1.5. Расчет внутригодового распределения стока с расчетной вероятностью превышения 80%

При проектировании водохранилищ важное значение имеет установление закономерности и количественная оценка распределения стока внутри года.

При наличии гидрометрических наблюдений (не менее 20 лет) расчетное распределение стока с расчетной вероятностью превышения Р=80% в году может быть определено методом компоновки или по методу реального года.

1.5.1. Расчет внутригодового распределения стока методом реального года

Из числа фактических лет в качестве расчетного выбирается тот год, у которого обеспеченность годового стока, лимитирующего периода и сезона близки к расчетной обеспеченности.

Порядок выполнения расчета:

а) С аналитической кривой, принятой за расчетную, снимается значение стока обеспеченностью 80%.

Q_80%= 14,4 м³/с.

б) В исходных данных находится год, в котором средний годовой расход близок по величине Q_80%. В нашем случае ближайшим значением является расход 1980 года (Q_р.г = 14,3 м³/с). Ход формирования стока в 1980 году близок к расчетному стоку, поэтому он принимается за аналог для расчетного года. Так как Q_80% отличается от Q_р.г., то подсчитываем переходный коэффициент:

.

в) Составляется расчетная таблица внутригодового распределения стока на примере р.Алей у с. Староалейское в маловодный год обеспеченностью Р_80% (табл.6). Q_80% = К Q_р.г..

г) Объемы стока W_80% для каждого месяца:

W_80% = п Q_80%.

где n - число секунд в каждом месяце. Таблица 6

Расчет стока и водопотребления по месяцам

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	год
Qр.г, м^3/с	5,22	3,81	4,77	73,0	25,8	13,7	8,97	6,99	5,34	6,27	12,2	5,93	14,3
Q80% м^3/с	5,26	3,84	4,80	73,5	25,6	13,9	9,03	7,04	5,38	6,31	12,3	5,97	14,4
n, млн.с	2,68	2,43	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68	31,54
W80%, млн.м^3	14,1	9,33	12,9	190,4	68,6	36,0	24,2	18,8	13,9	16,9	31,9	16,0	453,03

1.5.2. Расчет внутригодового распределения стока методом компоновки

При расчете по методу компоновки внутригодовое рас­пределение стока принимается из условия равенства вероят­ности превышения стока за год, стока за лимитирующий пе­риод и внутри его за лимитирующий сезон. Поэтому необ­ходимо определить расходы заданной проектом обеспечен­ности (Р= 80%) для года, лимитирующих пери­ода и сезона. Следовательно, для этих периодов требуется рассчитать пара­метры кривых обеспеченности (Qo, Cv и Cs).

Расчет делится на две части:

а) межсезонное распределение, имеющее наиболее важ­ное значение;

б) внутрисезонное распределение (по месяцам и декадам), устанавливаемое с некоторой схематизацией.

• Межсезонное распределение. Год делится на два пе­риода: многоводный и маловодный (межень). Многоводный период — весна, а маловодный (лимитирующий) период, включает в себя 2 сезона - лето-осень и зима.

Расчет выполняется по гидрологическим годам, т. е. по годам, начинающимся с многоводного сезона, в каждом пос­леднем году к расходу за декабрь прибавляются расходы за три месяца (I, II, III) предыдущего года. Сроки сезо­нов назначаются едиными для всех лет наблюдений с ок­руглением их до целого месяца.

Параметры аналитической кривой обеспеченности определяются методом моментов.

В нашем случае продолжительность сезона можно принять следующей: весна — апрель, май, июнь; лето-осень — июль, август, сентябрь, октябрь; зима — ноябрь, декабрь и ян­варь, февраль, март следующего года.

Величина стока за отдельные сезоны и периоды опре­деляется суммой среднемесячных расходов (табл. 7).

Расчетный годовой сток определяем по формуле:

Q_р.г. = 12 К'_{80% р.г} Q_o = 12·19,15·0,7 = 160,8 м³/с.

Сток за сезон лето-осень и лимитирующий период определяем по формуле:

Q_л.-о. = К'' _л.-о. = 31,4·0,66 = 20,7 м³/с,

Q_меж. = К''' _меж = 59,4·0,7 = 41,5 м³/с.

где К', К", К'" – ординаты кривых трехпараметрического гамма-распределения Р_%= 80%, определенные по таблице (Приложение 2) соответственно для C_v годового стока (0,31); C_v меженного стока (0,36) и C_v для периода лето-осень (0,43).

