Курсовая работа

Пояснительная записка

Кр. Киовр-01.Пз.Р.

Введение

В данной курсовой работе производится расчет основных характеристик естественного потока на участке реки Обь (722 – 727 км от слияния рек Бии и Катуни), таких как

• расход воды Q;

• ширина потока по свободной поверхности – В;

• глубина потока – h;

• площадь поперечного сечения – ;

и некоторые другие элементы потока.

Особенность русла рек заключается в том, что они отличаются сложными пространственными формами. Их очертания в плане обычно являются криволинейными. Поперечные размеры русел увеличиваются от истока к устью по мере увеличения водности реки, а так же на участках между крупными притоками. Даже если водность потока остается неизменной, ширина и глубина русла может сильно изменяться на участках даже небольшой протяженности, что обуславливает ярко выраженный неравномерный характер водного потока.

А основной особенностью речных русел заключается в попеременном чередовании глубоких и мелких мест: плесовых лощин и перекатов.

Все естественные русла более развиты в ширину нежели в глубину и имеют сложный профиль поперечных сечений, которые будут рассмотрены в данной курсовой работе.

Морфометрические характеристики русел рек (В, h, h_max) во многом определяются составом донных отложений, который мы так же будем рассматривать ниже для участка реки Обь.

1. Расчет руслоформирующего расхода.

В качестве исходных данных воспользуемся графиками Q=f(H), J=f(H) и гидрографами за 1989,1991 и 1996 годы (см. приложение 1).

Гидрологическая составляющая руслового процесса наиболее полно отображает физико-географические условия формирования речного русла и гидравлические параметры потока.

В качестве объективного показателя для оценки влияния природной обстановки на процесс формирования и развития речных русел принимается количество и обеспеченность руслоформирующих расходов, т.е. тех, при которых в многолетнем плане осуществляют основной сток наносов и наиболее активно происходит русловые деформации.

Понятие руслоформирующего расхода широко применяется в практике гидравлических расчетов, однако различные исследователи в качестве такового условно принимают средний, минимальный или максимальный расходы половодья и т.д.

Н.И. Маккавеев, основываясь на установленной им зависимости суммарного расхода взвешенных и влекомых расходов от величины жидкой фазы стока и уклона свободной поверхности, предложил определять величину руслоформирующего расхода по максимумам зависимости

Q_рф = (QpI), (1.1)

где Q - среднее значение интервалов расходов, на которые разбивают весь диапазон изменения расходов воды в данном створе реки за многолетний период наблюдений;

p – повторяемость(частота) расходов каждого интервала;

I – средний уклон водной поверхности для каждого интервала;

m – показатель степени, устанавливаемый по логарифмической анаморфозе кривых связей расходов воды и наносов( для рек с песчаным ложем можно принять m = 2, для рек гравийно-галечного ложа m = 2,5);

 - коэффициент, зависящий от ширины разлива реки, который для равнинных рек рекомендуется принять равным 1.

Для расчета руслоформирующего расхода на границах участка реки, для которого он определяется, должны находиться водомерные посты: один опорный- с многолетним наблюдениями, другой - с наблюдением за 3 - 5 лет (иначе нельзя определить уклоны) (cм. приложение 1). К посту с многолетними наблюдениями должна быть привязана кривая связи расходов и уровней воды( участок между постами не должен иметь притоков). Определение руслоформирующего расхода выполняется для достаточного длинных участков реки. Вычисления удобно выполнять в таблице (таблица 1.1)

Сначала весь диапазон расходов воды за многолетние, наблюдавшихся в створе опорного водомерного поста в период открытого русла, делят на 20-25 равных частей с интервалами Q_i (всего 20 равных интервалов) (приложение 1),располагая их в убывающем поярдке, причём верхний интервал ограничивается максимальным расходом, а нижний минимальным из наблюдённых.

Затем из таблицы расходов воды за каждый год выбирается количество дней, в течение которых повторялись расходы в том или ином интервале. После чего строят графики повторяемости (частоты) и продолжительности (обеспеченности) ежедневных расходов. Повторяемость (частота) расходов в днях за рассматриваемый период для каждого интервала определяется путём суммирования чисел дней в каждом интервале. Повторяемость расходов р_i , выраженная в процентах относительно длительности расчётного периода наблюдений, вычисляется по формуле:

p_i = ()*100, (1.2)

где t_i – повторяемость (частота) расходов воды в пределах данного интервала, дни;

Т – общая продолжительность периода наблюдений, дни.

Продолжительность (обеспеченность) расходов показывает общее количество дней, когда расходы были не ниже некоторого значения. Как и частота (повторяемость), так и обеспеченность (продолжительность) может быть вычислена в % относительно длительности рассматриваемого периода и подсчитана по формуле:

p = *100, (1.3)

где Q_p – расход, для которого определяется обеспеченность, м ³ /c;

Q_max – максимальный расход в рассматриваемый многолетний

период, м³ /с.

Таким образом, обеспеченность есть сумма повторяемости расходов, превышающих заданный, определяется по формуле:

р= р_i (1.4)

После этого в масштабе строится график, на котором по оси ординат откладывают расходы воды, а по оси абцисс – повторяемость и обеспеченность в процентах( см. приложение 1рис.1.8).

Для построения указанного графика значения повторяемости откладываются в середине, а продолжительности на нижней границе интервала расходов.

Затем строят кривую связи между уровнями и расходами воды Q = (H) по опорному водомерному посту( см. приложение 1 рис. 1.2) и кривую связи между уровнями на опорном гидропосту и средним уклоном водной поверхности I= (H) на рассматриваемом участке русла(см. приложение 1 рис 1.1)

Сведения о среднем уклоне поучают на основе данных наблюдений за уровенным режимом реки на постах, между которыми располагается рассматриваемый участок.

Используя кривую связи между уровнями и расходов воды Q = (H), определяют значения уклона свободной поверхности I для середины каждого интервала расходов.

Для каждого интервала расходов вычисляют величину произведения QpI и по полученным данным строят кривую зависимости QpI =(Q). См. приложение рис.1.6)

Обычно на равнинных реках, в результате описанного выше расчёта, можно выделить два максимума произведения QpI :

- верхний, с расходом Q_рфI, близким к среднему многолетнему максимуму весеннего половодья, когда в русле реки наблюдаются наибольшие скорости течения и интенсивное перемещение наносов;

- нижний, с расходом Q_рфII, отвечающий расходу несколько меньшему среднемноголетнего и приблизительно равному середине интервала уровней между отметками побочневых и меженных бровок берегов. Если частота повторения таких расходов в реке значительна, транспортирование наносов в условиях переформирования меженного русла достаточно велики.

По кривой обеспеченности расходов воды( см. приложение рисунок 1.7) определяют расход Q_пр, обеспеченность которого составляет 99% и по кривой связи Q = (H), соответствующей ему уровень свободной поверхности воды H_пр. К этому уровню, который принято называть «проектным», приводят планы участков русел рек в виде линий равных глубин – изобат.

Q_рф пол=2657,2 м³/c

Q_рф меж=1357,2 м³/c