Міністерство освіти і науки України
Інститут екології та БЖД
Кафедра гідравліки
Практичні заняття з дисципліни:«Загальна гідрологія»
варіант № 15
Дніпропетровськ 2004.
Зміст
1.Гідрологіческіе розрахунки.
1.1.Гідрологіческіе розрахунки за відсутності спостережень.
1.1.1 Визначення максимальних витрат талих вод.
1.1.2 Максимальні дощові витрати.
1.1.3 Максимальний обсяг стоку талих вод.
1.1.4 Максимальний обсяг дощового стоку.
1.1.5 Середній багаторічний стік річок.
1.1.6 Мінімальний стік.
1.1.7 Випаровування з водної поверхні.
1.2. гідрологічні розрахунки при малих спостережень.
1.2.1 Гідрологічні розрахунки за наявності спостережень.
1.2.2. Побудова теоретичної кривої забезпеченості та визначення розрахункових витрат річки при короткому ряді спостереження.
1.2.3. Побудова до забезпеченості при довгому ряді спостереження і визначення розрахункових відміток рівнів води.
2. Розрахунки водосховища.
2.1. Побудова кривих площ і обсягів водосховищ.
2.2 Призначення розрахункових рівнів та обсягів водосховища.
3.Камеральная обробка вимірів швидкостей і витрат річки.
3.1. Визначення середніх швидкостей по глибині.
3.2. Вимірювання витрати річки.
Гідрологічні розрахунки за відсутності спостереження.
Мета роботи: визначення максимальних і мінімальних значень витрат і обсягів стоку річки.
Так як відповідно до завдання гідротехнічні споруди комплекси очищення стічних вод відносяться до 4 класу капітальності, виробляються для забезпеченості Р - 1%, 5%, 10%.
Гідрологічні розрахунки для розглянутого басейну річки проводяться при наступних вихідних даних:
1. Варіант 15.
2. Район будівництва «Кіровоград».
3. Площа водозбору F, км 2 - 20,0.
4. Залісненій басейну F л., Км 2 - 1,0.
5. Площа водойм у басейні F в., Км 2.
Максимальні витрати талих вод.
1.1.1Определеніе максимальних витрат талих вод.
Максимальні витрати талих вод при проектуванні водопропускних споруд на річках (з постійним водотоком і пересихаючих) визначаються за формулою ГГИ, прийнятої для площ водозбору від елементарно малих (менше 1 км 2) до 20000 км 2.
Q p = K 0 h p μ / (F + b) n δ 1 δ 2 δ 3 F, м 3 / с.
Де: h p - шар весняного стоку в мм;
K 0 - Параметр характеризує дружність повені;
μ - коефіцієнт, що враховує нерівність статистичних параметрів шару стоку і максимальних витрат;
F - площа водозбору в км 2;
n - показник ступеня, що характеризує зменшення відношення максимальної витрати до шару стоку в залежності від площі водозбору;
δ 1 - коефіцієнт, що враховує зниження максимальних витрат річки, зарегульованою озерами і водосховищами в басейні;
δ 2 - коефіцієнт, що враховує зниження максимальних витрат річки в заболочених та лісових басейнах;
δ 3 - коефіцієнт, що враховує зниження витрат повені за допомогою оранки площі водозбору;
b - емпіричний параметр, що враховує зниження інтенсивності редукції модуля максимального стоку.
Коефіцієнт δ 1 знаходимо за таблицею 1.
«Зниження максимальних витрат залежно від площі водойм в басейні».Коефіцієнт δ 1 = 0,9
Так як за завданням болота та ліси в даній річці відсутні то Коефіцієнт
δ 2 = 1
Значення параметрів n і b визначаються за таблицею 2.«Визначення параметрів n і b».
Оскільки район будівництва знаходиться у степовій природній зоні, то n = 0,35, а b = 10.
Для степової зони України значення параметра К 0 вибирається залежно від категорії рельєфу.
Категорія рельєфу визначається за формулою:
α = I p Ö F / 25
де: F - площа водозбору в км 2, а I p - Поздовжній ухил річки в ‰.
При α> 1 басейн річки відноситься до I - категорії рельєфу, тоді К 0 = 0,030.
Шар стоку весняного водопілля заданої забезпеченості h p визначається за трьома статистичними параметрами:
· Середньому багаторічному шару стоку h 0.
