Міністерство освіти і науки, молоді та
спорту України
Державний вищий навчальний заклад
«Криворізький
національний університет»
Кафедра теплогазоводопостачання,
водовідведення
і вентиляції
до
виконання практичних розрахунково-графічних
робіт з дисципліни
для
студентів напряму підготовки 6.060101
«Будівництво»
всіх форм навчання
Кривий Ріг
2013
Укладач:
Комащенко
П. Г.,к.т.н., доц. Відповідальний
за випуск: Голишев О. М.,
д.т.н., проф.
Рецензент:
Коновалюк
В. А., к.т.н., доц.
У методичних
вказівках наведено приклади рішення
задач з гідрології і гідрометрії, що
допоможуть студентам засвоїти теоретичні
знання та набути практичні навички при
виконанні практичних
розрахунково-графічних робіт.
РОЗГЛЯНУТО
СХВАЛЕНО
на
засіданні кафедри на
засіданні вченої ради
теплогазоводопостачання,
будівельного факультету.
водовідведення і вентиляції.
Протокол № 1 від 30.08.2012 р.
Протокол
№ 10 від
24.06.2012 р.
2
ЗМІСТ
Вступ…….………………………………………………………...4
1. Гідрологічні
розрахунки при відсутності
спостережень...……..4
Максимальні
витрати талих вод ……4
Максимальні
дощові витрати ...........9
Максимальні
обсяги стічних талих
вод...................…….....16
Максимальні
обсяги дощового стоку...…....………………..17
Середній
багаторічний стік
річок..........................................18
Мінімальний
стік
річок……..................................................20
Розрахунок
випарів з водної поверхні……………………....22
2. Гідрологічні
розрахунки при наявності
спостережень ..........23
Гідрологічні
розрахунки при короткому ряді
спостережень…………………………………………………...23
Гідрологічні
розрахунки при довгому ряді
спостере-жень……………………………………………………………..25
Література ……….28
Додаток ….29
ВСТУП
При
розрахунку таких гідротехнічних споруд
систем водопостачання й водовідведення,
як водозабори різних типів, водоскиди
підводних вод, водоймища і ставки
різного призначення необхідно знати
максимальні середні і мінімальні
значення витрат, рівнів і обсягів стоку
річок.
Ці питання вивчають у курсі «Гідрологія
і гідрометрія». Тому ці методичні
вказівки складені на додаток до
теоретичного курсу в допомогу студентам,
що виконують розрахунково-графічні
роботи з розділу «Гідрологічні
розрахунки».
За
допомогою методичних вказівок вивчають
методи розрахунків витрат, обсягів
стоку річок і випаровування з водної
поверхні при різних забезпеченостях
із наведенням усіх необхідних для цієї
мети табличних і картографічних даних.
Методичні
вказівки призначені для студентів
спеціальності 7.092100
«Споруди і обладнання водопостачання
і водовідведення», при виконанні ними
розрахунково-графічних
робіт
курсу «Гідрологія і гідрометрія».
Згідно СНиП
2.05.03-84 водопропускні споруди на
автомобільних дорогах I категорії
розраховуються на пропуск паводків 1%
забезпеченості; II, III категорій, а також
міських вулицях і дорогах -2 % забезпеченості;
IV і V категорій - 3% забезпеченості.
Максимальні
витрати талих вод при проектуванні
водопропускних
споруд на річках (з постійним водотоком
і пересихаючих)
визначаються за формулою ГГІ, яка
застосовується для площ водозбору від
елементарно малих (менш 1 км2)
до 20000 км2
(м3/с):
де К0
-параметр, що характеризує дружність
повені;
hp
- шар весняного
стоку в мм;
F-
площа водозбору в км2;
b
- емпіричний
параметр, що враховує зниження
інтен-сивності
редукції
модуля максимального стоку;
n
- показник
ступеня, що характеризує зменшення
відношення максимальної
витрати до шару стоку залежно від площі
водозбору;
Коефіцієнт
не враховується, якщо озера і водоймища,
розташовані в руслі річки і її притоках
мають площу менш 2% від площі
водозбору або вони розташовуються поза
мережею русла. При більшій
площі коефіцієнт
Таблиця 1.
Площа водоймищ в % від площі водозбору
Коефіцієнт
2-10
0,9-0,8
10-20
0,8-0,7
більше 20
0,7
Коефіцієнт
δ2
знаходимо за формулою:
де
Залісненість
менш 5% і заболоченість менш 3% при
розрахунку не враховуються. При величині
Значення параметрів
Таблиця 2.
