10601
.pdf80
3) Параметр асимметрии CS для расходов талых вод равнинных рек принимается
CS = 2CV |
(10) |
CS =0,36. |
|
Используя данные табл. 8 и [5, табл. 4], находятся ординаты ki теоретической кривой биномиального распределения максимальных расходов воды, которые записываются в табл. 9.
По результатам табл. 9 строится теоретическая кривая обеспеченности на клетчатке вероятности с умеренной асимметричностью в координатах модульного коэффициента ki и процента обеспеченности р
(рис.3). На теоретическую кривую наносятся наблюденные точки из табл.8.
Для большей достоверности проводится оценка его погрешности: а) По расходу. Величина относительной средней квадратической
ошибки средней многолетней величины ряда вычисляется по формуле
εQ = |
CV |
|
100% , |
(11) |
|
|
n |
|
|||
|
|
|
|
|
εQ = 0,2018 100 =4,03%.
б) По параметру вариации. Величина относительной средней квадратической ошибки коэффициента изменчивости при определении CV методом моментов
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
εCV = |
|
1+C |
2V |
100% |
, |
(12) |
||||
|
|
|
|
|
2n |
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
εCV |
= |
1+0,182 |
100 =16,07% . |
|
|||||||
|
|
2 |
20 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Если |
εC |
больше 5%, то |
количество |
лет наблюдений |
n=20 |
||||||||
|
|
V |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
недостаточно для достоверности расчета. Необходимо определить число лет наблюдений.
n=50∙(1+CV)2, |
(13) |
n= 50∙(1+0,18)2 = 70 лет.
Далее для определения параметров кривой обеспеченности следует заполнить табл.8 (первые три столбика) для 70-ти лет наблюдений n = 70,
если таковые имеются в [1] и пересчитать величины Qi , CV, CS , εQ , εCV .
Если число лет наблюдений недостаточно, расчет проводится иначе, по [3, 6]. В настоящих методических указаниях этот расчет не рассматривается.
81
Таблица 8 – Вспомогательные вычисления к определению параметров кривой обеспеченности
|
|
|
|
|
Qmax |
в убывающем |
Процент |
|
|
Qi max |
|
|
|||||||
|
|
3 |
|
|
обеспеченности |
|
|
|
2 |
||||||||||
№ п/п |
Год |
Qmax , м /с |
|
|
|
|
|
|
3 |
|
m |
|
ki |
= |
|
|
|
ki - 1 |
(ki - 1) |
|
|
|
|
|
|
|
Qmax |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
порядке, м /с |
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
p = n +1 100% |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
1 |
2 |
3 |
|
|
|
|
|
4 |
|
5 |
|
|
|
6 |
|
7 |
8 |
||
1 |
1938 |
63,4 |
|
|
|
|
|
162 |
|
4,8 |
|
1,25 |
|
0,25 |
0,0625 |
||||
2 |
1939 |
115,0 |
|
|
|
|
|
158 |
|
9,5 |
|
1,22 |
|
0,22 |
0,0484 |
||||
3 |
1940 |
122,0 |
|
|
|
|
|
157 |
|
14,3 |
|
1,22 |
|
0,22 |
0,0484 |
||||
4 |
1941 |
118,0 |
|
|
|
|
|
155 |
|
19,0 |
|
1,20 |
|
0,20 |
0,0400 |
||||
5 |
1942 |
115,0 |
|
|
|
|
|
145 |
|
23,8 |
|
1,12 |
|
0,12 |
0,0144 |
||||
6 |
1948 |
158,0 |
|
|
|
|
|
144 |
|
28,6 |
|
1,12 |
|
0,12 |
0,0144 |
||||
7 |
1949 |
124,0 |
|
|
|
|
|
144 |
|
33,3 |
|
1,12 |
|
0,12 |
0,0144 |
||||
8 |
1950 |
155,0 |
|
|
|
|
|
138 |
|
38,1 |
|
1,07 |
|
0,07 |
0,0049 |
||||
9 |
1951 |
112,0 |
|
|
|
|
|
134 |
|
42,9 |
|
1,04 |
|
0,04 |
0,0016 |
||||
10 |
1952 |
144,0 |
|
|
|
|
|
126 |
|
47,6 |
|
0,98 |
|
-0,02 |
0,0004 |
||||
11 |
1953 |
126,0 |
|
|
|
|
|
125 |
|
52,4 |
|
0,97 |
|
-0,03 |
0,0009 |
||||
12 |
1954 |
113,0 |
|
|
|
|
|
124 |
|
57,1 |
|
0,96 |
|
-0,04 |
0,0016 |
||||
13 |
1955 |
125,0 |
|
|
|
|
|
122 |
|
61,9 |
|
0,94 |
|
-0,04 |