· Коефіцієнтам варіації З v.
· І асиметрії З s.
· Величина h 0 визначається по карті ізоліній (додаток 1). Значення З v.
для басейнів з F> 200 км 2 знімається з карти ізоліній (додаток 2).
Для малих басейнів (F> 200 км 2) до знятим з картки З v вводиться поправочний коефіцієнт, що визначається за таблицею 3.
«Значення поправочного коефіцієнта до С v».
З v = 1,00 · 1,25 = 1,25
З v = З v · 1,25
h 0 = 30 мм.
Площа водозбору 0 - 50;
Поправочний коефіцієнт 1,25;
При розрахунку максимальних витрат коефіцієнт С s. Приймається рівним двом коефіцієнтам варіації; тільки для районів, де у формуванні максимального стоку водопілля значною мірою беруть участь дощові опади З s .= 2 З v = 3,75
За прийнятим значенням З s. І отриманому розрахунковим значенням З v (расч.)
Визначається ордината кривої забезпеченості К р по таблиці «кривих трипараметричного гамма розподілу» (таблиця 4).
До р1% = 6,02
До Р5% = 3,60
До Р10% = 2,57
Для площі водозбору F <200 км 2 до знайденого на карті ізоліній значення середньобагаторічного шару стоку h 0 вводиться поправочний коефіцієнт приймається за таблицею 5. «Поправочний коефіцієнт до среднемноголетнее шару стоку повені».
| h 0. мм. | 30 |
| Поправочний коефіцієнт | 1,4 |
Шар стоку розрахункової забезпеченості Р знаходиться за формулою:
h p = К р · h 0 при 1%, 5%, 10%h p 1% = 6,02 · 42 = 253
h p 5% = 3,60 · 42 = 151
h p 10% = 2,57 · 42 = 108
Знаходимо коефіцієнт δ 3 по таблиці 6.
«Значення коефіцієнта δ 3».
| Природна зона | Розораність водозбору у% від F |
| <50 | |
| степова | 1,0 |
Значення коефіцієнта μ визначається за таблицею 7.
«Значення коефіцієнта μ».
| Природна зона | Забезпеченість у% | ||
| 1 | 5 | 10 | |
| степова | 1,0 | 0,96 | 0,93 |
1.1.2.Максімальние дощові витрати.
При площі до 100 км 2 максимальні дощові витрати визначаємо за формулою:
«Гранична інтенсивність стоку»
Q p = A 1% φ · H 1% · δ 1 · λ p · F, м 3 / с.
Де: H 1% - Добовий шар опадів забезпеченістю 1% в мм;
φ - коефіцієнт поправочного стоку;
A 1% - Максимальний модуль стоку забезпеченістю 1% в частках від твору φ · H 1%;
λ p - Перехідний коефіцієнт забезпеченості 1% до іншої розрахункової.
Добовий шар опадів при р = 1% знаходиться по карті ізоліній (додаток 3).
Коефіцієнт паводочного стоку знаходиться в залежності характеристики поверхневого басейну, добового шару опадів та площі водозбору за формулою:
φ = З 2 φ 0 / (F + 1) n 3 · (I b / 50) n 2
n 3 = 0.11
φ 0, n 2 знаходиться за таблицею 8.
Де: I b - середній ухил водозбору, ‰.
φ 0 - збірний коефіцієнт стоку для водозбору з площею 10 км 2 і середнім ухилом I b = 50%.
З 2 - коефіцієнт, який приймається для території Україна рівним 1,3.
n 3 - коефіцієнт.
Коефіцієнт λ p знаходиться за таблицею 9. і додатку 4.
Середній ухил водозбору.
I b = I р + I ск. / 2 ‰
Де: I р = 11,0 - середній ухил річки в ‰.
I ск. = 15,0 - середній ухил схилів басейну в ‰.
I b = 11,0 + 15,0 / 2 = 13 ‰
φ = 1,3 · 0,05 / (20,0 + 1) 0,11 · (13 / 50) 1,0 = 0,012
Значення коефіцієнтів φ 0 і n 2.
Природна зона «степова», чорноземи типові південні, механічний склад грунтів «суглинні і піщані», φ 0 = 0,05, n 2 = 1,0;
Значення коефіцієнта λ p.
