1 Гидрологические расчеты
Целью гидрологических расчётов является определение гарантированного водосъёмного уровня, продолжительности вывода плотов и отметки заложения дна плотбища.
1.1 Построение графика связи уровней
На рисунке 1 представлен график связи уровней опорного водомерного поста Ноп и водомерного поста на плотбище Н, построенный по данным пункта 3.6 задания на курсовой проект.
Рисунок 1 - График связи уровней Н = f(Ноп)
1.2 Расчет обеспеченности уровня воды
Гарантированный съемный уровень определяют в результате статистической обработки многолетних водомерных наблюдений по опорному водомерному посту.
Имея дату окончания весеннего половодья для каждого наблюдаемого года, устанавливаются минимальные уровни весеннего половодья по опорному водомерному посту Ноп за 6, 9, 12, 15 дней после ледохода, а также максимальные уровни за каждый год. Следует учитывать, что вывод плотов можно начинать не ранее, чем на следующий день после окончания ледохода.
По графику связи уровней при известных уровнях для опорного поста Ноп определяются соответствующие уровни для водомерного поста на плотбище Н. В результате получается для всех периодов стояния 5 рядов уровней с числом членов, равным числу лет наблюдений. Расчеты удобно вести в табличной форме (таблицы 1-4).
Таблица 1 Расчет обеспеченности уровня воды за 6 дней после окончания ледохода
Годы |
Уровни Hоп, см |
Уровни H, см |
m |
В убы- вающем порядке Hi, см |
|
|
|
|
1971 |
330 |
320 |
1 |
420 |
1,284 |
0,284 |
0,0807 |
4,8 |
1972 |
355 |
346 |
2 |
398 |
1,217 |
0,217 |
0,0471 |
9,5 |
1973 |
415 |
385 |
3 |
385 |
1,177 |
0,177 |
0,0313 |
14,3 |
1974 |
470 |
420 |
4 |
372 |
1,137 |
0,137 |
0,0188 |
19 |
1975 |
340 |
291 |
5 |
365 |
1,116 |
0,116 |
0,0135 |
23,8 |
1976 |
300 |
310 |
6 |
353 |
1,079 |
0,079 |
0,0062 |
28,6 |
1977 |
360 |
349 |
7 |
349 |
1,067 |
0,067 |
0,0045 |
33,3 |
1978 |
395 |
372 |
8 |
346 |
1,058 |
0,058 |
0,0034 |
38,1 |
1979 |
320 |
323 |
9 |
330 |
1,009 |
0,009 |
0,0001 |
42,9 |
1980 |
330 |
330 |
10 |
323 |
0,987 |
-0,013 |
0,0002 |
47,6 |
1981 |
385 |
365 |
11 |
320 |
0,978 |
-0,022 |
0,0005 |
52,4 |
1982 |
300 |
310 |
12 |
310 |
0,948 |
-0,052 |
0,0027 |
57,1 |
1983 |
230 |
265 |
13 |
310 |
0,948 |
-0,052 |
0,0027 |
61,9 |
1984 |
215 |
255 |
14 |
301 |
0,92 |
-0,08 |
0,0064 |
66,7 |
1985 |
365 |
353 |
15 |
294 |
0,899 |
-0,101 |
0,0102 |
71,4 |
1986 |
230 |
265 |
16 |
291 |
0,89 |
-0,11 |
0,0121 |
76,2 |
1987 |
270 |
291 |
17 |
291 |
0,89 |
-0,11 |
0,0121 |
81 |
1988 |
435 |
398 |
18 |
265 |
0,81 |
-0,19 |
0,0361 |
85,7 |
1989 |
285 |
301 |
19 |
265 |
0,81 |
-0,19 |
0,0361 |
90,5 |
1990 |
275 |
294 |
20 |
255 |
0,779 |
-0,221 |
0,0488 |
95,2 |
Сумма |
6543 |
20 |
0 |
0,3735 |
|
|||
Модульные коэффициенты вычисляются по формуле:
, (1)
где
- i-е
значение уровня убывающего ряда;
-
среднее арифметическое значение ряда
уровней, см.
Среднее арифметическое ряда уровней, см:
,
(2)
см.
Обеспеченность, %:
,
(3)
где
- порядковый номер уровня в убывающем
ряду;
число
лет наблюдений.
Правильность расчетов в таблице проверяют по условиям:
,
.
Коэффициент вариации:
,
(4)
.
Коэффициент асимметрии:
,
(5)
.
Аналогичные расчеты проводятся и при расчете обеспеченности уровней за 9, 12, 15 дней, а также при расчете обеспеченности максимальных уровней.
