Расчет среднегодового расхода воды заданной вероятности превышения

Содержание

		Введение Расчет среднегодового расхода воды заданной вероятности превышения Расчет среднегодового расхода воды заданной обеспеченности эмпирическим способом Расчет среднегодового расхода воды заданной обеспеченности теоретическим способом
		Водохозяйственные расчеты Цель и задача расчетов Расчет батиграфических характеристик Расчет мертвого объема водохранилища Определение полезного объема водохранилища Расчет сезонной составляющей полезного объема Расчет многолетней составляющей полезного объема Расчет полезной емкости ''нетто" Определение потерь воды из водохранилища Расчет полного объема водохранилища Назначение отметок НПУ и УМО Расчет высоты грунтовой плотины Расчет отметки гребня плотины Расчет отметки гребня плотины при НПУ Расчет отметки гребня плотины при ФПУ Назначение класса водоподпорного сооружения Расчет максимального расхода расчетной обеспеченности Основные определения Расчет эмпирическим способом координат кривой обеспеченности ряда максимальных расходов воды. Расчёт теоретическим способом координат кривой обеспеченности ряда максимальных расходов воды Назначение обеспеченности максимального расхода и определение величины расхода. Заключение Список используемой литературы                         Введение           В курсовой работе выполняется расчет двух задач из многих, рассматриваемых в курсе гидрологии. Первая относится к расчету обеспеченности гидрологических величин. Вторая состоит из комплекса водохозяйственных расчетов, которые выполняются для регулирования стока путем создания емкости водохранилища многолетне-сезонного регулирования и определяются отметки верха при полном водохранилище.          В первой главе выполняется расчет среднего многолетнего расхода для заданного ряда наблюдений и определяется среднемноголетний расход заданного процента обеспеченности P=97%.          Во второй главе выполняется расчет мертвого, полного и полезного объемов водохранилища, а также определяются отметки при НПУ и УМО.         В третьей главе выполняется расчет высоты грунтовой плотины.         В четвертой главе выполняется расчет максимальных расходов заданного процента обеспеченности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1. Расчёт среднегодового расхода воды заданной вероятности превышения.

1.1 Расчёт среднегодового расхода воды заданной обеспеченности эмпирическим способом

Для заданного ряда необходимо определить средний многолетний расход и среднегодовые расходы с обеспеченностью P=97%.

В первом столбце записываются исходные данные: среднегодовые расходы Qi в м3/c. Во втором столбце расходы те же, что в первом, но в убывающем порядке, для которых рассчитывается средне арифметическое Q0, которое определяется по формуле:

                                                                                                                                      (1.1)

где Qi – среднегодовые расходы; n-число членов ряда.

Тогда среднемноголетний расход равен:               

Далее в третьем столбце следуют порядковые номера m расходов в убывающем ряду. Для последнего члена ряда m=n, где m – порядковый номер; n-число членов ряда (как и в предыдущем расчёте).

В четвёртом столбце вычислена эмпирическая обеспеченность P по формуле:

,                                                                                                                            (1.2)

В пятом столбце расходы представлены в модульных коэффициентах Ki, которые определяются по формуле:

                                                                                                                                         (1.3)

Все результаты расчетов сводятся в таблицу 1.1. и строится график зависимости Kp=ƒ(P) ( рисунок 1.).

 

Таблица 1.1.  Расчёты эмпирической обеспеченности среднегодовых расходов и расчет значений       