Район за додатком 4. «7», площа водозбору F. «F> 0», забезпечення в%.
l р 1% = 1,0
l р 5% = 0,5
l н 10% = 0,32
максимальний модуль стоку А 1% визначається за таблицею 14 в залежності від гідроморфометріческой характеристики русла, тривалості схилового добігання і типу кривих редукцій опадів.
Гідроморфологіческой характеристика русла річки знаходиться за формулою:
Ф р = 1000 L / m p I p F 1 / 4 (j H 1%) 1 / 4,
Де: m p - коефіцієнт, що характеризує шорсткість русла річки;
L - довжина річки в км.;
I p - середньозважений ухил схилів басейну в ‰,
Коефіцієнт m p = 11, одітся за таблицею 10 у залежності від характеристики русла і заплави.
Ф р = 1000.6, 5 / 11.11, 0.20 1 / 4 (0,012 · 160) ј = 6500 / 121.2, 1.1, 2 = 21,3
Гідроморфологіческой характеристика схилів басейнів річки визначається за формулою:
Ф ск. = (1000Ī) 1 / 2 / m 1 I ск. Ј (j H 1%) 1 / 4,
Де: Ī - середня довжина схилів басейнів в км.,
I ск. - Середній ухил схилів басейну в ‰,
m 1 - коефіцієнт, що характеризує шорсткість схилів басейну знаходиться за таблицею 12.
Характеристика поверхні схилів «поверхня, добре оброблена оранкою, незораних, в населених пунктах, з забудовою менше 20%».
m 1 при трав'яному покриві схилу «при середнім = 0,25»
Ф ск. = (1000.7, 9) 0,5 / 0,25 · 15 0,25 (0,012 · 160) 0,25 = 9,4 / 0,5 = 15,6
При площі водозбору більше 2км 2 середня довжина схилів визначається по залежності:
Ī = F / 1,8 r
Де: r - густина річкової мережі басейну в км / км 2. ρ знаходиться за таблицею 11.
Ī = 20,0 / 1,8 · 1,4 = 7,9 км.
Тип кривих редукцій знаходиться по карті ізоліній (додаток 5).
За типом кривих редукцій опадів і значенням гідроморфометріческой характеристики схилів басейну визначається тривалість схилів добігання Ī ск. (Хв) за табліце13.
Ī ск = 300,0
Ф ск. = 15,0
Максимальний модуль дощового стоку А р / д.
Тип кривих редукцій «4», тривалість схилового добігання «200»,
Максимальний модуль стоку А 1% при Ф р. рівному 20 «0,048».
А 1% = 0,048
1.1.3Максімальний обсяг стоку талих вод.
Максимальний шар стоку водопілля підраховується за формулою:
h k = (в) δ 2 k k е,
Де: h k - розрахунковий шар стоку водопілля, визначається по карті ізоліній, (додаток 8.);
δ 2 - коефіцієнт, що враховує вплив залісеності басейну;
к - коефіцієнт, що враховує вплив виду оранки басейну;
Сі У-коефіцієнти переходу від забезпеченості Р = 1% до інших.
Значення коефіцієнтів С і В знаходимо за таблицею 15.
Природна зона «степова», коефіцієнт «В», забезпеченість Р -% «Р 1% = 0, Р 5% = 12,0, Р 10% = 15,0.
h k = 125
в = 1% = 0, 5% = 12,0; 10% = 15,0.
До = 1,2
δ 2 = 1
коефіцієнт обліку впливу експозиції схилів до е. визначається по карті ізоліній (додаток 9.) і таблиці 16.
№ району по положенню 9 «IX», експозиція схилів «Ю., ЮВ., І В.», до е. = 0,7.
Максимальний обсяг стоку водопілля визначається за формулою:
W p = h k F 1000, м 3
W p = 125.20, 0.1000 = 250 000
до е. = 0,7.
1.1.4. Максимальний обсяг дощового стоку.
При площі водозбору менше 50 км 2 розрахункове значення шару дощового стоку знаходиться за формулою:
h р = Ш j Н 1% l 'р,
Де: Ш - коефіцієнт, що залежить від площі водозбору і часу схилового добігання. При F <1 км 2, Ш = 0,7.
Коефіцієнт переходу від забезпеченості Р = 1% визначається за таблицею 17 в залежності від районування території України (додаток 4) і площі восбора.
