Инженерная гидрология

Построение интегральной кривой в прямоугольной и косоугольной системах координат по среднемесячным расходам реки Вяда. Расчет математической и эмпирической кривых обеспеченности максимальных годовых расходов. Коэффициент запаса для поверочного расхода.

Рубрика Геология, гидрология и геодезия
Вид курсовая работа
Язык русский
Дата добавления 20.01.2013
Размер файла 699,5 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru

Инженерная гидрология

курсовая работа

Построение интегральной кривой в прямоугольной и косоугольной системах координат по средне месячным расходам реки Вяда

Наряду с основными гидрологическими характеристиками реки, такими как скорость течения воды в реке V, площадь живого сечения , расхода Q, стока W и др., важной характеристикой является гидрограф реки, дающий представление об изменении расходов воды в реке. Однако, в ряде случаев, когда необходимо определить количество воды в реке, прошедшее через данное живое сечение, гидрографа оказывается не достаточно.

Построение интегральной кривой в прямоугольной системе координат.

Если бы функция была бы задана, то интегрируя ее можно было бы получить значение стока за интервал времени :

Но, так как вид функции не известен, то величина определяется методом суммирования прямоугольников (рис. 1.1.).

Построение интегральной кривой в косоугольной системе координат

Использование кривой, построенной в прямоугольной системе координат не удобно, по причине того, что приходится выбирать мелкий масштаб.

Если развернуть ось Ох на угол 0 по часовой стрелке, то получается косоугольная система координат, на которой откладывая соответствующие значения, получаем интегральную.

Чтобы определить сток в косоугольной системе координат необходимо восстановить в точке к оси t перпендикуляр до пересечения с кривой стока и провести через точку пересечения с осью W, что дает величину искомого стока, но это не дает точного значения. В связи с этим поступают так: выбирают на оси стока W величину стока W0, проводят через эту точку прямую, параллельную оси t0, определяют расстояние x до точки пересечения этой прямой с осью t. Откладывая на оси t, последовательно, точки линии, получаем искомую кривую (рис. 1.2.).

Интегральная кривая позволяет решать задачу о полном зарегулировании стока.

Расчеты приведены в таблице 1.1.

Гидрограф реки Вяда, представлен на рисунке 1.3.

Таблица 1.1.

