192
1989	21,0	234
1990	20,7	235

Характеристики рабочего стока.

При изучении режима рек и проведения гидрологических расчетов используются следующие характеристики речного стока: расход воды, объем стока, модуль стока, слой стока, модульный коэффициент стока, коэффициент стока, норма стока.

Для характеристики величины гидрологических элементов используют понятия «частота» (повторяемость) и «обеспеченность» (продолжительность).

Частота показывает, в скольких случаях за рассматриваемый период времени та или иная величина гидрологического элемента имела значения в определенных интервалах

Обеспеченность показывает, в скольких случаях величина гидрологического элемента имела значения, равные или больше определенной величины. Обеспеченность какого-либо элемента равна сумме частот выше расположенных интервалов.

При проектировании лесосплавных работ объем лесохранилища и длину пыжа рассчитывают для лет средней обеспеченности (50%) и маловодных максимальных расходах воды 10-% обеспеченности.

Для разработки мероприятий при проектировании лесосплава по всей длине реки следует рассчитать основные гидрологические характеристики водомерного поста:

1.Средний годовой расход воды (м/с) определяет деление суммы всех расходов воды за период наблюдений на количество лет.

где: Q_год – сумма годовых значений стока;

n – количество лет наблюдений на водомерном посту.

2.Находим значение коэффициента вариации C_v

Коэффициент вариации C_v характеризует изменчивость стока, т. е. степень отклонения членов ряда от среднего значения в этом ряду.

Коэффициенты вариации средних годовых C_{v cp} и средних максимальных

C_{v cp} расходов воды за период наблюдений определяют по зависимости:

где: k – модульный коэффициент стока;

Расчеты коэффициентов вариаций средних годовых и максимальных расходов воды в створе водомерного поста удобно вести в табличной форме.

Таблица №2

Год	Для средних годовых расходов				Для средних максимальных расходов
1975 1976 1977 1978 1979 1980 1981 1982 1983 1984 1985 1986 1987 1988 1989 1990	16,4 17,2 15,6 14,8 18,0 15,2 16,0 14,5 13,7 16,7 19,0 20,0 18,0 17,1 21,0 20,7	0,96 1,01 0,91 0,86 1,05 0,88 0,93 0,85 0,80 0,98 1,11 1,17 1,05 0,99 1,23 1,22	-0,04 0,01 -0,09 -0,14 0,05 -0,12 -0,07 -0,15 -0,2 -0,02 0,11 0,17 0,05 -0,01 0,23 0,22	0,0016 0,0001 0,0081 0,0196 0,0025 0,0144 0,0049 0,0225 0,04 0,0004 0,0121 0,0289 0,0025 0,0001 0,0529 0,484	172 181 163 155 190 158 166 155 142 174 213 214 203 192 234 235	0,93 0,98 0,89 0,84 1,03 0,86 0,90 0,84 0,77 0,95 1,16 1,16 1,10 1,04 1,27 1,28	-0,07 -0,02 -0,11 -0,16 0,03 -0,14 -0,1 -0,16 -0,23 -0,05 0,16 0,16 0,1 0,04 0,27 0,28	0,0049 0,0004 0,0121 0,0256 0,0009 0,0196 0,01 0,0256 0,0529 0,0025 0,0256 0,0256 0,01 0,0016 0,0729 0,0784
∑	273,9	16,0	0,00	0,7	2947	16,00	0,00	0,37

,

3. Находим значение коэффициента асимметрии Cs.

Коэффициент асимметрии Cs характеризует несимметричность ряда рассматриваемой случайной величины относительно ее среднего значения. Чем меньше часть членов ряда превышает величину нормы стока, тем больше будет величина коэффициента асимметрии.

4. Среднегодовые расходы воды 90, 50 и 10% обеспеченности определяют в следующем порядке.

где: k_p% - модульный коэффициент стока года заданного процента обеспеченности, определяемой по формуле:

где: Ф_р% - параметр из таблицы Фостера - Рыбкина, взятый для соответствующих значений C_S и Р%.

Р%	5	10	30	50	70	90	95
Фр%	1,74	1,32	0,48	-0,06	-0,57	-1,22	-1,51

К_5% = 0,22*1,74+1 = 1,3828 м³ Q_5% = 1,3828*17=23,5≈24 м³/с

К_10% =0,22*1,32+1 = 1,2904 м³ Q_10% = 1,2904*17=21,9≈22 м³/с

К_30% = 0,22*0,48+1=1,1056 м³ Q_30% =1,1056*17=18,8≈19 м³/с

К_50% = 0,22*(-0,06)+1=0,9868 м³ Q_50% = 0,9868*17=16,7≈17 м³/с

К_70% = 0,22*(-0,57)+1=0,8746м³Q_70% = 0,8746*17=14,8≈15м³/с

К_90% = 0,22*(-1,22)+1=0,7316 м³ Q_90% = 0,7316*17=12,4≈12м³/с

К_95% = 0,22*(-1,51)+1=0,6678 м³Q_95% = 0,6678 *17=11,3≈11м³/с

5. Максимальный расход воды 10% обеспеченности в створе запани определяют по формуле:

= 223*(95∕ 7)^0,8=1796,41≈1796 м³∕с,

Где Q_max.10% - средний годовой максимальный расход воды при 10%-ной обеспеченности;

Q_{max 10%}=1,2*184=222,8≈223

F_зап – площадь водосбора реки в створе запани, F_зап = 95км² ;

F_в.п. – площадь водосбора реки водомерного поста, F_в.п =7км²;

6. Вычислив ряд любой из характеристик стока за многолетний период с разной обеспеченностью (P%=5,10,30,50,70,90,95), можно построить по этим данным кривую обеспеченности.

Рис.1 Кривая обеспеченности