Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Гидрологическая и транспортная характеристика проектируемого объекта

1. Гидрологическая и транспортная

характеристика проектируемого объекта.

Гидрологическое описание сплавной реки

Гидрологическое описание сплавной реки составляем на основании исходных данных задания.

По данным задания составляем в выбранном масштабе схему реки, на которой наносим границы сплавных участков, места впадения притоков, расположение складов и отметки водомерного поста (рис. 1.1).

По данным п.1.3. исходных данных к заданию на курсовую работу строим график нарастания площади водосбора реки в створе опорного водомерного поста и в расчетных створах (см. рис. 1.2).

График связей уровней опорного водомерного поста Ноп и водомерного поста на плотбище (см. рис.1.3) строим по данным задания п.3.12.

Гидрологическая характеристика расчетных створов реки и установления продолжительности сплавных периодов

Основным методом гидрологических расчетов для определения характеристик речного стока, которые необходимо знать для проведения лесосплавных работ, является использование и обобщение материалов гидрометрических наблюдений на данной реке за длительный период времени.

Так как нам задан недостаточный срок наблюдения за гидрологическим режимом, то используем теоретический способ построения кривых обеспеченности.

Определим гидрологические параметры для опорного водомерного поста, а затем на основании полученных значений определяем гидрологические характеристики реки в расчетных лимитирующих створах и в створе передерживающей запани. Результаты вычислений гидрологических характеристик по опорному водомерному посту сводим в табл.1.1.

Таблица 1.1

Гидрологические характеристики опорного водомерного поста

№ п.	Наименование характеристики	Значения характеристики
1.	Площадь водосбора Fоп, км	2300
2.	Средний годовой расход Qгод.ср.,м/с	21,78
3.	Средний максимальный расход Qмак., м/с	250,19
4.	Расчетные проценты обеспеченности гидрологических характеристик	50	90	10
5.	Среднегодовой расход воды Qср.р.%,м/с	20,	13,8	28,670
6.	Максимальный расход воды Qмак.р%, м/с	227,500	133,072	356,670

При определении максимальных расчетных скоростей 5- и 2-

процентной обеспеченности используем следующие зависимости:

Vcр.ж.c 5% = Vcр.ж.c 10% * K2%

Vср.ж. 2 % = V10% * K2% ,

где К5% - коэффициент перехода от максимальной скорости 10 –процентной обеспеченности к максимальной скорости 5 – процентной обеспеченности.

Принимаем следующие значения коэффициентов:

К5% = 1,2 и К2% =1,4

Площадь водосбора реки определяем по графику (см. рис.1.3).

Среднее значения годового Qгод.ср и максимального Qmax расходов воды определяем по формуле:

Qгод

Qгод.ср = (1.1)

Значения коэффициентов вариации Сv вычисляем по зависимости:

( Кi – 1 )

Cv = _________ (1.2), где

n - 1

модульные коэффициенты для каждого года устанавливаем по формуле: Qгод Qmax

Кгод = ___________ ; Кmax = _______ ( 1.3).

Qгод.ср Qmax.ср

Расчеты ведем по табл. 1.2.

К расчету коэффициентов вариации расходов воды в створе водомерного поста

Таблица 1.2.

Год	Для среднегодовых расходов				Для максимальных расходов
Год	Qср	К	К-1	(К-1)	Qmax	К	К-1	(К-1)
1982	28,0	1.286	0.293	0.085849	350	1,402	0,402	0,161604
1983	21,9	0.992	-0.008	0.000064	246	0,987	-0,013	0,000169
1984	21,0	0.958	-0.042	0.001764	234	0,898	-0,102	0,010404
1985	22,9	1.035	0.035	0.001225	260	1,045	0,045	0,002025
1986	20,3	0.930	0.070	0.0049	220	0,882	0,118	0,013924
1987	30,5	1.390	0.390	0.1521	387	1,541	0,541	0,292681
1988	24,0	1.097	0.097	0.009409	278	1,113	0,113	0,012769
1989	34,8	1.581	0.581	0.337561	440	1,763	0,763	0,582169
1990	16,7	0.767	-0.233	0.054289	174	0,697	-0,303	0,091809
1991	18,0	0.824	-0.176	0.030976	190	0,760	-0,294	0,086436
1992	11,9	0.556	-0.444	0.197136	108	0,432	-0,568	0,322624
1993	15,4	0.707	-0.293	0.087616	155	0,621	-0,379	0,143641
1994	13,9	0.632	-0.638	0.135424	134	0,537	-0,463	0,214369
1995	24,1	1.150	0.107	0.0225	300	1,201	0,201	0,040401
1996	26,0	1.217	0.194	0.047089	326	1,306	0,306	0,093636
1997	19,1	0.877	-0.123	0.016384	203	0,814	0,186	0,034596
	348,5	-	-	1,189656	4003	-	-	2,0590516