Год

Месяц

Кол-во дней в месяце

Кол-во секунд в месяце х106

Qi

Сток за месяц Wi*106

Суммарный сток *106

Сток за месяц при Q=Q*106

Суммарный сток месяц при Q=Q*106

Разность Wik

1

2

3

4

5

6

7

8

9

11 +/-

1917

1

31

2.6784

13.3

35.62272

35.62272

109.07344

109.073441

-73.4507

2

28

2.4192

12.4

29.99808

65.6208

98.517947

207.591388

-141.971

3

31

2.6784

15.9

42.58656

108.20736

109.07344

316.664829

-208.457

4

30

2.592

25.3

65.5776

173.78496

105.55494

422.219772

-248.435

5

31

2.6784

45

120.528

294.31296

109.07344

531.293213

-236.98

6

30

2.592

61.8

160.1856

454.49856

105.55494

636.848156

-182.35

7

31

2.6784

28.1

75.26304

529.7616

109.07344

745.921598

-216.16

8

31

2.6784

22.5

60.264

590.0256

109.07344

854.995039

-264.969

9

30

2.592

21.7

56.2464

646.272

105.55494

960.549982

-314.278

10

31

2.6784

30.9

82.76256

729.03456

109.07344

1069.62342

-340.589

11

30

2.592

19.2

49.7664

778.80096

105.55494

1175.17837

-396.377

12

31

2.6784

16.9

45.26496

824.06592

109.07344

1284.25181

-460.186

1918

13

31

2.6784

25.2

67.49568

891.5616

109.07344

1393.32525

-501.764

14

29

2.5056

25.3

63.39168

954.95328

102.03644

1495.36169

-540.408

15

31

2.6784

30.3

81.15552

1036.1088

109.07344

1604.43513

-568.326

16

30

2.592

50.6

131.1552

1167.264

105.55494

1709.99008

-542.726

17

31

2.6784

90.1

241.3238

1408.58784

109.07344

1819.06352

-410.476

18

30

2.592

157.3

407.7216

1816.30944

105.55494

1924.61846

-108.309

19

31

2.6784

61.8

165.5251

1981.83456

109.07344

2033.6919

-51.8573

20

31

2.6784

50.9

136.3306

2118.16512

109.07344

2142.76534

-24.6002

21

30

2.592

39.9

103.4208

2221.58592

105.55494

2248.32029

-26.7344

22

31

2.6784

67.5

180.792

2402.37792

109.07344

2357.39373

44.98419

23

30

2.592

39.3

101.8656

2504.24352

105.55494

2462.94867

41.29485

24

31

2.6784

30.3

81.15552

2585.39904

109.07344

2572.02211

13.37693

1919

25

31

2.6784

24.7

66.15648

2651.55552

109.07344

2681.09555

-29.54

26

28

2.4192

26.1

63.14112

2714.69664

98.517947

2779.6135

-64.9169

27

31

2.6784

32.5

87.048

2801.74464

109.07344

2888.68694

-86.9423

28

30

2.592

39.3

101.8656

2903.61024

105.55494

2994.24188

-90.6316

29

31

2.6784

56.2

150.5261

3054.13632

109.07344

3103.31533

-49.179

30

30

2.592

78.1

202.4352

3256.57152

105.55494

3208.87027

47.70125

31

31

2.6784

45.1

120.7958

3377.36736

109.07344

3317.94371

59.42365

32

31

2.6784

48.3

129.3667

3506.73408

109.07344

3427.01715

79.71693

33

30

2.592

33.7

87.3504

3594.08448

105.55494

3532.57209

61.51239

34

31

2.6784

44.8

119.9923

3714.0768

109.07344

3641.64554

72.43126

35

30

2.592

28.2

73.0944

3787.1712

105.55494

3747.20048

39.97072

36

31

2.6784

25.8

69.10272

3856.27392

109.07344

3856.27392

0

94.6944

40.68

0

Построение гистограммы и статистический расчет кривой обеспеченности максимальных расходов реки Утрая

Пример расчета таблицы 2.1.

м3/с,

где Qi - расход в реке в i-тый год;

- средний расход за 25 лет.

,

где Pi - обеспеченность.

Таблица 2.1.

NN

Q

ki

ki-1

(ki-1)2

(ki-1)3

Pi

1

702.5

2.33463

1.334632

1.781242

2.3773014

3.846154

2

650

2.16016

1.160157

1.345965

1.5615314

6.692913

3

500.2

1.66232

0.662324

0.438673

0.290544

10.62992

4

466.5

1.55033

0.550328

0.302861

0.1666732

14.56693

5

425

1.41241

0.412411

0.170083

0.0701438

18.50394

6

380

1.26286

0.262861

0.069096

0.0181627

22.44094

7

354.2

1.17712

0.17712

0.031371

0.0055565

26.37795

8

354.1

1.17679

0.176787

0.031254

0.0055253

30.31496

9

309.1

1.02724

0.027238

0.000742

2.021E-05

34.25197

10

290

0.96376

-0.03624

0.001313

-4.76E-05

38.18898

11

286.6

0.95246

-0.04754

0.00226

-0.000107

42.12598

12

252.2

0.83814

-0.16186

0.026198

-0.00424

46.06299

13

247.8

0.82352

-0.17648

0.031146

-0.005497

50

14

241.7

0.80325

-0.19675

0.038712

-0.007617

53.93701

15

224

0.74442

-0.25558

0.065319

-0.016694

57.87402

16

213.5

0.70953

-0.29047

0.084374

-0.024508

61.81102

17

207.9

0.69092

-0.30908

0.095532

-0.029527

65.74803

18

190

0.63143

-0.36857

0.135843

-0.050068

69.68504

19

185.5

0.61648

-0.38352

0.147091

-0.056413

73.62205

20

185.5

0.61648

-0.38352

0.147091

-0.056413

77.55906

21

180

0.5982

-0.4018

0.161445

-0.064869

81.49606

22

179.8

0.59753

-0.40247

0.16198

-0.065192

85.43307

23

179.8

0.59753

-0.40247

0.16198

-0.065192

89.37008

24

165

0.54835

-0.45165

0.20399

-0.092132

93.30709

25

151.7

0.50415

-0.49585

0.24587

-0.121915

97.24409

7522.6

2.66E-15

5.88143

3.8350268

Если рассматривать набор случайных величин, изменяющихся от kmax=2.34 до kmin=0.50, то можно получить статистический ряд, разбив все значения на ряд интервалов и определить вероятность «попадания» в каждый интервал. Все результаты сведены в таблицу 2.2. На ее основании гистограмму плотности вероятности случайных величин, а также статистическую суммарную кривую (рис. 2.1.).

