Графический способ вычисления расхода воды

 

    Графический способ целесообразно применять при сложном распределении скоростей по глубине и ширине потока, обеспечив достаточно большое количество (не менее пяти) точек измерения скоростей течения на вертикали и число вертикалей в сечении N _u ³ 8. Расход воды вычисляется в следующем порядке:

    - на миллиметровой бумаге вычерчивается профиль поперечного сечения по расчетному уровню воды и приведенным к нему глубинам, с нанесением скоростных вертикалей;

    - вычерчиваются эпюры распределения скорости течения по вертикали и определяются средние скорости на вертикалях посредством планиметрирования площадей эпюр, выражающих элементарный расход воды на скоростных вертикалях;

    - на профиль живого сечения наносится плавная эпюра распределения средних скоростей на вертикали по ширине потока u (в);

    - на основе эпюры u (в) и профиля глубин строится эпюра распределения по ширине потока элементарного расхода воды q (в).

    - расход воды определяется как площадь эпюры q (в).

    Масштаб изображения эпюр распределения скоростей, глубин и удельных расходов должен выбираться таким, чтобы все элементы расхода воды, вычисляемые графическим способом, размещались на листе миллиметровой бумаги размером 407x288 или 407х576 мм.

 

Расчет характеристик речного стока

 

Общие положения

 

    При проведении инженерно-гидрометеорологических изысканий рассчитываются годовой, максимальный и минимальный сток различной обеспеченности. Выбор методов определяется наличием и качеством необходимой гидрометеорологической информации и информации о факторах хозяйственной деятельности. Расчеты, в зависимости от продолжительности периода наблюдений, выполняются для условий наличия, недостаточности и отсутствия данных гидрометеорологических наблюдений.

    Продолжительность периода наблюдений считают достаточной, если рассматриваемый период репрезентативен (представителен), а относительная средняя квадратическая погрешность расчетного значения исследуемой гидрологической характеристики не превышает 10 % для годового и сезонного стоков и 20 % — для максимального и минимального стоков. В этом случае следует использовать методы расчётов при наличии данных наблюдений.

    Если относительные средние квадратические погрешности превышают указанные пределы и период наблюдений нерепрезентативен, необходимо осуществить приведение рассматриваемой гидрологической характеристики к многолетнему периоду. В этом случае следует использовать методы расчета при недостаточности данных наблюдений.

    Определение расчетных гидрологических характеристик следует производить по однородным рядам наблюдений. Оценку однородности рядов гидрологических наблюдений осуществляют на основе генетического и статистического анализов исходных данных наблюдений. Генетический анализ условий формирования речного стока заключается в выявлении физических причин, обусловливающих неоднородность исходных данных наблюдений. Для количественной оценки статистической однородности применяют критерии Смирнова — Граббса и Диксона критерий Фишера и критерий Стьюдента.

    Критические значения статистик критериев однородности с учетом автокорреляции между смежными членами анализируемой последовательности и асимметрии эмпирического распределения приведены в Рекомендациях [12].

    Для рек, в бассейнах которых имеет место интенсивная хозяйственная деятельность, существенно нарушающая естественный гидрологический режим рек, определение расчетных гидрологических характеристик производят по двум расчетным схемам.

1. Гидрологические ряды наблюдений приводятся к естественным

однородным стационарным условиям воднобалансовыми и регрессионными методами [8, 9,] с введением в расчетное значение гидрологической характеристики, полученной по естественному ряду поправки на влияние хозяйственной деятельности, численно равной разность между бытовым и естественным стоками за каждый год. Значение поправки расчетной вероятности превышения определяют по кривой распределения поправок.

2. Гидрологические ряды наблюдений приводятся к бытовому стоку за

весь период наблюдений воднобалансовыми и регрессионными методами в предположении, что сложившийся комплекс хозяйственной деятельности с учетом реальных планов развития народного хозяйства действовал с начала наблюдений. Восстановленный ряд проверяют на однородность. Определение расчетных гидрологических характеристик в этом случае производят по данным за весь период наблюдений без введения поправок на хозяйственную деятельность.

    Приведение речного стока к естественным условиям не производят, если суммарное значение его изменений не выходит за пределы случайной средней квадратической погрешности исходных данных наблюдений.

    Методология предлагаемых двух расчетных схем может быть применена для расчетов основных гидрологических характеристик с учетом влияния возможного регионального антропогенного изменения климата.

При использовании нескольких независимых (не более трех) методов расчета окончательное расчетное значение рассматриваемой гидрологической характеристики g определяют по формуле

,                                                        (16)

где q_i — значение рассматриваемой гидрологической характеристики, определенное различными методами;

  — абсолютные дисперсии погрешностей расчетных значений для каждого метода;

k — число методов.

    При проектировании водохозяйственных объектов допускается использование стохастических моделей колебаний стока рек, позволяющих моделировать искусственные ряды гидрометеорологических характеристик требуемой продолжительности. В качестве модели многолетних колебаний стока используют простую цепь Маркова [15, 16].

    Моделирование рядов сезонных (месячных) значений стока осуществляют на основе периодических стохастических моделей различной степени сложности. При наличии продолжительных рядов наблюдений допускается использование метода фрагментов с учетом зависимости внутригодового распределения стока от водности года.