Природна зона
n
b,км2
Степова зона
0,35
10
Лісостепова зона
0,25
2
Для
степової й лісостепової зон України
значення параметра
Категорія рельєфу
визначається за відношенням:
де
Категорія
рельєфу для України може бути також
орієнтовно встановлена в такий спосіб:
до I категорії відносяться річки,
розташовані в межах горбкуватих і
платоподібних височин; до II категорії
відносяться річки, у басейнах яких
горбкуваті височини чергуються зі
зниженнями між ними; до III категорії
відносяться річки, більша частина
басейнів яких розташовується в межах
плоских низин, наприклад, Придніпровської,
а також річки, що мають широкі заболочені
заплави.
Шар стоку весняної
повені заданої забезпеченості
Для малих басейнів
(F<200
км2
) до
знятого з карти
вводиться поправочний коефіцієнт,
визначений по таблиці 3.
Таблиця 3.
Площа
водозбору, км2
0-50
51-100
100-150
151-200
Поправочний коефіцієнт
1,25
1,25-1,20
1,20-1,15
1,15-1,05
При розрахунку
максимальних витрат коефіцієнт асиметрії
приймається
рівним двом коефіцієнтам варіації;
тільки для районів, де
у формуванні максимального, стоку
повені в значній мірі
беруть участь дощові опади
=3
.
За прийнятим
значенням
і отриманим розрахунковим значенням
Для площі водозбору
F<200 км2
до знайденого на карті ізоліній значенню
середньобагаторічного шару стоку
вводиться поправочний коефіцієнт,
прийнятий по таблиці 5.
Шар
стоку розрахункової забезпеченості
Р
знаходимо за формулою:
Коефіцієнт
знаходимо по таблиці 6.
Таблиця 4.
Ординати кривих трьохпараметричного
гама розподілу.
Р%
Коефіцієнт
варіації Сv
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1
1,1
1,2
1,3
1,4
1,5
0,001
1,49
2,09
2,82
3,68
4,67
5,78
7,03
8,4
9,89
11,5
13,2
15,1
17,2
19,3
21,6
0,01
1,42
1,92
2,52
3,2
3,98
4,85
5,81
6,85
7,98
9,21
10,5
11,8
13,2
14,7
16,4
0,03
1,38
1,83
2,36
2,96
3,64
4,32
5,22
6,11
7,08
8,11
9,2
10,3
11,6
12,9
14,3
0,05
1,36
1,79
2,29
2,85
3,48
4,18
4,95
5,77
6,66
7,6
8,61
9,65
10,6
11,9
13,1
0,1
1,34
1,73
2,19
2,7
3,27
3,87
4,56
5,3
6,08
5,91
7,75
8,65
9,6
10,5
11,6
0,3
1,3
1,64
2,02
2,45
2,91
3,42
3,96
4,55
5,16
5,81
6,47
7,1
7,98
8,7
9,5
0,5
1,28
1,59
1,94
2,32
2,74
3,2
3,68
4,19
4,74
5,3
5,9
6,5
7,13
7,8
8,42
1
1,25
1,52
1,82
2,16
2,51
2,89
3,29
3,71
4,15
4,6
5,05
5,53
6,02
6,55
7,08
3
1,2
1,41
1,64
1,87
2,13
2,39
2,66
2,94
3,21
3,51
3,8
4,12
4,42
4,71
4,98
5
1,17
1,35
1,54
1,74
1,94
2,15
2,36
2,57
2,78
3
3,22
3,4
3,6
3
3,96
10
1,13
1,26
1,4
1,54
1,67
1,8
1,94
2,06
2,19
2,3
2,4
2,5
2,57
2,64
2,7
20
1,08
1,16
1,24
1,31
1,38
1,44
1,5
1,54
1,58
1,61
1,62
1,63
1,62
1,61
1,59
25
1,06
1,13
1,18
1,23
1,28
1,31
1,34
1,37
1,38
1,39
1,39
1,35
1,33
1,31
1,28
30
1,05
1,09
1,13
1,16
1,19
1,21
1,22
1,22
1,22
1,2
1,18
1,14
1,11
1,08
1,04
40
1,02
1,04
1,05
1,05
1,04
1,03
1,01
0,984
0,955
0,916
0,87
0,83
0,77
0,725
0,67
50
0,997
0,986
0,97
0,948
0,918
0,886
0,846
0,8
0,748
0,963
0,64
0,58
0,52
0,46
0,405
60
0,972
0,938
0,898
0,852
0,803
0,748
0,692
0,632
0,568
0,511
0,45
0,39
0,334
0,283
0,234
70
0,945
0,886
0,823
0,76
0,691
0,622
0,552
0,488
0,424
0,357
0,3
0,25
0,203
0,155
0,12
75
0,931
0,858
0,784
0,708
0,634
0,556
0,489
0,416
0,352
0,288
0,241
0,193
0,146
0,106
0,077
80
0,915
0,83
0,656
0,656
0,574
0,496
0,419
0,352
0,28
0,223
0,175
0,13
0,094
0,065
0,46
90
0,874
0,754
0,532
0,532
0,436
0,352
0,272
0,208
0,154
0,105
0,074
0,49
0,03
0,016
0,009
95
0,842
0,696
0,448
0,448
0,342
0,256
0,181
0,12
0,082
0,051
0,03
0,016
0,009
0,004
0,002
97
0,821
0,66
0,392
0,392
0,288
0,202
0,139
0,088
0,005
0,03
0,016
0,008
0,004
0,002
0,001
99
0,782
0,594
0,304
0,304
0,206
0,13
0,076
0,04
0,019
0,01
0,005
0,002
0,001
Таблиця 5.
