гидрология. Курсовая гидрология. 1. зенні жылды аындысын есептеу

• Название: 1. зенні жылды аындысын есептеу
• Анкор: гидрология
• Дата: 16.05.2022
• Размер: 342.66 Kb.
• Имя файла: Курсовая гидрология.docx
• Тип: Документы; #531716
• страница: 1 из 3

1. Өзеннің жылдық ағындысын есептеу
Су шаруашылығы мәселелері су ресурстарын кешенді пайдалану кезінде, яғни берілген аумақтың су ресурстарын экономиканың барлық салаларын қамтамасыз ете отырып пайдаланғанда ұтымдырақ шешіледі.

Су ресурстарын сарқылып кетуден және ластанудан сақтау ұтымды пайдалану кезінде өте маңызды рөл атқарады. Басқа маңызды бағыттарының бірі судың қатерлі әсерімен күресу. Нақтырақ айтқанда: су басумен, сел көшкінімен, топан сумен, тасқын, су эррозиясымен, өзен˗көлдің жағалауларын шайып кетумен, жардың пайда болуымен, қар жылжуымен, қар басумен күресудегі инженерлік шараларды дамыту және территорияны инженерлік қорғау, т.б.

Осылайша жоғарыда көрсетілген барлық тапсырмалардың шешімін табу үшін есептік қамтамасыздықтың су ағындысын анықтау қажет. Мұнда негізгі гидрологиялық сипаттамалар болып келесі тізімдегілер есептеледі:

• 
  Су шығыны - Q, м³/с;
  
• 
  Су көлемі -V, W, м³;
  
• 
  Ағынды модулі - q, М, л/(с ∙км²);
  
• 
  Ағынды қабаты - h, мм.
  

Есептік қамтамасыздықтың су шығыны мына формулалар арқылы анықталады:
Q_p= Q_o∙ k_p, ( 1 )
W_p = W_o∙ k_p, ( 2 )
h_p = h_o∙ k_p , ( 3 )
M_p = M_o∙ k_p , ( 4 )
Мұнда: Q_o, W_o, h_o, M_o – (норма) су өтімінің орташа көпжылдық өлшемдері:

Q_o – орташа көпжылдық су өтімі, (норма,) м³/с;

W_o – орташа көпжылдық су көлемі, (норма) м³;

h_o– орташа көпжылдық ағынды қабаты, (норма) мм;

M_o– орташа көпжылдық ағынды модулі, (норма) л/(с ∙км²);

k_p – Р% есептік қамтамасыздықтың су өтімінің модульдік коэффициенті. Есептеу жолы:

k_p = f ( C_v , C_s , p%), ( 5 )
Мұнда: C_v – ағынның вариация коэффициенті;

C_s – ағынның ассиметрия коэффициенті;

P – ағынның қамтамасыздық коэффициенті, %.

Өз кезегінде негізгі гидрологиялық сипаттамалар бір˗бірімен келесі көрсеткіштер арқылы байланысты:

W_o = Q_o∙ Т, м² ( 6 )
, л/(с ∙км²) ( 7 )

немесе , л/(с ∙км²) ( 8 )


 , мм ( 9 )
Мұнда : F – су жинау алабы, км²;

T– уақыт интервалы (жыл – 31,5∙10⁶ с, ай – 2,63∙10⁶ с, күн – 86400 с).

Есептік қамтамасыздықтың су өтімін анықтау үшін ағынның статистикалық параметрлерін (қамтамасыздық қисығының параметрлері) табу керек:

1. 
   Ағын нормасы - немесе W_o,h_o, M_o;
   
2. 
   вариация коэффициенті - ;
   
3. 
   Асимметрия коэффициенті- ;
   
4. 
   Корреляция коэффициенті - .
   

