Курсовой проект - Водохранилище сезонно-годичного регулирования на р. Ельша

Подождите немного. Документ загружается.

м³/с

По данным таблицы строим аналитическую кривую распределения, по

которой определяются искомые значения расходов воды годового стока

заданной вероятности превышения.

Определяем средние квадратические ошибки нормы годового стока и

коэффициента вариации без учета автокорреляции:

%41,5100

32,0

100 



 

%75,11100









1.2 Метод моментов

Применяется при изменчивости годового стока C

 0,5 расчет

статических параметров производим в порядке по таблице 1.7.

По результатам расчетов вычисляем смещенные значения коэффициентов

вариации

 

, асимметрии

 

и средние квадратические ошибки:

 

329,0

671,3









 

  

7,0

3334)329,0(

899,035

















nnC

239,2



%56,5100

329,0

100 



   

%74,11100

329,0370

100













Относительная средняя квадратическая ошибка нормы годового расхода

воды 5,56 %<10 % (продолжительность периода n=35 лет) считается

достаточной.

Таблица 1.7 Параметры кривой распределения годового расхода воды,

рассчитанные методом моментов

№ члена

ряда

Год

/с

iубыв.

/с

P, % k

-1 (k

-1)

1 2 3 4 5 6 7 8 9

1 1947 11,57 18,00 2,78 1,77 0,77 0,598 0,463

2 1948 9,73 17,00 5,56 1,68 0,68 0,456 0,308

3 1949 8,61 16,60 8,33 1,64 0,64 0,404 0,257

4 1950 13,6 16,03 11,11 1,58 0,58 0,336 0,195

5 1951 8,18 13,60 13,89 1,34 0,34 0,116 0,039

6 1952 13,6 13,60 16,67 1,34 0,34 0,116 0,039

7 1953 17,0 13,24 19,44 1,30 0,30 0,093 0,028

8 1954 6,91 13,10 22,22 1,29 0,29 0,085 0,025

9 1955 10,3 12,35 25,00 1,22 0,22 0,047 0,010

10 1956 11,7 11,70 27,78 1,15 0,15 0,023 0,004

11 1957 13,1 11,57 30,56 1,14 0,14 0,020 0,003

12 1958 16,6 11,20 33,33 1,10 0,10 0,011 0,001

13 1959 8,6 10,34 36,11 1,02 0,02 0,000 0,000

14 1960 8,55 10,30 38,89 1,01 0,01 0,000 0,000

15 1961 11,2 10,06 41,67 0,99 -0,01 0,000 0,000

16 1962 18,0 9,73 44,44 0,96 -0,04 0,002 0,000

17 1963 8,05 9,67 47,22 0,95 -0,05 0,002 0,000

18 1964 4,92 9,56 50,00 0,94 -0,06 0,003 0,000

19 1965 7,60 9,39 52,78 0,93 -0,07 0,006 0,000

20 1966 16,03 8,61 55,56 0,85 -0,15 0,023 -0,003

21 1967 6,88 8,61 58,33 0,85 -0,15 0,023 -0,003

22 1968 8,61 8,60 61,11 0,85 -0,15 0,023 -0,004

23 1969 5,82 8,55 63,89 0,84 -0,16 0,025 -0,004

24 1970 10,06 8,18 66,67 0,81 -0,19 0,038 -0,007

25 1971 7,60 8,05 69,44 0,79 -0,21 0,043 -0,009

26 1972 6,60 7,60 72,22 0,75 -0,25 0,063 -0,016

27 1973 6,54 7,60 75,00 0,75 -0,25 0,063 -0,016

28 1974 7,27 7,44 77,78 0,73 -0,27 0,071 -0,019

29 1975 9,67 7,27 80,56 0,72 -0,28 0,080 -0,023

30 1976 7,44 6,91 83,33 0,68 -0,32 0,102 -0,033

31 1977 9,56 6,88 86,11 0,68 -0,32 0,104 -0,033

32 1978 13,24 6,60 88,89 0,65 -0,35 0,122 -0,043

33 1979 9,39 6,54 91,67 0,64 -0,36 0,126 -0,045

34 1980 12,35 5,82 94,44 0,57 -0,43 0,182 -0,078

35 1981 10,34 4,92 97,22 0,48 -0,52 0,265 -0,137

Сумма 355,3 35,00 0,00 128,485 31,43

Среднее 10,2 1,00 0,00 3,671 0,89

Расчетные несмещенные значения коэффициентов C

и C

определяем по

следующим формулам:

vvv

aС

aC 











































sss

bC 











































где

aa 

bb 

– коэффициенты найденные по специальной таблице для

соотношения C

= 4 и коэффициента автокорреляции r(l)=0.

3287,0329,0

54,1

01,0329,0

88,0

99,0

19,0















































857,0787,0

10,8

03,0787,0

09,5

92,0

03,0













































58,2

По несмещенным параметрам C

=0,85, C

=0,329 и

=10,2 м

/с

вычисляются ординаты биноминальной кривой распределения.

Таблица 1.8 Ординаты аналитической кривой биноминального распределения

годового стока р. Ельша – с. Козеевщина

Р, % 0,01 0,1 1 5 10 25 50 75 95 99 99,9

5,63 4,32 2,93 1,85 1,34 0,57 -0,14 -0,73 -1,36 -1,70 -1,95

=Ф

C

+1 2,76 2,42 1,96 1,61 1,44 1,19 0,95 0,76 0,55 0,44 0,36

=К

Q, м³/с 28,01 24,56 19,89 16,34 14,62 12,08 9,64 7,71 5,58 4,47 3,65

По полученным данным на клетчатке вероятности (рис. 1.2) строятся

аналитические кривые трехпараметрического гамма-распределения (табл. 1.6) и

биноминального распределения (табл. 1.8), а также наносятся эмпирические

точки (табл. 1.7, графа 5) годовых расходов воды р. Ельша – с. Козеевщина;

делаем вывод, что наибольшее соответствие эмпирическим точкам

наблюдается у кривой биноминального распределения, по которой снимаем

искомое значение годового стока заданной обеспеченности Q

90%

=6,55 м

/с.

Расчет внутригодового распределение стока

Для расчета внутригодового распределения стока применяем метод

реального года. Суть метода – выделить из ряда лет водохозяйственный год

наиболее близкий к заданной вероятности превышения как за год, так и за

лимитирующий период (сезон). Затем, зная процентное распределение

месячных расходов внутри реального года, по аналогии выполнить

внутригодовое распределение для заданного года.

Сначала устанавливается начало и конец сезонов, лимитирующий период

и сезон. Проанализировав ход изменения средних месячных расходов, видим

что весна охватывает май-март. Лето-осень – включает июнь-ноябрь, а зима –

декабрь-февраль. Поскольку проектируемое водохранилище на р. Ельша – с.

Козеевщина предназначено для целей гидроэнергетики и водоснабжения, то

лимитирующим сезоном будет зима, а лимитирующим периодом – маловодный

период, включающий два сезона: лето-осень и зиму.

Для выбора реальных лет со стоком за год и сезоны близким к расчетной

обеспеченности (в нашем случае 90 %) составляем таблицу 1.9, в которую

записываем суммы средних месячных расходов воды за все сезоны и год

(водохозяйственный, т.е. начинающийся с марта текущего года и

заканчивающийся в феврале следующего), и таблицу 1.10, куда выписываем

суммы средних месячных расходов воды за год и лимитирующий период в

убывающем порядке. В графу 8 таблицы 1.10 записываем вычисленную

эмпирическую обеспеченность.

Таблица 1.9 Сумма средних месячных расходов р. Ельша – с. Козеевщина за

сезоны и год, м

/с

Водохозяйств.