повені.
,мм
10
20
30
50
Поправочний коефіцієнт
1,8
1,6
1,4
1,2
Таблиця 6.
Природна зона
Розораність водозбору в % від
70
50
50
Лісостепова зона
0,9
1
1
Степова зона
0,8
0,9
1
При
Р
<
5
%
коефіцієнт
=1,0.
Значення
коефіцієнта
визначається по таблиці 7.
Таблиця 7.
Природна зона
Забезпеченість в %
1
3
5
10
Лісостепова зона
1,0
0,96
0,93
0,89
Степова зона
1,0
0,97
0,96
0,93
Примітка: максимальні витрати 10%
забезпеченості визначаються для
розрахунку тимчасових водопропускних
споруд, призначених для скидання
паводків під час будівництва.
При площі водозбору
до 100 км2
максимальні дощові витрати Qр
рекомендується
визначати за формулою граничної
інтенсивності стоку
(м3/c):
де
Добовий
шар опадів при р
= 1 %
знаходимо
по карті ізоліній (додаток 3)
Коефіцієнт
паводочного стоку
є залежним від характеристики
поверхні басейну, добового шару опадів
і площі водозбору
за формулою:
де
Значення
збірного коефіцієнта
й коефіцієнта
Коефіцієнт
,
що враховує зниження максимальних
витрат за рахунок проточних озер і
водоймищ, приймається таким же, як в
1.1.
Коефіцієнт
для
території України (за винятком Криму)
визначаємо по таблиці 9 і додатку 4.
Максимальний
модуль стоку
визначається
по таблиці 14 залежно від
гідроморфометричної характеристики
русла, тривалості
добігання по схилам і типу кривих
редукцій опадів.
Гідроморфометрична
характеристики русла річки визначається
за формулою:
де
L -
довжина річки в км;
- середньозважений похил
річки в %;
Таблиця 8.
Природна зона
Тип ґрунтів
Механічний склад ґрунтів
глинисті, важко суглинисті
середньо суглинисті і суглинисті
суглиниcті
і піщані
Лісостепова
підзолисті чорні, чорноземи потужні
0,66
0,6
0,54
0,7
0,27
0,8
чорноземи звичайні, темнокаштанові
0,59
0,7
0,22
0,85
0,14
1,0
Степова
чорноземи типові південні
0,18
0,8
0,1
0,9
0,05
1,0
каштанові сіроземи
0,29
0,9
0,14
0,9
0,12
1,0
Таблиця 9.
№ району по додатку 4
Площа водозбору
Забезпеченість в %
1
3
5
10
6
1,0
0,58
0,42
0,30
7
1,0
0,63
0,50
0,32
8
1,0
0,74
0,64
0,47
4
1,0
0,77
0,70
0,60
1,0
0,68
0,48
0,62
10
1,0
0,58
0,40
0,26
Коефіцієнти m
и
визначаємо по таблиці 10 залежно від
характеристики
русла і заплави.
Таблиця 10.
Характеристика русла й заплави
m
mP
Ріки й водотоки
із середнім значенням
<35%.Чисті
русла рівнинних постійних рік. Русла
періодично пересихаючих водотоків.
1/3
11
Звивисті, частково засмічені русла
більших і з більшою кількістю наносів
у паводок.
1/3
9
Сильно засмічені й звивисті русла
періодично пересихаючих водотоків.
1/3
7
Ріки й
пересихаючі водотоки із середнім
похилом
>35%.
1/7
10
Гідроморфометрична
характеристика схилів басейну
річки визначається за
формулою:
де:
Середній похил басейну визначається
по топографічній зйомці як середнє
значення похилів, визначених для
декількох створів по обох берегах.
Середня довжина
схилів малого басейну площею до 2 км2
може бути
визначена за
формулою:
При площі водозбору
більше 2 км2
середня довжина схилів визначається
за
формулою:
де
У свою чергу густоту річкової мережі
визначаємо з виразу:
де: L
- довжина головного водотоку басейну;
Густоту річкової мережі можна орієнтовно
визначити для окремих районів України
по таблиці 11.
Таблиця 11.
Район
км/км2
Правобережжя Дніпра (лісостеп)
1,3-1,5
Центральна частина Придніпровської
височини
0,8-1,0
Район м. Канева
до 4,2
Наддністрянщина
1,3-1,7
Басейн Південного Бугу
1,0-1,5
Правобережжя Дніпра (степ)
1,4-1,7
Донбаський
1,2-1,5
Коефіцієнт
шорсткості схилів басейну ріки визначаємо
за таблицею12.
