Годовой сток

Министерство  образования и науки Российской Федерации 
ГОУ ВПО «Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова» 

Факультет горных технологий и транспорта

Кафедра обогащения полезных ископаемых 
 
 
 

Курсовая  работа

  по дисциплине  «Гидрология и регулирование

  стока» 
 
 
 
 
 
 
 

Выполнил: студент гр. ГВР-07

Шаяхметова А.С.

Проверил: к.т.н., доцент

Орехова Н.Н. 
 
 
 
 

Магнитогорск 2010г

Содержание

1.Введение…………………………………………………………………………3

2. Исходные данные……………………………………………………………………………….…4

3. Определение среднюю многолетнюю величину (норму) годового стока при наличии данных наблюдений…………………………………………………………………………..…….8

4. Определение коэффициент изменчивости (вариации) С_v годового стока………………………………………………………………………………….10

5. Определение норму стока при недостатке данных методом гидрологической аналогии………………………………………………………………………………12

6. Построить  и проверить кривую обеспеченности  годового стока…………………………………………………………………….……………14

7. Рассчитать  внутригодовое распределение стока  методом компоновки для целей орошения с расчетной вероятностью превышения Р=80%....................................................................................................................21

8. Определение  расчетного максимального расхода,  талых вод Р=1% при отсутствии данных гидрометрических наблюденийпо формуле……………….23

9. Построение  батиграфических кривых водохранилища…………………………………………………………………………………24

10. Определение  минимального уровня воды УМО……………………………………………………………………….……..26

11. Расчет водохранилища  сезонно-годичного регулирования стока…………………………………………………………………………………28

12. Определение  режима работы водохранилища  балансовым таблично-цифровым расчетом………………………………………………………………..……………...30

13. Интегральные (календарные) кривые стока и  отдачи………………………………………………………………………………….34

14. Расчет водохранилища  многолетнего регулирования………………………………………………………………………………...36

15. Библиографический  список………………………………………………………………………………38 
 
 
 
 

Введение

    В период половодья (паводка) часть излишков воды временно задерживается в водохранилище. При этом происходит некоторое повышение уровня воды сверх НПУ, за счет чего образуется форсированный объем и гидрограф половодья (паводка) трансформируется (распластывается) в гидрограф сбросных расходов. Образование форсированного объема, равного аккумулирующейся части стока высоких вод, позволяет снизить максимальные расходы воды, поступающие в нижний бьеф, и тем самым предотвратить наводнения на нижерасположенных участках реки, а также уменьшить размеры водосбросных гидротехнических сооружений. Вместе с тем повышение уровня воды в водохранилище выше НПУ влечет за собой увеличение высоты плотины и приводит к дополнительному затоплению и подтоплению земель. В связи с этим оптимальный объем, предназначенный для снижения максимальных расходов половодья или борьбы с наводнениями устанавливается на основе гидрологических расчетов.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ИСХОДНЫЕ  ДАННЫЕ И СОСТАВ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

     Исходные  данные для курсового проектирования приводятся на бланке заданий, и включают:

1. характеристику реки и её водосборного бассейна - площадь водосбора реки Учеба F=35, 4 км², залесенность в нижней и прирусловой части водосбора, f_л,=12%, заболоченность f_б,=2,6%, озёрность f_о,= 21%, зональность - лесная, (Карелия), среднее многолетнее количество осадков, Н=800 мм.
2. среднемесячные и среднегодовые расходы воды в реке;

                                                                                                               Таблица 1

3. Данные по бассейну аналогу – годовые модули стока Моi, л/с*км² (таблица 1,15 столбик), годовые модули стока Моа=2,9л/с*км²  ;
4. данные для определения параметров при подсчете максимального расхода талых вод: средний слой половодья h=95 мм и параметр дружности половодья k_o =0,029;
5. данные для расчёта параметров водохранилища – высотные отметки Н,м с соответствующей площадью зеркала водохранилища F,км2, плановая полезная отдача U, млн м³, слой суммарных потерь воды П, мм , требуемая обеспеченность Р, %, 

Характеристика водохранилища

Таблица 2

Характеристика  сезонного использования воды водохранилища

Таблица 3

1. Определение  средней   многолетней величины (нормы) годового стока при наличии данных наблюдений

     Полученную  норму в виде среднего многолетнего расхода воды требуется выразить через другие характеристики стока: модуль, слой, объем и коэффициент стока. Для расчёта используют следующие формулы.

     Величина  среднего многолетнего стока, м³/с

     Q_о=

     где Q_i – средний годовой стока за i-й год, м³/с; n – число лет наблюдений.

     Q_о= 169,79м³/с

     Модуль  стока, л/с*км²

     М_о=

     где F – площадь водосбора, км².

     М_о=4,79 л/с*км².

     Средний многолетний объем стока за год, м³:

     W_o=Q_o*T ,  (3)

     где Т – число секунд в году, равное приблизительно 31,54*10⁶ с.

     W_o=5351767,7 м³.

     Средний многолетний слой стока, мм

     h_o=

     h₀=151,21 мм/год.

     Коэффициент стока 

     α=

     где х_о – средняя многолетняя величина осадков в год, мм.

     Принимаем x₀=800;

     α=0,19.

