Водохранилище сезонного регулирования и водоотводящий канал

Министерство образования  Республики Беларусь

Белорусский Национальный Технический  Университет

Факультет энергетического  строительства

Кафедра «Водоснабжение и  водоотведение»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Курсовой проект

на тему «Водохранилище сезонного  регулирования и водоотводящий  канал»

 

Вариант 14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исполнитель:                                                              ст.гр.110319  Муха Т.А.

 

Руководитель:                                                            проф.  Михневич Э.И.

 

 

 

Минск, 2011

Содержание:

 

Страница

 

1. Построение многолетнего гидрографа, эмпирической и аналитической

кривых обеспеченности годового стока реки.

1. Формирование статистического ряда. Построение

многолетнего гидрографа годового стока…………………………. .. 4

2. Определение среднемноголетнего расхода воды и

модульных коэффициентов…………………………………………... 6

3. Проверка однородности ряда наблюдений………………………….. 8
4. Проверка эмпирической кривой обеспеченности…………………... 8
5. Расчет и построение аналитической кривой обеспеченности……. 12
6. Определение среднеквадратичной погрешности расчета

параметров кривой обеспеченности……………………………….. .14

2. Определение суммарных потребностей в воде и притоков воды;

построение гидрографа среднемесячных расходов и водопотребления.

2.1 Определение потребностей  в воде, построение гидрографа

      водопотребления…………………………………………………… . 15

2.2 Расчет среднемесячных  расходов воды, построение гидрографа

      притока……………………………………………………………… .18

3. Расчет сезонного регулирования стока без учета потерь воды.

3.1 Расчет и построение  морфометрических (батиграфических)

      кривых водохранилища………………………………………………20

3.2 Расчет полезного объема  водохранилища таблично-цифровым

      способом  без учета потерь воды……………………………………. 23

3.3 Расчет заиления и  мертвого объема водохранилища………………26

4. Расчет сезонного регулирования стока с учетом потерь воды;

построение графика работы водохранилища.

4.1 Расчет потерь воды  из водохранилища……………………………..28

4.1.1 Потери на испарение……………………………………….. .28

4.1.2 Потери на фильтрацию………………………………………33

4.1.3 Потери на льдообразование…………………………………34

4.2 Расчет полезного объема  водохранилища с учетом потерь

      воды и  построение графика его работы……………………………. 37

4.3 Определение сопряженных  характеристик водохранилища

      и показателей  регулирования стока…………………………………40

5. Гидравлический расчет водоотводящего канала.

5.1 Сечение гидравлически  наивыгоднейшего профиля………………42

5.2 Гидравлический расчет  канала при заданной глубине  русла……...45

6. Список использованных источников……………………………………50

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

 

ЗАДАНИЕ

 

1. Построение многолетнего гидрографа, эмпирической и

аналитической кривых обеспеченности (кривых распределения ежегодных вероятностей превышения) годового стока реки.

 

1. Формирование статистического ряда. Построение многолетнего

гидрографа годового стока.

 

В графы 2 и 3 таблицы 1.1 занесем  из задания данные о средних значениях  расходов воды за каждый календарный  год в период с 1981 по 2010. На основании занесенных данных сформируем статистический ряд, разместив в графе 4 значения годовых расходов воды (из графы 3) в убывающем порядке.

Для наглядности строим ступенчатый  многолетний гидрограф расходов воды для календарного и статистического  рядов, где по оси абсцисс отложим  года, а по оси ординат – расходы  воды (рис. 1.1).

 

 

 

 

 

 

Рис. 1.1 Многолетний гидрограф  годового стока реки

 

2. Определение среднемноголетнего расхода воды и модульных

коэффициентов.

 

Найдем сумму значений n членов (n=30) убывающего ряда и запишем в последнюю строку графы 4 (таблица 1.1). Первый параметр этого ряда, т.е. его среднее значение за многолетний период, определим по формуле 1.1:

                                         (1.1)

                          .

Выразим значения всех параметров убывающего ряда в модельных коэффициентах (в долях среднего значения) K_i и запишем в графу 6 (таблица 1.1):

                                                         (1.2)

 

   ; ; ;

    ; ; ;

    ; ; ;

    ; ; ;

    ; ; ;

    ; ; ;

    ; ; ;

    ; ; ;

   ; ; ;

   ; ; .

 

Для контроля вычислений найдем сумму полученных значений. Она должна быть равна числу членов ряда n, т.е.

 

                                      (1.3)

      .

Полученная сумма равна  числу членов ряда n = 30, т.е. расчет выполнен верно.

 

 

3. Проверка однородности ряда наблюдений.

 

Выявим с помощью критерия Диксона наличие в составе  данного ряда

нерепрезентативных (т.е. резко  отклоняющихся) членов вследствие естественных обстоятельств, не характерных для  периода наблюдений заданной продолжительности, или вследствие каких-либо грубых ошибок.

Найдем значения критерия для крайних членов выборки –  наибольшего и наименьшего:

,                                       (1.3)

,                                       (1.4)

где К₁ и К₃ – значения модульных коэффициентов первого и третьего членов статистического ряда; К_n и К_n-2 – значения модульных коэффициентов последнего и третьего снизу членов ряда.

Для статистического ряда с числом членов, равным n=30, получим:

 

 

Т.к. и , то гипотеза сомнительна.