Qгод 348,5

Qгод.ср = = = 21,78 м /c,

n 16

n - число лет, n = 16.

Qmax 4003

Qmax.ср = = = 250,19 м /c,

n 16

Коэффициенты вариации :

(Кi - 1) 1,189656

Cv.cp. = = = 0,281621

n – 1 16 - 1

( К – 1 ) 2,059052

Cv.max. = = = 0.3705.

n – 1 16 – 1

Среднегодовой расход воды заданной обеспеченности определяем по формуле:

Qгод.р% = Кр%*Qгод.ср. ( 1.4 ),

где Кр% - модульный коэффициент для заданного процента обеспеченности:

Кр% = Ф р% * Сv + 1 ( 1.5 )

Значение Ф р% определяем по таблице прил. 4 [1] для соответствующих значений Сs и р%, где Сs - модульный коэффициент асимметрии:

Cs = 2*Cv ( 1.6 )

Cs.ср. = 2Cv.cp. = 2 * 0,281621 = 0.563

Cs.max. = 2Cv.max. = 2 * 0.3705 = 0.741

Qcp.10% = К10% * Qгод.ср. = ( Ф10% * Сv + 1 )* Qгод.ср. =

= (1, 33 * 0,282 + 1) * 21,78 = 29,949 м/ с.

Qср.50% = (Ф50% * Сv + 1) * Qгод.ср. = (- 0,1 * 0,282 + 1) *21,78 = 21,166 м/с.

Qср.90% = (Ф90% * Сv + 1) * Qгод.ср. = (- 1,2 * 0,282 + 1) *21,78 = 14,409 м/с.

Qmax.10% = (Ф10% * Сv + 1) * Qmax.ср. = (1,33 * 0,37 + 1) * 250,19 = 373,308 м/с. Qmax.50% = (Ф50% * Сv + 1) * Qmax.ср. = (- 0,12 * 0,37 + 1) *250,19 = 239,082 м/с.

Qmax.90% = (Ф90% * Сv + 1) * Qmax.ср. =(- 1,18 * 0,37 + 1) * 250,19 = 140,957 м/с.

По полученным значениям гидрологических характеристик опорного водомерного поста определяем гидрологические характеристики реки в расчетных лимитирующих створах и в створе передерживающей запани.

Среднегодовые расходы воды 50 – и 90 – процентной обеспеченности в расчётных створах определяем по формуле:

Qр.с = Qоп * Fр.с./ Fоп (1.7),

где Qоп - среднегодовой расход расчётной обеспеченности в опорном створе (см. табл.1.1),

Fр.с. и Fоп - площади водосбора реки в расчётном и опорном створах, устанавливаем по графику (см. рис.1.2).

Fоп = 2300 км

Лимитирующий створ №1:

Fр.с. = 1950 км

Qр.с.50% = 21,166 * 1950 / 2300 = 17,945 м/c

Qр.с.90% = 14,409 *1950 /2300 = 12,216 м/с

Лимитирующий створ №2 :

Fр.с. = 1130 км.

Qр.с.50% = 21,166 * 1130 /2300 = 10,389 м/с

Qр.с.90% = 14,409 * 1130 / 2300 = 7,079 м/с

Створ запани :

Fр.с. = 1640 км

Qр.с.50% = 21,166 * 1130/ 2300 = 15,092 м/с

Qр.с.90% = 14,409 * 1130 / 2300 = 10.274 м/с

Вычисляем среднедекадные расходы воды 50 - и 90 - процентной обеспеченности:

Qдек.ср. = Qр.с. * Кдек. (1.8),

где Кдек. – модульный коэффициент принимаемый по таблице П.2.5. [ 1 ].