Таблица 2.2.

N интервала

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

Граница интервалов

2.335-2.182

2.182-2.030

2.030-1.877

1.877-1.725

1.725-1.572

1.572-1.419

1.419-1.269

1.269-1.114

1.114-0.962

0.962-0.809

0.809-0.657

0.657-0.504

Частота "m"

1

1

0

0

1

1

1

3

2

3

4

8

Относительная частота m_i/n

4

4

0

0

4

4

4

12

8

12

16

32

Обеспеченность p=sum(m_i/n)

4

8

8

8

12

16

20

32

40

52

68

100

Число интервалов

Принимаем количество интервалов S=12.

Построение математической и эмпирической кривых обеспеченности максимальных годовых расходов

По таблице 2.2. можно построить эмпирическую кривую обеспеченности (рис 3.1.), также эту кривую можно построить методом гистограмм (рис. 2.1.), чтобы убедиться, что оба метода дают, приблизительно, одинаковые результаты. Для построения математической кривой необходимо вычислить по данным наблюдений параметры этой кривой и коэффициенты Cv и Cs. Расчлененные величины определяются по кривым обеспеченности, параметры которых являются среднемноголетним значением, а коэффициенты вариации и асимметрии устанавливаются по имеющимся данным рядов наблюдений. В качестве кривых обеспеченности используются кривые биномиального или трехпараметрического гамма распределения ([1] прил.1 и прил. 2 соответственно).

Для построения эмпирической кривой обеспеченности необходимо все данные наблюдений расположить в порядке убывания, затем определить максимальную обеспеченность. На рисунке 3.1. представлена кривая обеспеченности.

Обычно, мерой погрешности принято считать среднеквадратическое отклонение:

где n=25

Относительная средняя квадратическая погрешность ошибки среднего расхода равна:

Относительная средняя квадратическая ошибка коэффициента вариации:

Относительная средняя квадратическая ошибка коэффициента асимметрии равна:

Вычисление коэффициентов корреляции между максимальными из наблюденных расходов рек Вяда и Утрая

Найдем коэффициент корреляции для двух рек, по данным таблицы 4.1. для n=10:

,

где Qa - расходы для реки-аналога;

Qi - расходы для исследуемой реки.

Обоснования: река Утрая находится в том же регионе, что и река Вяда, также река аналог имеет похожие характеристики.

Таблица 4.1.

Year

Q_i

Q_a

Q_a-Q_a

Q_i-Q_i

(Q_i-Q_i) (Q_a-Q_a)

(Q_a-Q_a)^2

(Q_i-Q_i)^2

1901

309.10

1902

180.00

1903

702.50

1904

354.10

1905

500.20

1906

207.90

1907

425.00

1908

650.00

1909

290.00

1910

73.10

190.00

-55.33

-36.66

2028.40

3061.41

1343.96

1911

117.50

224.00

-21.33

7.74

-165.09

454.97

59.91

1912

140.00

380.00

134.67

30.24

4072.42

18136.01

914.46

1913

174.20

300.00

54.67

64.44

3522.93

2988.81

4152.51

1914

151.70

1915

104.50

241.70

-3.63

-5.26

19.09

13.18

27.67

1916

45.00

179.80

-65.53

-64.76

4243.72

4294.18

4193.86

1917

61.80

213.50

-31.83

-47.96

1526.57

1013.15

2300.16

1918

157.30

252.20

6.87

47.54

326.60

47.20

2260.05

1919

78.10

185.50

-59.83

-31.66

1894.22

3579.63

1002.36

1920

146.10

286.60

41.27

36.34

1499.75

1703.21

1320.60

1921

185.50

1922

247.80

1923

466.50

1924

179.80

1925

354.00

109.76

245.33

18968.61

35291.74

17575.52

k10=0.4474

Найдем Ry/x:

Составим зависимость для нахождения расхода исходной реки в любой год:

Используя эту формулу, находим расходы за 25 лет для исследуемой реки Вяда. В таблице 4.2. представлены дополненные расходы, как результаты расчета.