Жалпы алғанда су өтімінің статистикалық параметрлерінің жылдық өлшемдерін анықтауда ағын жайлы ақпараттардың болуының келесі жағдайлары бар, соған байланысты гидрологиялық сипатттамаларды есептеу тәсілдері де:

а) гидрометриялық бақылау мәліметтері жеткілікті болуы;

б) гидрометриялық бақылау мәліметтері жеткіліксіз болуы;

в) гидрометриялық бақылау мәліметтері мүлде болмауы.
1.1. Жылдық ағынды үлестірімі қисығының параметрлерін моменттер әдісімен бағалау
Гидрометриялық бақылау уақыты (қатары) жеткілікті болған жағдайда ГЕС анықтау жыл сайынғы ағындының асып кету ықтималдылығының үлестірімінің аналитикалық функциясын пайдалана отырып табылады. Бақылау қатары жеткілікті болып есептеледі, егер: қарастырылып отырған кезең толық кезеңді сипаттай алса (репрезетативті) және қарастырылып отырған гидрологиялық сипаттаманың есептік мәнінен салыстырмалы орташа квадраттық қателік өлшемі 10%˗дан аспауы қажет.

Қатардың статистикалық сипаттамасының кездейсоқ қателіктері (әдетте орташа квадраттық қателікпен бағаланады) «n» қатардың санына және қарастырылып отырған кездейсоқ өлшемнің (таңдалған мәндер бойынша анықталатын белгісіз параметрлерді қоса алғанда) үлестірім заңына байланысты. Практикалық есептеулерде үлкен қателіксіз келесі формулаларды қолдануға болады. Бақылау қатарының статистикалық сипаттамаларының салыстырмалы орташа квадраттық қателіктері формуласы:

(10)
(11)
(12)
(13)
Мұнда: – вариация коэффициенті;

– корреляция коэффициенті;

n – бақылау жылдарының саны.

Бақылау қатарларының статистикалық сипаттамалырының кездейсоқ қателіктерін бағалау статистикалық сынақ (Монте – Карло әдісі) әдісімен алынады. және статистикалық сипаттамаларын анықтау (≤10%) үлкен дәлдікпен тек бақылау қатары n 100˗ден асқанда. Сондықтан практикада кейде және _{гидрологиялық біртекті аудандағы бір топқа жататын өзендердің бақылау қатары ұзағырақ болып табылатындарын қоса отырып, мәндерінің орташасын алады. Және де үлкен дәлдікпен салыстырмалы орташа квадраттық қателікті} бен кезінде екінші және үшінші факторларды (10 және 11) формулада алып тастаса, есептеуге ыңғайлы.
Онда: (14)
(15)
Бақылау мәліметтері болған жағдайда су өтімінің статистикалық параметрлерінің жылдық өлшемдерін келесі әдіспен анықтайды:

• 
  Шындыққа жақын әдісі;
  
• 
  моменттер әдісі;
  
• 
  графо-аналитикалық әдіс ( Г.А. Алексеев әдісі).
  

Практикалық есептеулерде <0,5 болған жағдайда моменттер әдісін пайдаланған дұрыс, сәйкесінше > 0,5 болғанда ең үлкен шынайылық әдісі, ал графо˗аналитикалық әдіст ˗ның кез келген мәнінде қолдануға келеді

1˗ Тапсырма. Қақпатас өзені – Қақпатас өзені сағасынан 1,0 км жоғары аумақ тұстамасындағы жылдық су өтімін берілген қамтамасыздық мәні Р (Р = 95%) кезінде анықтау.

Берілген мәліметтер: орташа жылдық су шығыны (м³/с) Қақпатас өзені – Қақпатас өзені сағасынан 1,0 км жоғары аумақ тұстамасындағы жылдық бақылау қатары (1948… 1959) (кесте 1).

Есептеулерді орындау тәртібі келесідей:

1. Өзен ағынының көпжылдық орташа мәліметтері анықталады (орташа жылдық су шығынын есептеу кезінде жеңіл болу үшін кему ретімен орнатқан дұрыс)(кесте 2):

, (16)
Мұнда: – орташа - жылдық су шығыны;

n – бақылау жасалған жылдар саны.

Сонда, м³/с.