                           lgKi, KilgKi

Qi, м3/c	Qiуб, м3/c	m	P, %	Ki	IgKi	Ki*IgKi
1	2	3	4	5	6	7
50,1	208	1	3,125	4,555	0,659	3,000
25,2	102	2	6,25	2,234	0,349	0,780
18,4	89,5	3	9,375	1,960	0,292	0,573
40,6	80,8	4	12,5	1,770	0,248	0,439
38,4	77,8	5	15,625	1,704	0,231	0,394
45,0	70,6	6	18,75	1,546	0,189	0,293
80,8	63,4	7	21,875	1,388	0,143	0,198
18,9	59,6	8	25	1,305	0,116	0,151
37,5	50,8	9	28,125	1,113	0,046	0,052
30,5	50,1	10	31,25	1,097	0,040	0,044
208	49,7	11	34,375	1,088	0,037	0,040
17,5	45	12	37,5	0,986	-0,006	-0,006
59,6	40,6	13	40,625	0,889	-0,051	-0,045
63,4	38,4	14	43,75	0,841	-0,075	-0,063
49,7	37,5	15	46,875	0,821	-0,086	-0,070
33,4	33,4	16	50	0,731	-0,136	-0,099
25,5	31,6	17	53,125	0,692	-0,160	-0,111
50,8	30,8	18	56,25	0,675	-0,171	-0,115
31,6	30,5	19	59,375	0,668	-0,175	-0,117
102	25,6	20	62,5	0,561	-0,251	-0,141
12,5	25,5	21	65,625	0,558	-0,253	-0,141
25,6	25,2	22	68,75	0,552	-0,258	-0,142
18,8	20,8	23	71,875	0,456	-0,341	-0,156
89,5	19,3	24	75	0,423	-0,374	-0,158
77,8	18,9	25	78,125	0,414	-0,383	-0,159
19,3	18,8	26	81,25	0,412	-0,385	-0,159
11,7	18,4	27	84,375	0,403	-0,395	-0,159
30,8	17,5	28	87,5	0,383	-0,417	-0,160
70,6	12,5	29	90,625	0,274	-0,563	-0,154
11,2	11,7	30	93,75	0,256	-0,610	-0,152
20,8	11,2	31	96,875	0,245	-3,332	-0,150
∑=1415,46					∑=-3,332	∑=3,506

 

 

По эмпирическим данным можно определить среднегодовой расход с обеспеченностью Р=97% по формуле:

                                                                                                                                      (1.4)

 

 Вывод: Эмпирический способ не позволяет найти расход обеспеченности Р=97%.

 

Поэтому дальше расчет ведется теоретическим способом для определения 97% обеспеченности среднегодовых расходов.

 

 

 

 

1.2 Расчёт среднегодового расхода воды заданной обеспеченности теоретическим способом

 

Необходимо построить теоретическую кривую обеспеченности способом наибольшего правдоподобия. Для чего необходимо определить коэффициент вариации Cv и коэффициент асимметрии Cs, чтобы определить Cv и Cs вычисляются значения статистик l2 и l3, по формулам:

                                                                                                                               (1.5)

                                                                                                                        (1.6)

По номограмме для определения  Cv  и Сs   по l2 и l3: Сs=5Сv и Cv=0,86.

 

Для Сs и Cv выписывают координаты Kр из таблицы координат трехпараметрического распределения, по этим данным составляется таблица 1.2.

 

 

 

 

Таблица 1.2. Ординаты Kp кривой трехпараметрического гамма-распределения, при Cv=0,86 и Сs=5Сv.

 

Р%	Kр
0,1	8,2
1	4,16
10	1,88
25	1,21
50	0,76
90	0,36
99	0,18

 

Данный способ подходит, так как кривая Kp трехпараметрического гамма распределения сходится с эмпирической кривой Kp.

 

Среднегодовой расход с заданной обеспеченностью P определяют по формуле (1.4).

Тогда среднегодовой расход с обеспеченностью P=97% составит:

Эмпирическая и теоретическая кривые обеспеченности среднегодовых расходов приведены на рисунке 1.

 

 

 

 

 

 

             2.  Водохозяйственные расчёты

2.1   Цель и задача расчётов

Основной задачей водохозяйственного расчета является определение полного объема водохранилища, способного обеспечить расход воды потребителем, и установление при этом габаритов чаши водохранилища.

Водоисточником является река со следующими характеристиками стока:

Qсут – среднесуточные изменяющиеся расходы в м3/c за n лет.

