МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Р С Ф С Р

КУЙБЫШЕВСКИЙ ОРДЕН «ЗНАК ПОЧЕТА» ИНЖЕНЕРНО-СТРОИТЕЛЬНЫЙ

ИНСТИТУТ ИМ. А.И.МИКОЯНА

РУКОВОДСТВО

ПО ВЫПОЛНЕНИЮ КУРСОВОГО ПРОЕКТА

ПО ГИДРОЛОГИИ ПРИ ОТСУТСТВИИ НАБЛЮДЕНИЙ

1. Гидрологические расчеты при отсутствии наблюдений.

Определение нормы годового стока

Метод изолиний

На имеющейся карте оконтуривают площадь водосбора и подсчитывают её величину. В целях уменьшения объема вычислений и избежания дублирования работы, выполняемой по курсу инженерной геодезии, размер водосборной площади берут из исходных данных к курсовому проектированию.

Определяют геометрический центр водосборной площади, к которому отнесена норма при построении карты. Из тех же соображений в «Исходных данных» указываются географические координаты центра водосборной площади, по которым на карту ГГИ наносится геометрический центр водосборной площади. Определение центра водосбора студентам предстоит выполнить на десяти картах. В целях ускорения этой работы рекомендуется использовать специальную палетку, которая на нашей карте Заволжья по широте и долготе соответствует одному градусу. Палетка разделена на десятки минут.

По заданным координатам широты и долготы в градусах палетка накладывается на карту в том месте, где нижняя сторона палетки соответствует заданной широте в градусах, а левая, вертикальная (долготная) сторона – заданной долготе в целых градусах. Потом по палетке определяются десятки минут, а единицы минут даются на «глаз».

Таким образом, на палетке находится центр водосбора и фиксируется простым карандашом (точка, обведенная кружком) далее этот центр легким нажатием остро заточенного простого карандаша переносится на карту.

В дальнейшем эта палетка, с нанесенным центром водосбора, используется при определении расчетных гидрологических характеристик на других картах.

В найденном месте на карте простым карандашом ставят едва заметную точку и определяют норму стока.

По окончании работ с картами резинкой убирают с палетки центр водосбора и кладут её в «карман» альбома карт.

Если центр водосборной площади окажется не на изолинии, то модуль стока (норму) определяют по прямолинейной интерполяции, учитывая градиент карты, т.е. изменение величины модуля стока между двумя изолиниями. Если центр тяжести водосборной площади попадает в пределы замкнутой изолинии, то норма стока в любой точке принимается равной величине модуля, стоящего на данной замкнутой изолинии.

Принятую для дальнейших расчетов норму стока выражают в виде секундного расхода, объема и высоты слоя стока по формулам (7); (8); (9).

В данном примере принята норма стока с карты М_N = 2.90 л/с с 1 км².

Следовательно, секундный расход будет

Объем стока W = 31.5*10⁶*2.56 = 79.5 млн.м³

Высота слоя стока h = 31,5*2,90 = 92 мм.

По эмпирическим формулам

Для вычисления нормы стока по эмпирическим формулам необходимо знать величину осадкой в данном бассейне и коэффициент стока α, представляющий собой отношение высоты слоя h к осадкам x

Осадки могут быть получены по Климатическому справочнику или из таблицы «Исходные данные». Определяют коэффициент среднего годового стока по карте А.В.Рогачева и по формуле Д.Л.Соколовского

где d – дефицит влажности воздуха в мм, определяемый так же по карте А.В.Рогачева.

По найденному значению коэффициента стока и осадкам вычисляют высоту слоя стока по формуле (21).

Высоту слоя стока в виде модуля и секундного расхода воды выражают по формулам (9) и (7). С карты изолиний модулей стока получаются более точные результаты. Примерно с той же точностью получают норму стока по формулам, если коэффициент стока определяется по региональной карте и если имеются взвешенные осадки по данному бассейну.