год

Весна

(III-V)

Лето-осень (VI-XI)

Зима

(XII-II)

Сумма

(за год)

1 2 3 4 5

1948-1949 65,46 24,32 12,48 102,26

1949-1950 73,56 17,11 12,61 103,28

1950-1951 60,81 75,36 29,66 165,83

1951-1952 78,78 10,67 4,61 94,06

1952-1953 39,43 110,74 19,26 169,43

1953-1954 104,42 82,09 10,58 197,09

1954-1955 42,43 32,54 15,51 90,48

1955-1956 98,41 13,42 4,42 116,25

1956-1957 111,01 21,81 13,14 145,96

1957-1958 79,02 65,35 14,54 158,91

1958-1959 134,19 44,02 28,01 206,22

1959-1960 76,79 8,62 1,96 87,37

1960-1961 38,14 39,25 44,11 121,5

1961-1962 84,4 20,07 19,0 123,47

Таблица 1.10 Сумма средних месячных расходов р. Ельша – с. Козеевщина за

сезоны и год в убывающем порядке, м

/с

№ п/

Год

мср

за

год

Год

мср

за

лето-осень

Год

мср

за

зиму

Р, %

1 2 3 4 5 6 7 8

1 1958-1959 206,22 1952-1953 110,74 1960-1961 44,11 6,67

2 1953-1954 197,09 1953-1954 82,09 1950-1951 29,66 13,3

3 1952-1953 169,43 1950-1951 75,36 1958-1959 28,01 20,0

4 1950-1951 165,83 1957-1958 65,35 1952-1953 19,26 26,7

5 1957-1958 158,91 1958-1959 44,02 1961-1962 19,00 33,3

6 1956-1957 145,96 1960-1961 3925 1954-1955 15,51 40,0

7 1961-1962 123,47 1954-1955 32,54 1957-1958 14,54 46,7

8 1960-1961 121,50 1948-1949 24,32 1956-1957 13,14 53,3

9 1955-1956 116,25 1956-1957 21,81 1949-1950 12,67 60,0

10 1949-1950 103,28 1961-1962 20,07 1948-1949 12,48 66,7

11 1948-1949 102,26 1949-1950 17,11 1953-1954 10,58 73,3

12 1951-1952 94,06 1955-1956 13,42 1951-1952 4,61 80,0

13 1954-1955 90,48 1951-1952 10,67 1955-1956 4,42 86,7

14 1959-1960 87,37 1959-1960 8,62 1959-1960 1,96 93,3

Внутригодовое распределение стока реального года может быть принято в

качестве расчетного, если вероятность превышения стока за год и за

лимитирующий период и сезон, а также минимального месячного расхода

близки между собой и соответствуют заданной по условиям проектирования,

вероятности превышения. Анализируя данные таблицы 1.10 приходим к

выводу, что наиболее близким к маловодному году является 1959–1960

водохозяйственный год, так как обеспеченность годового стока (93,3 %),

лимитирующих сезонов лета-осени (93,3 %) и зимы (93,3 %) наиболее близки к

заданной (90 %). Этот год и принимаем в качестве расчетного.

Используя внутригодовое распределение стока реального года, получим

внутригодовое распределение стока для расходов заданной обеспеченности

(таблица 1.13). Полученное значение расхода заданной обеспеченности Q

90%

6,55 м

/с предварительно умножив его на 12:

6,55 12=78,6 м

/с

принимаем за 100 %. Обозначая месяц через х и, пользуясь данными таблицы

1.12, получаем для марта месяца значение х =7,29 м

/с, которое заносим в

таблицу 1.13. Продолжая расчет таким образом получаем необходимые данные

для составления таблицы 1.13.

Таблица 1.12 Внутригодовое распределение стока р. Ельша – с. Козеевщина за

1959–1960 гг.

месяцы III IV V VI VII VIII IX X XI XII I II

в м³/с 8,11 61,3 7,38 1,6 1,75 0,58 0,97 1,41 2,31 0,61 0,74 0,61

в % 9,28 70,16 8,45 1,83 2,00 0,66 1,11 1,61 2,64 0,70 0,85 0,70

Распределение стока по месяцам для установленного таким образом

маловодного (реального года) показано в таблице 1.12. Используя результаты

гидрологических расчетов, внутригодовое распределение стока используем для

водохозяйственных расчетов. На рисунке 1.3 представлен гидрограф стока

р. Ельша – с. Козеевщина для года 90 % обеспеченности.

