Определение нормы годового стока при коротком периоде наблюдений с использованием реки-аналога
Длительность ряда считается достаточной, если он включает 15−30 лет непрерывных наблюдений при Cv = 0,30ч1,00 и если стандартная ошибка определения расчетного расхода (гарантийная поправка), при a = 1,0, не превышает 20% его величины, а так же если точки максимальных расходов на эмпирической кривой обеспеченности удовлетворительно соответствуют теоретической кривой обеспеченности. Для анализа… Читать ещё >
Определение нормы годового стока при коротком периоде наблюдений с использованием реки-аналога (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
В практике расчета нормы годового стока и величин его различной обеспеченности часто приходится иметь дело с короткими рядами наблюдений, продолжительность которых не обеспечивает получение результата с требуемой точностью. В этих случаях величина среднего годового стока, полученная по имеющемуся короткому ряду, приводится к расчетному многолетнему периоду по рекам-аналогам, которые имеют длинный ряд наблюдений, обеспечивающие требуемую точность, и колебания годового стока, соответствующие колебаниям его в расчетном створе.
В качестве аналогов для расчетной реки или створа выбираются расположенные вблизи водосборы, обладающие зональной однородностью по географическому и высотному положению и сходством в отношении факторов подстилающей поверхности.
Главным и наиболее объективным критерием правильности выбора аналога является наличие синхронности колебаний годовых расходов или модулей стока и достаточно надежной коррелятивной связи стока за годы одновременных наблюдений рассматриваемого водосбора и его аналога. Соответствие и синхронность колебаний годового стока в двух створах проверяется по совмещенным графикам или интегральным кривым.
Для приведения ряда к многолетнему периоду используются два приема: графически и аналитический. Наиболее распространенным способом является построение графических связей годовых величин стока в двух рассматриваемых створах за период совместных наблюдений. Такие графики дают достаточно наглядное представление о тесноте связи, обоснованности выбора реки-аналога и виде зависимости.
При аналитическом приведении среднемноголетнего годового стока к длинному ряду предварительно производится восстановление годовых значений стока расчетной реки по данным реки-аналога за годы, по которым есть наблюдения на аналоге, но нет данных по расчетной реке.
Ошибка расчетной нормы годового стока, полученной путем приведения короткого ряда наблюдений к многолетнему периоду, состоит из ошибки средней величины ряда наблюдений на реке-аналоге и ошибки корреляции.
у3 = vуа2 + уr2.
Приведенное к длинному ряду среднемноголетнее значение годового стока расчетной реки может быть принято в качестве нормы, если у3? 10%.
Приведение средней величины годового стока реки Волошка у д. Тороповская к многолетней норме выполним по реке-аналогу Моша у д. Мышелово, где имеются данные наблюдений за 30 лет.
Сначала проверим правильность выбора реки-аналога.
1. Произведем анализ синхронности колебаний годового стока расчетной реки и реки-аналога, а также цикличности в колебаниях годового стока двумя способами.
a) первый способ — строим совмещенный график колебаний годового стока расчетной реки и реки-аналога за период наблюдений на них.
По графику 3.1 мы видим, что колебания в створах синхронные, т.к. они совпадают ежегодно.
Для анализа цикличности на хронологических графиках колебаний годового стока 3.1 проводим значения среднемноголетнего стока и выделяем многоводные и маловодные периоды. Серии лет, сток которых больше среднемноголетнего значения, дают многоводные периоды, а серии лет с меньшими чем среднемноголетние значениями годового стока дают маловодные периоды.
б) второй способ — строим график совмещенных интегральных кривых отклонений годового стока от нормы в их относительном к коэффициентам вариации выражении (по таблицам 3.5 и 3.6).
По графику 3.2 мы видим, что колебания годового стока на реках синхронны, т.к. на интегральных кривых наблюдается совпадение по времени переломных точек и приблизительно равенство углов наклона на участках кривых двух рек в периоды одновременных наблюдений за стоком.
Вывод: синхронность колебаний, проверенная двумя способами, свидетельствует о правильности выбора реки-аналога.
2. Оценим водность периода наблюдений по расчетной реке в многолетнем ряду наблюдений реки-аналога аналитическим методом по коэффициенту водности k.
где Qср' - среднее значение годового стока реки-аналога за совместный период наблюдений.
Qср — среднее значение годового стока реки-аналога за весь период наблюдений.
т.к. k > 1, то период наблюдений на расчетной реке относится к многоводному периоду.
Таблица 3.5
Ординаты интегральной кривой отклонений годового стока от его среднемноголетнего значения реки Волошка, д. Тороповская.