Таблиця 12.
Коефіцієнт
шорсткості схилів басейну
.
Характеристика поверхні схилів
при трав'яному покриві схилів
рідкому (відсутність)
середньо-му
гус-тому
Укочена спланована ґрунтова поверхня
0,40
0,30
0,25
Поверхня, добре оброблена оранкою,
незорана, у населених пунктах, із
забудовою менш 20%
0,30
0,25
0,20
Поверхня, грубо оброблена оранкою,
у населених пунктах із забудовою
більше 20%
0,02
0,15
0,10
Тип
кривих редукцій опадів визначаємо
по карті ізоліній (додаток 5).
За
типом кривих редукцій опадів і значенню
гідроморфометричної характеристики
схилів басейну визначається тривалість
добігання по схилам
Таблиця 13.
Значення
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
4,0
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
12,0
15,0
7
2,3
5,0
8,0
11,0
15,0
19,0
28,0
39,0
53,0
67,0
85,0
105,0
130,0
180,0
260,0
5, 6 , 6а
2,3
5,2
8,0
11,0
15,0
20,0
30,0
43,0
58,0
76,0
93,0
115,0
140,0
190,0
300,0
4
2,7
5,3
8,5
12,0
17,0
22,0
34,0
47,0
62,0
80,0
100,0
120,0
150,0
200,0
300,0
При площі водозбору
більше 100 км2
максимальні дощові витрати
визначаються за емпіричною редукційною
формулою:
де:
- показник ступеня редукції
модуля максимальної витрати, виз-начається
по карті ізоліній (додаток 7);
-коефіцієнт,
визначають по таблиці 9.
Таблиця 14.
Тип
кри-вих редук-ції
Трива-лість
добігання по схилам
Максимальний
модуль стоку
при
0
5
20
40
60
80
100
200
300
7
10
0,53
0,41
0,19
0,093
0,059
0,041
0,031
0,013
0,0083
30
0,35
0,26
0,14
0,08
0,053
0,038
0,03
0,013
0,0083
60
0,19
0,16
0,11
0,066
0,047
0,035
0,028
0,013
0,0083
100
0,12
0,11
0,084
0,058
0,041
0,032
0,026
0,012
0,0081
150
0,088
0,08
0,065
0,047
0,035
0,028
0,023
0,012
0,0079
200
0,07
0,065
0,055
0,039
0,031
0,025
0,021
0,011
0,076
5,6
10
0,52
0,37
0,16
0,084
0,054
0,038
0,03
0,013
0,0084
30
0,27
0,22
0,13
0,073
0,049
0,037
0,029
0,012
0,0083
60
0,17
0,14
0,096
0,062
0,044
0,033
0,027
0,012
0,0083
100
0,11
0,1
0,074
0,051
0,039
0,031
0,025
0,013
0,0082
150
0,082
0,075
0,06
0,045
0,034
0,028
0,023
0,012
0,008
200
0,066
0,06
0,05
0,037
0,029
0,025
0,021
0,011
0,0076
4
10
0,45
0,32
0,15
0,076
0,05
0,037
0,03
0,014
0,0085
30
0,25
0,21
0,12
0,067
0,046
0,035
0,028
0,013
0,0084
60
0,16
0,14
0,088
0,058
0,042
0,032
0,026
0,013
0,0082
100
0,11
0,095
0,068
0,05
0,038
0,03
0,024
0,013
0,0082
150
0,075
0,07
0,055
0,043
0,034
0,027
0,023
0,012
0,008
200
0,062
0,055
0,048
0,036
0,029
0,025
0,021
0,012
0,0076
Максимальний
шар стоку повені підраховується за
формулою:
Hk=(c·hл-b)·δ2·k·ke
,
(12)
де
-коефіцієнт,
що враховує вплив залісненості басейну,
визначається як у п. 1.1.;
Таблиця 15.
Значення
коефіцієнтів
і
b.
Природна зона
Коефіцієнт
Забезпеченість
Р
, %
1
3
5
10
Лісостепова
с
1,0
0,83
0,78
0,66
Степова
b
0,0
0,0
12,0
15,0
Коефіцієнт
,
що враховує вплив виду оранки басейну
на величину
шару стоку повені, призначається в
такий спосіб: при оранці
поперек схилів — 0,8; уздовж схилу —
1,2; при оранці цілини — 1,3.
Коефіцієнт
обліку впливу експозиції схилів
Максимальний
обсяг стоку повені визначається за
формулою:
Таблиця 16.
Значення
коефіцієнта
.