Таблица 1.13 Внутригодовое распределение стока р. Ельша – с. Козеевщина за

маловодный год

месяцы III IV V VI VII VIII IX X XI XII I II

в % 9,28 70,16 8,45 1,83 2,00 0,66 1,11 1,61 2,64 0,70 0,85 0,70

в м³/с 7,29 55,14 6,61 14,3 15,7 0,51 0,87 0,79 2,08 0,55 0,67 0,55

млн. м

мес

24,04 181,71 21,89 4,74 5,18 1,71 2,87 4,17 6,84 1,81 2,2 1,81

2.0 Определение данных и построение объёмной топографической

характеристик водохранилища

Характеристиками водохранилища принято называть графическое

выражение зависимости объема, площади водной поверхности, средней

глубины от отметок уровня воды в нем, т.е. зависимость вида:

     

,,,

HfhHfFHfV



где V – объем воды при уровне Н, м

;

F – площадь водного зеркала при уровне Н, м

;

– средняя глубина водохранилища, м.

Нахождение топографических характеристик водохранилища ведем

следующим образом. Имеется план местности проектируемого водохранилища

(рис. 2.1). После выбора места и проектирования оси плотины (самое узкое

место, перпендикулярно к горизонталям) производится измерение площади

водного зеркала, соответствующего различным горизонталям плана. Измерения

производим с помощью палетки. Для этого разбиваем всю площадь на

квадраты и подсчитываем количество квадратов внутри каждой замкнутой

горизонтали. Зная площадь одного единичного квадрата в масштабе, находим

площадь внутри каждой горизонтали. Эти площади заносим в графу 3 таблицы

2.1.

Первый от начальной плоскости элементарный объем определяется по

формуле усеченного параболоида:

2,111

ммлнHFV 

, (2.1)

где ∆V

– частный объем водохранилища между дном и 1-ой горизонталью, м

;

– площадь зеркала водохранилища на отметке 1;

∆H

1,2

– разница отметок горизонталей, м.

Последующие объемы для любого значения Н находим по формуле:

 

1,11,

5,0





iiiiii

HFFV

, (2.2)

где

1, 



– частный объем водохранилища между горизонталями, м³;

ii

– площади зеркала водохранилища соответственно на отметках

,, мHH

ii 

;

1, 



– разница отметок горизонталей, м.

Объем воды в водохранилище, соответствующий отметке Н, получают

суммированием частных объемов, расположенных ниже этого уровня:







(2.3)

Важной характеристикой водохранилища является средняя глубина,

которая определяется по следующей формуле:

ср

h 

(2.4)

Далее все вычисления сводим в таблицу 2.1

Таблица 2.1 Определение топографических характеристик водохранилища

мH

,

., ммлнF

ср

., ммлнV



., ммлнV

мh

1 2 3 4 5 6 7

100 0,00 0,00 0,00

10 0,11 1,44

110 0,22 1,44 6,67

10 0,47 4,65

120 0,71 6,09 8,53

10 1,24 12,39

130 1,76 18,48 10,48

10 2,50 24,97

140 3,23 43,45 13,45

10 3,51 35,10

150 3,79 78,55 20,73

10 4,21 42,05

160 4,62 120,60 26,10

10 5,34 53,40

170 6,06 174,00 28,71

10 7,24 72,35

180 8,41 246,35 29,29

По результатам таблицы строятся графики зависимости

     

HfhHfFHfV

 ,,

(рис. 2.2). Делаем вывод, что при H

=180 м

максимальный объем составляет V

=246,35Eм

и h

ср

=29,29Eм при площади

F=8,41Eмлн.Eм

3.0 Вычисление мёртвого объема и потерь воды из водохранилища

Мертвый объем водохранилища – объем, заключенный между дном и

зеркалом воды на отметке уровня мертвого объема (УМО). Мертвый объем

должен удовлетворять ряду требований:

- обеспечивать аккумуляцию наносов, задерживаемых водохранилищем на

протяжении всего периода предстоящей работы;

- обеспечивать судоходные глубины на вышерасположенном участке;

- должны соблюдаться санитарные условия, сводящиеся к недопущению

образования мелководий во избежание очагов малярии, сильного перегрева

воды, сильного зарастания, для чего средняя глубина при УМО не должна

быть менее 1,5 – 2,0 м.