Таблица 2 Расчет обеспеченности уровней за 9 дней после окончания ледохода
Годы |
Уровни Hоп, см |
Уровни H, см |
m |
В убы- вающем порядке Hi, см |
|
|
|
|
1971 |
300 |
310 |
1 |
392 |
1,261 |
0,261 |
0,0681 |
4,8 |
1972 |
335 |
333 |
2 |
369 |
1,187 |
0,187 |
0,035 |
9,5 |
1973 |
385 |
366 |
3 |
366 |
1,178 |
0,178 |
0,0317 |
14,3 |
1974 |
425 |
392 |
4 |
353 |
1,136 |
0,136 |
0,0185 |
19 |
1975 |
300 |
310 |
5 |
340 |
1,094 |
0,094 |
0,0088 |
23,8 |
1976 |
260 |
284 |
6 |
340 |
1,094 |
0,094 |
0,0088 |
28,6 |
1977 |
345 |
340 |
7 |
336 |
1,081 |
0,081 |
0,0066 |
33,3 |
1978 |
365 |
353 |
8 |
333 |
1,072 |
0,072 |
0,0052 |
38,1 |
1979 |
300 |
310 |
9 |
310 |
0,998 |
-0,002 |
0 |
42,9 |
1980 |
300 |
310 |
10 |
310 |
0,998 |
-0,002 |
0 |
47,6 |
1981 |
345 |
340 |
11 |
310 |
0,998 |
-0,002 |
0 |
52,4 |
1982 |
265 |
288 |
12 |
310 |
0,998 |
-0,002 |
0 |
57,1 |
1983 |
200 |
245 |
13 |
288 |
0,927 |
-0,073 |
0,0053 |
61,9 |
1984 |
195 |
242 |
14 |
288 |
0,927 |
-0,073 |
0,0053 |
66,7 |
1985 |
340 |
336 |
15 |
284 |
0,914 |
-0,086 |
0,0074 |
71,4 |
1986 |
205 |
250 |
16 |
278 |
0,895 |
-0,105 |
0,011 |
76,2 |
1987 |
240 |
271 |
17 |
271 |
0,872 |
-0,128 |
0,0164 |
81 |
1988 |
390 |
369 |
18 |
250 |
0,805 |
-0,195 |
0,038 |
85,7 |
1989 |
265 |
288 |
19 |
245 |
0,788 |
-0,212 |
0,0449 |
90,5 |
1990 |
250 |
278 |
20 |
242 |
0,779 |
-0,221 |
0,0488 |
95,2 |
Сумма |
6215 |
20 |
0 |
0,3598 |
|
|||
см;
;
.
Таблица 3 Расчет обеспеченности уровней за 12 дней после окончания ледохода
Годы |
Уровни Hоп, см |
Уровни H, см |
m |
В убы- вающем порядке Hi, см |
|
|
|
|
1971 |
270 |
291 |
1 |
369 |
1,257 |
0,257 |
0,066 |
4,8 |
1972 |
300 |
310 |
2 |
349 |
1,188 |
0,188 |
0,0353 |
9,5 |
1973 |
340 |
336 |
3 |
336 |
1,144 |
0,144 |
0,0207 |
14,3 |
1974 |
390 |
369 |
4 |
330 |
1,124 |
0,124 |
0,0154 |
19 |
1975 |
270 |
291 |
5 |
327 |
1,114 |
0,114 |
0,013 |
23,8 |
1976 |
235 |
268 |
6 |
323 |
1,1 |
0,1 |
0,01 |
28,6 |
1977 |
315 |
320 |
7 |
320 |
1,09 |
0,09 |
0,0081 |
33,3 |
1978 |
330 |
330 |
8 |
310 |
1,056 |
0,056 |
0,0031 |
38,1 |
1979 |
265 |
288 |
9 |
291 |
0,991 |
-0,009 |
0,0001 |
42,9 |
1980 |
270 |
291 |
10 |
291 |
0,991 |
-0,009 |
0,0001 |
47,6 |
1981 |
325 |
327 |
11 |
291 |
0,991 |
-0,009 |
0,0001 |
52,4 |
1982 |
235 |
268 |
12 |
288 |
0,981 |
-0,019 |
0,0004 |
57,1 |
1983 |
180 |
232 |
13 |
278 |
0,9467 |
-0,0533 |
0,0028 |
61,9 |
1984 |
180 |
232 |
14 |
273 |
0,93 |
-0,07 |
0,0049 |
66,7 |
1985 |
320 |
323 |
15 |
268 |
0,913 |
-0,087 |
0,0076 |
71,4 |
1986 |
195 |
242 |
16 |
268 |
0,913 |
-0,087 |
0,0076 |
76,2 |
1987 |
215 |
255 |
17 |
255 |
0,868 |
-0,132 |
0,0174 |
81 |
1988 |
360 |
349 |
18 |
242 |
0,824 |
-0,176 |
0,031 |
85,7 |
1989 |
250 |
278 |
19 |
232 |
0,79 |
-0,21 |
0,0441 |
90,5 |
1990 |
243 |
273 |
20 |
232 |
0,79 |
-0,21 |
0,0441 |
95,2 |
Сумма |
5873 |
20 |
0 |
0,3318 |
|
|||
см;
;
.
