- •Тема 1. Предмет и задачи гидрологии.
- •Тема 2. Гидрология рек. Река и речной бассейн.
- •Характеристики бассейна и реки.
- •Тема 3. Речной сток и его характеристики.
- •Тема 4. Норма годового стока при различных периодах наблюдений. Норма годового стока при достаточном периоде наблюдений.
- •Погрешность гидрометрических измерений и расчетных характеристик.
- •Выбор расчетного периода.
- •Определение нормы годового стока при непродолжительном периоде наблюдений.
- •Определение нормы годового стока при отсутствии гидрометрических наблюдений.
- •Тема 5. Интегральные кривые стока.
- •Использование интегральной кривой стока и лучевого масштаба.
- •5.2.Интегральная кривая стока в косоугольных координатах
- •Метод Сапира и.Л.
- •Тема 6. Применение теории вероятностей к расчетам колебания годового стока
- •3. Коэффициент асимметрии характеризует степень несимметричности ряда рассматриваемой случайной величины относительно ее среднего значения и вычисляется по формуле
- •Относительные средние квадратические ошибки определения коэффициентов вариации Cv и асимметрии Cs вычисляются по формулам с.Н. Крицкого и м.Ф. Менкеля:
- •Величины этих ошибок даются в готовом виде в специальных таблицах (см. Таблицу 120 и таблицу 121).
- •Тема 7.Максимальный расход воды
- •Понятие максимального и максимального расчетного расходов
- •1.2.Факторы формирования максимальных расходов воды.
- •1.3. Вычисление максимальных расходов рек по гидрологическим наблюдениям
- •1.4. Вычисление максимальных расходов дождевых паводков при отсутствии материалов наблюдений
- •Формула д. Л.Соколовского.
- •2. Формула а.В. Огиевского.
- •3.Формула г.А. Алексеева
- •Тема 8. Минимальный расход воды.
- •Тема 9. Русловые процессы.
- •Расчеты стока наносов
- •Влекомые наносы.
- •Расчет заиления водохранилищ
- •Тема №10 Гидрологический режим водохранилищ. Водный баланс. Учет стока воды через гэс.
- •10.1.Типы водохранилищ
- •10.2. Гидрологический режим водохранилищ
- •10.2.1.Ветро-волновой режим
- •10.2.2.Уровненный режим
- •Тема 11. Гидрологические прогнозы при эксплуатации водохранилища.
- •11.1. Краткосрочные прогнозы притока воды.
- •11.2. Долгосрочные прогнозы притока воды.
- •Тема 12. Гидрологические расчеты и управление работой водохранилища при эксплуатации гэс.
Расчеты стока наносов
Степень насыщенности речного потока взвешенными наносами определяется мутностью воды , выражаемой обычно в граммах наносов на кубический метр (г/м3), = ,
где Р - вес наносов в пробе в граммах,
А - объем пробы воды в см3.
Максимальная мутность воды в реках наблюдается в периоды весеннего половодья и дождевых паводков и возрастает от водной поверхности ко дну.
Количество взвешенных наносов, проходящих через определенное живое сечение гидроствора в одну секунду, называется расходом взвешенных наносов R и расcчитывается по формуле:
R=0,001срQ=0,001срvcрВ кг/сек,
где ср- средняя мутность воды в г/м3,
Q - расход в м3/сек,
vср- средняя скорость потока,
В - площадь живого сечения в м2.
Средняя мутность сропределяется по нескольким пробам воды (или интегрально) батометром Молчанова на скоростных вертикалях гидроствора и равна для всего расхода реки:
ср= г/м3.
Через ежедневные расходы взвешенных наносов можно раcсчитать количество проносимых рекой наносов за декаду, месяц и год.
Влекомые наносы.
Частицы грунта, лежащие на дне, приходят в движение под воздействием гидродинамического давления, возникающего при обтекании их потоком.
Необходимо отметить, что деление наносов на взвешенные и влекомые условно, т.к. в зависимости от энергии потока одна и та же частица может быть и взвешена в потоке, а при уменьшенной скорости потока она же будет просто перекатываться по дну. Т.е. вид наносов есть функция скорости поток, размеров и массы частиц.
Закон Эри:
Веса влекомых частиц пропорциональны шестой степени скоростей:
, где d - вес соответствующей частицы.
Отсюда следует, что равнинные реки перемещают лишь песок, а горные - нередко большие валуны.
Нижняя предельная скорость равна , где
h - глубина вертикали
d - диаметр частиц.
Расход наносов Q =mdv,
где m - коэффициент скошенности, представляющий собой отношение объема движущихся частиц ко всему объему частиц в слое, толщиной d.
