Анализ условий формирования и расчет основных статистических характеристик стока реки Кегети

 

Для этого модульные  коэффициенты годовых расходов нужно  расположить по убыванию и для каждого из них вычислить его фактическую обеспеченность по формуле Р = , где Р – обеспеченность члена ряда, расположенного в порядке убывания;

m – порядковый номер члена ряда;

n – число членов ряда.

Как видно из последнего графика, нанесенные точки осредняют  теоретическую кривую, значит кривая построена правильно и соотношение C_s=2 С_v соответствует действительности.

 

5. Рассчитать внутригодовое распределение стока методом компоновки для целей орошения с расчетной вероятностью превышения Р=80%.

 

Расчет делится на две части:

а) межсезонное распределение, имеющее наиболее важное значение;

б) внутрисезонное распределение (по месяцам и декадам), устанавливаемое с некоторой схематизацией.

Расчет выполняется  по гидрологическим годам, т.е. по годам, начинающимся с многоводного сезона. Сроки сезонов начинаются едиными для всех лет наблюдений с округлением их до целого месяца. Продолжительность многоводного сезона назначается так, чтобы в границах сезона помещалось половодье как в годы с наиболее ранним сроком наступления, так и с наиболее поздним сроком окончания.

В задании продолжительность  сезона можно принять следующий: весна-апрель, май, июнь; лето-осень – июль, август, сентябрь, октябрь, ноябрь; зима – декабрь и январь, февраль, март следующего года.

Величина стока за отдельные сезоны и периоды определяется суммой среднемесячных расходов. В  последнем году к расходу за декабрь  прибавляются расходы за 3 месяца (I, II, III) первого года.

 

 

Расчет внутригодового распределения стока методом  компоновки (межсезонное распределение). р. Сура за 1964 – 1973 гг.
№ п/п	Годы	Расходы за лимитирующий сезон лето-осень					∑ сток лето-осень	Среднее значение стока лето-осень	Qо	К	К-1	(К-1)2.	Расходы за сезон весна			∑ весенний сток
		VII	VIII	IX	X	XI							IV	V	VI
1	1964/65	94,7	66,8	60,8	51	49,7	323	64,6	52,766	1,22	0,22	0,0503	44,9	699	259	1002,9
2	1965/66	71,4	53,3	50,1	46,8	48,4	270	54		1,02	0,02	0,0005	56,1	574	148	778,1
3	1966/67	55,6	47,6	42,2	42,3	43,1	230,8	46,16		0,87	-0,13	0,0157	141	380	85,5	606,5
4	1967/68	53,9	44,4	46,1	38,4	40,4	223,2	44,64		0,85	-0,15	0,0237	36,3	332	94,6	462,9
5	1968/69	72,1	79	45,3	42,2	45,2	283,8	56,76		1,08	0,08	0,0057	48,9	767	113	928,9
6	1969/70	68,1	67,4	52,4	45,5	64,9	298,3	59,66		1,13	0,13	0,0171	20	636	104	760
7	1970/71	77,5	54,7	48,1	48,9	52,3	281,5	56,3		1,07	0,07	0,0045	48,8	1 120,00	137	1305,8
8	1971/72	58,6	51,8	42	36,7	48,4	237,5	47,5		0,90	-0,10	0,0100	95,6	565	104	764,6
9	1972/73	51,2	44,6	26,2	27,4	37,2	186,6	37,32		0,71	-0,29	0,0857	48,6	333	67,4	449
10	1973/64	56,6	56,1	66,2	57,8	66,9	303,6	60,72		1,15	0,15	0,0227	37,3	308	86,4	431,7
							2638,3	527,66		10,00	0,00	0,2359				7490,4

 

Таблица 4

 

 

													Продолжение таблицы 4
Расчет внутригодового распределения стока методом  компоновки (межсезонное распределение)
№ п/п	Годы	Расходы за лимитирующий сезон лето-осень				∑ зимний сток	∑ сток за маловодный межен. период зима+лето+осень	Среднее значение за межен. период суммы стока	Qo	К	К-1	(К-1) в кв.	Расходы в убыв. порядке			Р=
		XII	I	II	III								∑ сток
													зима	весна	лето-осень
1	2	16	17	18	19	20	21	22	23	24	25	26	27	28	29	30
1	1964/65	42,50	37,90	41,20	56,10	177,70	500,70	55,63	49,52	1,12	0,12	0,0152	285,5	1002,9	323	9,1
2	1965/66	55,20	46,40	42,90	141,00	285,50	555,50	61,72		1,25	0,25	0,0607	232,1	1305,8	303,6	18,2
3	1966/67	37,20	27,60	33,20	36,30	134,30	365,10	40,57		0,82	-0,18	0,0327	224,4	928,9	298,3	27,3
4	1967/68	31,40	32,80	27,20	48,90	140,30	363,50	40,39		0,82	-0,18	0,0340	203	778,1	281,5	36,4
5	1968/69	15,40	27,40	23,00	20,00	85,80	369,60	41,07		0,83	-0,17	0,0291	177,7	764,6	283,8	45,5
6	1969/70	73,70	54,50	55,10	48,80	232,10	530,40	58,93		1,19	0,19	0,0361	171,1	760	270	54,5
7	1970/71	44,70	43,80	40,30	95,60	224,40	505,90	56,21		1,14	0,14	0,0183	164,2	606,50	237,5	63,6
8	1971/72	63,40	32,70	26,40	48,60	171,10	408,60	45,40		0,92	-0,08	0,0069	140,3	462,9	230,8	72,7
9	1972/73	60,60	34,30	32,00	37,30	164,20	350,80	38,98		0,79	-0,21	0,0453	134,3	449	223,2	81,8
10	1973/64	67,90	47,60	42,60	44,90	203,00	506,60	56,29		1,14	0,14	0,0187	85,8	431,7	186,6	90,9
						1 818,40	4 456,70	495,19		10,00	0,00	0,2971				500,0