Таблиця 17.
Значення коефіцієнта l 'р.
| № району (додаток) | Площа водозбору F км 2 | Коефіцієнт l 'р. При Р%. | |||
| 1 | 5 | 10 | |||
| 7 | > 0 | 1,0 | 0,50 | 0,35 | |
h Р5% = 0,1 · 0,012 · 160.0, 50 = 0,096
h Р10;% = 0,1 · 0,012 · 160.0, 35 = 0,0672
обсяг дощового стоку визначається за формулою:
W р = h р F · 1000
W р 1% = 0,192 · 20,0 · 1000 = 3840
W р 5% = 0,096 · 20,0 · 1000 = 1920
W н 10% = 0,0672 · 20,0 · 1000 = 1344
1.1.5. Середній багаторічний стік річок (Р = 50%).
Середній багаторічний стік чи нормальний стік є головною характеристикою водності річок. Частіше за все, модуль стоку виражають у вигляді модуля стоку М 0 в л / с км 2, який за відсутності спостережень визначається по карті ізоліній (додаток 11). При цьому норма річного стоку знаходиться відносно центру басейну невивченою річки.
М 0 = 0,5
Знаючи величину середнього багато річного модуля стоку М 0 (л / СКМ 2) можна визначити відповідні йому значення обсягу стоку, шару стоку і витрати. Обсяг стоку в м 3 на рік з площі водозбору F в км 2 буде дорівнює:
W 0 = 31,56 · 10 3 · М 0 · F,
W 0 = 31,56 · 10 3 · 0,5 · 20,0 = 9468
Середнє багаторічне значення витрати у м 3 / с можна знайти з виразу:
Q 0 = W 0 / T,
Де: Т = 31,56 · 10 6 - число секунд у році для середнього року.
Q 0 = 9468 / 31,56 · 10 6 = 9468 / 1893,6 = 5
Внутрішньорічні розподіл річкового стоку по місяцях для території України можуть бути визначена з таблиці 20.
Внутрішньорічні розподіл річкового стоку в%.
| Місяці року | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |||
| Розподіл у% | 5 | 7 | 4,0 | 15 | 9 | 7 | 6 | 2 | 2 | 2 | 2 | 3 | |||
| Витрата Q, м / с | 0,25 | 0,35 | 0,2 | 0,75 | 0,45 | 0,35 | 0,3 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,1 | 0,15 | |||
Значення коефіцієнтів, що враховують вплив залісеності (b) і заболоченості (φ) на величину W 0.
b = 1,0
φ = 1,0
1.1.6. Мінімальний стік.
Визначаємо среднемноголетнее значення за формулами:
Q p% = K p% Q 0
W p% = K p% W 0
У цих формулах К р% - ординати або модульні коефіцієнти імовірнісних кривих наприклад, трипараметричного g - розподілу (таблиця 4.)
К р = 75% = 0,146
90% = 0,030
95% = 0,009
Q p 75% = 0,146 · 5 = 0,73
Q p 90% = 0,030 · 5 = 0,15
Q p 95% = 0,009 · 5 = 0,045
W p 75% = 0,146 · 9468 = 1382,328
W p 90% = 0,030 · 9468 = 284,04
W p 95% = 0,009 · 9468 = 85,212
1.1.7. Випаровування з водної поверхні.
Випаровування з водної поверхні водоймищ і ставків різного призначення може бути визначено на карті ізоліній (додаток 14), у мм. Водяного стовпа (h ісп.). Тоді обсяг випаровування з 1 км 2 площі дзеркала буде дорівнює:
W ісп. = H ісп. 10 6, м 3
W ісп. = 5,00 · 60 = 300
h ісп. = 5,00
внутрішньорічний розподіл виправлення по місяцях представлено у вигляді таблиці 23.
Таблиця 23.
