I – VII –эпюра распределения скоростей на вертикалях

⇐ ПредыдущаяСтр 5 из 25Следующая ⇒

Площадь живого сечения находят планиметрированием или палеткой. Для измерения скорости течения наиболее распространенным прибором – гидрометрической вертушкой ее опускают на глубину: у поверхности, 0, 2 h, 0, 6h, 0, 8h и у дна реки. Средняя скорость потока на промерной вертикали находится как среднее арифметическое из 5 измерений.

Расход воды по сведениям о глубинах и средних скоростях течения воды по вертикали можно определить по следующей формуле

Q = Кω ₁ · V₁ + ω ₂ (2.34)

где К – коэффициент, учитывающий влияние береговых зон (при очень пологом береге и малоподвижной воде К = 0, 5, при пологом береге К = 0, 7, при обрывистом береге К = 0, 8).

ω ₁…ω _n – площади живого сечения, заключенные между соседними скоростными вертикалями.

V₁…V_n – средние скорости течения воды на вертикали (рис. 2.14).

Если уровни воды на гидрометрических постах измеряют ежедневно в стандартные сроки, то скорости, а соответственно и расходы воды – значительно реже. Наиболее часто измеряют их в половодья и паводки. Поэтому строится график зависимости расходов от уровней Q = f(Н), хотя физически независимым является расход воды, а уровень – функцией.

Рис. 2.15. Графики колебаний уровней (α ) и расходов (б) воды в реке

Зависимость Q = f(Н) может выражаться графически в виде одной плавной кривой (рис. 2. 15.б), хотя точки измеренных расходов всегда ложатся на графике с некоторым разбросом. Поэтому функция является приближенно однозначной.

На основании графика Q = f(Н) строится гидрограф для данной реки (график изменения во времени расходов воды за год или часть года).

Расчет объема (м³) для каждой фазы его формирования определяется по формуле

W = S · М_g · 86400 Т, (2.35)

где S – площадь эпюры рассматриваемого периода (или фазы) на графике гидрографа, см²;

М_g – вертикальный масштаб расхода на графике (м³/с в 1 см);

Т – горизонтальный масштаб, сут в 1 см;

86400 – число секунд в сутках.

Годовой сток определяется как сумма стоков по сезонам. Имея гидрометрические наблюдения за ряд лет (30 и более), с использованием теории вероятности обосновывают расчетные их значения.

При отсутствии систематических гидрометрических данных (наблюдений, замеров) расход и объем стока определяется путем построения теоретический кривой вероятности превышения (обеспеченности).

В гидрологии обеспеченность отражает вероятность появления значения величины N, или превышающей ее, в ряде лет наблюдений (по количеству раз из ста лет или продолжительности времени в %). Данная кривая позволяет прогнозировать ожидаемую изменчивость гидрологической величины.

Например, если какая - либо величина N будет иметь вероятность превышения Р = 1 %, то это значит, что только 1 раз в сто лет будет наблюдаться значение величины N (и более N). Если N имеет Р = 99 %, то величина N (и более) будет появляться 99 раз из ста лет и только 1 год из ста эта величина может быть меньше N

В проектной практике вероятность превышения принимают в зависимости от характера сооружения и его назначения. Расходы для весьма ответственных мелиоративных сооружений назначают с Р = 1 %. Для небольших гидросооружений Р = 3…10 %.

Расчетная вероятность превышения Р устанавливается строительными нормами и правилами (СНиП) или техническими кодексами установившейся практики (ТКП).

Рассмотрим порядок построения теоретической кривой вероятности превышения объема весеннего стока для определенного створа реки (района строительства плотины, гидротехнического сооружения). Для этого нужно иметь следующие данные: среднемноголетнее значение стока , мм; коэффициент изменчивости (вариации) весеннего стока С_v и коэффициент асимметрии С_s, выраженной через С_v; площадь водосбора речного бассейна F, км².