 

 

 

Q_ло= = 263,83 м³/сек

С_v= =0,1612

C_s=2C_v=0,322

Q_меж= = 445,67 м³/сек

C_v= = 0,1816

C_s=2C_v=0,363

Q_{рас год} = К_р*12*Q_о= 0,78*12*106,02=992,347 м³/сек

Q_{рас меж} = К_р*Q_меж= 0,85*445,67=378,82 м³/сек

Q_{рас ло} = К_р*Q _ло=0,87*263,83=229,53 м³/сек

Q_{рас вес}= Q_{рас год} - Q_{рас меж}=992,347-378,82=613,53 м³/сек

Q_{рас зим}= Q_{рас меж} - Q_{рас ло}=378,82-229,53=149,29 м³/сек

Определить расчетные  расходы по формулам:

годового стока Q_{рас год} = К^,*12 Q_о,

лимитирующего периода Q_{рас  меж} = К_р^,,* Q_ло,

лимитирующего сезона Q_{рас ло} =К_р^,,,* Q_{рас год} Q_ло,

где К_р^,, К_р^,,, К_р^,,, – ординаты кривых трехпараметрического гамма-распределения, снятые с таблицы соответственно для С_v годового стока, С_v меженного стока и С_v для лета – осени.

Примечание: так как  расчеты выполняются по среднемесячным расходам, расчетный расход за год требуется умножить на 12.

Одним из основных условий метода компоновки является равенство Q_{рас год}= ∑ Q_{рас сез}. Однако это равенство нарушается, если расчетный сток за нелимитирующее сезоны определять также по кривым обеспеченности (ввиду различия параметров кривых). Поэтому расчетный сток за нелимитирующий период (в задании – за весну) определить по разности Q_{рас вес}= Q_{рас год} - Q_{рас меж}, а за нелимитирующий сезон (в задании зима)

Q_{рас зим}= Q_{рас меж} - Q_{рас ло}.

Внутрисезонное распределение  – приимается осредненным по каждой из трех групп водности (многоводная группа, включающая годы с обеспеченностью стока за сезон Р <33%, средняя по водности 33<Р<66%, маловодная Р>66%).

Для выделения лет, входящих в отдельные группы водности, необходимо суммарные расходы за сезон расположить по убыванию и подсчитать их фактическую обеспеченность (пример – табл. 4). Так как расчетная обеспеченность (Р=80%) соответствует маловодной группе, дальнейший расчет можно производить для лет, входящих  в маловодную группу (табл. 5).

Для этого в графу  «Суммарный сток» выписать расходы по сезонам, соответствующие обеспеченностям Р>66%,  а в графу «Годы» – записать годы, соответствующие этим расходам.

Среднемесячные расходы  внутри сезона расположить в убывающем  порядке с указанием календарных  месяцев, к которым они относятся (табл. 5). Таким образом, первым окажется расход за наиболее многоводный месяц, последним – за маловодный месяц.

Для всех лет произвести суммирование расходов отдельно за сезон  и за каждый месяц. Принимая сумму  расходов за сезон за 100%, определить процент каждого месяца А%, входящего в сезон, а в графу «Месяц» записать наименование того месяца, который повторяется наиболее часто. Если повторений нет, вписать любой из встречающихся, но так, чтобы каждый месяц, входящий в сезон, имел свой процент от сезона.

Затем, умножая расчетный  расход за сезон, определенный в части межсезонного распределения стока (табл. 4), на процентную долю каждого месяца А% (табл.5), вычислить расчетный расход каждого месяца.

Q_{рас IV}= = 613,53*9,09/100%=55,77 м³/с.

По данным табл. 5 графы «Расчетные расходы по месяцам» на миллиметровке построить расчетный гидрограф Р-80% изучаемой реки (рис 3).

 

6. Определить  расчетный максимальный расход, талых вод Р=1% при отсутствии  данных гидрометрических наблюдений по формуле:

 

Q_p=M_pF= , м³/с,

где Q_p– расчетный мгновенный максимальный расход талых вод заданной обеспеченности Р, м³/с;

M_p– модуль максимального расчетного расхода заданной обеспеченности Р, м³/с*км²;

h_p– расчетный слой половодья, см;

F – площадь водосбора, км²;

n– показатель степени редукции зависимости =f(F);

k_o – параметр дружности половодья;

и – коэффициенты, учитывающие снижение максимальных расходов рек, зарегулированных озерами (водохранилищами) и в залесенных и заболоченных бассейнах;

– коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов при Р=1%; =1;

F₁– дополнительная площадь водосбора, учитывающая снижение редукции, км², принимаемая по приложению 3.