№ району по додатку 9
Експозиція схилів
IV, VI, VIII, ХVII
Схід, південний схід і північний
захід
0,7-0,8
Північ, північний схід і захід
0,9-1,0
Південь і південний захід
1,2
VII, X, XI
Захід, південний захід і північний
схід
0,7-0,8
Північ, північний захід і схід
0,9-1
Південь і південний схід
1,2
IX, X, VI
Південь, південний схід і північний
схід
0,7-0,8
Північ, захід і південний схід
0,9-1
Схід і північний схід
1,2
XIIІ,
XIV, XV, XVI
Схід, південний схід і північний
захід
0,7-0,8
Північ, північний схід і захід
0,9-1,0
Південь і південний захід
1,2
При площі водозбору
менш 50 км2
розрахункове значення шару дощового
стоку
визначають
за формулою:
Hp=ф·φ·H1%·λp
(14)
де
Коефіцієнт
переходу від забезпеченості Р
= 1% визначається по таблиці 17 залежно
від районування території України
(додаток 4) і площі водозбору.
Таблиця 17.
Значення
коефіцієнта
№ району по додатку
Площа водозбору,
км2
Коефіцієнт
при Р
%
1
3
5
10
6
1,00
0,68
0,56
0,40
>
0,1
1,00
0,68
0,56
0,28
7
> 0
1,00
0,65
0,50
0,35
8
100
1,00
0,75
0,64
0,47
< 100
1,00
0,75
0,64
0,40
При
площі водозбору більше 10 км2
розрахункове
значення шару стоку
визначається
по додатку 10.
Обсяг
дощового стоку визначається за
формулою:
Wp=hp·F·1000
(15)
1.5. Середній
багаторічний стік річок (Р
=
50 %).
Середній
багаторічний стік або норма стоку є
головною характеристикою
водяності річок. Найчастіше норму стоку
виражають у вигляді модуля
стоку
В
зонах змінного зволоження, деякі
перебувають північніше ізоліній
0,5
(лісостепового і степова), значення
норми стоку, визначені
по карті ізоліній, для малих річок
приймається з поправочними
коефіцієнтами, які враховують неповне
дренування
підземних вод русловою мережею й
визначаються за таблицею 18.
У
зонах недостатнього зволоження,
південніше ізоліній 0,5
,
дані,
зняті з карти для малих водозборів,
приймаються з поправками на
збільшення стоку внаслідок зменшення
його втрат з поверхні басейну
й площі дзеркала, за таблицею 19.
Таблиця 18.
Поправочні коефіцієнти до норми стоку,
визначеної по карті, що враховують
неповне дренування річками підземних
вод.
Райони
Площа
водозбору, км
10
30
50
100
500
Рівнинна частина України
0,70
0,85
0,90
0,95
1,00
Донецька й Приазовська височини
-
-
-
0,70
0,90
Волинь-Подільська височина
-
-
0,55
0,60
0,80
Таблиця 19.
Норма стоку
по карті ізоліній,
Площа
водозбору, км2
10
30
50
100
500
0,5
2,0
1,8
1,6
1,5
1,3
0,3
3,0
2,5
2,3
2,0
1,5
0,2
3,5
3,0
2,4
2,1
1,6
0,1
5,0
3,7
3,2
2,5
1,9
Знаючи
величину середнього багаторічного
модуля стоку
(
)
можна
визначити відповідні йому значення
обсягу стоку, шару стоку і
витрати.
Обсяг стоку в м3
за рік із площі водозбору F
у км2
буде
дорівнювати:
W0=31,56·103·M0·F.
(16)
Шар стоку в мм визначається як:
Середнє
багаторічне значення витрати в м3/с
можна знайти з виразу:
де Т=31,56
При необхідності до зазначених значень
додається коефіцієнт із таблиці 18 і
19.
Внутрішньорічний розподіл річкового
стоку по місяцях для території України
може бути визначений з таблиці 20.
Таблиця 20.
Внутрішньорічний розподіл річкового
стоку в %.
Зони
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
рік
Лісостепова
4
6
2
10
8
7
6
6
7
8
12
6
100
Степова
5
7
40
15
9
7
6
2
2
2
2
3
100
Якщо в басейні
річки залісненість і заболоченість
перевищує 10% від
всієї площі водозбору, то при розрахунку
середньорічного річкового стоку
необхідно враховувати їхній вплив.
Значення цих коефіцієнтів представлені
в таблиці 21.
Таблиця 21.
(β)
і заболоченості
(φ)по
величині W0.
% залісненості
і заболоченості
10
20
30
40
50
60
70
1,0
1,0
0,97
0,95
0,92
0,90
0,87
1,0
0,95
0,93
0,90
0,87
0,85
0,83
У будівельному проектуванні застосовуються
дані про мінімальні значення характеристик
річкового стоку в діапазоні забезпеченості
75-97%.
Для
середніх по водності рік побудовані
карти ізоліній 30-денного
стоку
(м,
)
80%-ой забезпеченості окремо для
літньо-осіннього
(додаток 12) і зимового сезонів. Ці карти
застосовують при площі водозбору від
1000 до 75000 км2.