Кесте 1.Ргайты өз. – Ргайты өзені сағасынан 1,0 км жоғары аумақтағы өзеннің орташа айлық су шығындары [1]

n/n	Жылдар	Орташа айлық және орташа жылдық су шығындары, м3/с
		I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Жыл
1	1940	0,56	0,89	1,16	2,21	3,89	1,68	0,46	0,55	0,54	0,63	1,28	1,05	1,24
2	1941	0,45	0,42	1,86	2,20	2,85	1,63	(0,39)	(0,16)	(0,16)	(0,20)	(0,52)	(0,37)	(0,93)
3	1946	0,64	0,72	1,73	5,54	5,41	2,53	1,62	0,89	0,63	0,45	0,80	0,64	1,80
4	1947	0,65	0,76	1,27	1,37	1,41	1,35	0,52	0,33	0,42	0,50	0,67	0,53	0,82
5	1948	0,68	0,99	1,40	6,63	5,31	1,38	0,37	0,21	0,32	0,57	0,58	0,47	1,58
6	1949	0,37	0,47	0,58	3,19	6,87	3,23	1,39	0,61	0,76	0,76	0,67	0,47	1,61
7	1950	0,24	0,38	0,74	1,85	1,82	0,77	0,43	0,10	0,20	0,33	0,40	0,40	0,64
8	1951	0,35	0,40	0,73	1,28	1,13	0,57	0,16	0,050	0,11	0,79	0,88	1,62	0,67
9	1952	1,97	1,70	1,75	6,75	6,08	3,26	2,40	0,74	0,63	0,82	1,33	1,54	2,42
10	1953	1,04	0,75	3,07	4,52	3,52	1,63	0,63	0,39	0,35	0,61	0,64	0,73	1,49
11	1954	0,55	0,44	0,73	3,36	1,94	1,99	0,91	0,44	0,44	0,45	0,45	0,25	1,00
12	1955	0,42	0,52	1,36	3,65	4,48	1,21	0,47	0,24	0,30	0,37	0,40	0,42	1,15
13	1956	0,32	0,49	0,92	4,19	2,70	1,27	0,29	0,17	0,21	0,36	0,47	0,39	0,98
14	1957	0,22	0,37	0,63	0,92	0,55	0,30	0,17	0,11	0,12	0,19	0,32	0,40	0,36
15	1958	0,22	1,16	1,89	8,34	8,57	7,24	3,21	1,49	1,08	1,11	0,96	0,78	3,00
16	1959	0,73	0,82	1,92	(16,3)	(6,36)	2,87	1,48	0,85	0,83	0,90	0,71	0,71	(2,87)
17	1960	0,81	1,09	1,78	3,69	5,74	3,24	1,54	0,80	0,64	0,80	0,78	0,78	1,81
18	1961	0,73	0,67	1,93	4,07	2,20	1,00	0,45	0,32	0,39	0,69	0,79	0,65	1,16
19	1962	0,47	0,73	0,78	0,67	0,90	0,45	0,26	0,050	0,13	0,25	0,37	0,34	0,45

Кесте 2. Ргайты өз. – Ргайты өзені сағасынан 1,0 км жоғары аумақтағы өзеннің жылдық ағыны өзгергіштік коэффициентін моменттер әдісімен есептеу [1]

n/n	Жылдар	Су шығыны Qi , м3/с	Су шығыны кему ретімен Qуб, м3/с	Ағынның модульді коэффициенті кi =	Модульді коэффициенттің орташадан ауытқуы ki -1	(ki -1)2	Ағынның эмпирикалық қамтамасыздану мөлшері P = *100%	(ki -1)3
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	1940	1,24	3,00	2,30	1,30	1,69	5	2,197
2	1941	(0,93)	(2,87)	2,20	1,20	1,44	10	1,728
3	1946	1,80	2,42	1,86	0,86	0,74	15	0,636
4	1947	0,82	1,81	1,39	0,39	0,1521	20	0,059
5	1948	1,58	1,80	1,38	0,38	0,145	25	0,054
6	1949	1,61	1,61	1,23	0,23	0,053	30	0,012
7	1950	0,64	1,58	1,21	0,21	0,045	35	0,009
8	1951	0,67	1,9	1,14	0,14	0,0196	40	0,002
9	1952	2,42	1,24	0,95	-0,05	0,0025	45	0,0001
10	1953	1,49	1,16	0,89	-0,11	0,0121	50	0,001
11	1954	1,00	1,15	0,88	-0,12	0,0144	55	0,0017
12	1955	1,15	1,00	0,76	-0,24	0,0576	60	0,013
13	1956	0,98	0,98	0,75	-0,25	0,0625	65	0,015
14	1957	0,36	(0,93)	0,71	-0,29	0,0841	70	0,024
15	1958	3,00	0,82	0,63	-0,37	0,1369	75	0,050
16	1959	(2,87)	0,67	0,51	-0,49	0,2401	80	0,117
17	1960	1,81	0,64	0,49	-0,51	0,2601	85	0,132
18	1961	1,16	0,45	0,34	-0,66	0,4356	90	0,287
19	1962	0,45	0,36	0,27	-0,73	0,5329	95	0,389
		∑=25,98		∑=19,89		∑=6,1235		∑=5,7268