 

 

 

ГИДРОГРАФ

Рис. 3 

Таблица 5

Вычисление внутрисезонного  распределения стока

№ п/п	Годы	Суммарный сток	Р%	Среднемесячные расходы  по убыванию
				Q1	месяц	Q2	месяц	Q3	месяц	Q4	месяц	Q5	месяц
1. За весенний сезон
1	1967/68	462,9	72,7	332	V	94,6	VI	36,3	IV
2	1972/73	449	81,8	333	V	67,4	VI	48,6	IV
3	1973/64	431,7	90,9	308	V	86,4	VI	37,3	IV
Всего:		1343,6	-	973		248,4		122,2
100%			%	72,42	V	18,49	VI	9,09	IV
2. За летне-осенний  сезон
1	1966/67	230,8	72,7	55,6	VII	47,6	VIII	43,1	XI	42,3	X	42,2	IX
2	1967/68	223,2	81,8	53,9	VII	46,1	IX	44,4	VIII	40,4	XI	38,4	X
3	1972/73	186,6	90,9	51,2	VII	44,6	VIII	37,2	XI	27,4	X	26,2	IX
Всего:		640,6	-	160,7		138,3		124,7		110,1		106,8
100%			%	25,09	VII	21,59	VIII	19,47	XI	17,19	X	16,67	IX
3. За зимний сезон
1	1967/68	140,3	72,7	48,9	III	32,8	I	31,4	XII	27,2	II
2	1966/67	134,3	81,8	37,2	XII	36,3	III	33,2	II	27,6	I
3	1968/69	85,8	90,9	27,4	I	23	II	20	III	15,4	XII
Всего:		360,4	-	113,5		92,1		84,6		70,2
100%			%	31,49	III	25,55	II	23,47	XII	19,48	I
Расчетные расходы по месяцам
		I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
		47,01	38,14	47,01	55,77	444,32	113,44	57,58	49,56	49,56	39,46	44,69	47,01
Расчетные объемы (млн. м3) по месяцам
		125,99	92,29	125,99	144,44	1190,78	293,81	154,31	132,82	128,36	105,75	115,75	125,99
Примечание: Чтобы получить объемы стока в млн. куб., следует  расходы умножить: а) для 31-дневного месяца на коэффициент 2,68, б) для 30-дневного месяца -2,59. в) для 28-дневного месяца -2,42.

 

Параметр k_o определяется по данным рек-аналогов, в контрольной работе  k_o выписывается из приложения 3. Параметр n₁ зависит от природной зоны, определяется из приложения 3.

h=K_ph,

где K_p – ордината аналитической кривой трехпараметрического гамма – распределения заданной вероятности превышения, определяется по приложению 2 в зависимости от C_v (приложение 3) при C_s=2 C_v с точностью до сотых интерполяций между соседними столбцами;

h – средний слой половодья, устанавливается по рекам – аналогам или интерполяцией, в контрольной работе – по приложению 3.

Коэффициент , учитывающий снижение максимального стока рек, зарегулированных проточными озерами, следует определять по формуле:

=1/(1+Сfоз),

где С – коэффициент, принимаемый в зависимости от величины среднего многолетнего слоя весеннего стока h;

fоз – средневзвешенная озерность.

Так как в расчетных  водосборах нет проточных озер, а  расположенная вне главного русла fоз<2%, принимаем =1. Коэффициент , учитывающий снижение максимальных расходов воды в залесенных водосборах, определяется по формуле:

= /(f_л+1)ⁿ₂=0,654,

где n₂ – коэффициент редукции принимается по приложению 3. Коэффициент зависит от природной зоны, расположения леса на водосборе и общей залесенности f_л в %; выписывается по приложению 3.

Коэффициент , учитывающий снижение максимального расхода воды заболоченных бассейнов, определяется по формуле:

=1- Lg(0,1f +1),

где – коэффициент, зависящий от типа болот, определяется по приложению 3;

f – относительная площадь болот и заболоченных лесов и лугов в бассейне, %.

Рассчитать максимальный расход 1% вероятности превышения талых вод для р. Сура с. Кадышева (F=27 900 км², залесенность – 30%, заболоченность – 0).

По приложению 3 определяем F₁=2 км²,  h=80 мм,  C_v=0,40, n=0,25, =1, К_о= 0,02;

=1,3;

n₂=0,2;

=0,8;

по приложению 2 К_р=2,16;

h_p=k_ph=2,16*80=172,8 мм, =1;

 

= /(f_л+1)ⁿ₂=1,30(30+1)^0,2=0,654;

=1- Lg(0,1f +1)=1-0,8Lg*(0,1*0+1)=1.

Q_1%= =4879,314 м³/с.

2