Міністерство освіти і науки україни Київський національний університет будівництва і архітектури методичні вказівки

до виконання розрахунково-графічних робіт

з курсу “Загальна гідрологія”

для студентів спеціальності 7.070801.10

“Екологія та охорона навколишнього середовища”

спеціалізації “Екологія будівництва”

Київ – 2006

УДК 626.01

ББК 38.77

Г 46

Укладачі: О.В. Дупляк, канд. техн. наук, доцент

В.А. Бурлай, ст. викладач

Рецензент Петрухно О.І., канд. техн. наук, доцент

Відповідальний за випуск д.Т.Н., проф. Терновцев в.О.

Затверджено на засіданні кафедри водопостачання, протокол № 2 від 17 жовтня 2005 року.

Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічних робіт

Г46 з курсу “Загальна гідрологія” для студентів спеціальності 7.070801.10 “Екологія та охорона навколишнього середовища” спеціалізації “Екологія будівництва” / Уклад.: О.В. Дупляк, В.А. Бурлай. – К.: КНУБА, 2006. – с.

Розглянуто основи гідрологічних розрахунків по водотоку та водогосподарських розрахунків по гідровузлу з проектуванням водосховища сезонного регулювання стоку

Призначено для студентів спеціальності 7.070801.10 “Екологія та охорона навколишнього середовища” для практичного використання при проведенні студентами гідрологічних та водогосподарських розрахунків та закріплення теоретичного курсу.

Загальні положення

Розрахунково-графічна робота виконується відповідно до вихідних даних (Додатки 1, 2, 3, 6) за варіантом наданим викладачем, і включає текстову (8 - 10 сторінок) та графічну частину, що оформлюється у вигляді пояснювальної записки. В роботі виконуються гідрологічні розрахунки по водотоку за наявності даних гідрометричних спостережень і водогосподарські та гідрологічні розрахунки по гідровузлу.

1. Нормативні положення

В залежності від заданої категорії надійності подачі води (Додатки 1,2) відповідно [1, т.9] приймається забезпеченість р% витрат води розрахункового маловодного року, таблиця 1:

Таблиця 1

Забезпеченість витрат води розрахункового маловодного року

Категорія надійності подачі води	І	ІІ	ІІІ
Забезпеченість витрати води маловодного року, Р,%	95	90	85

2.Гідрологічні розрахунки по водотоку

2.1. Визначення мінімальних витрат води [3,4,5] за наявності даних

гідрометричних спостережень

Гідрологічні розрахунки по водотоку здійснюються для визначення антропогенного навантаження, екологічного стану водойми та інших цілей. Наприклад, з точки зору водогосподарського використання, їх мета - встановити чи може річка, на якій розташовано об’єкт із заданим водоспоживанням Q_u,м³/с, бути прийнята за джерело водопостачання. Для цього обробляються дані гідрометричних спостережень, визначаються середньобагаторічна витрата і розрахункові витрати маловодного рокуQ_p% та порівнюються з витратою водоспоживача. На основі чого робиться висновок про можливість забезпечення водоспоживача необхідною кількістю води.

Визначення розрахункових гідрологічних характеристик при наявності даних гідрометричних спостережень в достатній кількості здійснюється на основі використання аналітичних функцій розподілу щорічних імовірностей перевищення.

Для обробки даних гідрометричних спостережень гідрологічний ряд замінюється таким статистичним рядом, в якому витрати розташовуються в порядку зменшення. Обраховуються статистичні парамерти ряду: середнє арифметичне значення витрати, коефіцієнт варіації C_v і крефіцієнт асиметрії C_s .

Тривалість періоду спостережень вважається достатньою для встановлення розрахункових величин середнього річного стоку, якщо період, що розглядається, є репрезентативним, і відносна середньоквадратична помилка середньої багаторічної величини стоку ε_Q не перевищує 5 - 10%, а коефіцієнта варіації ε_Cv - 10 - 15%. У випадку, якщо відносні середні квадратичні помилки перевищують вказані межі, то період спостережень вважається не репрезентативним, величина середнього багаторічного стоку та коефіцієнт варіації приводяться до більш тривалого періоду методом стасистичних випробувань або методом річок-аналогів.

В розрахунково-графічній роботі (за неможливості приведення) середня багаторічна величина стоку та коефіцієнт варіації приймаються за наявний період і вказуються їх відносні середні квадратичні помилки.

Емпірична щорічна імовірність перевищення p% гідрологічних характеристик визначається за формулою:

р = (m - 0,3)/( n + 0,4)·100% (1)

де m - порядковий номер члена ряду гідрологічних характеристик, розташованих в порядку зменшення;

n - загальна кількість членів ряду.

Для екстраполяції емпіричних кривих розподілу щорічних імовірностей перевищення використовують біноміальні криві розподілу (при С_s > 2 С_v) або інші функції розподілу імовірностей, частіше за все, використовується трьохпараметричний гама-розподіл при будь-якому відношенні С_s /С_v.

Середньобагаторічне значення витрати визначається за формулою:

(2)

де Q_і - середньорічна витрата з і-тим порядковим номером в ряду спостережень;

n - кількість років гідрометричних спостережень, тобто число членів статистичного ряду.

Якщо >>Q_u, то робимо висновок, що річка може бути прийнята за джерело водопостачання.

Для оцінки точності розрахунку середньо багаторічного значення стоку обчислюють відносну середню квадратичну помилку отриманої величини витрати за формулою:

%, (3)

де С_v - коефіцієнт варіації річного стоку;

n - число членів ряду.

Коефіцієнт варіації С_v розраховуємо методом моментів:

(4)

де К_і = - модульний коефіцієнт річного стоку.

Коефіцієнт асиметрії С_s в розрахунково-графічній роботі приймаємо рівним двом значенням коефіцієнту варіації С_v (С_s = 2 С_v).

Відносна середньоквадратична помилка параметру С_v обчислюється за формулою:

(5)

Забезпеченість емпіричних точок, що обчислена для кожного члена ряду величин річного стоку, визначається за формулою (1).

Розрахунки зводяться в таблицю 2, де середньорічні витрати Q_i записуються в порядку зменшення. За даними таблиці 2 будується графік залежності середньорічних витрат від забезпеченості Q_i = f(Р).

За графіком знаходять середньорічне значення витрати необхідної забезпеченості. Щоб уникнути похибки внаслідок суб’єктивізму побудови кривої забезпеченості її замінюють теоретичною кривою. Вирівнювання кривих може виконуватися методом моментів або іншим способом. За методом моментів добирають таку теоретичну криву моменти якої відповідають моментам емпіричної кривої. Користуючись таблицями інтегралу функції (Додаток 4) визначають ординати теоретичної кривої трьохпараметричного гама-розподілу в залежності від коефіцієнта варіації і забезпеченості К_р%=f(Р%, С_v).Розрахунок середньорічної витрати річкового стоку необхідної забезпеченості Q_р% виконуються за формулою:

Q_p% = К_р% (6)

де К_р% - ордината кривої гама-розподілу розрахункової забезпеченості (Додаток 4);

Таблиця 2