Лимитирующий створ №1:

Qдек.ср.90% =12,216 * 2,5 = 30,54 м/с - апрель III

Qдек.ср.90% = 12,216 * 4,0 = 48,864 м/с - май I

Qдек.ср.90% = 12,216 * 7,5 = 91,62 м/с - май II

Qдек.ср.90% = 12,216 * 4,0 =48,864 м/с - май III

Qдек.ср.90% = 12,216 * 2,5 = 30,54 м/с - июнь I

Qдек.ср.90% = 12,216 * 1,2 = 14,6592 м/с - июнь II

Qдек.ср.90% = 12,216 * 0,8 = 9,7728 м/с - июнь III

Лимитирующий створ №2:

Qдек.ср.90% = 7,079 * 2,5 = 17,6975 м/с - апрель III

Qдек.ср.90% = 7,079 * 4,0 = 28,316 м/с - май I

Qдек.ср.90% = 7,079 * 7,5 = 53,0925 м/с - май II

Qдек.ср.90% = 7,079 * 4,0 = 28,316 м/с - май III

Qдек.ср.90% = 7,079 * 2,5 = 17,6975 м/с - июнь I

Qдек.ср.90% = 7,079 * 1,2 = 8,4948 м/с - июнь II

Qдек.ср.90% = 7,079 * 0,8 = 5,6632 м/с - июнь III

Створ запани:

при 50 – процентной обеспеченности:

Qдек.ср.50% = 15,092 * 2,5 = 37,73 м/с - апрель III

Qдек.ср.50% = 15,092 * 4,0 = 60,368 м/с - май I

Qдек.ср.50% = 15,092 * 7,5 = 113,19 м/с - май II

Qдек.ср.50% = 15,092 * 4,0 = 60,368 м/с - май III

Qдек.ср.50% = 15,092 * 2,5 = 37,73 м/с - июнь I

Qдек.ср.50% = 15,092 * 1,2 = 18,1104 м/с - июнь II

Qдек.ср.50% = 15,092 * 0,8 = 12,0736 м/с - июнь III

при 10 – процентной обеспеченности:

максимальный расход воды 10 – процентной обеспеченности для створа запани определяем по формуле:

Qmax.зап. = Qmax.оп. * [Fс.з./Fоп.] (1.9),

где Fс.з. – площадь водосбора реки в створе запани,

Fс.з. = 1640 км,

Qmax.оп. – максимальный расход воды в створе опорного водомерного поста (см. П.6,табл. 1.1), Qmax.оп. = 373,308 м/с.

Qmax.зап. = 373,308 * [1640 / 2300] = 281,938 м/с.

Qдек.ср.10% = 281,938 * 2,5 = 704,845 м/с - апрель III

Qдек.ср.10% = 281,938 * 4,0 = 1127,752 м/с - май I

Qдек.ср.10% = 281,938 * 7,5 = 2114,535 м/с - май II

Qдек.ср.10% = 281,938 * 4,0 = 1127,752 м/с - май III

Qдек.ср.10% = 281,938 * 2,5 = 704,845 м/с - июнь I

Qдек.ср.10% = 281,938 * 1,2 = 338,3256 м/с - июнь II

Qдек.ср.10% = 281,938 * 0,8 = 225,5504 м/с - июнь III

Опорный водомерный пост: Qр.с. = 14,409 м/с

Qдек.ср.90% = 14,409 * 2,5 = 36,0225 м/с - апрель III

Qдек.ср.90% = 14,409 * 4,0 = 57,636 м/с - май I

Qдек.ср.90% = 14,409 * 7,5 = 108,0675 м/с - май II

Qдек.ср.90% = 14,409 * 4,0 = 57,0675 м/с - май III

Qдек.ср.90% = 14,409 * 2,5 = 36,0225 м/с - июнь I

Qдек.ср.90% = 14,409 * 1,2 = 17,2908 м/с - июнь II

Qдек.ср.90% = 14,409 * 0,8 = 11,5272 м/с - июнь III

Все результаты гидрологических расчётов в расчётных

створах записываем в табл. 1.3.