2. Есептердің дұрыстығы тексеріледі, келесі шарттар қанағаттандырылуы қажет:
(17)




3. Өзгергіштік коэффициенті және бейсимметрия коэффициенттері есептеледі:
(18)
(19)
4. Бақылау қатарының жеткіліктілігі анықталады:
(20)
(21)
5. Өзгергіштік және бейсимметрия коэффициентінің есептік шамалары мына формулалар арқылы анықталады.




Мұндағы, а₁, …, а₆ және b₁, …, b₆ - 3 және 4 кестеден анықталатын коэффициенттер

6. а₁, …, а₆ және b₁, …, b₆ коэффициенттерін анықтау үшін іргелес қатарлар арасындағы автокорреляция коэффициентін r(1) есептеледі:

(24)

Формуладағы: (25)
(26)

Корреляция коэффициентін анықтауға арналған есептеулер 5-кестеде көрсетілген:

.
7. С_s/C_v=2,08/1,14≈1,84 қатынасы анықталды. 3 және 4 кестеде С_s/C_v=2 қатынасы және корреляция коэффициенті r(1)=0,13 пайдаланылып, а₁, …, а₆ және b₁, …, b₆ коэффициенттерінің мәндері табылды.
Кесте 3. а₁, … а₆ коэффициенттерінің мәндері [1]

Сs/Cv қатынасының мәні	r(t)
2	0 0,3 0,5	0 0 0	0,19 0,22 0,18	0,99 0,99 0,98	-0,88 -0,41 0,41	0,01 0,01 0,02	1,54 1,51 1,47
3	0 0,3 0,5	0 0 0	0,69 1,15 1,75	0,95 1,02 1,00	- 1,34 - 7,63 - 11,79	0,01 - 0,04 - 0,05	6,78 12,38 21,13

Кесте 4. b₁, …, b₆ коэффициенттерінің мәндері [1]

r(1)	b1	b2	b3	b4	b5	b6
0 0,3 0,5	0,03 0,03 0,03	2,00 1,77 1,63	0,92 0,93 0,92	-5,09 -3,45 -0,97	0,03 0,03 0,03	8,10 8,03 7,94

а₁ = 0; а₂ = 0,8; а₃ = 0,98; а₄ = 0,41; а₅ = 0,02; а₆ = 1,47;

b₁ = 0,03; b₂ = 1,63; b₃ = 0,92; b₄ = - 0,97; b₅ = 0,03; b ₆ = 7,94.
_{8. Осылайша өзгергіштік (Cv) және бейсимметрия (Сs) коэффициенттерінің есептік мәндері анықталады:}




9. Өзгергіштік және бейсимметрия коэффициенттерінің қатынасы табылады:

.

10. Өзен ағынының қамтамасыздану мөлшерінің эмпирикалық қисығы тұрғызылады. Алдын ала мына формула бойынша эмпирикалық қамтамасыздану мөлшері анықталып алынады.
(27)
Бұл формуладағы: m - кему ретінде жазылған су шығынының реттік нөмірі

n – қатардың жалпы саны
2-кестедегі (5 баған) және Р% (8 баған) шамаларының мәндеріне байланысты Қақпатас өзені су шығынының эмпирикалық қамтамасыздық қисығы тұрғызылды(1-сурет [2]).