 

4. Построение эмпирической кривой обеспеченности

 

Ординатами точек эмпирической кривой являются значения всех членов статистического ряда. Абсциссы определяют по выражению:

                            (1.5)

где – обеспеченность рассматриваемого члена со значением ; – номер члена в убывающем ряду; – общее число членов ряда.

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; ;

; .

 

Значения K_i получим из табл. 1.1 (графа 6).

По полученным данным (р_i; K_i) наносим точки эмпирической кривой (рис. 1.2). Необходимо визуально убедиться, что не осталось резко отклоняющихся точек, свидетельствующих о неоднородности соответствующих членов ряда.

Повторяемость N расхода заданной обеспеченности (число лет N, в течение которых такой расход повторяется в среднем 1 раз) можно определить по формулам:

                (1.6)

             (1.7)

Повторяемость расхода заданной обеспеченности при n = 30 лет:

 

 

 

Таблица 1.1 Расчет координат  эмпирической кривой обеспеченности годового стока реки и исходных данных для  определения статистик λ.

 

	Календарный ряд		Убывающий ряд
	год	Qгод i, м3/с	Qгод i, м3/с	p=[m/(n+1)100%	Ki=Qгод i/ Qгод	lgKi	KilgKi
1	2	3	4	5	6	7	8
1	1981	24,00	52,00	3,226	1,88	0,2750	0,5180
2	1982	22,00	44,20	6,452	1,60	0,2044	0,3273
3	1983	27,20	40,00	9,677	1,45	0,1610	0,2333
4	1984	21,80	37,40	12,903	1,35	0,1319	0,1786
5	1985	40,00	36,40	16,129	1,32	0,1201	0,1583
6	1986	27,40	36,00	19,355	1,30	0,1153	0,1503
7	1987	25,80	30,60	22,581	1,11	0,0447	0,0495
8	1988	25,40	27,40	25,806	0,99	-0,0033	-0,0032
9	1989	22,20	27,20	29,032	0,99	-0,0065	-0,0064
10	1990	23,00	26,00	32,258	0,94	-0,0260	-0,0245
11	1991	24,00	26,00	35,484	0,94	-0,0260	-0,0245
12	1992	36,40	25,80	38,710	0,93	-0,0294	-0,0275
13	1993	25,80	25,80	41,935	0,93	-0,0294	-0,0275
14	1994	21,00	25,40	45,161	0,92	-0,0362	-0,0333
15	1995	24,00	25,20	48,387	0,91	-0,0396	-0,0362
16	1996	22,80	24,60	51,613	0,89	-0,0501	-0,0446
17	1997	26,00	24,00	54,839	0,87	-0,0608	-0,0529
18	1998	25,20	24,00	58,065	0,87	-0,0608	-0,0529
19	1999	24,60	24,00	61,290	0,87	-0,0608	-0,0529
20	2000	23,20	23,60	64,516	0,85	-0,0681	-0,0582
21	2001	22,60	23,20	67,742	0,84	-0,0755	-0,0635
22	2002	23,60	23,00	70,968	0,83	-0,0793	-0,0661
23	2003	52,00	22,80	74,194	0,83	-0,0831	-0,0686
24	2004	26,00	22,80	77,419	0,83	-0,0831	-0,0686
25	2005	21,20	22,60	80,645	0,82	-0,0869	-0,0711
26	2006	44,20	22,20	83,871	0,80	-0,0947	-0,0761
27	2007	36,00	22,00	87,097	0,80	-0,0986	-0,0786
28	2008	37,40	21,80	90,323	0,79	-0,1026	-0,0810
29	2009	30,60	21,20	93,548	0,77	-0,1147	-0,0881
30	2010	22,80	21,00	96,774	0,76	-0,1188	-0,0904
Итого			828,20		30,00	-0,3819	0,4188

 

 

 

 

Рис. 1.2 “Кривая обеспеченности годового стока” 

 

 1.5 Расчет и построение аналитической кривой обеспеченности

Для построения аналитической  кривой обеспеченности необходимо определить два остальных ее параметра: коэффициенты вариации C_v и асимметрии C_s. Коэффициент вариации характеризуется отношением среднего квадратичного отклонения ряда к его среднеарифметическому:

 а коэффициент асимметрии – отношением среднего значения отклонений в кубе (среднее кубическое отклонение) к среднему квадратическому в кубе . Численные значения C_v и C_s могут определяться различными методами. В данном проекте будем использовать метод наибольшего правдоподобия. Для этого вычислим значения второй и третьей статистик:

                                            (1.8)

                                        (1.9)

Подставив имеющиеся данные, получим следующие значения статистик:

 

 

 

По номограмме (приложение 1) определим значения параметров C_v и C_s аналитической кривой обеспеченности трехпараметрического гамма-распределения:

 

Пользуясь таблицей ординат  кривых трехпараметрического гамма-распределения (приложение 2) и прибегая к интерполяции, выписываем в таблицу 1.2 координаты аналитической кривой (р_i; K_i) по установленным в п. 1.5 значениям коэффициента C_v и соотношением C_s/ C_v.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.2 Координаты аналитической  кривой обеспеченности годового стока.

р, %	0,1	0,5	1	3	5	10	20	30	40
Кi	2,566	2,076	1,896	1,611	1,496	1,337	1,175	1,077	1,017
р, %	50	60	70	80	90	95	97	99	99,9
Кi	0,949	0,892	0,845	0,791	0,724	0,677	0,65	0,6	0,533