Внутрішньорічні розподіл випаровування в%.
| місяці | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | рік |
| % Випаровування | - | - | - | 7 | 13 | 14 | 21 | 22 | 14 | 7 | 2 | - | 100 |
| W ісп | - | - | - | 0,35 | 0,65 | 0,7 | 1,05 | 1,1 | 0,7 | 0,35 | 0,1 | - | - |
1.2.1 Гідрологічні розрахунки за наявності спостережень
| № п / п | Q i м 3 / c | (Q cp - Q i) 2 м 3 / c | s = 1.298 | ||||
| 1. | 20.0 | 5,246 | |||||
| 2. | 26.8 | 1,554 | K p% | P% | Q p% | ||
| 3. | 23.8 | 1,446 | 1,49 | 0,001 | 25,55 | ||
| 4. | 21.6 | 3,646 | 1,42 | 0,03 | 24,35 | ||
| 5. | 23.7 | 1,546 | 1,38 | 0,05 | 23,66 | ||
| 6. | 21.6 | 3,646 | 1,36 | 0,1 | 23,32 | ||
| 7. | 22.5 | 2,746 | 1,34 | 0,3 | 22,98 | ||
| 8. | 20.7 | 4,546 | 1,30 | 0,5 | 22,29 | ||
| 9. | 21.5 | 3,746 | 1,28 | 1 | 21,95 | ||
| 10. | 29.8 | 4,554 | 1,20 | 3 | 20,58 | ||
| 11. | 23.1 | 2,146 | 1,17 | 5 | 20,06 | ||
| 12. | 22.1 | 3,146 | 1,13 | 10 | 19,37 | ||
| 13. | 24.5 | 0,746 | 1,08 | 20 | 18,52 | ||
| 14. | 21.9 | 3,346 | 1,06 | 25 | 18,17 | ||
| 15. | 25.6 | 0,354 | 1,05 | 30 | 18,00 | ||
| 16. | 27.5 | 2,254 | 1,02 | 40 | 17,49 | ||
| 17. | 28.6 | 3,354 | 0,997 | 50 | 17,09 | ||
| 18. | 27.4 | 2,154 | 0,972 | 60 | 16,66 | ||
| 19. | 44.5 | 19,254 | 0,945 | 70 | 16,20 | ||
| 20. | 28.9 | 3,654 | 0,931 | 75 | 15,96 | ||
| 21. | 27.5 | 2,254 | 0,915 | 80 | 15,69 | ||
| 22. | 22.4 | 2,846 | 0,874 | 90 | 14,98 | ||
| 23. | 23.8 | 1,446 | 0,842 | 95 | 14,44 | ||
| 24. | 24.7 | 0,546 | 0,821 | 97 | 14,08 | ||
| 25. | 20.9 | 4,346 | 0,782 | 99 | 13,41 | ||
| 26. | 21.7 | 3,546 | |||||
| 27. | 23.8 | 1,446 | |||||
| 28. | 24.5 | 0,746 | |||||
| 29. | 21.8 | 3,446 | |||||
| 30. | 27.3 | 2,054 | |||||
| 31. | 27.6 | 2,354 | |||||
| 32. | 22.7 | 2,546 | |||||
| 33. | 22.0 | 5,246 | |||||
| 34. | 27.5 | 3,246 | 75 | 24.7 | 3,646 |
| 35. | 29.8 | 2,254 | 76 | 26.6 | 0,546 |
| 36. | 25.0 | 4,554 | 77 | 20.3 | 1,354 |
| 37. | 26.0 | 0,246 | 78 | 29.8 | 4,946 |
| 38. | 23.2 | 0,754 | 79 | 25.4 | 4,554 |
| 39. | 27.2 | 2,046 | 80 | 27.9 | 0,154 |
| 40. | 27.6 | 1,954 | 81 | 24.7 | 2,654 |
| 41. | 22.6 | 2,354 | 82 | 22.3 | 0,546 |
| 42. | 20.4 | 2,646 | 83 | 25.3 | 2,946 |
| 43. | 28.7 | 4,846 | 84 | 28.8 | 0,054 |
| 44. | 26.0 | 3,454 | 85 | 23.1 | 3,554 |
| 45. | 29.0 | 0,754 | 86 | 28.7 | 2,146 |
| 46. | 23.4 | 3,754 | 87 | 23.5 | 3,454 |
| 47. | 21.7 | 1,846 | 88 | 30.0 | 1,746 |
| 48. | 26.0 | 3,546 | å = 2221.7 | å = 236.336 | |
| 49. | 26.6 | 0,754 | |||
| 50. | 20.7 | 1,354 | |||
| 51. | 27.1 | 4,546 | |||