Кесте 5. Гидрологиялық қатардың іргелес мүшелері арасындағы автокорреляция коэффицентін ( r(1)) есептеу

Ргайты өз. – Ргайты өзені сағасынан 1,0 км жоғары [1]

n/n	Жылдар	і –жылдағы су шығыны Qi , м3/с	(i +1) жылдағы су шығыны Qi+1 , м3/с	і –жылдағы су шығынының орташадан ауытқуы (Qi – Q1), м3/с	(i +1) жылдағы су шығынының орташадан ауытқуы (Qi+1 – Q2) , м3/с	(Qi – Q1)2	(Qi+1 – Q2)2	(Qi – Q1)(Qi+1 – Q2)
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	1940	1,24	(0,93)	+0,12	+0,43	0,0144	0,1849	0,0516
2	1941	(0,93)	1,80	+0,43	-0,44	0,1849	0,1936	0,1892
3	1946	1,80	0,82	-0,44	+0,54	0,1936	0,2916	0,2376
4	1947	0,82	1,58	+0,54	-0,22	0,2916	0,0484	0,1188
5	1948	1,58	1,61	-0,22	-0,25	0,0484	0,0625	0,055
6	1949	1,61	0,64	-0,25	+0,72	0,0625	0,5184	0,18
7	1950	0,64	0,67	+0,72	+0,69	0,5184	0,4761	0,4968
8	1951	0,67	2,42	+0,69	-1,06	0,4761	1,1236	0,7314
9	1952	2,42	1,49	-1,06	-0,13	1,1236	0,0169	0,1378
10	1953	1,49	1,00	-0,13	+0,36	0,0169	0,1296	0,0468
11	1954	1,00	1,15	+0,36	+0,21	0,1296	0,0441	0,0756
12	1955	1,15	0,98	+0,21	+0,38	0,0441	0,1444	0,0798
13	1956	0,98	0,36	+0,38	+1	0,1444	1	1,38
14	1957	0,36	3,00	+1	-1,64	1	2,6896	2,64
15	1958	3,00	(2,87)	-1,64	-1,51	2,6896	2,2801	2,4764
16	1959	(2,87)	1,81	-1,51	-0,45	2,2801	0,2025	0,6795
17	1960	1,81	1,16	-0,45	+0,2	0,2025	0,04	0,09
18	1961	1,16	0,45	+0,2	+0,91	0,04	0,8281	0,182
19	1962	0,45	1,24	+0,91	+0,12	0,8281	0,0144	0,1092
		∑=25,98 Орт=1,36	∑=25,98			∑=10,28	∑=10,28	∑=9,9575

м³/с; м³/с

∑( - )( ) = 9,9597. ∑ ( - )² = 10,28. ∑( )² =10,28
11. 6-кестедегі қатынасы және С_v=0,655 өзгергіштік коэффициенті пайдаланылып, Қақпатас өзені су шығынының теоретикалық қамтамасыздық қисығы тұрғызылды(сурет-1 [2]).
Кесте 6. Ргайты өз. – Ргайты өзені сағасынан 1,0 км жоғары аумақтағы өзен тұстамасындағы С_v=0,655 және С_s=1,5C_v кезіндегі жылдық ағынның қамтамасыздық қисығының теоретикалық ординаталары.

Қамтамасыздық, Р%	0,1	1	3	5	10	25	50	75	90	95	97	99
Ағынның модульды коэффициенті, Кр	3,844	2,97	2,50	2,256	1,91	1,374	0,878	0,494	0,133	0,160	0,115	0,056

12. Өзеннің жылдық ағынының теоретикалық қамтамасыздық қисығының статистикалық параметрлері мына мәндерге тең болды:


Ағынды нормасының орташа салыстырмалы қателігі ( ) 5-10%-дан және өзгергіштік коэффициентінің қателігі ( ) 10-15%-дан аспау керек. Бұл жағдайда . Бірақ біз м³/с тең деп қабылдай береміз.







13. Тапсырмаға сәйкес 95% қамтамасыздық кезіндегі өзеннің есептік су шығыны анықталды:

м³/с