У цьому випадку витрата 80%-ой
забезпеченості із площі водозбору F,
км2
буде дорівнювати (м3/с):
Перехід
від 80%-ой забезпеченості до іншої
здійснюється шляхом введення
в розрахунок коефіцієнта
Таблиця 22.
Перехідні
коефіцієнти
для
визначення мінімальних витрат
різної забезпеченості для території
України.
Характеристи-ка
водотоку
Забезпеченість
в %
75
80
85
90
95
97
Венозні
водотоки
1,04
1,0
0,94
0,87
0,8
0,75
Періодично
пересихаючі водотоки
1,20
1,0
0,75
0,45
0,15
0,0
Для малих річок,
але із площею водозбору не менш 20
км2
для зволоження районів (північну частину
території України) і 50
км2
для районів
з недостатнім зволоженням, мінімальна
30-денна витрата 80%-ний
забезпеченості може бути визначено за
формулою:
де:
- площа водозбору в км2
;
Наприклад,
для районів, що включає в себе лівобережні
припливи Дніпра
(Десну, Сулу, Псел і Ворсклу) параметри
,
і
мають наступні
значення (табл. 23).
Таблиця 23.
Параметри
Літньо-осінній період
Зимовий період
α
0,06
0,52
n
0,15
0,98
f0
-80
0
Якщо параметр
перевищує площу водозбору F,
км2,
то
З
огляду на те, що зміни мінімального
стоку досить добре описувати
імовірними кривими, мінімальні витрати
і обсяги стоку можна визначити по їх
середньорічним значеннями
В цьому випадку:
У цих формулах
Випаровування
з водної поверхні водосховищ і ставків
різного призначення
може бути визначене на карті ізоліній
(додаток 14) у мм
водяного стовпа (
Wвип=hвип·106
,
(24)
Розподіл
випаровування по місяцям року представлено
нижче у вигляді
таблиці 24.
Таблиця 24.
Внутрішньорічний розподіл випаровування,
у %.
Місяці
I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
рік
% випару
-
-
-
7
13
14
21
22
14
7
2
-
100
Основним
методом гідрологічних розрахунків для
визначення характеристик річкового
стоку є використання й узагальнення
матеріалів гідрометричних спостережень
на даній річці.
Такі спостереження проводяться на
водомірних постах, одні з яких працюють
протягом тривалого часу (100 і більше
років), інші протягом декількох десятків.
Залежно від цього розрізняють два
методи застосування імовірних кривих
для гідрологічних розрахунків, основне
завдання яких складається у визначенні
прогнозних значень характеристик
річкового стоку, тобто таких, які не
могли бути зафіксовані за відносно
короткий період спостережень.
Обоє ці методи засновані на побудові
кривих забезпеченості, по яким потім
визначаються чисельні значення
гідрологічних характеристик.
Є
кілька різних типів теоретичних кривих
розподілу
випадкових величин, які досить добре
відповідають
характеру розподілу гідрологічних
характеристик. У практиці
гідрологічних розрахунків широке
застосування знайшли теоретична
несиметрична біномінальна крива
розподілу, криві
С. Н. Крицького й М. Ф. Мінкеля, що
узагальнюють, біномінальну криву,
останнім часом - крива трьохпараметричного
-розподілу.
Цими кривими користуються в тому
випадку, коли відносно короткий ряд
спостережень створює впевненість у
тім, що побудована теоретична крива
кривої
забезпеченістю Р
%. Розрахунок
ординат теоретичної кривої забезпеченості
виконується для всього діапазону
забезпеченості від Р
=
0,001% до Р
=
99%.
За
отриманими відповідних значень Р
% і
По побудованій теоретичній кривій
забезпеченості визначаються значення
величин характеристики стоку для
будь-якої розрахункової забезпеченості
у відповідності до рішень поставленого
завдання.
При
довгому ряді спостережень криву
забезпеченості можна побудувати
на міліметрівці безпосередньо за даними
спостережень. Для цього
всі наявні значення гідрологічної
характеристики для зручності
побудови розташовують в порядку
зменшення. На вертикальній шкалі
кривої забезпеченості відкладають
задані інтервали змін
гідрологічної характеристики, що
розглядається, а по горизонтальній
шкалі-кількість спостережуваних
величин, які потрапили
в межі певного інтервалу або перевершили
його.
Таким
чином,
отримують пари відповідних значень:
величини інтервалів змін
розглянутої гідрологічної характеристики
і відповідну
кількість спостережень, тобто
Для
отримання кривої забезпеченості
з'єднують плавною кривою центри щаблів
ступінчастого графіка.