Таблица 1.3

Значения гидрологических характеристик расчётных лимитирующих

створов и створа запани.

№ п/п	Характеристики	Значения характеристик
		Опорный водомерный пост 90 % обеспеченности	Для лимитирующих створов 90% обеспеченности		Для створа запани при проценте обеспеченности
		Опорный водомерный пост 90 % обеспеченности	№1	№2	10	50
1	Площадь водосбора реки, км	2300	1950	1130	1640	1640
2	Среднегодовой расход воды расчётной обеспеченности, м/с	14,409	12,216	7,079	373,308	15,092
3	Среднедекад - ные расходы воды, м/с апрель 3 декада май 1 декада май 2 декада май 3 декада июнь 1 декада июнь 2 декада июнь 3 декада	36,0225 57,636 108,0675 57,636 36,0225 17,2908 11,5272	30,540 48,864 91,620 48,864 30,540 14,66 9,7728	17,6975 28,316 53,0925 28,316 17,6975 8,4948 5,6632	704,875 1127,752 2114,535 1127,752 704,875 338,32 225,5504	37,73 60,368 113,19 60,368 37,73 18,1104 12,0736

По данным таблицы 1.3 для расчётных створов строим гидрограф -

кривую зависимости Q = f ( Т ) (см. рис. 1.4 )

Для расчётных створов строим кривые зависимости средней глубины русла реки, средней скорости течения, расхода воды и ширины русла от отметки уровня воды. Для этого по данным табл.П.2.8. для каждого расчётного створа строим поперечный профиль реки ( см. рис. 1.5 ).

Используя поперечный профиль реки определяем для каждого из них среднюю отметку для меженного русла Zср.дн. по формуле:

Zср.дн. = Zдн. / n (1.10 ),

где Zдн. – сумма отметок дна меженного русла в промерных точках,

n – число принятых промерных точек.

Створ №1:

Zдн = 25,5+ 25,4+25,4+25,5+25,6+25,7 = 153,1 м n = 6

Zср.дн. = 153,1 / 4 = 25,52 м.

Створ №2:

Zдн. = 50,7+50,3+50,6 = 151,6 м n = 3

Zср.дн. = 151,6 / 3 = 50,53 м

Створ запани:

Zдн = 35,6+35,2+35,3+35,7 = 141,8 м n = 4

Zср.дн. = 141,8 / 4 = 35,45 м

Задаемся 4 – мя расчётными отметками уровня воды. При этом первую отметку принимаем на 0,5 м выше среднего дна меженного русла. Последующие расчётные уровни назначаем через каждые 0,5 м на лимитирующих створах и через 1,0 м в створе запани. Для каждого расчётного уровня по поперечному профилю устанавливаем ширину реки - В по урезу воды и отметки дна – Z.

Створ№1:

отметка: 1: Z1 = Zср.дн.+ 0,5 = 25,5+0,5 = 26,0 м; В1 = 28,5 м

2: Z2 = Z1 + 0,5 = 26,0 +0,5 = 26,5 м; B2 = 33,5 м

3: Z3 = Z2 + 0,5 = 26,5+0,5 = 27,0 м; В3 = 36,0 м

4: Z4 = Z3 + 0,5 = 27,0+0,5 = 27,5 м; B4 = 37,0 м

5: Z5 = Z4 + 0,5 = 27,5+0,5 = 28,0 м; B4 = 38,5 м

6: Z6 = Z5 + 0,5 = 28,0+0,5 = 28,5 м; B4 = 40,0 м

Створ№2:

отметка: 1: Z1 = Zср.дн + 0,5 = 50,53+0,5 = 51,03 м; B1 = 16,5 м

2: Z2 = Z1 + 0,5 = 51,03 +0,5 = 51,53 м; B2 = 19,5 м

3: Z3 =Z2 + 0,5 = 51,53+0,5 = 52,03 м; B3 =21,0 м

Створ запани:

отметка: 1: Z1 = Zср.дн + 0,5 = 35,45+0,5 = 35, м; B1 = 17,5 м

2: Z2 = Z1 + 1,0 = 35,95+1,0 = 36,95 м; B2 = 25,5 м

3: Z3 = Z2 + 1,0 = 36,95+1,0 = 37,95 м; B3 = 27,0м

4: Z4 = Z3 + 0,5 = 37,95+1,0 = 38,95 м; B4 = 30,0м

Определяем площадь живого сечения реки для расчётных уровней:

для первой отметки уровня воды:

W1 = B1* (Z1 – Zср.дн ) (1.11),

для второй отметки уровня воды:

W2 = W1 + 0,5*(B1 + B2)*(Z2 – Z1) (1.12),

для последующих:

Wn = Wn-1 +0,5*(Bn-1 + Bn)*(Zn –Zn-1) (1.13),

Створ№1:

W1 = B1*(Z1-Zср.дн) = 28,5*(26-25,5) = 14,25 м,

W2 = W1+ 0,5*(B1+B2)*(Z2-Z1) = 14,25+0,5*(28,5+33,5)*(26,5-26) = 29,75 м,

W3 = W2 + 0,5*(B2+B3)*(Z3-Z2) = 29,75+0,5*(33,5+36)*(27-26,5) = 47,13 м,

W4 = W3 + 0,5*(B3+B4)*(Z4-Z3) = 47,13+0,5*(36+37)*(27,5-27) = 65,38 м,

W5 = W4 + 0,5*(B4+B5)*(Z5-Z4) = 65,38+0,5*(37+38,5)*(28-27,5) = 84,26 м,

W6 = W5 + 0,5*(B5+B6)*(Z6-Z5) = 84,26+0,5*(38,5+40)*(28,5-28) = 103,89 м,

Створ№2:

W1 = B1*(Z1-Zср.дн) = 16,5*(51,03-50,53) =8,25 м,

W2 = W1+0,5(B1+B2)*(Z2-Z1) = 8,25+0,5(16,5+19,5)*(51,53-51,03) = 17,25м,

W3 = W2 + 0,5(B2+B3)*(Z3-Z2) =17,25+0,5(19,5+21)*(52,03-51,53) = 27,38 м,

Створ запани:

W1 = B1*(Z1-Zср.дн) = 17,5*(35,95-35,45) = 8,75 м,

W2 = W1 + 0,5(B1+B2)*(Z2-Z1) = 8,75+0,5(17,5+25,5)*(36,95-35,95) = 30,25 м,

W3 = W2 + 0,5(B2+B3)*(Z3-Z2) = 30,25+0,5(25,51+27)*(37,95-36,95) = 56,5 м,

W4 = W3 + 0,5(B3+B4)*(Z4-Z3) = 56,5+0,5*(27+30)*(38,95-37,95) = 85,0 м,

Средние глубины реки вычисляем по зависимости:

hср = W/B (1.14)

Коэффициент Шези определяем по выражению:

С = 1/ n * hср (1.15)

Средние скорости потока рассчитываем по формуле:

U=C* = C* hср* i (1.16)

Расход воды вычисляем по зависимости: Q = U*W

Значения уклонов свободной поверхности i и коэффициентов шероховатости русла принимаем по данным табл.П.2.10 и табл.П.2.11[1].

Створ№1: n = 0,025; i = 0,00014;

Створ№2: n = 0,030; i = 0,00030;

Створ запани: n = 0,028; i = 0,00025;

Расчёты ведём в табличной форме (табл.1.14).

По результатам расчётов строим кривые зависимости: Q = f(Z) и

U = f(Z).Для створа запани наносим на график кривую hср = f(Z) .Все

кривые располагаем рядом с поперечными профилями реки (рис.1.15).

Расчет по створам зависимости средней глубины русла реки, средней скорости течения, расхода воды и ширины русла от отметки уровня воды.

Таблица 1.4.