| 52. | 27.0 | 1,854 | |||
| 53. | 21.8 | 1,754 | |||
| 54. | 24.7 | 3,446 | |||
| 55. | 21.7 | 0,546 | |||
| 56. | 22.5 | 3,546 | |||
| 57. | 27.4 | 2,746 | |||
| 58. | 28.9 | 2,154 | |||
| 59. | 23.5 | 3,654 | |||
| 60. | 27.7 | 1,746 | |||
| 61. | 22.3 | 2,454 | |||
| 62. | 24.1 | 2,946 | |||
| 63. | 27.8 | 1,146 | |||
| 64. | 25.9 | 2,554 | |||
| 65. | 28.1 | 0,654 | |||
| 66. | 28.1 | 2,854 | |||
| 67. | 25.9 | 2,854 | |||
| 68. | 29.0 | 0,654 | |||
| 69. | 23.8 | 3,754 | |||
| 70. | 23.9 | 1,446 | |||
| 71. | 28.5 | 1,346 | |||
| 72. | 28.7 | 3,254 | |||
| 73. | 22.4 | 3,454 | |||
| 74. | 21.6 | 2,846 | |||
s = Öå (Q ср - Q i) 2 / n = 1.298
C v = s / Q ср = 0.051
C s = 2C v = 0.102
Q p% = K p% Q 0
W p% = K p% · W 0
Q p 75% = 15,96
Q p 90% = 14,98
Q p 95% = 14,44
1.2.2. Побудова теоретичної кривої забезпеченості та визначення розрахункових витрат річки при короткому ряді спостереження.
За отриманими значеннями координат в Р% і Q p% будується теоретична крива забезпеченості максимальних річних витрат представлено на малюнку 1.
За побудованої кривої забезпеченості можна визначити витрати річки.
1.2.3. Побудова до забезпеченості при довгому ряді спостереження і визначення розрахункових відміток рівнів води.
У цій роботі необхідно побудувати криву забезпеченість за даними довгого ряду спостережень і визначити за ними позначки розрахункових рівнів і забезпеченості
1,5,10,50,75,95%.
Вихідні дані:
85,39;
83,50; 83,50; 83,45; 83,40; 83,32; 83,30; 83,29; 83,24; 83,21; 83,15; 83,08; 83,07; 83, 04; 83,00;
82,97; 82,97; 82,90; 82,90; 82,80; 82,75; 82,74; 82,70; 82,57; 82,57; 82,57; 82,54; 82, 48; 82,45; 82,40; 82,39; 82,33; 82,27; 82,24; 82,08; 82,08; 82,07; 82,05; 82,04;
81,80; 81,78; 81,74; 81,74; 81,70; 81,67; 81,67; 81,54; 81,52; 81,50; 81,45; 81,43; 81, 43; 81,43; 81,37; 81,30; 81,25; 81,09; 81,04;
80,95; 80,94; 80,90; 80,90; 80,90; 80,79; 80,78; 80,70; 80,69; 80,67; 80,59; 80,41, 80, 32; 80,30; 80,30; 80,28; 80,25; 80,21; 80,19; 80,15; 80,01; 80,00.
Для побудови кривої забезпеченості по вертикальній осі відкладається інтервал витрат рівний чотирьом м 3 / с
n = 80 - 100%
8 - х%
х% = 100% / 80 = 1,25
отримаємо ступеневий графік тривалості.
Ступеневий графік тривалості переводиться в криву забезпеченість шляхом з'єднання головною кривої середини ступенів.
Розрахунки водосховища.
2.1. Побудова кривих площ і обсягів водосховищ.
Корисний об'єм водосховища: z 0,00 = 78,00 м 3.
Висота перерізу рельєфу: ΔH = 4,0 м.
1. а = 0,3; в = 0,5.
2. а = 1,7; h = 0,4.
