poper

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования

«НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ТОМСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

Инженерная школа природных ресурсов

Отделение геологии

05.03.06 «Экология и природопользование»

Построение поперечных профилей и вычисление морфометрических характеристик русла

Вариант №11

По дисциплине:

Гидрогеология и гидрология

Выполнила: Свиридова А.С., студентка гр.2Г81

Проверила: Решетько М.В.

Томск – 2020

Цель работы: Научиться строить поперечный профиль русла по данным инженерных изысканий и вычислять его характеристики.

Задание к работе: 1. Построить поперечный профиль русла; 2. Определить характеристики поперечного сечения реки при рабочем уровне воды; 3. Определить морфометрические характеристики русла: площадь сечения, ширину реки, среднюю глубину, наибольшую глубину, смоченный периметр, гидравлический радиус.

Ход выполнения работы:

1. Используя исходные данные, заполнила таблицу №1 в приложении Excel.

Рисунок 1. Исходные данные таблицы в Excel

2. По данным из таблицы был получен график.

Рисунок 2. График построения поперечного сечения реки по исходным данным

3. Из исходных данных, мой рабочий уровень составил 207 метров, следом вычислила отметку дна, м. Бс по формуле: 207 – h, м, где h= глубина со срезкой, и занесла в таблицу.

Рисунок 3. Исходные данные глубины со срезкой

Рисунок 4. Таблица с занесенными значениями отметок дна, м. БС

4. Вычисляем площадь поперечного сечения реки F, [м²], пользуясь формулой:

где ℎ𝑛 – глубина воды в промерных точках, [м]; 𝑏𝑛 – расстояние между промеренными точками, [м]. Полученные значения для каждого промежутка заносим в таблицу и в последнем столбце получаем суммарную площадь:

Рисунок 5. Таблица с площадью поперечного сечения реки.

5. Вычисляем значение смоченного периметра реки χ, [м], пользуясь формулой:

;

где – глубина воды в промерных точках, [м]; – расстояние между промеренными точками, [м]. Полученные значения для каждого промежутка заносим в таблицу и в последнем столбце получаем суммарный периметр:

Рисунок 6. Таблица со смоченным периметром

6. Вычисляем ширину реки B, [м], пользуясь формулой:

;

где – расстояние от постоянного начала последней промерной точки, [м]; – расстояние от постоянного начала 1-ой промерной точки.

7. Вычисляем среднюю глубину реки , [м], пользуясь формулой:

;

где F – площадь поперечного сечения реки, [м²]; B – ширина реки, [м].

8. Исходя из данных, получаем значение наибольшей глубины реки, [м], равное 7,76м.

9. Вычисляем гидравлический радиус R, [м], пользуясь формулой:

м;

где F – площадь поперечного сечения реки, [м²]; χ – смоченный периметр реки, [м].

10. Итоговая работа в Excel имеет вид:

Рисунок 7. График и таблица.

Ответы на контрольные вопросы:

1. Площадь поперечного сечения реки (F), [м²] – сумма площадей трапеций и треугольников, вычисляемых по формуле:

;

где – глубина воды в промерных точках, [м]; – расстояние между промеренными точками, [м].

Ширина реки (B), [м] - это расстояние между урезами воды, вычисляемое по разности расстояний от постоянного начала до урезов дальнего и ближнего берегов.

Средняя глубина реки , [м] - частное от деления площади поперечного сечения на ширину реки.

Наибольшая глубина реки – самое большое значение глубины реки.

Смоченный периметр – значение, определяющееся по формуле:

;

где – глубина воды в промерных точках, [м]; – расстояние между промеренными точками, [м].

Гидравлический радиус R, [м] – это частное от деления площади поперечного сечения на длину смоченного периметра.

2. Значения гидравлического радиуса и средней глубины реки близки, так как для рек с относительной шириной значение гидравлического радиуса при свободном ото льда русле близко к средней глубине.

3. Водное сечение при открытом русле совпадает с поперечным сечением. При наличии ледяного покрова верхней границей водного сечения является кромка погруженного в воду льда, поэтому его площадь в этом случае меньше площади поперечного сечения на площадь погруженного льда.

Живое сечение – это часть водного сечения, в которой наблюдается течение воды. Области сечения, где течение не наблюдается, называются мертвыми пространствами. В частном случае, когда мертвые пространства отсутствуют, живое и водное сечения совпадают.

Вывод: в ходе лабораторной работы мной был приобретён опыт в построении поперечного профиля русла по данным инженерных изысканий и вычислении его характеристик.