К'_{80% р.г.} = 0,70;

К"_{80% л.-о.} = 0,66;

К'"_{80% меж} = 0,70.

Внутригодовое распределение стока методом компоновки (межсезонное распределение) Таблица 7

№ п/п	годы	Расходы за лимитирующий сезон лето - осень				∑ сток л. - осень	К	К-1	(К-1)^2	(К-1)^3	Расходы за сезон весна			∑ вес. сток	Расходы за сезон зима						∑ зим. сток		∑ сток за лимит период		К		К-1		(К-1)^2		(К-1)^3		∑ сток в убывающем порядке				Р = m/n+1∙ 100%
		VII	VIII	IX	X						IV	V	VI		XI	XII	I	II	III	зима													весна	л.- о.
	1	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17	18	19	20	21		22		23		24		25		26		27		28	29	30
1	60/61	28,6	24,7	11,1	10,5	74,9	2,39	1,39	1,919	2,66	53,5	131	60,2	245	16,8	6,92	6,03	5,74	7,44	42,9		117,8		1,98		0,98		0,969		0,954		50,8		245	74,9	4
2	61/62	16,5	11,9	7,93	11,6	47,9	1,53	0,53	0,277	0,15	139	57,5	18,1	215	12,2	11,5	8,51	5,74	8,84	46,8		94,7		1,6		0,6		0,354		0,211		46,8		339	50,4	8
3	62/63	7,27	5,71	5,03	7,61	25,6	0,82	-0,18	0,034	-0,01	96,3	58,5	14,2	169	5,82	4,18	4,58	4,5	15	34,1		59,7		1,01		0,01		0		0		43,1		255	47,9	12
4	63/64	3,68	3,36	3,69	11,6	22,3	0,71	-0,29	0,083	-0,02	31,8	27,5	11,1	70,4	16	6,43	3,25	2,6	3,96	32,2		54,6		0,92		-0,08		0,007		-0,001		42,9		246	47,1	15
5	64/65	5,4	4,17	3,89	5,18	18,6	0,59	-0,41	0,165	-0,07	97	88,5	12,5	198	4,78	3,2	3,37	3,03	3,71	18,1		36,7		0,62		-0,38		0,145		-0,055		35,3		215	43,2	19
6	65/66	5,2	5,96	6,27	8,7	26,1	0,83	-0,17	0,028	0	64,8	61,5	9,76	136	10,4	7,2	4,75	4,26	4,26	30,9		57		0,96		-0,04		0,002		0		34,1		215	42,2	23
7	66/67	18,5	11,6	7,77	9,22	47,1	1,5	0,5	0,25	0,12	108	190	40,9	339	9,69	5,98	4,53	5,16	8,17	33,5		80,6		1,36		0,36		0,128		0,046		33,5		198	37,9	27
8	67/68	6,13	8,63	6,28	11,5	32,5	1,04	0,04	0,001	0	69,6	24	6,7	100	6,63	2,77	2,73	2,7	36	50,8		83,4		1,4		0,4		0,163		0,066		32,2		195	33,4	31
9	68/96	3,97	2,94	3,7	4,67	15,3	0,49	-0,51	0,264	-0,14	105	37	6,1	148	3,84	1,66	2,42	1,79	2,31	12		27,3		0,46		-0,54		0,292		-0,158		31,7		193	32,5	35
10	69/70	5,65	5,79	5,86	20,6	37,9	1,21	0,21	0,043	0,01	98,6	135	21,8	255	16,9	5,8	4,4	4,72	11,3	43,1		81		1,36		0,36		0,133		0,048		30,9		192	30,5	38
11	70/71	6,53	6,1	9,57	8,26	30,5	0,97	-0,03	0,001	0	84,2	44,5	12,4	141	7,46	4,57	2,38	3,46	5	22,9		53,3		0,9		-0,1		0,01		-0,001		30,1		172	29	42
