Методика гидрологических расчётов. Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений
 Скачать 3.19 Mb.
|
|
5. Пример расчета внутригодового распределения стока методом компоновки для лет маловодной и очень маловодной градаций водности. Расчет внутригодового распределения стока методом компоновки производится в соответствии с требованиями, изложенными в разделе 9. Ниже дается пример расчета этим методом для р. Унжа - г. Макарьев за расчетный 67-летний период стоковых измерений для лет маловодной и очень маловодной градаций водности. В табл. 9-12 приводятся результаты расчета, характерные для отдельных его этапов. В табл. 9 даны результаты расчета сумм месячного стока воды (ΣQ i мес ) за водохозяйственный год, лимитирующие период, сезон и месяц для конкретных маловодных и очень маловодных лет. Данные табл. 10 демонстрируют расчет абсолютного (в объемных единицах) и относительного (в % от объема стока за ВГ) распределения речного стока по водохозяйственным периодам и сезонам в годы маловодной и очень маловодной градаций (групп) водности. В табл. 10 приведен расчет внутрисезонного распределения речного стока (ΣQ i мес ) по месяцам (Q i мес ) на примере лимитирующего сезона. Аналогичным образом выполняются 66 расчеты внутрисезонного распределения стока для других водохозяйственных периодов, в частности для нелимитирующих периода (НП) и сезона (НС). Результаты расчета внутрисезонного относительного (в % от сезонного) распределения месячного речного стока для маловодной группы водности сезонов даны в таблице 11. В основу расчета положены относительные (в % от объема стока за ВГ) данные о межсезонном (табл.9) и внутрисезонном распределениях стока (данные табл. 10 и 11 ), а также аналогичные данные для НП и НС и для других градаций водности, в частности, для группы очень маловодных лет. Значения стока за водохозяйственный год 75 и 95%- ной вероятности превышения, определены по соответствующей кривой обеспеченности. Таблица 9 Расчет сумм месячного стока воды (ΣQ i мес ) за водохозяйственный год, лимитирующие период, сезон и месяц для конкретных маловодных и очень маловодных лет № в порядк е убыван ия P,% Водохозяйствен ный год (ВГ), IV-III Лимитирующий период (ЛП), VII-III Лимитирующий сезон (ЛС), XII-III Лимитирующий месяц (ЛМ) ВГ ΣQ i мес К вг ЛП ΣQ i мес К лп ЛС ΣQ i мес К лс ЛМ ΣQ i мес К лм 46 67,8 1950 -51 1548 0,82 1947 -48 449 0,66 1916 -17 141 0,80 1960 -61 28,1 0,88 47 69,3 1948 -49 1526 0,80 1943 -44 445 0,66 1943 -44 135 0,77 1955 -56 27,8 0,86 48 70,8 1933 -34 1522 0,80 1932 -33 442 0,65 1939 -40 132 0,75 1947 -48 27,7 0,85 … … … … … … … … … … … … … … 57 84,1 1930 -31 1414 0,74 1933 -34 370 0,55 1906 -07 119 0,68 1937 -38 25,6 0,79 58 85,6 1951 -52 1357 0,72 1941 -42 366 0,54 1907 -08 117 0,67 1911 -12 24,6 0,75 59 87,2 1907 -08 1340 0,71 1937 -38 364 0,54 1908 -09 117 0,67 1910 -11 24,5 0,76 … … … … … … … … … … … … … … 64 94,5 1910 -11 1205 0,64 1901 -02 265 0,39 1941 -42 89,4 0,51 1951 -52 19,7 0,61 65 96,0 196 0- 61 119 1 0,6 3 194 4- 45 265 0,3 9 195 1- 52 86, 8 0,4 9 194 4-45 18,5 0,57 67 66 97,5 1897 -98 1156 0,61 1949 -50 253 0,37 1944 -45 83,2 0,47 1938 -39 17,6 0,54 67 99,0 1937 -38 955 0,50 1951 -52 247 0,37 1949 -50 77,0 0,44 1949 -50 15,6 0,48 Q за все 67 лет 1896 676 176 32,5 То же , в % от объема стока за ВГ 100 35,6 9,3 1,7 Таблица 10 Расчет абсолютного (в объемных единицах) и относительного (в % от объема стока за ВГ) межсезонного распределения речного стока в годы маловодной и очень маловодной градаций (групп) водности Водохозяй ственные периоды и сезоны Месяцы Средние многолетние значения Группа водности (градация вероятностей превышения) стока за ВГ ΣQ i мес в % от объема стока за ВГ Маловодная очень маловодная ΣQ i мес в % от объема стока за ВГ ΣQ i мес в % от объема стока за ВГ ВГ IV-III 1896 100 1460 100 1155 100 НП IV-VI 1220 64,4 1049 71,9 878 76,0 ЛП VII-III 676 35,6 411 28,1 277 24,0 НС VII-XI 500 26,3 283 19,3 182 15,8 ЛС XII-III 176 9,3 128 8,8 94,8 8,2 Вариант расчета с учетом стока лимитирующего месяца (минимального месячного стока) заданной вероятности превышения (75% и 95%) ЛМ II 32,5 1,7 26,5 1,8 20,0 1,7 Остальные месяцы ЛС XII-I, III 143 7,6 102 7,0 74,8 6,5 68 Таблица 11 Расчет внутрисезонного распределения речного стока (ΣQ i мес ) по месяцам (Q i мес ) на примере лимитирующего сезона № в порядке убывани я сезонно го стока Лимитирующий сезон (ЛС) ЛС ΣQ i мес за ЛС 1 2 3 4 Q i мес меся ц Q i мес меся ц Q i мес Мес яц Q i мес Мес яц … … … … … … … … … … … 46 1916- 17 140,5 38,6 XII 37,5 III 33,6 I 30,8 II 47 1943- 44 135,1 34,8 I 34,6 II 33,8 XII 31,9 III 48 1939- 40 132,3 56,8 XII 29,4 I 23,2 III 22,9 II … … … … … … … … … …, … 51 1912- 13 127,9 37,2 XII 34,3 I 28,2 III 28,2 II 52 1946- 47 126,1 42,3 XII 28,4 II 28,0 I 27,4 III 53 1955- 56 125,1 39,1 XII 29,2 I 29,0 III 27,8 II … … … … … … … … … … … 58 1907- 08 117,4 32,5 III 30,1 II 28,0 I 26,8 XII 59 1908- 09 117,2 32,0 III 28,9 XII 28,8 II 27,5 I … … … … … … … … … … … 64 1941- 42 89,4 25,7 XII 23,6 I 20,1 II 20,0 III 65 1951- 86,8 24,1 II 22,3 I 20,7 XII 19,7 III 69 52 66 1944- 45 83,2 25,2 III 20,0 II 19,5 I 18,5 XII 67 1949- 50 77,0 24,5 XII 20,0 III 16,9 I 15,6 II Итого по группе 2549 779 XII- 15 I-1 II-1 III-5 630 XII- 1 I-8 II-6 III-7 588 XII- 2 I-9 II-5 III-6 553 XII- 4 I-4 II-10 III-4 Принятое распределение в % от сезонного стока 100 30,6 XII 24,7 III 23,0 I 21,7 II Таблица 12 Внутрисезонное относительное (в % от сезонного) распределение месячного речного стока для маловодной группы водности сезонов Нелимитирующий период (НП) Нелимитирующий сезон (НС) Лимитирующий сезон (ЛС) IV V VI НП VI I VIII IX X XI НС XII I II III ЛС 27, 2 57, 7 15, 1 100 27, 0 16,7 12, 9 25, 5 17, 9 10 0 30, 6 23, 0 21, 7 24, 7 100 6. Пример расчета внутригодового распределения стока методом реального года Расчет внутригодового распределения стока методом реального года выполнен на примере р. Чулым – пгт. Балахта по данным о среднемесячных расходах воды за расчетный период с 1940 по 1980 гг. Он произведен в соответствии с методикой, изложенной в разделе 9 данных Методических рекомендаций. Рассмотрим основные этапы этого расчета: 70 1. Назначаются расчетные водохозяйственные периоды и составляется матрица среднемесячных расходов воды по водохозяйственным годам (табл.13), начинающимся с апреля (IV) - первого месяца нелимитирующего периода (НП). 