0,0016 |
||||
14 |
1956 |
138,0 |
|
|
|
|
|
118 |
|
66,7 |
|
0,91 |
|
-0,09 |
0,0081 |
||||
15 |
1957 |
157,0 |
|
|
|
|
|
115 |
|
71,4 |
|
0,89 |
|
-0,11 |
0,0121 |
||||
16 |
1958 |
162,0 |
|
|
|
|
|
115 |
|
76,2 |
|
0,89 |
|
-0,11 |
0,0121 |
||||
17 |
1959 |
134,0 |
|
|
|
|
|
113 |
|
81,0 |
|
0,88 |
|
-0,12 |
0,0144 |
||||
18 |
1960 |
112,0 |
|
|
|
|
|
112 |
|
85,7 |
|
0,87 |
|
-0,13 |
0,0169 |
||||
19 |
1961 |
144,0 |
|
|
|
|
|
112 |
|
90,5 |
|
0,87 |
|
-0,13 |
0,0169 |
||||
20 |
1962 |
145,0 |
|
|
|
|
|
63,4 |
|
95,2 |
|
0,49 |
|
-0,51 |
0,2601 |
||||
Число лет |
|
20 |
|
|
|
20 |
|
т – порядковый |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
∑Qi max |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
наблюдений |
|
∑Qi max =2582,4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
||
|
|
|
|
1 |
|
=129,12 |
номер года в |
∑ki =20,01 |
∑(ki - 1)=0,03 |
∑(ki - 1) =0,59 |
|||||||||
|
Q = |
|
|||||||||||||||||
n=20 |
|
1 |
|
|
|
убывающем порядке |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
20 |
|
|
|
|
|
|
|
82
Таблица 9 – Ординаты теоретической кривой биномиального распределения максимальных расходов воды
|
|
|
|
|
Нормированное отклонение Ф(р, СS) при обеспеченности p, % |
|
|
|
||||||||||||||
|
|
0,01 |
0,1 |
1 |
3 |
5 |
10 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
60 |
70 |
75 |
80 |
90 |
95 |
97 |
99 |
99,9 |
|
Отклонения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ординат кривой |
|
4,61 |
3,66 |
2,61 |
2,04 |
1,75 |
1,92 |
0,32 |
0,63 |
0,47 |
0,19 |
0,07- |
0,31- |
0,57- |
0,71- |
0,85- |
1,23- |
1,25- |
1,70- |
2,03- |
2,54- |
|
распределения |
Фp% |
|||||||||||||||||||||
от середины |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CV=1, CS =0,36 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Действительные |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
отклонения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-0,01 |
-0,06 |
-0,10 |
-0,13 |
-0,15 |
-0,22 |
-0,23 |
-0,31 |
-0,37 |
-0,46 |
|
ординаты от |
Фp%·CV |
0,83 |
0,66 |
0,47 |
0,37 |
0,32 |
0,35 |
0,06 |
0,11 |
0,08 |
0,03 |
|||||||||||
середины для |
||||||||||||||||||||||
расчетной |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
CV=0,18 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Модульный |
kр%= |
1,83 |
1,66 |
1,47 |
1,37 |
1,32 |
1,35 |
1,06 |
1,11 |
1,08 |
1,03 |
0,99 |
0,94 |
0,90 |
0,87 |
0,85 |
0,78 |
0,77 |
0,69 |
0,63 |
0,54 |
|
коэффициент |
||||||||||||||||||||||
Фp%·CV+1 |
||||||||||||||||||||||
kр% |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Максимальный |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Qp% |
Qp%= |
236 |
214 |
190 |
177 |
170 |
174 |
137 |
143 |
139 |
133 |
128 |
121 |
116 |
112 |
110 |
101 |
99 |
89 |
81 |
70 |
|
·kр% |
||||||||||||||||||||||
расход |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
83
84
Вывод: как видно из рис. 3, наблюденные точки достаточно близко расположены к теоретической кривой, что говорит о надежности проведенного расчета и кривая обеспеченности может служить для достоверного определения расчетных максимальных расходов. Если же наблюденные точки окажутся за пределами теоретической кривой, то необходимо проверить расчет и выяснить причину отклонения. В случае, если ошибки не будет обнаружено, произвести перерасчет теоретической кривой обеспеченности, изменяя значение CS, а в некоторых случаях и CV
по [3, 6].