Щоб
побудована крива забезпеченості носила
універсальний характер, і нею було б
зручно користуватися для визначення
величини даної гідрологічної
характеристики при будь-якій заданій
забезпеченості, горизонтальну шкалу
перебудовують у відсотки забезпеченості,
для чого увесь період спостереження
приймають за 100%. Побудова кривої
забезпеченості показане на рис. 2.
Визначення
величини гідрологічної характеристики
заданої забезпеченості, що розглядається
і виконується так само, як і по теоретичній
кривій забезпеченості.
Рис.
1.
Теоретична крива забезпеченості.
Рис.
2.
Побудова кривої забезпеченості за
даними спостережень.
1. Кудрявцев Е.П., Семенов И.И.
,Методические указания к выполнению
курсовой работы «Гидрологические
расчеты» по курсу «Гидрология и
гидрометрия» для студентов специальности
«Водоснабжение и водоотведение».
– Дніпро-петровск.: ПГПСА, 2003.
2.Дупляк О.В. Гідрологія і
гідрометрія. Курс лекцій.- К.: КНУБА,
2005. -124 с.
3.
В.Н.Михайлов,
А.Д.Добровольский, С.А.Добролюбов.
Гідрологія. Учеб.для вузов. - М.: В. шк.,
2007. - 463 с.
4.
Літовченко О.Ф.
Інженерна гідрологія і регулювання
стоку . - К.: В. шк.,1999.
5.
Определение
расчетных гидрологических харак-теристик,
СниП 2.01.14-83.
- Л.:
1984.
Методичні вказівки
«Гідрологія і гідрометрія»
1. Гідрологічні розрахунки при відсутності спостережень
1.1. Максимальні витрати талих вод.
, (1)
-
коефіцієнт, що враховує нерівність
статистичних параметрів
шару стоку й максимальних витрат;
- коефіцієнт, що враховує
зниження максимальних витрат річки,
зарегульованої озерами і водоймищами
в басейні;
-
коефіцієнт, що враховує зниження
максимальних витрат річки в
заболочених і заліснених басейнах;
-
коефіцієнт, що враховує зниження витрати
повені за рахунок оранки
площі водозбору.
визначається по табл.1.Зниження максимальних витрат залежно від площі водойм у басейні.
,
(2)
і
відповідно
ступінь заболоченості і залісненості
річкового басейну в % від площі водозбору.
більше
8 значення
приймається постійним і рівним 0,28. При
озерності більше 20% залісненість і
заболоченість не враховуються.
і
визначаються по таблиці 2.Визначення значень параметрів і .
вибирається
залежно від категорії рельєфу. Для I
категорії рельєфу K0
= 0.030, для
II-0,017, для III-0,12.
,
- площа водозбору , км2,
а
-
поздовжній ухил ріки, у %. При
басейн річки відносять до I категорії
рельєфу, при
до
II категорії й при
-
до III категорії. 
визначається
по трьом статистичним параметрам:
середньому багаторічному шару
стоку
,
коефіцієнтам варіації
і асиметрії
. Величина
визначається
по карті ізоліній (додаток 1). Значення
для басейнів з F>200
км2
знімається з карти ізоліній (додаток
2).
Значення поправочного коефіцієнта
визначається ордината кривої
забез-печеності
по таблиці кривих трьохпараметричного
гама розподілу (таблиця 4).
.
(3)
Поправочний коефіцієнт до середньобагаторічного шару стоку
Значення коефіцієнта .
Значення коефіцієнта .
1.2. Максимальні дощові витрати.
,
(4)
-
максимальний модуль стоку забезпеченістю
1% у частках від добутку
;
-
коефіцієнт паводочного стоку;
-
добовий шар опадів забезпеченістю 1% у
мм;
-
перехідний коефіцієнт від забезпеченості
1% до іншої розрахункової.
,
(5)
-
середній ухил водозбору, %;
-
збірний коефіцієнт стоку для водозбору
із площею 10 км2
і середнім ухилом
=
50%;
-коефіцієнт,
для території України він дорівнює
1,3;
-коефіцієнт,
рівний 0,11.
вибираються
з таблиці
8.
,
(6)
-коефіцієнт,
що характеризує шорсткість русла річки;
Значення коефіцієнтів і .
Значення коефіцієнта .
Параметри m і mP
,
(7)
- середня довжина схилів басейнів у км;
-
середній похил схилів басейну в %;
-
коефіцієнт, що характеризує шорсткість
схилів басейну (табл. 12).
,
(8)
(9)
-
густота річкової мережі басейну в
км/км2.
,
(10)
-
сума довжин малих струмків і балок у
басейні, довжина яких більше або
дорівнює 0,30 середньої ширини
водозбору, визначається по топографічній
зйомці басейну.Густота річкової мережі.
за таблицею13.Тривалість добігання по схилам .
при типі кривих редукції опадів
,
(11)
-
модуль максимальної витрати забезпеченістю
Р=1%,
наведеної
до площі водозбору Р=200
км2,
визначається по карті ізоліній
(додаток 6);
-коефіцієнти,
що враховують зниження максимальної
витрати за рахунок проточних водойм у
басейні, заболоченість і оранку
визначають так само, як в 1.1.Максимальний модуль дощового стоку .
