Расчет внутригодового распределения стока при наличии данных гидрометрических наблюдений

 

Основной способ расчета календарного внутригодового распределения стока – метод компоновки, который применим при ряде наблюдений n > 10 лет. При ряде наблюдений более 20 лет применим и метод реального года.

Метод компоновки. В современном представлении метод разработан В. Г. Андреяновым.

Программой курса предусмотрено выполнение расчетно-графической работы по внутригодовому распределению стока с применением этого метода. Здесь же рассмотрим общие положения метода компоновки.

Расчет методом компоновки делится на две части: межсезонное и внутрисезонное распределение стока (по месяцам или декадам).

Межсезонное распределение стока. При расчете год делится на два основных периода: многоводный и маловодный. Один из периодов для большей детализации делится на два сезона. Всего в году должно быть не более 3-х сезонов.

В зависимости от типа внутригодового распределения стока и целей водопотребления один из периодов принимается лимитирующим.

Лимитирующий – это критический период в отношении использования стока. Внутри лимитирующего периода выделяется лимитирующий сезон (рис. 13. 2. 1. 1, 13. 2. 1. 2, 13. 2. 1. 2).

Расчет внутригодового распределения стока ведут не по календарным годам, а по водохозяйственным, которые начинаются с многоводного периода. Сроки сезонов назначают едиными для всех лет ряда с округлением их до целого месяца.

При расчете по методу компоновки необходимо соблюдать равенство годового стока сумме стока за отдельные сезоны, для чего Андреянов рекомендует принимать одинаковую обеспеченность годового стока, стока лимитирующего периода и лимитирующего сезона.

Примеры:

Год

Многоводный период

Весна

Маловодный лимитирующий период (межень)

Лето

Лимитирующий сезон

Осень

Зима

 

Рис. 13. 2. 1. 1. Река с весенним половодьем. Сток используется для орошения.

 

Многоводный период

Весна

Маловодный лимитирующий период (межень)

Лето

Лимитирующий сезон

Осень

Зима

Год

 

 

Рис. 2. Река с весенним половодьем. Сток используется для энергетики

 

 

Год

 

Многоводный период

Лето

Маловодный лимитирующий период (межень)

Весна

Лимитирующий сезон

Осень

Зима

 

Рис. 3. Река с летним половодьем. Сток используется для орошения

Тогда сток за нелимитирующий сезон определится по разности между стоком лимитирующего периода и сезона:

 

Q_рг. = K_рг. Q_г; (98)

 

Q_{р. меж}= K_{р. меж} Q_меж; (99)

 

Q_{р. л-о}= K_{р. л-о} Q_л-о; (100)

 

Q_{р. з.}= Q_р.меж- Q_р.л-о; (101)

 

Q_р.в. = Q_р.г.- Q_р.меж. (102)

 

Следовательно, для вычисления внутригодового распределения стока по сезонам необходимо найти расход Q за год, межень и лето – осень, как среднеарифметические за многолетний период.

K_р%.- ординаты кривой обеспеченности. Зная P_% (она задается), K_р% можно определить по кривой обеспеченности или по таблицам Рыбкина (с учетом C_v и C_s)

Внутрисезонное распределение стока. Итак, мы имеем расходы за все сезоны и сумма их ровняется годовому расходуQ_г. Внутрисезонное распределение стока по месяцам зависит от водности сезона и потому расчет производится по трем группам водности:

многоводная группа - сток обеспеченностью Р_% < 33%;

средневодная группа – P_% от 33 до 66%;

маловодная группа – P_% > 66%.

Группу водности и соответствующие ей расходы и годы устанавливают в следующем порядке.

Для каждого сезона значения сезонного стока размещают по вертикали в порядке убывания и вычисляют их эмпирическую обеспеченность.

В соответствии с обеспеченностью ряд сезонных значений стока (по вертикали) разбивают на три группы водности.

Для каждой градации водности сезона суммируют месячные расходы с одинаковым порядковым номером внутри сезона. Подсчитывают суммы месячных расходов за сезон. Путем деления полученных сумм расходов за каждый месяц на сумму расходов за сезон находят относительное (в процентах) распределение стока по месяцам.

Умножая процентное внутрисезонное распределение стока на расчетный сток за сезон получаем значения месячных расходов за год расчетной обеспеченности. По данным месячным расходам строится гидрограф стока.

 

Вопросы для самоконтроля

1. Общие сведения о внутригодовом распределении стока.

2. Расчет внутригодового распределения стока при наличии данных гидрометрических наблюдений.