3.3 Определение расчетных расходов воды
Расчетные ежегодные вероятности превышения максимальных расходов воды устанавливаются для двух расчетных случаев - основного и поверочного в зависимости от класса гидротехнического сооружения в соответствии со СНиП [4, табл. 2]:
Ежегодные вероятности p %, превышения расчетных максимальных расходов воды
Расчетные случаи |
|
Классы сооружений |
|
||
I |
II |
III |
IV |
||
|
|||||
Основной |
0,1 |
1,0 |
3,0 |
5,0 |
|
Поверочный |
0,01* |
0,1 |
0,5 |
1,0 |
* С учетом гарантийной поправки в соответствии с СП 33-101.
В задании данной работы определен IV класс гидроузла. По табл. 9 выписываются расчетные расходы воды:
Qð=5% = 170 м3/с – основной случай;
Qð=1% = 190 м3/с – поверочный случай.
3.4 Расчет твердого стока
Твердый сток определяется движением донных и взвешенных наносов. Взвешенные наносы характеризуются содержанием взвешенных частиц в единице объема воды. Весовой сток взвешенных наносов воды определяется по среднемноголетнему стоку выражением:
РВ = ρ∙V , т, |
(14) |
где ρ = 800 г/м3 – мутность (по п. 2.2); V = 3980,0∙106 м3 – объем стока воды за расчетный год по табл.7.
РВ =800∙3980,0∙106 = 3185520,3∙106 г = 3185520,3 т.
85
Общий объем годовых наносов определяется по формуле Б.П. Полякова [7]:
VH = |
PÂ |
(1 |
+ |
β |
) , м3, |
(15) |
||
|
γ |
|
||||||
|
γ |
 |
|
|
Ä |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где γ – удельный вес взвешенных наносов γ = 0,7÷0,9 т/м3, принимается для расчета γ = 0,8 т/м3; γÄ – удельный вес донных наносов γÄ = 1,5÷1,7
т/м3, |
принимается γÄ |
= 1,6 т/м3; β – доля донных наносов от взвешенных. |
|
Для |
равнинных рек β= 0,05÷0,1; для горных рек β= 0,1÷1,0. Принимается |
||
β = 0,1. |
|
|
|
|
VH = |
3185520,3 (1+ |
0,1) = 4230769,2 м3. |
|
|
0,8 |
1,6 |
4Водохозяйственные расчеты
4.1Построение кривых площадей и объемов водохранилища
Кривая площадей F = f(Н) зеркала водохранилища строится путем планиметрирования плана водохранилища в горизонталях (рис. 4). Площадь зеркала вычисляется для каждой горизонтали.
Кривая объемов V = f(Н) водохранилища строится на основании суммирования частных объемов между смежными горизонталями. Частные объемы определяются между смежными горизонталями по формуле трапеций:
∆V |
= Fn + Fn+1 ∆H |
, м3, |
(16) |
i |
2 |
|
|
|
|
|
|
где Fn , Fn+1 – площади зеркала, заключенные |
между |
смежными |
горизонталями в масштабе; ∆Н – расстояние по высоте между горизонталями.
Результаты вычислений сводятся в табл. 10.
По данным табл. 10 строятся графики кривых площадей F = f(Н) зеркала водохранилища и его объемов V = f(Н), рис. 5.