3. а = 3,0; h = 0,5
4. а = 4,9; h = 0,9
5. а = 7,7; h = 1,3
6. а = 10,8; h = 2,0
7. а = 12,9; h = 2,2
8. а = 16,0; h = 2,7
| Відмітка розрахункових гір, м. | F i, м2 | Середня площа дзеркала F ср, м. | Висота шару ΔH, м. | Обсяг шару ΔW, м 3. | Обсяг W, м 3. Тис. |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
| 76,00 78,00 82,00 86,00 90,00 94,00 98,00 102,00 104,00 | 0,00 150 960 2785 6670 11546 17720 23800 31540 | 75 555 1872 6120 12443 20406 29620 39570 | 2 4 4 4 4 4 4 4 | 150 2220 7488 24480 49772 81624 118480 158280 | 0,00 0,150 2,370 9,858 34,338 84,110 165,734 284,214 4442,494 |
Необхідно призначити позначки розрахункових рівнів та визначити мертвих обсягів та обсягів форсировки, а також величину розрахункової витрати водопропускного споруди при наступних даних:
Мутність r = 110 г / м 3
час експлуатації водосховища - 50 років.
Корисний об'єм водосховища: W = ΣΔW = 442494 м 3.
Камеральна обробка вимірів швидкості, рівня річки.
3.1. Визначення середніх швидкостей по глибині.
На топографічній зйомці ділянки 1 - I за даними топографічної зйомки виконується побудова поперечного перерізу річки в на личиною створі 1 - I поперечний переріз викреслюється 6 малі вертикалі і горизонталі.
На побудованому поперечному перерізі намічається 7 промірних вертикалей, вказуються на поперечному перерізі.
У вибраних промірних вертикалях за допомогою вертушки в 5 точках по глибині біля поверхні, на глибині 0,2 h; 0.6h; 0.8h. і у дна проводиться вимірювання швидкостей дані, про які представлені в таблиці.
За отриманими швидкостями шляхом інтерполяції на поперечному перерізі з інтервалом ізотахіі.
| Глибини вимірювання швидкості. | Швидкості на промірних вертикалях в частках від U max. | ||||||
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | |
| У поверхні | 0,5 | 0,8 | 1,5 | 1,8 | 1,2 | 0,8 | 0,5 |
| 0,2 h. | 0,4 | 0,7 | 1,3 | 1,6 | 1,0 | 0,7 | 0,3 |
| 0,6 h. | 0,3 | 0,5 | 1,0 | 1,1 | 0,8 | 0,5 | 0,25 |
| 0,8 h. | 0,2 | 0,3 | 0,6 | 0,7 | 0,5 | 0,4 | 0,15 |
Біля дна | 0,1 | 0,15 | 0,2 | 0,2 | 0,25 | 0,2 | 0,1 |
За отриманими значеннями виміряних швидкостей на малюнку побудуємо епюру розподілу швидкостей по глибині.
Середні швидкості по глибині визначається за формулою:
V ср = F еп. / N [м / с].
1). F 1 = 0.65 + 0.52 / 2 · 1.2 = 0.643
F 2 = 0.52 + 0.33 / 2 · 1.3 = 1.02
F 3 = 0.33 + 0.26 / 2 · 1.2 = 0.354
F 4 = 0.26 + 0.13 / 2 · 1.2 = 0.234
V ср = F 1 + F 2 + F 3 + F 4 / 6 = 0.375 м / с.
2). F 1 = 1.04 + 0.91 / 2 · 1.5 = 1.462
F 2 = 0,91 + 0,65 / 2 · 2,5 = 2,574
F 3 = 0,65 + 0,38 / 2 · 1,7 = 0,927
F 4 = 0,38 + 0,2 / 2 · 1,5 = 0,435
V ср = F 1 + F 2 + F 3 + F 4 / 8 = 0,675 м / с.
3). F 1 = 1,95 + 1,69 / 2 · 2 = 3,64
F 2 = 1,69 + 1,3 / 2 · 4 = 5,830
F 3 = 1,3 + 0,78 / 2 · 2 = 2,08
F 4 = 0,78 + 0,26 / 2 · 2 = 1,04
V ср = F 1 + F 2 + F 3 + F 4 / 10 = 1,259 м / с.
4). F 1 = 2,34 + 1,69 / 2 · 3,1 = 6,246
F 2 = 1,69 + 1,43 / 2 · 6,1 = 9,516
F 3 = 1,43 + 0,91 / 2 · 3,1 = 3,627
F 4 = 0,91 + 0,26 / 2 · 3,2 = 1,872
V ср = F 1 + F 2 + F 3 + F 4 / 15,5 = 1,377 м / с.