12	71/72	7,71	5,32	4,23	4,01	21,3	0,68	-0,32	0,104	-0,03	107	89,7	17,9	215	5,16	3,61	2,06	2,26	2,66	15,8		37		0,62		-0,38		0,142		-0,053		27,1		169	27,6	46
13	72/73	15,7	6,78	5,33	5,56	33,4	1,06	0,06	0,004	0	69,5	107	18,4	195	6,4	4,39	3,97	3,21	6,3	24,3		57,6		0,97		-0,03		0,001		0		25,9		158	27,4	50
14	73/74	14,9	10,8	7,5	9,02	42,2	1,34	0,34	0,119	0,04	125	97,8	23,6	246	9,83	6,71	4,79	4,09	4,69	30,1		72,3		1,22		0,22		0,048		0,01		24,3		148	25,6	54
15	74/75	4,95	3,98	4,6	5,75	19,3	0,61	-0,39	0,149	-0,06	109	30,4	8,67	148	3,58	2,42	2,64	3,36	4,79	16,8		36,1		0,61		-0,39		0,154		-0,06		23,4		148	25	58
16	75/76	6,89	5,18	6,45	8,88	27,4	0,87	-0,13	0,016	0	59,8	77,5	20,5	158	5,7	3,61	3,5	2,86	2,73	18,4		45,8		0,77		-0,23		0,052		-0,012		22,9		145	24	62
17	76/77	11,4	7,72	7,27	16,8	43,2	1,38	0,38	0,141	0,05	89,5	72,7	9,93	172	11,5	5,86	4,52	4,33	5,48	31,7		74,9		1,26		0,26		0,068		0,018		22,7		141	23,6	65
18	77/78	7,36	7,14	6,74	7,76	29	0,92	-0,08	0,006	0	130	51,2	10,7	192	7	2,82	3,78	3,25	5,22	22,1		51,1		0,86		-0,14		0,02		-0,003		22,1		136	23,1	69
19	78/79	7,4	6,24	4,55	5,39	23,6	0,75	-0,25	0,062	-0,02	86,9	29,4	28,8	145	4,83	4,45	4,12	3,88	4,29	21,6		45,2		0,76		-0,24		0,057		-0,014		21,6		122	22,3	73
20	79/80	17,2	7,99	7,94	17,3	50,4	1,61	0,61	0,367	0,22	58,6	107	27,7	193	13,5	7,96	5,22	3,81	4,77	35,3		85,7		1,44		0,44		0,196		0,087		18,4		116	21,3	77
21	80/81	8,97	6,99	5,34	6,27	27,6	0,88	-0,12	0,015	0	73	25,8	13,7	113	12,2	5,93	3,65	3,09	1,05	25,9		53,5		0,9		-0,1		0,01		-0,001		18,1		112	20	81
22	81/82	6,98	5,44	5,08	7,51	25	0,8	-0,2	0,041	-0,01	69,2	25	8,45	103	4,48	3,32	2,97	2,95	3,82	17,5		42,6		0,72		-0,28		0,08		-0,023		17,5		103	19,5	85
23	82/83	4,81	4,11	3,86	6,69	19,5	0,62	-0,38	0,144	-0,05	72,5	34,2	8,97	116	7,28	4,47	3,94	4,38	7,02	27,1		46, 6		0,78		-0,22		0,047		-0,01		16,8		100	19,3	88
24	83/84	6,26	4,46	4,28	4,95	20	0,64	-0,36	0,133	-0,05	44,9	59,9	17,1	122	9,34	5,13	3,33	1,44	4,17	23,4		43,4		0,73		-0,27		0,073		-0,02		15,8		94,6	18,6	92
25	84/60	5,95	5,9	3,77	8,42	24	0,77	-0,23	0,055	-0,01	40,2	44,6	9,84	94,6	7,49	4,92	2,96	3,58	3,72	22,7		46,7		0,79		-0,21		0,046		-0,01		12		70,4	15,3	96
∑						784,6	25	0	4,4	2,8												1484		25		0		3,2		1,02