В результате экспериментов Г.И.Шамова получена зависимость:
Q=0,95 , где
d - диаметр частиц в метрах;
vcр - средняя скорость на вертикале; м/сек.
vср.н. - нижняя предельная скорость
Q - расход наносов в кг/(с.м); h - глубина вертикали.
Сток взвешенных наносов в пределах территории страны разнообразен:
наименьшая мутность = 10 - 50 г/м3;
среднерусская возвышенность = до 500 г/м3;
горные районы Кавказа, Средней Азии, Сибири количество наносов достигают нескольких тысяч граммов на м3, где нередки сходы селевых потоков.
Селевым паводкам способствуют:
Наличие на водосборе больших масс твердого материала;
Крутые склоны долин, большие уклоны потоков;
Близкое к поверхности земли расположение грунтовых вод.
Геологическое строение склонов бассейнов.
Физико-географические и климатические характеристики.
Селевые паводки обладают колоссальной разрушительной силой они уничтожают гидротехнические сооружения, мосты, здания, тоннели, города..., уносят тысячи человеческих жизней и неисчислимое количество живого мира.
Селевые потоки способны изменить русла рек, "строить" плотины, озера, которые затем образуют вторичные грязекаменные потоки, уничтожающие все на своем пути.
Так, во время селя в 1921 г. на р. Малой Алмаатинке было вынесено 2,5 млн. кубометров наносов и при пересчете оказалось, что с 1 км2 смыто 17-21 тыс.м3 материала.
В феврале 1911 года, уничтожив селения, гигантская сель, вследствие землетрясения и дождей образовала плотину, которая явилась причиной рождения Сарезского озера (Памир). Глубина у завала 540метров, длина озера около 60 км, площадью 87 км2. Гигантская чаша воды до сих пор угрожает всей нижележащей территории, а если учесть, что объем сели возрастает в 10 раз от первоначального объема первоисточника, то будет катастрофа.
Примеров можно вспомнить много, и, благодаря телевидению, Вы осведомлены о "дарах" Природы по стране и на Земле в целом (Кавказ-Кордонское ущелье в 2002 году).
Чтобы как-то противодействовать стихии, необходимы практические наблюдения, но освещенность территорий остается слабой (причины те же - некомпетентность, невежество властей с соответствующими последствиями, создают трудности, а затем их "героически" преодолевают).
Вычисление расходов влекомых наносов по данным наблюдениям.
Расход влекомых наносов определяют также двумя способами - аналитическим и графомеханическим.
Т.к. первый способ мы уже освоили в предыдущем случае, то рассмотрим расчет по графомеханическому способу. Для этого используется профиль сечения реки по гидроствору.
На этом профиле строят эпюру элементарных расходов влекомых наносов и планиметрируя ее, определяют расход влекомых наносов.
Рис. 9.1. Эпюры скоростей течения (1) и единичных расходов взвешенных наносов (2) по вертикалям р. Оби у г. Новосибирска за 5/VI 1950 г.
(к обработке расхода взвешенных наносов графомеханическим способом)
ДЕФОРМАЦИИ РУСЛА
В результате воздействия потока русло каждой реки непрерывно меняется.
Эти изменения можно разделить на две категории:
Ежегодные деформации русла осуществляются проходящим паводком и степень деформации русла зависит от скорости потока, длительности паводка, а также от морфологических особенностей долины русла
Многолетние деформации –следствие тектонических процессов, когда возможны поднятия и опускания отдельных участков суши;
изменения отметок уровней водоемов, куда впадают реки, в результате вековых колебаний водности;
систематического, совершающегося в течение длительного периода воздействия потока на русло в одном направлении.
Типы руслового процесса
В схеме ГГИ по характеру русловых и пойменных деформаций выделяются следующие типы руслового процесса (рис.9.2.,рис.9.3.:
Ленточногрядные
Побочные
Ограниченное меандрирование
Свободное меандрирование
Незавершенное меандрирование (пойменная многорукавность)
Осередковый (русловая многорукавность)
Имеются несколько модификаций критерия устойчивости русла рек
Приведу основное выражение коэффициента устойчивости , где d - средний диаметр частиц грунта,h – глубина потока, i - продольный уклон
Рис. 9.2. Типы руслового процесса: 1- ленточно-грядовый тип, 2- побочневый тип, 3-меандрирование ограниченное, 4-меандрирование свободное, 5-меандрирование незавершенное, 1А –осередковый тип или русловая многорукавность, 5А – пойменная многорукавность.
Рис. 9.3.