Гидрологические и водохозяйственные расчеты по курсу «Гидрология и гидрометрия» в створе п. Стешицы реки Вилия

В курсовой работе предусматривается расчет внутригодового распределения стока по месяцам для очень многоводного года, характеризующегося обеспеченностью p = 5 %, среднего по водности и очень маловодного с обеспеченностью p = 95 %.

Расчеты будем производить  в виде таблицы 2.2, в которой для  всех месяцев в году  высчитываем  расход за конкретный месяц.

Таблица2.2. Внутригодовое распределение стока

Характеристики  стока	МЕСЯЦЫ													Год
	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	1	2
	Очень многоводный год,p=5%
v,%	4	24,1	8,2	3	4,2	10,1	5,6	7,2	12,2	9,1	6,6	5,7
Q,м3/с	5,9	35,5	12,1	4,43	6,199	14,9	8,26	10,62	18,007	13,4	9,7	8,4		147,6
	Средний по водности год
v,%	14,8	23,8	9	8,3	4,2	4,8	5,6	6,1	7,1	6,5	5,3	4,5
Q,м3/с	14,2	22,8	8,64	7,9	4,03	4,6	5,37	5,85	6,81	6,24	5,088	4,32		96,0
	Очень маловодный год,p=95%
v,%	16,9	29,6	13	6,,5	5	4,4	3,8	4,4	5,4	4,3	3,7		3
Q,м3/с	12,776	22,38	9,82	4,913,78	3,78	3,32	2,87	3,32	4,08	3,25	2,79		2,268	75,6

Значения υ выписываются [1, табл. 53] для VI - Припятского района (подрайон а). υ -месячная доля стока в процентах от годового.

За 100% приняты среднегодовые  расходы соответствующей обеспеченности, умноженные на 12 (12 месяцев). Тогда расход за конкретный месяц равен

                                       , м³/с,         

Значения расхода   в створе реки выбираем по подобранной теоретической кривой  распределения. Это значения расходов многоводного, среднего по водности и очень маловодного годов( =41,66, ).

     По результатам расчета строим ступенчатые гидрографы стока для каждого года на одном рисунке, соответствующего трем градациям водности ( рис.1). Для этого мы воспользуемся схемой безразмерного внутригодового распределения стока, содержащегося в государственном водном кадастре [1, табл. 53].

                                            

 

 

 

 

2.3. Расчет максимального  расхода талых вод

Расчет производим для  случая отсутствия данных наблюдений в створе реки, поэтому используем формулу (2.1), пригодную для равнинных рек с площадью водосбора F < 50000 км², согласно действующим СН [14]:

                     , м³/с                               (2.1)

где p – значение расчетной обеспеченности, устанавливается по СНиП, для гидросооружений I – IV классов капитальности (0,01 – 1 %) [14];

С помощью карт №6, №8, №9[11, прил.1] определяем соответственно:

h_o(среднемноголетний слой стока половодья рек) равен 72мм, Cv(коэффициент вариации среднемноголетнего слоя стока половодья рек) равен 0,48 ,по отношению для весеннего половодья получаем зону 2.

       K_о – параметр, характеризующий дружность половодья, зависящий главным образом от природной зоны и рельефа. Его значение рекомендуется определять по данным рек-аналогов. Значение K_о можно приближенно определить для водосборов лесной зоны по табл. 2.3

  Таблица 2.3

Значения α	α>1	1>α>0,5	α<0,5
Категория рельефа   водосбора	1	2	3
Значения К0	0,010	0,008	0,006

 

Далее необходимо определить значение параметра α

где =0,23% -средневзвешенный уклон реки.

Значит принимаем К_о=0,008.

Вычисляем коэффициент вариации стока половодья по формуле:

                                                ,

где А – параметр, значение которого принимаем для конкретного гидрологического района по [1] (А=14).

Вычисляем далее модульный коэффициент K_р:

                                                        

Ф_p,Cs -отклонение ординаты кривой обеспеченности от середины (от К=1) при C_v=1, значение Ф_p,Cs выписывают из таблицы Фостера-Рыбкина, приведенной в [12] или в [11, с. 144-147], в зависимости от обеспеченности p и коэффициента асимметрии кривой распределения C_s. Значение C_s можно получим из нормативного соотношения C_s/C_v =α или из соотношения C_s/C_v для рек-аналогов, нормативное значение α принимают по [11, прил. 1, лист 9];

                                                                                             

     Для водосборов  рек Республики Беларусь значение  α можно приближенно принять α = 2-2,5 (принимаем α=2).

После определения  модульного коэффициента K_р можно определить расчетный слой суммарного весеннего стока h_р (без срезки грунтового питания расчетной обеспеченности p), определяем расчетом по формуле, мм:

  мм,

В формуле (2.1) необходимо также  определить коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов воды (μ). Этот коэффициент зависит от обеспеченности и природной зоны. Для рек лесной зоны и зоны тундры при p = 0,1…3% значение μ= 1. А вообще принимаем этот коэффициент по [11, прил. 1, лист 5].

Принимаем для расчета  μ= 1.