3. Основные методы определения параметров аналитической кривой.

4. Метод компоновки.

5. Межсезонное распределение стока.

6. Внутрисезонное распределение стока.

 

Список литературы

Основная

1. Михайлов, В. Н. Гидрология. [Текст]: учеб. для вузов / В. Н. Михайлов, А. Д. Добровольский, С. А. Добролюбов. – 3-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2008. – 463 с. - ISBN978-5-06-005815-4.

2. Бондаренко, Ю. В. Методы полевых гидрологических и метеорологических исследований. [Текст]: учеб. пособие / Ю. В. Бондаренко. – 2-е изд. доп. и исп. – Саратов.: Издательский центр «Наука», 2011. – 202 с. - ISBN 978-5-9999-0885-8.

3. Кожемяченко, И. В. Гидрометрия. [Текст]: учеб. пособие / И. В. Кожемяченко, Ю. В. Бондаренко, О. В. Гуцол, О. Н. Жихарева. - ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»; Саратов, 2010. – 160 с. - ISBN978-5-7011-0603-9.

 

Дополнительная

1. СП 11-103-97. Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства [Текст]. – М.: Госстрой РФ, 1997 г.

2. СП 33-101-2003. Определение основных гидрологических характеристик [Текст]. – М.: Госстрой РФ, 2004 г.

3. ГОСТ 19179-73. Гидрология суши. Термины и определения [Текст]. – М.: Госстандарт СССР, 1988 г.

4. Бондаренко, Ю. В. Климатология, метеорология и гидрология. [Текст]: учеб. пособие / Бондаренко Ю. В., Афонин В. В., Желудкова С. В. - ФГОУ ВПО «Саратовский ГАУ»; Саратов, 2010 – 183 с.

5. Базы данных, информационно-справочные и поисковые системы:

- электронная библиотека СГАУ - http://library.sgau.ru;

- научная электронная библиотека - http://еlibrary.sgau.ru/;

- электронные данные Росгидромета: http://meteorf.ru;

- электронные данные Государственного гидрологического института - http://www.hydrology.ru.

ЛЕКЦИЯ 14

МЕТОДЫ РАСЧЕТА ВНУТРИГОДОВОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ СТОКА

Метод реального года

Сущность метода в том, что из числа фактических гидрографов выбирают тот, у которого обеспеченность годового стока, лимитирующего периода и сезона близки к расчетной (заданной).

Порядок выполнения:

1) Выписывают в порядке убывания сток за год, за лимитирующий период и сезон.

2) Вычисляют их эмпирическую обеспеченность, P_%;

3) Выбирают реальный гидрограф, соответствующий поставленному требованию равенства обеспеченности годового стока и стока лимитирующего периода и сезона расчетной обеспеченности.

Расчетный годовой сток Q_г.р%, найденный по кривой обеспеченности, распределяется по месяцам в соответствии с процентным распределением в реальном году.

 

Построение кривой обеспеченности суточных расходов воды

 

Выше мы говорили о том, что распределение стока по месяцам и сезонам может быть представлено не только в хронологическом порядке, но и в виде убывания величин или в виде кривых обеспеченности. Эти кривые отражают распределение стока внутри года, в отличие от кривых обеспеченности средних годовых расходов, которые характеризуют сток и его распределение в многолетнем разрезе.

Существуют 2 способа построения кривой обеспеченности средних суточных расходов:

1) построение обобщенной (абсолютной) кривой;

2) построение средней кривой.

Построение обобщенной кривой предложено Д. И. Кочериным.

Для этого все среднесуточные расходы за n лет наблюдений располагают в порядке убывания и вычисляют обеспеченность P_% каждого члена ряда. Построение кривой трудоемко, т.к. получается очень много данных (за 10 лет = 365*10=3650 расходов).

2) Среднюю кривую обеспеченности суточных расходов строят по средним расходам различной обеспеченности, полученным по кривым обеспеченности за отдельные годы.

В Водном кадастре приведены расходы продолжительностью 30 суток (P_%= 8,3%), 90 суток (P_%= 25%), 180 суток (P_%=50%), 270 суток (Р_%= 75%), 355 суток (Р_%= 97%), а также годовой максимум и минимум.

Осредненные расходы и представляют собой ординаты средней кривой обеспеченности суточных расходов.

В пределах от 10 до 90% обобщенная и средняя кривые близки между собой. При установлении расчетного расхода ГЭС пользуются обобщенной кривой. В других случаях можно пользоваться и средней кривой обеспеченности.