В работе мертвый объем должен обеспечивать аккумуляцию наносов и

отвечать санитарно-техническим условиям. В соответствии с этим определяем

объем заиления водохранилища за период его работы, а затем полученную

величину заиления проверяем – отвечает ли она санитарно-техническим

условиям.

Зная норму стока, объем наносов определяем по формуле:

5,803212,10255,315,31 мQV

годн







, (3.1)

где

= 10,2 м³/с – норма годового стока для реки Ельша – с. Козеевщина;



– норма годовой мутности, г/м³;

 – объемный вес наносов, принимается равным 1,0 т/м³.

Зная величину заиления за год V

н.год

и период (срок) работы водохранилища

Т, определяем объем заиления водохранилища за период его эксплуатации:

.8,01005,8032 ммлнТVV

годн





(3.2)

В заилении водохранилища принимают участие наносы, образующиеся

при переработке берегов после наполнения водохранилища. Величина заиления

от переработки берегов принимается равной 5 % от объема заиления, т.е. в

численном выражении:

.04,08,005,005,0 ммлнVV

бп







(3.3)

Тогда полный объем заиления составит:

.84,004,08,0 ммлнVVV

бп







(3.4)

Далее по рисунку 2.2 определяем среднюю глубину, которая составит

ср

=1,6 м. Так как данная глубина меньше минимально допустимой, то по графику

определяем объем при

ср

=2,0 м, и принимаем его за мертвый объем V

мо

=1,2

млн. м

. Далее на рисунок 2.2, используя величину мертвого объема, наносим

отметку УМО и проводим до пересечения с графиком

 

Hfh

ñð



, на этой линии

и указываем конкретное значение отметки



УМО. В нашем случае отметка



УМО =110,5 м.

Потери из водохранилища

Потери на испарение

Суммарная за год величина слоя дополнительного испарения определяется

по формуле:

   

мм

седоп

5,13735,016505601 



, (3.5)

где





– испарение с водной поверхности и норма осадков для района

проектирования, соответственно (табл.8.1 [3]), мм;



– коэффициент стока (принимаем равным 0,35).

Значения испарения по месяцам устанавливаем, имея процентное

распределение по месяцам (таблица 3.1), которое в работе принимается

одинаковым для всех районов.

Таблица 3.1 Значения испарения по месяцам года для р. Ельша – с. Козеевщина

доп

, %

Месяцы

III IV V VI VII VIII IX X XI Сумма

доп



-8 4 10 18 26 24 16 8 2 100

мм

доп

,

-11,0 5,5 13,8 24,8 35,8 33,0 22,0 11,0 2,8 137,5

Процент со знаком минус в марте указывает на то, что расчетное

испарение в марте не дает потерь (конденсация). Расчетное испарение за ХII, I

и II месяцы принимаем равным нулю.

Потери на фильтрацию

Потери на фильтрацию составят 5 % в год или 0,5 % в месяц от наличного

объема воды в водохранилище, т.к. гидрологические условия хорошие.

4.0 Расчет полезного объема водохранилища сезонно-

годичного регулирования с учетом потерь по 2-му способу

Водохозяйственный расчет водохранилища – совокупность расчетов по

установлению параметров водохранилища и режимов его работы

устанавливают путем сопоставления и анализа расчетного стока и планового

потребления.

Расчет по второму варианту регулирования стока выполняют в порядке,

обратном ходу времени, от момента V

УМО

, последовательно вычисляя объем

наполнений и сбросов на начало каждого интервала времени. Для первого

интервала времени конечное наполнение равно начальному плюс потери воды.

Потери воды из водохранилища на испарение и фильтрацию за расчетный

интервал времени ∆t вычисляют, используя топографические характеристики

Курсовой проект - Водохранилище сезонно-годичного регулирования на р. Ельша - с. Козеевщина (Вар.1)

Подождите немного. Документ загружается.