2. По данным табл. 13 рассчитываются суммы среднемесячных расходов воды ( ΣQ м ) для каждого назначенного водохозяйственного года (ВГ) и входящих в него периодов и сезонов, а именно для нелимитирующего периода (НП), лимитирующего периода (ЛП), лимитирующего сезона (ЛС), нелимитирующего сезона (НС). Эти данные, а также аналогичные сведения для назначенного лимитирующего месяца (ЛМ) записываются для всех ВГ в рабочую таблицу, сокращенный вариант которой приведен ниже (табл. 14). На основе данных табл. 14 рассчитываются среднемесячные значения расходов воды путем деления сумм расходов соответствующих периодов или сезонов на число входящих в них месяцев. Результаты расчетов записываются в аналогичную таблицу (табл. 15). 3. На основе данных табл. 15 составляется таблица ранжированных в убывающем порядке сумм среднемесячных расходов воды для каждого расчетного внутригодового периода и сезона, а также для значений среднемесячных расходов воды лимитирующего месяца. В таблице 16 приведены в качестве иллюстрации сказанного некоторые из упомянутых ранжированных данных для ВГ, ЛП и ЛС. По данным табл. 17 для каждого расчетного внутригодового периода и сезона, а также для ЛМ с помощью методов, изложенных в разделе настоящих Методических рекомендаций, подбирается расчетная аналитическая кривая вероятностей превышения. Эта кривая используется как для решения прямой задачи – определения расчетной величины стока заданной вероятности превышения, так и обратной задачи – определения вероятности превышения по известному значению стока рассматриваемого расчетного водохозяйственного периода или сезона (месяца). 4. С учетом пороговых значений вероятности превышения стока, приведенных в разделе 9 настоящих Методических рекомендаций, ранжированные ряды стока за конкретные водохозяйственные годы разбиваются на пять групп водности – очень многоводную, многоводную, среднюю по водности, маловодную и очень маловодную. Для каждой группы водности создается таблица с данными о вероятности превышения сто ка за ВГ, ЛП, ЛС, ЛМ каждого из водохозяйственных годов, входящих в расчетную группу водности. Значения вероятности превышения среднемесячного стока за конкретный ВГ, ЛП, ЛС и ЛМ определяются по соответствующей кривой обеспеченности. Для наглядности сказанного в табл. 18 приведены значения вероятностей превышения 71 стока за ВГ, ЛП, ЛС и ЛМ каждого из водохозяйственных годов, входящих в очень маловодную группу водности (с обеспеченностью стока за ВГ более 83,3%). 5. По формуле раздела 9, принятой для объективного выбора характерного по водности водохозяйственного года, по значениям вероятностей превышения стока за ВГ, ЛП, ЛС и ЛМ, произведены расчеты ∆P% для каждого ВГ, входящего в группу очень маловодных лет. Оказалось, что наименьшее значение ∆P% свойственно 1945-46 ВГ. Этот ВГ и принят в качестве модели для характеристики внутригодового распределения стока вероятностью превышения 95% (табл. 18). 