№№	Отметки	Ширина	Площадь	Средняя	Коэф -	Средняя	Расход
расчет ных	расчет ных	русла реки	живого сечения	глубина створа	фициент	скорость	воды, м ³/с
уровней	уровней, м (Z)	по урезу воды, м	русла реки,	реки , м	Шези, м/с	потока, м /с
		(В)	м²(W)	(hср.)	(С)	(U)	(Q)

Лимитирующий створ №1

Средняя отметка дна меженного русла - 25,52 м

1	26,0	28,5		14,25		0,5	33,144	0,287	4,0
2	26,5	33,5		29,75		0,8235	38,282	0,417	12,811
3	27,0	36,0		47,13		1,3092	42,853	0,557	27,29
4	27,5	37,0		65,38		1,767	46,265	0,726	47,4
5	28,0		38,5		84,26	2,1886	48,652	0,8516		55,68
6	28,5		40,0		103,89	2,5973	50,780	0,9682		100,59
Лимитирующий створ №2

Средняя отметка дна меженного русла - 50,53

¹	51,03		16,5		8,25		0,5		28,030		0,343		2,83
2	51,53		19,5		17,25		0,8846		32,327		0,526		9,074
3	52,03		21,0		27,38		1,3038		35,619		0,704		19,276
Створ запани
Средняя отметка дна меженного русла - 35,53 м
1		35,95		17,5		8,75		0,5		30,032		0,336	2,94
2		36,95		25,5		30,25		1,1863		37,273		0,642	19,421
3		37,95		27,0		56,5		2,0926		42,955		0,928	55,483
4		38,95		30,0		85,0		2,833		46,336		1,233	104,805

Устанавливаем продолжительность плотового и молевого лесосплавов. Определяем минимальные сплавные глубины. Для молевого сплава минимальную сплавную глубину вычисляем по формуле:

hспл.мол, = dmах *

+ Z (1.17),

где dmах - максимальный диаметр сплавных бревен (П.1.10., П.2.1. [1]);

dmах = 0,60 м, - относительная плотность древесины; = 0,8.

Z - донный запас; Z = 0,1 : 0.15 м.

h спл мол. = 0,55 * 0,8 + 0,1 = 0,54 м.

hспл.пл. = Т + Z (1.18),

где Т - осадка пучка, Т = h min - Z = 1,6 – 0,15 = 1,45 м, Z = 0,15 м,

h min - смотрим в табл П.2.2. [1]

h спл. пл. = 1,45 + 0,15 = 1,6 м.

Для определения отметки минимальных сплавных уровней воды. обеспечивающих проведение сплава, на поперечных профилях реки в расчетных створах над средним уровнем дна откладываем сплавную глубину и через нее проводим горизонтальную линию. После этого на гидрографах соответствующих лимитирующих створов через значение отметки минимальных сплавных уровней проводим параллельную оси общую линию. Точка пересечения этой линии с гидрографом указывает на возможную дату окончания данного вида лесосплава. Возможную продолжительность плотового лесосплава по реке (см - П.1- 4 табл. П.2-1 [1]) до точки пересечения линии минимальных сплавных горизонтов с гидрографом. Продолжительность периода молевого лесосплава на первом участке отсчитываем от даты окончания плотового лесосплава. Гидравлические характеристики потока для расчетных створов и периодов лесосплава сводим в табл. 1.5.

Гидравлические характеристики расчетных лимитирующих створов и периодов лесосплава

Таблица 1.5

		Значения характеристик
№п/п	Наименование характеристики	Створ №1		Створ №2
№п/п	Наименование характеристики	плотовой	молевой	молевой
		сплав	сплав	сплав
1	Минимальная сплавная глубина, м	1,6	0,54	0,54
2	Минимальный сплавной уровень, м	27,5	26,0	37,6
3	Дата начала сплава	25.05	03.06	25.05
4	Дата окончания сплава	03.06	18.06	01.06
5	Продолжительность сплавного периода (вдняднях)
	(в днях )	10	16	8
6	Ширина реки, м :
	в начале периода	37,0	37,0	19,5
	в конце периода	37,0	28,0	16,5
	средняя для периода	37,0	32,5	18,0
7	Средняя по живому сечению скорость
	течения, м/с:
	в начале периода	0,74	0,74	0,5
	в конце периода	0,74	0,32	0,32
	средняя для период а	0,74	0,53	0,41

Гидрологическая и транспортная характеристика проектируемого объекта 📙 Курсовая → 🆔 60584

Гидрологическая и транспортная характеристика проектируемого объекта

Таблица 1.1

Гидрологические характеристики опорного водомерного поста

Наименование характеристики

Значения

Год

Для среднегодовых расходов

Для максимальных расходов

К

К-1

К

К-1

Значения характеристик