5). F 1 = 1,56 + 1,3 / 2 · 2 = 2,86
F 2 = 1,3 + 1,04 / 2 · 4 = 4,68
F 3 = 1,04 + 0,65 / 2 · 2 = 1,69
F 4 = 0,65 + 0,4 / 2 · 2 = 1,05
V ср = F 1 + F 2 + F 3 + F 4 / 10 = 1,028 м / с.
6). F 1 = 1,4 + 0,91 / 2 · 1,2 = 1,386
F 2 = 0,91 + 0,65 / 2 · 2,9 = 2,262
F 3 = 0,65 + 0,52 / 2 · 0,9 = 0,526
F 4 = 0,52 + 0,26 / 2 · 1 = 0,39
V ср = F 1 + F 2 + F 3 + F 4 / 6 = 0,760 м / с.
7). F 1 = 0,65 + 0,39 / 2 · 0,8 = 0,416
F 2 = 0,39 + 0,32 / 2 · 2,2 = 0,781
F 3 = 0,32 + 0,19 / 2 · 0,5 = 0,127
F 4 = 0,19 + 0,13 / 2 · 0,5 = 0,08
V ср = F 1 + F 2 + F 3 + F 4 / 4 = 0,351 м / с.
3.2. Вимірювання витрати річки.
Вимірювання витрат річки базується на вимірюванні швидкості, а також як швидкість вимірюються поплавками або вертушки то й витрати річки вимірюються так само.
Вимірювання витрат річки за допомогою поплавків.
1. на ділянці річки намічається промірних створ I - I.
Яким необхідно вимірювати витрати річки.
2. в обидві сторони від промірних створу на однаковій відстані 1 / 2 призначаємо 1,1 і закріплюємо їх вішками.
3. за допомогою поплавків вимірюють поверхневу швидкість в створі I - I.
4. в зразковому створі I - I проводиться вимірювання глибин.
5. промірних створ I - I ділиться на ряд однакових ділянок.
6. шляхом інтерполяції по виміряних поверхневим швидкостям знаходять поверхневі швидкості на межах ділянки і відкладаємо в обраному масштабі швидкостей у вигляді відрізків.
7. для кожної ділянки 1-2; 2-3; 3-4; знаходять середню поверхневу швидкість визначаємо за формулою:
q = ω · v.
8. маючи на увазі що витрата завжди дорівнює добутку площі ω (живий плин) на середню швидкість v, визначають витрати на кожній ділянці 1-2, 2-3; 3-4; т.д.
9. повний витрата річки I - I дорівнює сумі витрат і обчислюється за формулою:
Q = Σ qi.
Оскільки витрата через кожну ділянку і повний витрата річки визначається поверхню швидкості вимірювань поплавцями який завжди за винятком зими, більше середньої швидкості на ділянці то отримані значення витрат річки виходить завищеною, таким чином щоб отримати значення потрібно до отриманого витраті ввести понижуючий коефіцієнт який залежить від конфігурації поперечного перерізу річки і для повна річок становить у середньому 0,7 - 0,8 тоді витрата річки визначається за формулою:
Q річок. = Qk.
Вимірювання витрат річки за допомогою вертушок.
1. основою для визначення витрат річки є викреслені поперечний переріз річки за промірних робіт з наміченими вертикалями, в яких не менш ніж у 5 точках були проведені вимірювання швидкостей вертушками, були побудовані епюри розподілу швидкостей по глибині обчислені середні швидкості по глибині.
2. у вибраному масштабі швидкостей відкладати проти кожної промірних вертикалі від вільної поверхні отримані значення середніх по глибині швидкостей.
3. кінці відображених відрізків з'єднують паралельними лініями отримують лінію середніх швидкостей тепер якщо для уточнення розрахунку необхідно додати кілька промірних вертикалей то для них середню швидкість по глибині можна визначити по лінії промірних вертикалей.
4. для кожної промірних вертикалі обчислюється питома витрата тоість витрата, який припадає на 1 м. Ширини русла річки, визначається за формулою:
q i = ω i v i = h i · 1м · U i = h i v i.
5. вибравши масштаб питомих витрат, відкладаємо їх для кожної промірних вертикалі у вигляді відрізків від поверхні води і з'єднують кінці відрізків прямими отримують лінію питомих витрат.
6. витрата ріки в даному примірному створі дорівнює площі укладений між лінією питомих витрат і поверхні води.