73 Таблица 13 Расходы воды (м 3 / с) р. Чулым– пгт. Балахта за конкретные месяцы отдельных водохозяйственных годов ВГ Месяцы водохозяйственного года IV V VI VII VIII IX X XI XII I II III 1940 – 41 18,0 43,0 41,0 19,0 9,00 12,0 11,0 8,00 5,00 1,00 1,00 1,00 1941 – 42 13,0 61,0 114,0 48,0 26,0 14,0 10,0 7,00 3,00 2,00 2,00 2,00 1942 - 43 8,0 40,0 74,0 35,0 16,0 15,0 12,0 8,00 4,00 3,00 2,00 2,00 1960 –61 8,00 38,0 76,0 33,0 20,0 16,0 11,0 5.00 4,00 3,00 2,00 3,00 1961 – 62 22,0 55,0 57,0 26,0 17,0 21,0 12,0 7,00 5,00 3,00 2,00 4,00 1962 - 63 15,0 78,0 54,0 22,0 13,0 9,00 14,0 5,00 4,00 2,00 2,00 3,00 1977 – 78 20,0 57,0 50,0 22,0 11,0 18,0 14,0 7,00 3,00 3,00 2,00 2,00 1978 – 79 13,0 47,0 58,0 20,0 15,0 11,0 10,0 5,00 4,00 3,00 2,00 2,00 1979 - 80 5,00 59,0 89,0 26,0 13,0 17,0 11,0 7,00 5,00 3,00 1,00 2,00 Среднее из всех 40 ВГ 12,825 53,775 65,875 27,375 16,725 14,875 12,575 6,375 3,950 2,325 1,600 2,050 74 Таблица 14 Суммы среднемесячных расходов воды р. Чулым– пгт. Балахта за водохозяйственные периоды, сезоны и месяц конкретных ВГ № п /п ВГ, IV-III НП, IV-VI ЛП, VII-III ЛС, XI-III НС, VII-X ЛМ, II 1 170 102 68 17 51 1 2 302 188 114 16 98 2 3 219 122 97 19 78 2 21 219 122 97 17 80 2 22 231 134 97 21 76 2 23 221 147 74 16 58 2 38 209 127 82 17 65 2 39 190 118 72 16 56 2 40 239 154 85 18 67 2 75 Таблица 15 C реднемесячные расходы воды р. Чулым– пгт. Балахта за водохозяйственные периоды, сезоны и месяц конкретных ВГ № п /п ВГ, IV-III НП, IV-VI ЛП, VII-III ЛС, XI-III НС, VII-X ЛМ, II 1 14,2 34,0 7,56 3,40 12,8 1,00 2 25,2 62,7 12,7 3,20 24,5 2,00 3 18,2 40,7 10,8 3,80 19,5 2,00 21 18,2 40,7 10,8 3,40 20,0 2,00 22 19,2 44,7 10,8 4,20 19,0 2,00 23 18,4 49,0 8,22 3,20 14,5 2,00 38 17,4 42,3 9,11 3,40 16,2 2,00 39 15,8 39,3 8,00 3,20 14,0 2,00 40 19,9 51,3 9,44 3,60 16,8 1,00 76 Таблица 16 Ранжированные в порядке убывания ряды сумм среднемесячных расходов воды р. Чулым– пгт. Балахта за водохозяйственные периоды, сезоны и месяц конкретных ВГ ВГ, IV-III НП, IV-VI ЛП, VII-III ЛС, XI-III НС, VII-X ЛМ, II ВГ ΣQ м ВГ ΣQ м ВГ ΣQ м ВГ ΣQ м ВГ ΣQ м ВГ ΣQ м 1946 308 1966 208 1946 152 1946 40,0 1946 122 1941 2,00 1941 302 1941 188 1972 143 1926 30,0 1972 122 1942 2,00 1959 292 1969 183 1954 135 1954 25,0 1954 110 1946 2,00 1960 219 1950 127 1947 83,0 1921 16,0 1967 67,0 1974 2,00 1942 219 1977 127 1967 82,0 1978 16,0 1975 67,0 1975 2,00 1975 215 1948 126 1977 82,0 1957 15,0 1979 67,0 1977 2,00 1951 160 1968 87,0 1968 61,0 1923 10,0 1968 5j,0 1940 1,00 1968 148 1967 83,0 1974 58,0 1946 9,00 1974 44,0 1943 1,00 1945 117 1945 72,0 1945 45,0 1925 9,00 1945 36,0 1079 1,00 77 Таблица 17 Вероятности превышения стока р. Чулым– пгт. Балахта за конкретные ВГ, ЛП, ЛС и ЛМ каждого из водохозяйственных годов, входящих в группу очень маловодных лет Расчетный период Конкретные водохозяйственные годы 1950 1978 1957 1963 1943 1940 1974 1967 1951 1968 1945 ВГ 73,17 75,61 78,05 80,49 82,93 85,37 87,80 90,24 92,68 95,12 97,56 ЛП 73,17 78,05 70,73 68,29 87,80 85,37 95,12 53,66 90,24 92,68 97,56 ЛС 90,24 53,66 56,10 31,71 92,68 36,59 70,73 58,54 87,80 85,37 97,56 ЛМ 80,49 58,54 73,17 36,59 95,12 92,68 51,22 68,29 85,37 70,73 87,89 78 Таблица 18 Относительное (в % от стока за ВГ) внутригодовое распределение месячного и сезонного