- •Сибирский федеральный университет н.В. Балацкая Науки о земле
- •Введение
- •1. Водно-балансовые расчеты
- •1.1 Уравнение для произвольного контура
- •Уравнение речных бассейнов
- •1.3 Уравнения для многолетнего периода
- •1.4. Водный баланс озер
- •2. Норма годового стока и его распределение.
- •2.2. Определение нормы годового стока при наличии длительных гидрометрических наблюдений
- •2.3 Внутригодовое распределение стока.
- •Средний многолетний слой стока с речного бассейна
- •3. Расчет значений годового стока различной обеспеченности
- •3.1. Определение коэффициентов вариации и ассиметрии при наличии длительного ряда наблюдений
- •4. Расчет минимальных расходов воды
- •4.1 Определение минимальных расходов различной обеспеченности при наличии гидрометрических наблюдений
- •4.2 Определение расчетных минимальных расходов при отсутствии или недостаточности гидрометрических наблюдений
- •5. Максимальные расходы воды
- •5.1 Расчет максимальных расходов при наличии ряда наблюдений.
- •5.2 Определение максимальных расходов при отсутствии или недостаточности наблюдений.
- •5.3 Расчет по формулам максимальных расходов дождевых паводков
- •5.4 Дождевые максимумы.
- •Заключение
- •Библиографический список
- •Оглавление
- •3. Расчет значений годового стока различной обеспеченности 24
Средний многолетний слой стока с речного бассейна
мм
Пример 2.2 Определить норму годового стока р. Чулым (F = 168000 км2) по данным многолетних наблюдений, который составляет 25 лет, он достаточен для определения многолетней нормы как средней величины за весь период наблюдений. Cv = 0,22
Для определения нормы годового стока р. Чулым воспользуемся таблицей годовых модулей стока за весь период наблюдений.
№ п/п |
Годовой модуль стока, л/сек с 1 км2 |
0 |
6,55 |
1 |
9,1 |
2 |
8,2 |
3 |
8,18 |
4 |
7,7 |
5 |
9,0 |
6 |
7,9 |
7 |
7,5 |
8 |
8,28 |
9 |
9,65 |
10 |
6,2 |
11 |
4,8 |
12 |
5,7 |
13 |
8,4 |
14 |
8,45 |
15 |
8,82 |
16 |
9,95 |
17 |
12,0 |
18 |
11,2 |
19 |
10,4 |
20 |
7,98 |
21 |
7,4 |
22 |
9,6 |
23 |
8,5 |
24 |
11,1 |
25 |
11,5 |
3. Расчет значений годового стока различной обеспеченности
Выше рассмотрены способы определения нормы годового стока как основной и устойчивой характеристики водных ресурсов реки. Однако для водохозяйственного использования реки недостаточно иметь сведения только о норме стока. Необходимы также данные о величинах стока в малодойные и многоводные" годы различной обеспеченности. Например, для гидроэнергетики, водоснабжения и орошения нужно знать сток маловодных лет, что гарантирует от возможных перебоев в потреблении воды. При этом чем выше гарантия, тем меньшая часть общего стока реки используется. В случае проектирования мероприятий по защите от наводнений основной интерес представляет сток в многоводные годы.
Таким образом, общей задачей расчета годового стока является установление средней многолетней величины и возможных его колебаний на весь период службы гидротехнических сооружении.
В инженерных расчетах интересуются относительно короткими промежутками времени, в течение которых климат и определяемые им характеристики стока можно принять устойчивыми. Допущение относительной устойчивости средних характеристик колебания климата и стока на протяжении времени службы гидротехнических сооружений позволяет распространить на будущее те характеристики стока, которые наблюдались в прошлом.
В настоящее время расчеты годового стока для водохозяйственных целей представляются в виде количественной его оценки, отвечающей той или иной заданной обеспеченности или повторяемости ('в среднем один раз в ТУ лет) без указания срока наступления расчетных величин. Расчетная обеспеченность назначается обычно исходя из соображений о степени бесперебойности работы сооружения. Годовой сток различной заданной повторяемости определяется по кривым обеспеченности. С этой целью по материалам непосредственных наблюдений строятся эмпирические кривые. Сглаживание и экстраполяция эмпирических кривых обеспеченности осуществляется графически или аналитически с использованием некоторых типовых уравнений, соответствующих очертанию эмпирических кривых.
Графическая экстраполяция с предварительным спрямлением кривой на специальной клетчатке возможна при наличии длинного ряда наблюдений, а также, если экстраполяция незначительна.
Аналитические сглаживание и экстраполяция (практически только ею и пользуются) применяются при ограниченных рядах наблюдений или при наличии длинного ряда, когда требуется перенести параметры кривой обеспеченности методом аналогии на неизученные реки.
Сглаживание, или выравнивание, эмпирических кривых распределения в данном случае заключается в том, что эмпирическая кривая заменяется такой теоретической кривой, моменты площади которой равны моментам площади эмпирической кривой.
Сопоставление эмпирических кривых обеспеченности годовых, максимальных и минимальных расходов, объемов паводков и других элементов стока с некоторыми теоретическими кривыми обеспеченности, построенными для распределения случайных величин, показали их достаточно хорошее совпадение. Поэтому эти теоретические кривые и используются как техническое средство для сглаживания и экстраполяции эмпирических кривых до заданных пределов обеспеченности.
Наибольшее распространение в практике гидрологических расчетов получила биномиальная асимметричная кривая, или кривая распределения Пирсона III типа.
Широко используются также кривые С. Н. Крицкого и М. Ф. Менкеля, которые являются обобщением биномиальной асимметричной кривой. Можно пользоваться и другими теоретическими кривыми при хорошем их соответствии эмпирическим кривым, построенным по наблюденным величинам стока. По теоретическим кривым и устанавливаются расчетные значения стока заданных обеспеченностей.
Для построения теоретической кривой обеспеченности, которая бы соответствовала эмпирической кривой, необходимо по данным наблюдений вычислить значения параметров ее дифференциального уравнения и произвести его интегрирование.
Параметрами теоретических кривых обеспеченности являются:
средняя многолетняя величина, или норма, годового стока (Qo, Мo);
коэффициент вариации, или изменчивости, годового стока ();
коэффициент асимметрии годового стока ().
Значения коэффициентов Cv и Cs годового стока, так же как и его нормы, определяются различными методами, в зависимости от наличия материалов наблюдений.