КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА ПО ГИДРОЛОГИИ

Номер варианта студент выбирает по последней цифре своего шифра, период наблюдений 10 лет — с года, на который оканчивается предпоследняя цифра. Например, если шифр 77019, то вариант 9, а период наблюдений (годы) с 1971 по 1980 год.

( Контрольная работа выполняется в рукописном варианте )

Гидрологические расчеты.

Общие сведения о гидрологических расчетах

Главная задача инженерной гидрологии – определение гидрологических характеристик, количественно описывающих гидрологический режим рек. Гидрологические характеристики, которые используют при проектировании водохозяйственных объектов различного назначения (речных гидротехнических сооружений, гидромелиоративных систем, систем водоснабжения и т. д.) и обеспечении их надежной эксплуатации, называют расчетными. К ним относятся: среднегодовые, максимальные и минимальные расходы воды, распределение стока внутри года, гидрографы половодий и паводков, расходы и сток наносов.

В зависимости от полноты исходной информации в практике гидрологических расчетов могут встречаться следующие три случая:

а) при наличии данных гидрометрических наблюдений — непосредственно по этим данным;

б) при недостаточности данных гидрометрических наблюдений — приведением их к многолетнему периоду по данным рек-аналогов с более длительными рядами наблюдений;

в) при отсутствии данных гидрометрических наблюдений — по формулам с применением данных о реках-аналогах и картам, основанным на совокупности наблюдений всей сети гидрометрических станций и постов изучаемого района.

Норма стока

Количество воды, стекающей с данного бассейна за год, называют годовым стоком. Годовой сток в каком-либо створе реки непостоянен во времени. Он непрерывно колеблется в зависимости от климатических (осадки, испарение и др.) и физико-географических (рельеф, площадь и форма бассейна, его почвенный и растительный покров, озерность, залесенность и т.д.) факторов. Длительными наблюдениями установлено, что колебания годового стока носят циклический характер, выражающийся в последовательной смене много- и маловодных лет.

Среднеарифметическое значение годового стока за многолетний период такой продолжительности, при увеличении которой полученное среднее значение существенно не меняется, называют нормой стока.

Норма стока - очень важная гидрологическая характеристика, которую приходится определять при проектировании гидротехнических сооружений, гидромелиоративных систем и других водохозяйственных объектов. При этом исходят из стационарности процессов стока, то есть его неизменности на протяжении будущего периода эксплуатации водохозяйственного объекта, соизмеримого с длительностью предшествующего периода наблюдений. Если под влиянием каких-либо причин, например в результате хозяйственной деятельности человека, физико-географические условия рассматриваемого бассейна или района существенно изменяются, в норму стока вносят поправки, учитывающие эти изменения.

1. Определить среднюю многолетнюю величину (норму) годового стока при наличии данных наблюдений.

Исходные данные: среднегодовые расходы воды реки пункт с 19 по 19 ... год.

Ряд наблюдений должен быть однородным, репрезентативным и достаточным.

Однородность ряда может быть нарушена строительством плотины на реке, больших мелиоративных систем, порубкой леса сразу на большой площади водосбора и т. д., она проверяется с помощью критериев однородности.

Репрезентативность или представительность ряда выявляется построением сокращенной интегральной кривой, с помощью которой из многолетнего ряда наблюдений исключаются неполные циклы водности. Цикл — это сочетание многоводных, маловодных и средних по водности лет. Включение в расчетный период одной многоводной фазы дает преувеличение, только маловодной — преуменьшение нормы стока. Год является многоводным, если значение среднего расхода больше нормы стока. Маловодным, если значение среднегодового расхода меньше нормы.

Однородность и репрезентативность ряда наблюдений в контрольной работе не проверяются.

При наличии длительных (50—80 лет) наблюдений и неизмененных физико-географических и хозяйственных условий, а также, если период наблюдений включает не менее двух полных циклов колебаний водности реки, величина среднего многолетнего стока вычисляется по формуле:

м³/с (1)

где Q_i — средний годовой сток за i-й год;

п — число лет наблюдений (для уменьшения объема расчетов, период наблюдений сокращен до 10 лет).

Пример. Определить среднюю многолетнюю величину годовых расходов реки Обнора у п. Шарна по данным с 1967 по 1976 гг. (10 лет).

м³/с (1)

Напомним, что расход воды — это объем воды, протекающей через живое сечение потока в единицу времени.

Полученную норму в виде среднего многолетнего расхода воды требуется выразить через другие характеристики стока: модуль, слой, объем и коэффициент стока.

Модуль стока — количество воды, стекающее с единицы площади водосбора в единицу времени.

Средний многолетний модуль стока вычислить по соотношению:

л/с км² (2)

где F — площадь водосбора, км² (приложение 1).

Объем стока — объем воды, стекающей с водосбора за какой-либо интервал времени.

Вычислить средний многолетний объем стока за год:

W₀= Q₀ T = 12,4 ^.31,54^.10⁶ = 391,1 10⁶ м³ (3)

где Т – число секунд в году, равное 31,54^.10⁶

Слой стока — количество воды, стекающее с водосбора за какой-либо интервал времени, равное толщине слоя, равномерно распределенного по площади этого водосбора. Слой стока выражается в мм.

Средний многолетний слой стока вычислить по зависимости:

мм/год (4)

Коэффициент стока — отношение величины (объема или слоя) стока к количеству выпавших на площадь водосбора осадков, обусловивших возникновение стока.

Средний многолетний коэффициент стока

(5)

где х₀- средняя многолетняя величина осадков в год ( приложение 1)

Оценка репрезентативности (достаточности) ряда наблюдений определяется величиной относительной среднеквадратической ошибки средней многолетней величины (нормы) годового стока, вычисляемой по формуле:

(6)

где C_V — коэффициент изменчивости (вариации) годового стока; длина ряда считается достаточной для определения Q_o, если ε_Q≤10%. Величина среднего многолетнего стока при этом называется нормой стока.