№п/п. | Год. | Qi. | ki=Qi/Qср. | ki-1. | сумма (ki-1). | сумма (ki-1)/Cu. |
71,4. | 0,95. | — 0,05. | — 0,05. | — 0,21. | ||
68,9. | 0,92. | — 0,08. | — 0,14. | — 0,54. | ||
88,8. | 1,18. | 0,18. | 0,04. | 0,17. | ||
68,7. | 0,91. | — 0,09. | — 0,04. | — 0,17. | ||
 | 89,9. | 1,19. | 0,19. | 0,15. | 0,60. | |
55,7. | 0,74. | — 0,26. | — 0,11. | — 0,44. | ||
99,4. | 1,32. | 0,32. | 0,21. | 0,85. | ||
81,8. | 1,09. | 0,09. | 0,30. | 1,19. | ||
49,3. | 0,65. | — 0,35. | — 0,05. | — 0,19. | ||
42,2. | 0,56. | — 0,44. | — 0,49. | — 1,94. | ||
1,38. | 0,38. | — 0,10. | — 0,42. | |||
1,45. | 0,45. | 0,34. | 1,37. | |||
60,9. | 0,81. | — 0,19. | 0,15. | 0,61. | ||
  55,2. | 0,73. | — 0,27. | — 0,11. | — 0,46. | ||
66,5. | 0,88. | — 0,12. | — 0,23. | — 0,92. | ||
1,47. | 0,47. | 0,24. | 0,98. | |||
56,3. | 0,75. | — 0,25. | — 0,01. | — 0,03. | ||
1,01. |   0,01. | 0,00. | 0,01. | |||
92,1. | 1,22. | 0,22. | 0,23. | 0,90. | ||
58,3. | 0,77. | — 0,23. | 0,00. | 0,00. | ||
Сумма. | 1505,4. | 20,00. | 0,00. |
Таблица 3.6.
Ординаты интегральной кривой отклонений годового стока от его среднемноголетнего значения реки Моша, д. Мышелово.
№п/п. | Год. | Qi. | ki=Qi/Qср. | ki-1. | сумма (ki-1). | сумма (ki-1)/Cu. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
97,4. | 1,41. | 0,41. | 0,41. | 1,86. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
66,9. | 0,97. | — 0,03. | 0,38. | 1,71. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
62,5. | 0,90. | — 0,10. | 0,28. | 1,27. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
50,5. | 0,73. | — 0,27. | 0,01. | 0,04. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
69,7. | 1,01. | 0,01. | 0,02. | 0,08. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
63,1. | 0,91. <…При расчетах приходится решать две проблемы:
Занижение максимальных расходов приводит к разрушению сооружений, затоплению прилегающей к реке местности, материальному ущербу и человеческим жертвам. Завышения максимальных расходов повышают общую стоимость сооружения, что снижает его экономическую эффективность. Сочетание требований безопасности работы сооружения и его стоимости достигается применением принципа вероятностного расчета, основанного, с одной стороны, на учете наиболее возможной величины максимального расхода с точки зрения гидрологического режима реки и, с другой стороны, на учете вероятности превышения этой величины. Расчетная ежегодная вероятность превышения, или обеспеченность, максимальных расходов воды устанавливается нормативными документами в зависимости от рода сооружений, класса их капитальности и условий эксплуатации. Так, например, согласно Строительным нормам и правилам (СНиП), для речных гидротехнических сооружений и сооружений мелиоративных систем в зависимости от их класса принимаются следующие расчетные ежегодные вероятности превышения максимальных расходов воды:
Временные гидротехнические сооружения V класса рассчитываются на пропуск максимальных расходов 10%-ной обеспеченности. В зависимости от степени достаточности (длительности) ряда наблюдений и надежности исходных данных применяются следующие методы расчета максимальных расходов воды: 1) При наличии длительного ряда гидрометрических наблюдений строится эмпирическая кривая обеспеченности, и верхняя часть экстраполируется за пределы наблюдений до заданных обеспеченностей с помощью теоретической кривой обеспеченности. Длительность ряда считается достаточной, если он включает 15−30 лет непрерывных наблюдений при Cv = 0,30ч1,00 и если стандартная ошибка определения расчетного расхода (гарантийная поправка), при a = 1,0, не превышает 20% его величины, а так же если точки максимальных расходов на эмпирической кривой обеспеченности удовлетворительно соответствуют теоретической кривой обеспеченности. Статистическими параметрами кривых обеспеченности максимальных расходов являются среднее значение ряда максимальных расходов Qmax, коэффициент вариации Cv и коэффициент асимметрии Cs. Вычисляются они методом моментов или графо-аналитическим способом по трем ординатам сглаженной эмпирической кривой обеспеченности максимальных расходов.
Для вычисления максимальных расходов заданных обеспеченностей по материалам выбираем наибольшие в каждом году срочные значения максимальных расходов талых вод. Таблица 5.1. Максимальные расходы талых вод р. Волошка д. Тороповская, F = 7040 км2, 1947;1966 гг.
Параметры кривых обеспеченности и максимальные расходы заданных обеспеченностей определим методом моментов. Таблица 5.2. Вычисление коэффициента вариации максимального стока р. Волошка д. Тороповская, F = 7040 км2, 1947;1966 гг.
Средний максимальный расход воды.  Средняя квадратическая ошибка установленной величины.     Произведем расчет ординат кривой обеспеченности максимальных расходов воды весеннего половодья. Коэффициент асимметрии Cs при расчете максимальных расходов талых вод равнинных рек принимается равным 2Cv. Таблица 5.3 Ординаты кривой обеспеченности максимальных расходов р. Волошка д. Тороповская, F = 7040 км2, Qср = 315,8 м3/с, Cv = 0,38, Cs = 2Cv.
По вычисленным параметрам на клетчатке вероятности (рис. 6.1) строим теоретическую кривую. Оценивая расположение кривой относительно эмпирических точек, можно сказать, что кривая вполне соответствует данным наблюдений и может быть принята в качестве расчетной. Таблица 5.4. Максимальные расходы весенних половодий реки Волошка д. Тороповская, F = 7040 км2, Qmax. ср = 315,8 м3/с, Cv = 0,38, Cs = 2Cv, 1947;1966 гг.
|