,
що дорівнює
1.3. Максимальні обсяги стоку талих вод.
-
розрахунковий шар стоку повені,
визначається по карті ізоліній, (додаток
8);
-коефіцієнт,
що враховує вплив виду оранки басейну;
-
коефіцієнт обліку експозицій схилів
басейну;
і
b
- коефіцієнти переходу від забезпеченості
Р=1%
до інших.
визначається по карті
ізоліній (додаток 9) і таблиці 16.
(13)
1.4. Максимальні обсяги дощового стоку.
- коефіцієнт,
що залежить від площі водозбору і часу
добігання
на схилах. При F<1
км2
=0,7,
при інших F
=1,0
.
.
100
в
,
що при відсутності спостережень
визначається
по карті ізоліній (додаток 11). При цьому
норма річного стоку перебуває щодо
центру басейну невивченої річки.
Поправочні коефіцієнти до норми стоку, визначеної по карті, які враховують зменшення втрат на випарювання із площі басейну і площі дзеркала для півдня України.
.
(17)
,
(18)
106
- число середнє для середнього року.
Значення коефіцієнтів, що враховують вплив залісненості
1.6. Мінімальний стік.
(19)
(таблиця
22).
.
(20)
, (21)
,
і
- параметри, які обумовлені залежно від
географічних районів.
.
Це
значить, що ця річка при забезпеченості
Р
80%
може пересихати.
і
,
тобто при Р
= 50%.
,
(23)
- ординати і модульні коефіцієнти
імовірних
кривих, наприклад, трьохпараметричного
-
розподілу
(таблиця 4). Для визначення
попередньо необхідно знайти значення
коефіцієнта варіації
по додатку 13 маючи на увазі, що
.1.7. Випаровування з водної поверхні.
).
Тоді об’єм випаровування з 1
км2
площі дзеркала буде
дорівнювати:
2. Гідрологічні розрахунки при наявності спостережень.
2.1. Гідрологічні розрахунки при короткому ряді спостережень.
виконується
побудова
теоретичної кривої на міліметрівці,
рис 1.2.2. Гідрологічні розрахунки при довгому ряді спостережень.
-
. Побудову кривої забезпеченості ведуть
від найбільшого інтервалу до найменшого,
відносячи значення інтервалу,
що розглядається
до його нижньої межі.
У результаті отримують ступінчастий
графік, точність побудови котрого
збільшується із зменшенням величин
інтервалу змін даної гідрологічної
характеристики.
Література
Методичні вказівки
до
виконання практичних розрахунково-
графічних робіт з дисципліни «Гідрологія
і гідрометрія» для
студентів напряму підготовки 6.060101
«Будівництво» всіх форм навчання.
Укладач: Комащенко Петро Григорович.
Реєстрац. №________________
Підписано до друку
2013 р.
Формат А 5
Обсяг 43 стор.
Тираж прим.
Видавничий центр ДВНЗ «КНУ»,
вул. ХХII партз’їзду, 11,
м. Кривий Ріг.
43
3
42
4
41
5
40
6
39
7
38
8
37
9
36
ою
10
35
11
34
12
33
13
32
14
31
15
30
16
29
17
28
18
27
19
26
20
25
21
24
забезпеченості буде добре відповідати
емпіричним кривим, побудованим
безпосередньо за відомим значенням
стоку.
Для, побудови
теоретичної кривої забезпеченості
попередньо
проводиться статистична обробка
короткого ряду спостережень,
що полягає у визначенні середнього
арифметичного і квадратичного
значень статистичного ряду, а також
коефіцієнтів варіації
й асиметрії.
Середнє
арифметичне значення членів ряду
визначається за
формулою:
де:
Середньоквадратичне
значення визначають
за
формулою:
Середньоарифметичне
і середньоквадратичне значення мають
таку
ж розмірність, що й розглянута
характеристика стоку
-
. У гідрології замість розмірного
середньоквадратичного значення
застосовують безрозмірні величини:
-
коефіцієнт варіації або мінливості
стоку і
-
коефіцієнт
асиметрії, обумовлений у частках від
коефіцієнта варіації.
Стосовно до річних коливань стоку
коефіцієнт асиметрії
часто застосовують по співвідношенню
.
Для побудови
теоретичної кривої забезпеченості
необхідно обчислити
її ординати при різних значеннях
забезпеченості Р
%
за
формулою:
де
-
ордината або модульний коефіцієнт,
наприклад,
кривої
трьохпараметричного гама розподілу
(таблиця 4), що вибирається за отриманим
значенням
і заданою
,
(25)
-
члени статистичного ряду;
-
число членів ряду.
,
(26)
,
(27)
,
(28)
22
23