12.Максимальные расходы воды и их расчет.
Под максимальным расходом понимается наибольший мгновенный расход воды, прошедший через данное сечение речного русла в границах года. За многолетний период ежегодные максимальные расходы образуют последовательность случайных величин, аналогичную последовательности среднегодовых расходов. Значения максимальных расходов малой обеспеченности (малой вероятности превышения) используются для выбора размеров водопропускных отверстий плотин, а также размеров подмостовых отверстий при переходах через реки железных и автомобильных дорог. Поэтому знание таких расходов практически очень важно. Занижение расчетного расхода в проекте плотины может привести к ее разрушению. Что бы это исключать при проектировании в качестве расчетных принимаются расчеты очень малой обеспеченности и вводится гарантированная поправка.
Максимальные расходы при наличии наблюдений считаются так же, как и среднегодовые. Основу для построения теоретической кривой обеспеченности могут дать наблюдения над стоком если имеется след ряд наблюдения. Для бассейнов лесотундровой и лесной зон считается достаточным ряд в 25 лет, для бассейнов лесостепной и степной зон - 30 и 40 лет соответственно.
Для определения максимального расхода для чрезвычайных условий эксплуатации ГТС к максимальному расходу заданной обеспеченности, снятому с теоретической кривой, добавляется гарантийная поправка. Ее смысл сводится к тому, что ряд наблюдения может содержать лишь относительно невысокие максимальные расходы, коэффициент вариации и симметрии рассчитанные по ним могут быть занижены, гарантийная поправка страхует нас от этого Qmax = QmaxiP+ΔQmax.
где: а - коэффициент «незнания» (принимаемый равным 0,7 для хорошо гидрологически изученных районов и равным 1,5 для слабо изученных);
ЕP - относительная средняя квадратичная ошибка ординат кривой обеспеченности; n - число лет наблюдений;
Qmax, P - максимальный расход с обеспеченностью Р по теоретической кривой.
13. Минимальные расходы воды.
Минимальные расходы в центральной части Сибири наблюдаются зимой, а на юге - летом. Их знание необходимо для судоходства и водоснабжения. Минимальный расход наблюдается 2 раза в год - в летнюю и зимнюю межень. Расчет ведут с применением того же набора методов что и расчет среднегодовых и максимальных расходов. Построение кривых обеспеченности делают отдельно для летних и зимних минимумов
14. Движение воды в реках, действующие силы.
Движение
воды может быть ламинарным (движение
по слоям), турбулентным (хаотичным).
Ламинарное движение наблюдается, когда
силы трения обусловлены вязкостью
жидкости - велики по сравнению с силами
инерции. Если силы вязкости относительно
малы, то движение становится турбулентным.
Отношение сил инерции к силам вязкости
характеризует безразмерной величиной
- число Рейнольца
.
Приблизительно к речным потокам безразмерная величина Рейнольца будет
Ламинарное движении наблюдается при значениях числа Рейнольца меньше его критического значения Re= 1000.
Внешнее проявление турбулентности состоит в том, что частица воды, движущиеся вдоль русла испытывают случайные отклонения от общего движения и случайные колебания вдоль продольной оси. Вследствие этого траектория движения имеет извилистый вид. Рассматривая фиксируемую точку М (x, y, z) мы увидим, что турбулентность вызывает пульсацию скоростей, т.е. случайные колебания всех трех компонентов скорости во времени. Для того чтобы получить упорядоченную картину движения, необходимо провести соединение этих компонентов. Случайное отклонение жидких частиц от общего отклонения приводит к перемешиванию жидкости. Турбулентное перемешивание оказывает сильнейшее влияние на все гидро и термо - динамические явления. Особенно велико значение перемешивания воды по вертикали (выравнивание скоростей). В дальнейшем мы будем рассматривать только осредненные скорости на вертикали и в живых сечениях.
Движение в реках бывает:
Установившееся - движение, при котором его осредненные элементы не изменяются с течением времени.
Неустановившееся - наоборот
Движение бывает
Равномерным, если скорость движения по длине не изменяется ни по абсолютной величине, ни по направлению
Неравномерное, когда меняется
Движение воды в реках происходит под действием трех сил:
Тяжести
Трения
Кореолсова сила инерции