Расчетный сток для лимитирующего сезона лето-осень:

= м³/с,

C_v = 0,43; Cs =1,57 ≈ 3,5 C_v..

для лимитирующего периода:

м³/с,

C_v = 0,36 C_s = 0,98 ≈ 2,5 C_v..

Расчетный сток за нелимитирующий период за весну определяется по разности:

Q_вес. = Q_р.г. – Q_меж. = 160,8 – 41,5 = 119,3м³/с.

а за нелимитирующий сезон (зима):

Q_зим. = Q_меж. – Q_л.-о. = 41,5 – 20,7 = 20,8 м³/с.

• Внутрисезонное распределение – принимается осредненным по каждой из трех групп водности ( многоводная – с обеспеченностью Р < 33%, средняя по водности 33<Р<66% и маловодная Р>66% ). Для выделения лет, входящих в отдельные группы водности необходимо суммарные расходы за сезоны расположить по убыванию и подсчитать их фактическую обеспеченность. Т.к. расчетная обеспеченность (Р = 80%) соответствует маловодной группе, дальнейший расчет производим для лет, входящих в маловодную группу. Для этого в графу «Суммарный сток» (табл. 8) выписываем расходы по сезонам, соответствующие обеспеченности Р>66%, а в графу «Годы» – записать годы, соответствующие этим расходам.

Среднемесячные расходы внутри сезона расположить в убывающем порядке с указанием календарных месяцев, к которым они относятся. Таким образом, первым окажется расход за наиболее многоводный месяц, последним – за маловодный месяц.

Для всех лет произвести суммирование расходов отдельно за сезон и каждый месяц. Принимая сумму расходов за сезон за 100%, определить % каждого месяца, входящего в сезон, а в графу «Месяц» записать наименование того месяца, который повторяется наиболее часто. Каждый месяц входящий в сезон, должен иметь свой процент от сезона.

Таблица 8

Вычисление внутрисезонного распределения стока р. Алей с. Староалейское

№	Годы	∑ сток	Р%	Среднемесячные расходы по убыванию
				месяц		Q		месяц		Q		месяц		Q		месяц		Q		месяц		Q
За весенний сезон
1	1983/84	121,9	73	5		59,9		4		44,9		6		17,1
2	1982/83	115,7	77	4		72,5		5		34,2		6		8,97
3	1980/81	112,5	81	4		73		5		25,8		6		13,7
4	1981/82	102,7	85	4		69,2		5		25		6		8,45
5	1967/68	100,3	88	4		69,6		5		24		6		6,7
6	1984/85	94,6	92	5		44,6		4		40,2		6		9,84
7	1963/64	70,4	96	4		31,8		5		27,5		6		11,1
∑		718,1				421				222				75,9
%		100	%	4		58,6		5		30,9		6		10,6
Летне- осенний сезон
1	1963/64	22,3	73	10		11,6		9		3,69		7		3,68		8		3,36
2	1971/72	21,3	77	7		7,71		8		5,32		9		4,23		10		4,01
3	1983/84	20	81	7		6,2		10		4,95		8		4,46		9		4,28
4	1982/83	19,5	85	10		6,69		7		4,81		8		4,11		9		3,86
5	1974/75	19,3	88	10		5,75		7		4,95		9		4,6		8		3,98
6	1964/65	18,6	92	7		5,4		10		5,18		8		4,17		9		3,89
7	1968/69	15,3	96	10		4,67		7		3,97		9		3,7		8		2,94
∑		136,3				48,1				32,9				28,9				26,3
%		100	%	10		35,3		7		24,1		8		21,2		9		19,3
	зимний сезон
1	1978/79	21,6	73		11		4,83		12		4,45		3		4,29		1		4,12		2		3,88
2	1975/76	18,4	77		11		5,70		12		3,61		1		3,50		2		2,86		3		2,73
3	1964/65	18,1	81		11		4,78		3		3,71		1		3,37		12		3,20		2		3,03
4	1981/82	17,5	85		11		4,48		3		3,82		12		3,32		1		2,97		2		2,95
5	1974/75	16,8	88		3		4,79		11		3,58		2		3,36		1		2,64		12		2,42
6	1971/72	15,8	92		11		5,16		12		3,61		3		2,66		2		2,26		1		2,06
7	1968/69	12,0	96		11		3,84		1		2,42		3		2,31		2		1,79		12		1,66
∑		120,2					33,6				25,2				22,8				19,8				18,7
%		100,0	%		11		27,9		12		21,0		3		19,0		1		16,5		2		15,6

Затем, умножая расчетный расход за сезон, определенный в части межсезонного распределения стока, на процентную долю каждого месяца А% (табл.8) вычисляется расчетный расход каждого месяца.

Например: м³/с .

Далее все расчеты сводятся в таблицу 9:

Таблица 9

Распределение годового стока

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	год
Q80% м^3/с	3,43	3,24	3,95	69,9	36,9	12,6	4,99	4,43	4,00	7,31	5,80	3,47	13,4
n, млн.с	2,68	2,43	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68
W80%, млн.м^3	9,2	7,9	10,6	181	98,8	32,8	13,4	11,9	10,3	19,6	15,0	11,7	422,2

Для окончательного расчета принимается то распределения годового стока, где годовой сток Р = 80% (W_80%) имеет меньшее значение (в нашем случае это распределение стока методом компоновки).