Qi – среднегодовые расходы за многолетний ряд лет;

Qpmin – минимальный среднесуточный расход расчётной вероятности превышения (обеспеченности) P% в м3/c;

Q0 – средний многолетний расход (норма стока) в м3/c.

При сопоставлении расходов потребления и стока реки возможны следующие варианты.

1. Qпотр<Qpmin – естественного стока реки достаточного для водоснабжения потребителя. В этом случае возможно строительство водозабора.
2. Qпотр>Qpmin и Qпотр<Q0 – естественного стока реки из-за колебания расходов Qi периодически недостаточно для водоснабжения. В этом случае принимается регулирование стока путем устройства водохранилища. Оно перераспределяет сток так, что при Qi<Qпотр недостающая часть стока (дефицит) покрывается из водохранилища, накопившего воду в объёме W млн. м3 в период избытков стока, когда Qi>Qпотр.

2.2   Расчёт батиграфических характеристик водохранилища

Геометрические размеры чаши водохранилища W, млн. м3, влияют на высоту и размеры плотины. Величина площади зеркала водохранилища W, км2, определяет потери воды на испарение. Поэтому начинать водохозяйственные расчеты следует с построения объемных характеристик чаши водохранилища:

- кривой объема W=f(H);

- кривой зеркала W=f(H).

Все вычисления сводятся в таблицу 2.1. В первом и втором столбцах таблицы записаны исходные данные H1, H2, H3 … - отметки горизонталей (уровней воды), W1, W2, W3… - площади зеркала водохранилища, соответствующие отметкам H1, H2, H3 … В третьем столбце H– высота между смежными горизонталями. В четвертом столбце вычисляется отношение  Wi+1/Wi площади зеркала водохранилища для последующей горизонтали  Wi+1 к площади зеркала для предыдущей горизонтали Wi.

В пятом столбце вычисляют значение DW объёма, заключенного между смежными горизонталями следующим образом.

Для первой от дна отметка объем определяется как для усеченного конуса по формуле:

                                                      ,                                                                             (2.1)

где - высота между дном и первой горизонталью, W - площадь зеркала водохранилища H1.

 

 

 

Для последующих отметок объем определяется как для усеченной пирамиды по формуле:

                                                       ,                                                              (2.2)

где Wi и Wi+1 – площадь соответствующего уровня Hi и Hi+1; - приращение уровня.

В случае если Wi+1/Wi>1,5 (значения отношений записаны в четвёртом столбце таблицы), тогда объем определяется по формуле:

                                  ,                                                                   (2.3)

В шестом столбце вычисляют полный объём от нулевой горизонтали путем суммирования элементарных объёмов

В седьмом столбце вычисляют среднюю высоту hср по формуле:

                                                                                                                                                      (2.4)

 

 

Таблица 2.1. Результаты расчёта характеристик водохранилища.

 

, м	Wi, км2	, км	Wi+1/Wi	DWi, км3	Wi, км3	hср, м
1	2	3	4	5	6	7
631	0					0
		0,004		0,0015
635	0,55				0,0015	2,73
		0,005	3,27	0,0056
640	1,8				0,0071	3,94
		0,005	2,14	0,0138
645	3,85				0,0209	5,43
		0,005	1,87	0,0272
650	7,2				0,0481	6,68
		0,005	2,01	0,0532
655	14,5				0,1013	6,99
		0,005	1,49	0,0902
660	21,6				0,1915	8,86
		0,005	1,27	0,1225
665	27,4				0,3140	11,46
		0,005	1,47	0,1690
670	40,2				0,4830	12,01
		0,005	1,36	0,2375
675	54,8				0,7205	13,14
		0,005	1,2	0,3025
680	66,2				1,0230	15,45
		0,005	1,28	0,3775
685	84,8				1,4005	16,52
		0,005	1,24	0,4745
690	105				1,8750	17,86
		0,005	1,35	0,6175
695	142				2,4925	17,55
		0,005	1,3	0,8175
700	185				3,3100	17,89
		0,005	1,24	1,0375
705	230				4,3475	18,9