При отсутствии данных фактических наблюдений многолетнее значение стока h определяется по карте изолиний (Минск – 90, Гродно – 60, Брест – 50, Гомель – 65, Могилев – 100, Витебск – 110 мм).

Коэффициент изменчивости С_v для Республики Беларусь можно принять 0, 4...0, 5. Если водосборная площадь F меньше 100 км², его необходимо умножить на коэффициент 1, 25; С_s для весеннего стока и талых вод принимается равным 2 С_v (С_s = 2 C_v).

Имея соотношение С_s/C_v и значения C_v, из приложения 2.3 [2] выписывают модульные коэффициенты К_р для различных обеспеченностей Р (%).

Объем весеннего стока W (тыс. м³) обеспеченностью Р (%), образующегося на водосборной площади F (км²), при слое стока h_р (мм), определяется по формуле

W_р = h_р· F, (2.36)

а слой стока весеннего снеготаяния h_р – по формуле

h_р = · К_р, (2.37)

Полученные данные используются для построения теоретический кривой вероятности превышения объема весеннего стока. Кривую строят на клетчатке вероятности (рис. 2.17). Для этого на оси абсцисс откладываются значения вероятностей Р до 100 %, на оси ординат – объемы стока W_р (тыс. м³). В начале ординат их значения равны нулю.

По кривой вероятности превышения для какой-либо величины стока W_р, отложенной на оси ординат, можно определить продолжительность времени (%), в течение которого любое рассматриваемое значение величины N было равно этому значению или превышало его.

Рис. 2.17. Кривая вероятности превышения объема стока

На графике (рис. 2.17) 25 % обеспеченности Р соответствует объем стока величины W = 3930 тыс. м³. Следовательно, появление стока более величины W возможно 25 раз из 100 лет, т. е. в каждый четвертый год.

По примерно аналогичной методике определяются и расходы воды в расчетные периоды года гидрографа стока (весенний, предпосевной, летне-осенних дождевых паводков и бытовой). Среднемноголетние модули поверхностного стока устанавливают по региональным формулам Белгипроводхоза в зависимости от показателей гидрографических характеристик речного водосбора (см. § 2.2.2).

Например, среднемноголетний максимальный модуль весеннего стока (л/с. км²) находят по формуле

(2.38)

где А_в.п. – параметр, отражающий совокупность климатических, почвенных и других показателей водосбора.

α, β, γ – соответственно озерность, заболоченность и лесистость площади водосбора, %.

Тогда расход воды в расчетном створе

Q = q · F, л/с (2.39)

Пересчет среднемноголетних значений расходов стока, для лет различной обеспеченности выполняется по вышеприведенной методике, как и его объем.

Основные понятия по гидрогеологии

В этом разделе рассматриваются способы обработки простейших гидрогеологических наблюдений, связанных с фильтрацией воды в грунте, потоком грунтовых вод, гидрогеологическим разрезом выбранного сечения местности. Эти данные используются при водобалансовых расчетах, изыскании возможностей сельскохозяйственного водоснабжения населенных пунктов и промышленных объектов из подземных водоисточников, строительстве гидротехнических сооружений. Для этого необходимо знать коэффициент фильтрации грунта, мощность и глубину расположения водоносного пласта, направление движения и расход грунтовых вод и т.д.

Воды, находящиеся в толще земной коры во всех физических состояниях (пар, лед, капельножидкая вода) называются подземными. Они образуются путем просачивания (инфильтрации) в земную толщу атмосферных осадков и поверхностных вод.

Наука, изучающая происхождение, распространение, режим, ресурсы и физико-химические свойства подземных вод называется гидрогеологией.

Подземные воды – один из основных источников питьевого и технического водоснабжения. В Республике Беларусь водозабор из подземных источников ежегодно составляет более 1 км^3.при общих запасах 16 км³.

⇐ Предыдущая 1 2 3 456 7 8 9 10 Следующая ⇒