Определим коэффициент δ. Он учитывает влияние водохранилищ, прудов и проточных озер на снижение максимальных расходов:

В данной формуле неизвестно средневзвешенная озерность водосбора (f’_о). Оно определяется как

 

Так как значение получилось намного меньше 1, то принимаем f’_о=1% (_из условия курсового задания).

Значит,

где С- коэффициент, который зависит от среднего слоя весеннего стока h_о, при

h_о = 20…100 мм значение С = 0,4…0,2(принимаем равный С =0,3).

Определим коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов в заселенных бассейнах:

                                       δ₁ = а₁ /(ƒ л +1)^п         

В данной формуле  а₁ – параметр, учитывающий расположение леса на водосборе, определяется по [11, табл. 21, с.55] (принимаем а₁=1, так как ƒ л=34>30%), по заданию f_л – залесенность водосбора, f_л =34% .    

В последней формуле неизвестное п –это коэффициент редукции, принимаем равным п = 0,22.

Значит,

δ₁ = а₁ /(ƒ л +1)^п=1/(34+1)^0,22= 0,46

Далее определяем      δ₂ – коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды заболоченных водосборов:

       δ₂ = 1- βlg (0,1f_б + 1)

Из задания принимаем  относительная площадь болот, заболоченных лесов и лугов на водосборе f_б =21%.

В последней формуле неизвестное  β – коэффициент, учитывающий тип болот и преобладающий механический состав почвогрунтов вокруг болот; определяем по [11, табл. 22, с.55]. Для болот различных типов на водосборе принимаем  β=0,7.

Значит,

δ₂ = 1- βlg (0,1f_б + 1)=1-0,7*lg(0,1*21+1)=0,66.

Также, чтобы посчитать  конечную формулу необходимо посчитать неизвестную       δ_з  - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода вследствие распашки водосбора под сельскохозяйственные угодья; так как F =8770 км²> 200 км², значение δ_з =1.                    

В формуле (2.1) показатель степени редукции(п) принимаем  для лесной зоны п = 0,17. Также принимаем для водосборов лесной зоны неизвестную в = 1- это параметр, учитывающий снижение интенсивности редукции модуля максимального стока с уменьшением площади водосбора.

Конечное значение формулы (2.1) получаем:

 м³/с

      После определения значения расчетного расхода Q_р вычисляем его модуль:

                                         ,м³/с·км² .                     

 

 

 

 

 

 

          2.4.Расчет максимального расхода дождевых паводков

 

    Расчет дождевого  максимума производим по рекомендациям  [11] с использованием формулы

                     м³/с,       

Принимаем q_200,1% =0,1(определили по карте) - это модуль максимального мгновенного расхода обеспеченностью р = 1% при δ₃ = 1, приведенный к площади водосбора F = 200 км²; определяем по карте [11, лист 12, прил.1].

Значения  принимаем равными значениям из пункта 2.3.

  Неизвестный коэффициент  λ_р – переходный коэффициент от расходов воды обеспеченностью р = 1% к расходам другой обеспеченности, его значение устанавливали по [11, лист 13, прил.1, табл. 8 прил. 2],   λ_р=2.

 п – коэффициент редукции модуля максимального мгновенного расхода воды с увеличением площади водосбора; определяем по [11, лист 10, прил.1] п = 0,22.

Итоговое значение максимального расхода дождевых паводков:                           м³/с

 

2.5.Расчет и  построение гидрографа весеннего  половодья

 

Расчетные гидрографы половодья  строим по средним суточным расходам воды. Переход от мгновенного максимального  расхода Q_р к среднему суточному той же обеспеченности осуществляем по зависимости,

                                              = Q_р /К_τ =876,91/1=876,91 м³/с,                                         

 где К_τ – переходный коэффициент от Q p к Q* p , его значение можно принимать по табл. 3, взятой из [11] (принимаем  К_τ=1 ).

Значение K_s устанавливаем по данным рек-аналогов, содержащихся в государственном водном кадастре [1, табл. 75, с.174]. По установленному K_s=0,33 принимаем значение λ^*=0,8 из табл. 19 [11, прил.2, табл.19, с.196…197].

Условную продолжительность  подъема половодья t_n определяем по формуле

                  ,сут,                                                

где h_р – расчетный слой половодья, мм (вычислен в п.2.3 h_р=174,24);

q_р – модуль среднего суточного максимального расхода воды, определяемый по формуле

                                                       q* _р = q_р / К_τ=0,1/1=0,1, м³/с · км²,                                                  

где q_р = Q_р /F=876,91/8770=0,1 м³/с · км²– модуль мгновенного максимального расхода талых вод, вычисленный в п.2.3.

     Уравнение  (2.2) решено в зависимости от K_s или λ^*, и решение приведено в [1, прил.2, табл.19, с.196…197]. Для расчета координат гидрографа половодья выписываем из этой таблицы соответствующие установленному K_s  значения координат безразмерного гидрографа x и y. Переход к размерному гидрографу осуществляем перерасчетом безразмерных координат в размерные по формулам

                                       Q_i = · y , м³/с;                                                       

                                        t_i = t_n · x, сут.                                                               

       По результатам расчета и рассчитанным координатам в таблице 2.3  на миллиметровой бумаге в принятом масштабе строим гидрограф половодья (рис.2).