Расчет колебаний годового стока

Определяют коэффициент вариации по карте ГГИ. Способ определения C_V аналогичен методу расчета нормы стока по карте.

Карта применяется для рек с площадями водосборов более 1000 км².

Для рек с площадями водосборов менее 1000 км² коэффициент вариации определяется по формуле ГГИ

где C_VX – коэффициент вариации аналога;

М_NX – норма стока аналога, в л/с км²;

М_YN – норма стока реки, определенная по карте.

Кроме того рекомендуется определить коэффициент вариации по эмпирической формуле ГГИ, общей для все территории СССР

где М_N – норма стока, л/с км²;

F – водосборная площадь, км²;

А – параметр, выражающий зависимость С_V от зональных ландшафтных условий.

Параметр А определяется по аналогу путем подстановки в формулу (24) значения C_VX, F, M_XN аналога.

Для расчета принимают один из определенных выше коэффициентов вариации по карте, по формуле (23) или (24).

Коэффициент асимметрии принимается С_S = 2C_V.

Определяют средний годовой модуль стока и расход воды заданной обеспеченности.

Сделаем расчеты для нашего примера. Найдем средний годовой модуль и расход воды 95% обеспеченности. По карте норма стока M_N = 2,90 л/с км², расход Q_N = 2,56 м³/с, коэффициент вариации годового стока C_V = 0,47.

По таблице Фостера-Рыбкина (приложение 3), по C_v = 0,47 определяем модульный коэффициент заданной обеспеченности. Он равен K₉₅ = 0,37.

Модуль и расход воды этой обеспеченности будут

Полученный расход воды используется в дальнейших расчетах.

Расчет внутригодового распределения стока

По аналогу

Внутригодовое распределение стока заданной обеспеченности принимают по аналогу, в качестве которого дается пункт, названный в «Исходных данных» пунктом с коротким рядом наблюдений. По нему уже проделаны расчеты внутригодового распределения стока и составлена результативная табл.5 студентами СТФ и табл.16 студентами ГТФ.

Проценты обеспеченности по пункту с рядом наблюдений и без гидрометрических данных в задании совпадают. Это сделано в целях уменьшения объема вычислений. При несовпадении обеспеченностей для аналога повторяется расчет внутригодового распределения стока по заданной обеспеченности по пункту без гидрометрических данных, а затем производится расчет внутригодового распределения стока используя данные аналога. Допустим, требуется рассчитать внутригодовое распределение стока 95% обеспеченности. Расход 95% обеспеченности подсчитан и равен Q₉₅ = 0.95 м³/с. Типовое распределение стока по аналогу (в нашем примере р.Лесная – с.Еленовка) имеется в табл.5 (студенты ГТФ пользуются табл.30), из которых выписываются модульные коэффициенты K (третья строка таблицы) и составляет табл.8.

Средний годовой расход 95% обеспеченности записывается в графу 14. В нашем примере он равен Q₉₅ = 0.95 м³/с.

Расход воды за каждый месяц находим из соотношения

………………….

Таблица 8

Внутригодовое распределение стока по месяцам p% обеспеченности

	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Год
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14
K	0,14	0,11	0,34	9,25	0,84	0,28	0,19	0,14	0,16	0,16	0,21	0,18	1
Q	0,13	0,10	0,32	8,80	0,80	0,26	0,18	0,13	0,15	0,15	0,20	0,17	0,95
%	1,12	0,96	2,80	77,2	7,00	2,39	1,57	1,12	1,31	1,31	1,74	1,48	100

Таким образом, вторая строка табл.8 получается путем умножения модульного коэффициента К на средний годовой расход заданной обеспеченности

Проверяется правильность вычислений и округлений. Сумма среднемесячных расходов, деленная на двенадцать, должна дать средний годовой расход.

В нашем примере .

Сток в процентах подсчитывается и записывается в третью строку. Необходимо проверить также сумму процентов (графа 14).

В заключение следует дать распределение стока в процентах по сезонам, с составлением следующей таблицы. Сезоны принимаются по аналогу.