Определение максимального мгновенного расхода весеннего половодья

Петербургский Государственный Университет Путей Сообщения

Кафедра: “Инженерная гидрология”

Задание №1, вариант №1

Выполнил: студент группы

МТ-802м-В  Даниленко Р.И.

Проверил:

Санкт – Петербург 20.12

Исходные данные для  выбранного варианта расчетов  приведены в прил. 2.

Центр водосбора реки расположен в 150 км юго-западней г. Перми (лесная зона).

Площадь водосбора F = 361 км².

Залесенность f_л = 85% (лес на водосборе расположен равномерно).

Заболоченность f_б = 3% (болота разных типов).

Озерность f_оз = 1%.

Расчетная обеспеченность р = 0,5%.

Площадь малого водосбора с задернованной поверхностью F_m = 0.5 км², длина водотока L = 1,5 км, уклон  I = 0.1.

Отметка нормального подпорного уровня воды в водохранилище (НПУ) = 25,3 м.

Отметка форсированного подпорного уровня воды в водохранилище (ФПУ) = 26.3 м.

Топографические кривые зависимости площади зеркала и объемов воды в водохранилище от уровня воды в нем (прил. 5).

1. Определим максимальный мгновенный расход весеннего половодья 2% обеспеченности по формуле (20), предварительно установив величины, входящих в неё параметров.

а) параметр, характеризующий дружность половодья; принимаем по реке-аналогу К_о = 0,008;

б) средний слой весеннего стока принимаем по карте Пособия (лист 6 прил. 1) h_о = 120 мм. Коэффициент вариации C_v = 0,25 (лист 8 прил.1 Пособие). Отношение C_s/C_v = 2 (лист 9 прил.1 Пособие). Величину ординаты кривой обеспеченности принимаем по прил. 4 (к заданию 2) при р = 0,5%, C_v = 0.25 и   C_s/C_v = 2  К_2% = 1,62.  По формуле (21) вычислим слой стока 0,5% обеспеченности:

h_2% = K_p% * h_o = 1.62 * 120 = 194 мм.

в) коэффициент δ =1,0, так как f_оз  менее 2%;

г) коэффициент залесенности определим по формуле (22) с параметрами а, n’, которые принимаем по табл. 21 Пособия:  а = 1,0, n’ = 0,22.

δ₁ = а/ ( f_л+ 1)ⁿ¹ = 1/ (85 + 1)^0.22 = 0,38;

д) коэффициент заболоченности определим по формуле (23), в которой параметр β принят по табл. 22 Пособия равным 0,7 (для болот разных типов):

δ₂ = 1 – β * ℓg (0.1 * f_b + 1) = 1 – 0.7 * ℓg (0.1 * 3 + 1) = 0.92.

е) коэффициент неравенства статистических параметров слоя стока и максимальных расходов принимаем по табл. 9 Пособия;  μ = 1,01 при р = 0,5% (при р=0,5% µ=1,01 при р=1% µ=1, при р=3% µ=0,98, р=5% µ=0,97);

ж) параметры редукции принимаем по табл. 10 Пособия  n = 0,17, b = 1 км²;

з) максимальный расход весеннего половодья:

Q_2% = K_o * h_2%* μ * δ * δ₁ * δ₂ * F / (F  +  b)ⁿ =

= 0,008 * 194 * 1,01 * 1 * 0,38 * 0,92 *361 / (361 + 1)^0,17 = 72,66 м³/с.

2. Определим максимальный мгновенный расход дождевого паводка 2% обеспеченности по формуле (25), предварительно установив её параметры:

а) максимальный мгновенный модуль дождевого стока 1% обеспеченности принимаем по карте Пособия (лист 12а прил. 1) q₂₀₀ = 0,2           м³/(с*км²);

б) переходной коэффициент к расходу 0,5% обеспеченности принят по Пособию (лист 13 прил. 1 и табл.8 прил.2) равным λ_2% = 1,2 (при р=0,5% λ=1,2. при р=3% λ=0,75, при р=5% λ=0,7);

в) коэффициент редукции максимального модуля стока принимаем по Пособию (лист 10 прил.1) равным n = 0,30;

г) коэффициент влияния проточных озер принимаем равным  δ = 1, так как проточных озер на водосборе нет;

д) коэффициент заболоченности вычислим по формуле (23) при β = 0,5:

δ₂ = 1 – β * ℓg (0.1 * f_b + 1)  = 1 – 0,5  * ℓg (0.1 * 3 + 1)  =0,94 ;

е) коэффициент, учитывающий влияние высоты водосбора принимаем равным δ₃ = 1 (п. 4.16 Пособия);   ж) максимальный мгновенный расход дождевого паводка:

Q_2% = q₂₀₀ * (200 / F)ⁿ * δ * δ₂ * δ₃ * λ_p% * F =

=  0,20 * (200/361)^0,3 * 1 * 0,94 * 1 * 1,2 * 420 = 79,37 м³/с.

з) среднесуточный максимальный расход дождевого паводка 2% обеспеченности определим по формуле (28), в которой параметр К_τ вычислим по формуле (29):

К_τ = В / (F+ 1)^m1 = 4,4  / (361 +1)^0,2 = 1,35

Параметры В, m₁ определены по табл. 15 прил. 2 Пособия (лист 11 прил. 1 для района 7): В = 4,4, m₁ = 0,2.

Q_с2% = Q_2% / K_τ =  79,37 / 1,35 = 58,8 м³/с.

3. Определим максимальный расход дождевого паводка 2% обеспеченности для малого водосбора по формуле (25), предварительно установив:

а) интенсивность ливня а_р%   для ливневого района 5 при р = 2%  принята равной  а_р%  = 1,16 (при р = 0,33%  а_р% = 1,26, при р = 1%  а_р% = 0,97, при р = 0,5%  а_р% = 1,16, при р = 3%  а_р% = 0,75, при р = 5%  а_р% = 0,7 мм/мин) [8];

б) коэффициент условий стока K_t; принимаем по таблице 6 равным  К_t = 0,86;

в) коэффициент площадной редукции максимального дождевого стока определим по формуле (27):

г)  максимальный расход дождевого паводка: 

Q_2%  = 16.7 * a_p% * K_t * F_m * φ  =

             = 16,7 * 1,16 * 0,86 * 0,2 * 2,5 = 8,33 м³/с.

4. Определим  трансформированный  максимальный расход воды весеннего половодья в нижнем бьефе водохранилищного узла по формуле (30), в которой коэффициент, учитывающий форму гидрографа стока принимаем для треугольной формы равным  β_в = 1.

Максимальный расход весеннего половодья расчетной обеспеченности  равен Q_2% = 77,6 м³/с. 

Объем стока половодья 2% обеспеченности (м³) определим по формуле:

W_2% = h_2% * F * 10³  = 194 * 361 * 10³ = 70,03 * 10⁶ м³.

Величину W_рег находим по формуле (31), в которой

W_фпу, W_пол – объемы воды в водохранилище при отметках ФПУ и НПУ соответственно (млн. м³); определяются по топографической кривой  W = f (H) (прил. 5).   

W_фпу  =  14,0 млн.м³, W_пол = 7,8 млн.м³.

W_рег = W_фпу -  W_пол  = 14,0 – 7,8 = 6,2 млн.м³.

Тогда,  трансформированный водохранилищем максимальный расход воды весеннего