Таблица 4.2.

Year

Q_i

Q_a

1901

144.04

309.10

1902

74.65

180.00

1903

355.48

702.50

1904

168.22

354.10

1905

246.75

500.20

1906

89.64

207.90

1907

206.33

425.00

1908

327.26

650.00

1909

133.77

290.00

1910

73.10

190.00

1911

117.50

224.00

1912

140.00

380.00

1913

174.20

300.00

1914

59.44

151.70

1915

104.50

241.70

1916

45.00

179.80

1917

61.80

213.50

1918

157.30

252.20

1919

78.10

185.50

1920

146.10

286.60

1921

77.60

185.50

1922

111.09

247.80

1923

228.63

466.50

1924

74.54

179.80

1925

168.17

354.00

Определение параметров математической кривой обеспеченности максимальных годовых расходов реки Вяда, удлинив ряд наблюдений

Для вычисления используем формулы:

где n=10.

По СНиП 2.01.14-83 вычисляем коэффициент Cv' за n лет наблюдений (n=10):

Ошибка нормы при n лет наблюдений:

Ошибка Сv' за n лет наблюдений составляет:

Средняя многолетняя величина расхода для исследуемой реки за N=25 лет наблюдений:

м3/с

Найдем коэффициент вариации Сv за N=25 наблюдений изучаемой реки:

где

Примем .

На рисунке 5.1. представлена кривая обеспеченности.

Нахождение максимальных расчетных расходов для реки Утрая, при условии строительства гидротехнического сооружения III класса капитальности и IV класса капитальности для реки Вяда

Для III-го класса капитальности вероятность максимальных поверочных расходов p=0.5%.

Коэффициент запаса для поверочного расхода Kmax=1.59, тогда

кривая расход река запас

м3/с

Для IV-го класса капитальности сооружения p=1%.

Для сооружения на реке Вяда - Kmax=1.90, тогда м3/с.

Рисунок 1.1.

Рисунок 1.2.

Рисунок 3.1.

Рисунок 2.1.

Рисунок 5.1.

Литература

Канарский Н.Д., Михалев М.А. Гидрологические расчеты. Учебное пособие. Л.:ЛПИ им. Калинина 1984.-64с. СниП 2.01.14-83

Размещено на www.allbest.

...

Подобные документы

  • Определение средней многолетней величины (нормы) годового стока.Коэффициент изменчивости (вариации) Сv годового стока. Определение нормы стока при недостатке данных методом гидрологической аналогии. Построение кривой обеспеченности годового стока.

    контрольная работа [110,8 K], добавлен 23.05.2008

  • Гидрологические расчеты: при отсутствии наблюдений, при малых наблюдениях, при наличии наблюдений. Расчеты водохранилища. Камеральная обработка измерений скоростей и расхода реки. Определение средних скоростей по глубине. Измерение расхода реки.

    контрольная работа [41,0 K], добавлен 10.02.2008

  • Построение и свойства кривой расходов воды. Выбор способа вычисления ежедневных расходов воды на основе анализа материалов наблюдений особенностей режима реки. Способы экстраполяция и интерполяции. Гидрологический анализ сведений о стоке воды и наносов.

    практическая работа [28,9 K], добавлен 16.09.2009

  • Построение гистограммы эмпирических частот и функций распределения. Расчет оценки характеристик положения и рассеивания. Проверка ряда на однородность. Построение эмпирических и аналитических кривых обеспеченностей и расходы воды различной вероятности.

    контрольная работа [3,5 M], добавлен 30.05.2013

  • Основные требования к проектам гидросооружений. Определение класса гидротехнического сооружения. Проверка на пропуск поверочного расхода. Расчет сопряжения потока в нижнем бьефе и параметров принятых гасителей. Конструирование подземного контура.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 28.11.2021

  • Описание систем координат, применяемых в геодезии. Технологические схемы преобразования координат. Составление каталогов геодезических, пространственных прямоугольных, плоских прямоугольных координат Гаусса-Крюгера в системах ПЗ-90.02, СК-42, СК-95.