стока р. Чулым– пгт. Балахта, определенное по модели стока выбранного по критерию ( ) характерного очень маловодного 1945 года Единица измерения Месяцы водохозяйственного года ВГ НП ЛП ЛС НС IV V VI VII VIII IX X XI XII I II III м 3 / c 15,4 32,4 13,7 10,2 8,5 6,0 6,0 2,6 1,7 1,7 0,9 0,9 100,0 61,5 38.5 7,8 30,7 79 7. Пример расчета внутригодового распределения стока методом среднего распределения стока за годы характерных градаций водности Расчет внутригодового распределения стока методом среднего распределения стока за годы характерных градаций водности выполнен на примере р. Оленёк–местн. Ярольин по данным о среднемесячных расходах воды за расчетный период с 1937 по 1984 гг. в соответствии с методикой, изложенной в разделе 9 данных Методических рекомендаций. Рассмотрим основные этапы этого расчета: 1. На основе анализа данных о среднемесячных расходах воды за весь рассматриваемый расчетный период и другой информации назначается первый месяц водохозяйственного года (май) и составляется матрица месячных объемов стока воды по водохозяйственным годам (табл. 19). 2. С учетом пороговых значений вероятности превышения, принятых в соответствии с рекомендациями раздела 9, ряд модульных коэффициентов стока (или самого стока) за водохозяйственные годы разбивается на пять групп водности – очень многоводную (1), многоводную (2), среднюю по водности (3), маловодную (4 ) и очень маловодную (5). С этой целью рассчитываются и ранжируются в убывающем порядке модульные коэффициенты стока (или сами значения стока) конкретных ВГ, для них определяются значения эмпирической обеспеченности и по принятым пороговым значениям вероятности превышения производится отнесение каждого ВГ к одной их пяти указанных групп водности (табл. 20). 3. Для каждой из пяти групп водности создается рабочая таблица с данными об объемах стока воды за каждый из 1 2 месяцев всех ВГ, вхо дящих в эту группу. Рассчитываются для каждого месяца средние арифметические значения стока за все ВГ, входящие в рассматриваемую группу водности. По этим средним месячным значениям путем их суммир о вания за все 1 2 месяцев ВГ определяется их годовая сумма. Путем последовательного деления средних месячных значений на эту сумму определяются их доли от годового стока, которые обычно выражаются в процентах. Эти доли или процентные отношения принимаются в качестве расчетного среднего относительного распределения стока за ВГ для рассматриваемой группы характерных по водности лет, например – для очень маловодных лет. Результаты расчета среднего относительного внутригодового распределения стока для каждой из 5 характерных групп водности по рассматриваемой реке приведены в табл. 21. Для сравнения в этой таблице помещены также относительные значения месячного стока, рассчитанные для всех 47 ВГ расчетного многолетнего периода. 80 4. Зная значение стока воды за ВГ заданной вероятности превышения и процентное распределение месячного стока соответствующей группы водности, легко рассчитать (путем их перемножения и деления произведения на 100) распределение стока в абсолютных единицах его измерения (объемах стока, расходах воды или в мм слоя воды). |