2. Определение коэффициента изменчивости (вариации) С_v годового стока

     Расчёт  ведут по формулам:

     С_{v= ,} где _– среднеквадратическое отклонение годовых расходов от нормы стока.

      _{= ,} если n<30, то _{= .}

     Если  сток за отдельные годы выразить в  виде модульных коэффициентов к= , то С_v= , а при n<30 С_v= .

     Дальнейший  расчёт ведут используя вспомогательную  таблицу.

     Таблица  4. Данные для подсчета Cv

     С_v= = = =0,226.

     Относительная средняя квадратическая ошибка средней  многолетней величины годового стока  реки за данный период равна:

      = = = 5,65%

     Относительная средняя квадратическая ошибка коэффициента изменчивости С_v при его определении методом моментов равна:

      = =18,12%.

     Длина ряда считается достаточной для  определения Q_o  и C_v, если 5-10%, а 10-15%. Величина среднего годового стока при этом условии называется нормой стока. Если и (или) больше допустимой ошибки - необходимо удлинить ряд наблюдений.

3. Определение нормы  стока при недостатке  данных методом  гидрологической аналогии

     Река-аналог выбирается по:

     – сходству климатических характеристик;

     – синхронности колебаний стока во времени;

     – однородности рельефа, почвогрунтов, гидрогеологических условий, близкой степени покрытости водосбора лесами и болотами;

     – соотношению площадей водосборов, которые не должны отличаться более чем в 10 раз;

     – отсутствию факторов, искажающих сток (строительство плотин, изъятие и сброс воды).

     Река-аналог должна иметь многолетний период гидрометрических наблюдений для точного определения нормы стока и не менее 6 лет параллельных наблюдений с изучаемой рекой. 

     Годовые модули стока р.Учеба и реки-аналога                      Таблица 5.

     .

Рисунок 1.

График  связи среднегодовых модулей  стока реки Учеба и реки-аналога  
 
 

     По  графику связи М_о равно 4,9 л/с.км² 

     Q_O= М_о* F;

     Коэффициент изменчивости годового стока:

     С_v=A C_va,

     где С_v – коэффициент изменчивости стока в расчетном створе;

     C_va – в створе реки-аналога;

     М_оа – среднемноголетняя величина годового стока реки-аналога;

     А – тангенс угла наклона графика  связи.

     В нашем случае:

     С_v=0,226; A=1,72; М_оа =5,7 л/с*км² ;

     Окончательно  принимаем М_о=4,9; л/с*км², Q_O=163,66 м³/с, С_v=0,046.

4. Построение и проверка кривой обеспеченности годового стока

     В работе требуется построить кривую обеспеченности годового стока, воспользовавшись кривой трехпараметрического гамма-распределения. Для этого необходимо рассчитать три параметра: Q_o – среднюю многолетнюю величину (норму) годового стока, C_v и C_s годового стока.

     Используя результаты расчетов первой части работы для р. Лаба, имеем Q_O=169,79 м³/с, С_v=0,226.

     Для заданной реки принимаем C_s=2С_v=0,452 с последующей проверкой.

     Ординаты  кривой определяем в зависимости  от коэффициента С_v по таблицам, составленным С.Н. Крицким и М.Ф. Менкелем для C_s=2С_v. Для повышения точности кривой необходимо учитывать сотые доли С_v и провести интерполяцию между соседними столбцами цифр. Занести в таблицу ординаты кривой обеспеченности. 
 

       Координаты теоретической кривой  обеспеченности. Таблица 6 

     Построить кривую обеспеченности на клетчатке  вероятностей и проверить ее данные фактических наблюдений. (Рис.2) 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                              Таблица 7

     Данные  для проверки теоретической кривой

     Для этого модульные коэффициенты годовых  расходов нужно расположить по убыванию и для каждого из них вычислить его фактическую обеспеченность по формуле Р = , где Р – обеспеченность члена ряда, расположенного в порядке убывания;

     m – порядковый номер члена ряда;

     n – число членов ряда.

     Как видно из последнего графика, нанесенные точки усредняют теоретическую кривую, значит, кривая построена правильно и соотношение C_s=2 С_v соответствует действительности. 
 
 

     5. Рассчитать внутригодовое  распределение стока  методом компоновки для целей орошения с расчетной вероятностью превышения Р=80%. 

     Расчет  делится на две части:

     а) межсезонное распределение, имеющее  наиболее важное значение;

     б) внутрисезонное распределение (по месяцам  и декадам), устанавливаемое с некоторой схематизацией.

     Расчет  выполняется по гидрологическим  годам, т.е. по годам, начинающимся с многоводного сезона. Сроки сезонов начинаются едиными для всех лет наблюдений с округлением их до целого месяца. Продолжительность многоводного сезона назначается так, чтобы в границах сезона помещалось половодье как в годы с наиболее ранним сроком наступления, так и с наиболее поздним сроком окончания.

     В задании продолжительность сезона можно принять следующий: весна-апрель, май, июнь; лето-осень – июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь; зима – декабрь и январь, февраль, март следующего года.

     Величина  стока за отдельные сезоны и периоды  определяется суммой среднемесячных расходов. В последнем году к расходу  за декабрь прибавляются расходы за 3 месяца (I, II, III) первого года.