    курсовая работа [653,2 K], добавлен 28.01.2014

  • Инженерная геология в проектировании и строительстве промышленно-гражданских сооружений и их эксплуатации. Показатели физических свойств грунтов, их единицы измерения. Грунтовые воды. Закон Дарси, коэффициент фильтрации. Трещинные подземные воды.

    контрольная работа [129,0 K], добавлен 18.03.2008

  • Вычисление дирекционных углов сторон, прямоугольных координат и длины разомкнутого теодолитного хода. Построение и оформление плана теодолитной съемки. Журнал нивелирования железнодорожной трассы. Расчет пикетажного положения главных точек кривой.

    контрольная работа [3,2 M], добавлен 13.12.2012

  • Построение кривой свободной поверхности. Напорное и безнапорное движение грунтовых вод. Взаимосвязь скорости фильтрации и гидравлического уклона. Построение депрессионной кривой движения грунтовых вод. Определение параметров водопропускного сооружения.

    контрольная работа [804,3 K], добавлен 23.11.2011

  • Построение батиграфических кривых водохранилища. Определение минимального уровня воды УМО. Сезонное регулирование стока. Балансовый таблично–цифровой, графический расчет. Построение графиков работы водохранилища по I и II вариантам регулирования.

    курсовая работа [5,8 M], добавлен 21.11.2011

  • История и этимология реки Обь. Характеристики водности рек. Определения вида регулирования стока и объема водохранилища. Построение интегральных кривых стока и потребления, определения по этим кривым полезного объема водохранилища. Расчёт годового стока.

    курсовая работа [1,0 M], добавлен 24.05.2012

  • Определение максимальных нагрузок и расходов рабочей жидкости. Построение характеристики трубопровода. Определение давления насоса, необходимого для обеспечения функционирования гидроцилиндра. Расчёт гидравлических потерь в магистралях гидросистемы.

    курсовая работа [1,6 M], добавлен 09.04.2016

  • Определение географического положения, морфометрических и морфологических характеристик бассейна реки Амур. Изучение гидрологического режима реки Амур: сток, типы питания, фазы водности и степень загрязнения реки. Использование реки в народном хозяйстве.

    курсовая работа [78,9 K], добавлен 25.12.2010

  • Уравнивание разомкнутого нивелирного хода. Вычисление отметок связующих и промежуточных точек. Расчет элементов круговой кривой. Определение элементов переходной кривой, пикетажного положения главных точек кривой. Составление продольного профиля трассы.

    курсовая работа [28,3 K], добавлен 02.03.2016

  • Приборы для измерение расхода открытых потоков. Интеграционные измерения с движущегося судна. Измерение расходов воды с использованием физических эффектов. Градуирование вертушек в полевых условиях. Измерение расхода воды гидрометрической вертушкой.

    курсовая работа [1,5 M], добавлен 16.09.2015

  • Камеральное трассирование по картах и главные элементы плановых кривых. Расчет примыкания трассы к существующей железнодорожной линии и разбивка пикетажа на плане трассы. Расчет элементов вертикальных и переходных кривых, проектных и рабочих отметок.

    курсовая работа [656,2 K], добавлен 07.09.2010

  • Фигура Земли как материального тела. Действие силы тяготения и центробежной силы. Внутреннее строение Земли. Распределение масс в земной коре. Системы координат, высот и их применение в геодезии. Азимуты, румбы, дирекционные углы и зависимости между ними.

    реферат [13,4 M], добавлен 11.10.2013

  • Физико-географическая и гидрологическая характеристика бассейна реки Дон. Антропогенное воздействие на Донской бассейн. Использование вод и структура планируемого водохозяйственного комплекса. Гидрологические данные гидрографа расходов воды в реке Дон.

    курсовая работа [424,8 K], добавлен 30.05.2009

  • Формулы связи координат точек местности и координат их изображений на стереопаре снимков идеального случая съемки. Условие, уравнения и элементы взаимного ориентирования снимков. Построение фотограмметрической модели и ее внешнее ориентирование.

    реферат [276,9 K], добавлен 22.05.2009

  • Выбор способа водопонижения. Фильтрационный расчет. Построение кривой депрессии. Расчет притока воды в котлован, водосборной системы. Конструирование водосбора внутри котлована. Выбор конструкции зумпфа. Расчет системы всасывающей и напорной сети.

    курсовая работа [63,1 K], добавлен 01.10.2008

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.