86
Таблица 10 – Значение площадей зеркала воды и объемов водохранилища для заданных отметок в горизонталях
Отметки |
|
Fi ∙106, м2 |
∆Vi 106 , м3 |
V = ∑∆Vi ∙106 , м3 |
|
горизонталей, |
∆Н, м |
||||
H, м |
|
|
|
|
|
0 |
5 |
1,2 |
15,8 |
0,0 |
|
|
|
|
|||
5 |
|
5,1 |
|
15,8 |
|
5 |
33,5 |
||||
|
|
|
|||
10 |
8,3 |
49,3 |
|||
|
|
||||
5 |
56,8 |
||||
|
|
|
|||
15 |
14,4 |
106,1 |
|||
|
|
||||
5 |
91,0 |
||||
|
|
|
|||
20 |
22,0 |
197,1 |
|||
|
|
||||
5 |
128,8 |
||||
|
|
|
|||
25 |
29,5 |
325,9 |
|||
|
|
||||
5 |
174,5 |
||||
|
|
|
|||
30 |
40,3 |
500,4 |
|||
|
|
||||
5 |
228,8 |
||||
|
|
|
|||
35 |
51,2 |
729,2 |
|||
|
|
||||
5 |
292,8 |
||||
|
|
|
|||
40 |
65,9 |
1022,0 |
|||
|
|
||||
5 |
357,5 |
||||
|
|
|
|||
45 |
77,1 |
1379,5 |
|||
|
|
||||
5 |
416,5 |
||||
|
|
|
|||
50 |
89,5 |
1796,0 |
|||
|
|
||||
5 |
481,5 |
||||
|
|
|
|||
55 |
103,1 |
2277,5 |
|||
|
|
||||
|
|
|
|
|
4.2 Годичное регулирование стока воды водохранилищем аналитическим методом без учета потерь
Регулирование стока аналитическим методом без учета потерь на фильтрацию, испарение и льдообразование является предварительным и производится в табличной форме, табл. 11.
Сток за каждый месяц берется из табл. 7.
По условию задания (см. бланк задания п.2.4) годовой объем потребления воды из водохранилища определяется выражением:
Vïîòðãîä = 0,9 Vгод ,
где Vгод = 3980,0∙106 м3 – объем стока воды за расчетный год по табл.7.
Vïîòðãîä = 0,9∙3980,0∙106 = 3615,6∙106 м3.
87
Рисунок 4 – План участка реки
88
89
Считается, что потребление воды по месяцам равномерное, поэтому величина годового потребления разделена на 12 месяцев:
Vïîòðìåñ = |
V |
= |
3615,6 |
106 |
6 |
3 |
ãîä |
12 |
= 301,3 10 |
|
м . |
||
|
12 |
|
|
|
|
Регулирование должно осуществляться так, чтобы объем недостатка воды мог покрыть его избытком. Водохранилище заполняется водой в период наибольшего притока (в половодье или паводок) на сумму всего объема недостатка воды.
Объем воды в колонке недостаток (∑5-го столбика) определяет полезный объем водохранилища, который требуется для регулирования. В случае если ожидается большой осенний паводок, то полезный объем водохранилища принимается меньше на величину избытка в этих осенних месяцах.
Таблица 11 – Аналитический расчет годичного регулирования стока без учета потерь
|
Объем,∙106 м3 |
Разность между |
Режим работы |
|||
|
стоком и |
водохранилища, |
||||
Месяц |
|
|
потреблением, 106 м3 |
106 м3 |
||
|
|
|
|
Объем |
Объем |
|
|
|
|
|
|
||
|
Сток |
Потребление |
Избыток |
Недостаток |
воды в |
|
|
сброса |
|||||
|
|
|
|
|
чаше |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
I |
83,8 |
301,3 |
|
217,5 |
464,6 |
|
II |
66,5 |
301,3 |
|
234,8 |
229,8 |
|
III |
71,5 |
301,3 |
|
229,8 |
0,0 |
|
IV |
598,8 |
301,3 |
297,5 |
|
297,5 |
|
V |
1159,7 |
301,3 |
858,4 |
|
1155,9 |
|
VI |
627,3 |
301,3 |
326,0 |
|
1193,9 |
288,0 |
VII |
377,7 |
301,3 |
76,4 |
|
1193,9 |
76,4 |
VIII |
185,1 |
301,3 |
|
116,2 |
1077,7 |
|
IX |
295,5 |
301,3 |
|
5,8 |
1071,9 |
|
X |
275,9 |
301,3 |
|
25,4 |
1046,5 |
|
XI |
141,8 |
301,3 |
|
159,5 |
887,0 |
|
XII |
96,4 |
301,3 |
|
204,9 |
682,1 |
|
∑ |
3980 |
3615,6 |
1558,3 |
1193,9 |
|
|
Проводится проверка расчета:
∑2-го столбика - ∑3-го столбика = ∑4-го столбика - ∑5-го столбика. 3980 - 3615,6 = 1558,3 - 1193,9.
364,4 = 364,4.
Полезный объем водохранилища равен VПЛЗ = 1193,9∙106 м3.