Таблица 4 Расчет обеспеченности уровней за 15 дней после окончания ледохода
Годы |
Уровни Hоп, см |
Уровни H, см |
m |
В убы- вающем порядке Hi, см |
|
|
|
|
1971 |
245 |
275 |
1 |
336 |
1,207 |
0,207 |
0,0428 |
4,8 |
1972 |
275 |
294 |
2 |
327 |
1,175 |
0,175 |
0,0306 |
9,5 |
1973 |
318 |
322 |
3 |
322 |
1,157 |
0,157 |
0,0246 |
14,3 |
1974 |
325 |
327 |
4 |
317 |
1,139 |
0,139 |
0,0193 |
19 |
1975 |
235 |
268 |
5 |
307 |
1,103 |
0,103 |
0,0106 |
23,8 |
1976 |
210 |
252 |
6 |
307 |
1,103 |
0,103 |
0,0106 |
28,6 |
1977 |
290 |
304 |
7 |
304 |
1,092 |
0,092 |
0,0085 |
33,3 |
1978 |
310 |
317 |
8 |
294 |
1,056 |
0,056 |
0,0031 |
38,1 |
1979 |
240 |
271 |
9 |
275 |
0,988 |
-0,012 |
0,0001 |
42,9 |
1980 |
235 |
268 |
10 |
271 |
0,974 |
-0,026 |
0,0007 |
47,6 |
1981 |
295 |
307 |
11 |
268 |
0,963 |
-0,037 |
0,0014 |
52,4 |
1982 |
215 |
255 |
12 |
268 |
0,963 |
-0,037 |
0,0014 |
57,1 |
1983 |
170 |
226 |
13 |
268 |
0,963 |
-0,037 |
0,0014 |
61,9 |
1984 |
165 |
223 |
14 |
265 |
0,952 |
-0,048 |
0,0023 |
66,7 |
Продолжение таблицы 4
1985 |
295 |
307 |
15 |
255 |
0,916 |
-0,084 |
0,0071 |
71,4 |
1986 |
187 |
237 |
16 |
252 |
0,905 |
-0,095 |
0,009 |
76,2 |
1987 |
200 |
245 |
17 |
245 |
0,88 |
-0,12 |
0,0144 |
81 |
1988 |
340 |
336 |
18 |
237 |
0,851 |
-0,149 |
0,0222 |
85,7 |
1989 |
230 |
265 |
19 |
226 |
0,812 |
-0,188 |
0,0353 |
90,5 |
1990 |
235 |
268 |
20 |
223 |
0,801 |
-0,199 |
0,0396 |
95,2 |
Сумма |
5567 |
20 |
0 |
0,285 |
|
|||
см;
;
.
На рисунке 2 представлены эмпирические кривые (а, б, в, г) обеспеченности уровней соответственно за 6, 9, 12 и 15 дней после окончания ледохода, а также обеспеченности максимальных уровней (д).
По
таблицам Фостера-Рыбкина при
выписываются модульные коэффициенты
кр(Р
= 1…99%) .
Уровни разного процента обеспеченности:
.
(6)
Расчеты производятся в табличной форме (таблица 6).
Таблица 6 Расчёт ординат теоретической кривой обеспеченности уровней
Пок-ль |
Обеспеченность Р, % |
||||||||||
1 |
3 |
5 |
10 |
25 |
50 |
75 |
90 |
95 |
97 |
99 |
|
за 6 дней после окончания ледохода |
|||||||||||
Кр |
1,357 |
1,242 |
1,184 |
1,115 |
1,068 |
1,028 |
0,993 |
0,958 |
0,921 |
0,881 |
0,826 |
Hр |
444 |
406 |
387 |
365 |
349 |
336 |
325 |
313 |
301 |
288 |
270 |
за 9 дней после окончания ледохода |
|||||||||||
Кр |
1,357 |
1,242 |
1,184 |
1,115 |
1,068 |
1,028 |
0,993 |
0,958 |
0,921 |
0,881 |
0,826 |
Hр |
422 |
386 |
368 |
346 |
332 |
319 |
309 |
298 |
286 |
274 |
257 |
за 12 дней после окончания ледохода |
|||||||||||
Кр |
1,33 |
1,224 |
1,17 |
1,107 |
1,063 |
1,027 |
0,994 |
0,962 |
0,927 |
0,89 |
0,838 |
Hр |
391 |
359 |
344 |
325 |
312 |
302 |
292 |
282 |
272 |
261 |
246 |
за 15 дней после окончания ледохода |
|||||||||||
Кр |
1,302 |
1,206 |
1,157 |
1,099 |
1,059 |
1,025 |
0,995 |
0,965 |
0,933 |
0,898 |
0,85 |
Hр |
362 |
336 |
322 |
306 |
295 |
285 |
277 |
269 |
260 |
250 |
237 |
По полученным данным строятся теоретические кривые (1, 2, 3, 4) обеспеченности уровней соответственно за 6, 9, 12 и 15 дней после окончания ледохода, а также обеспеченности максимальных уровней (5) (рисунок 2).
Рисунок 2 - Кривые обеспеченности уровней соответственно за 6, 9, 12, 15 день после окончания ледохода и максимальных уровней: а, б, в, г и д – эмпирические; 1, 2, 3, 4 и 5 - теоретические