ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 5
ПО ДИСЦИПЛИНЕ
МОНИТОРИНГ СРЕДЫОБИТАНИЯ
РАСЧЕТ ОСНОВНЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ И ГИДРАВЛИЧЕСКИХ
ХАРАКТЕРИСТИК ВОДОТОКА – ПРИЕМНИКА СТОЧНЫХ ВОД
НОВОСИБИРСК
СГУГиТ
Цель работы: определить среднемесячный расход воды водотока, являющегося приемником сточных вод и его основные гидрологические и гидравлические характеристики.
Порядок выполнения работы:
1. В соответствии с вариантом, который определяется по последней цифре в номере таблиц 3.1.1 – 3.1.25 определить наименьший среднемесячный расход воды года 95% обеспеченности по данным многолетних наблюдений за водным режимом водотока.
2. По выполненным расчетам построить эмпирическую кривую обеспеченности среднегодовых расходов воды реки.
3. По данным таблиц 3.2.1– 3.2.25 (в зависимости от номера варианта) определить гидравлические характеристики водотока: средние значения скорости течения, глубины и ширины русла, соответствующие наименьшему среднемесячному расходу воды года 95 % обеспеченности. По полученным данным рассчитать коэффициент турбулентной диффузии.
4. По данным табл. 3.3 рассчитать коэффициент извилистости участка реки между местом выпуска сточных вод и ближайшим, расположенным ниже по течению пунктом водопользования. Принять, что извилистость реки на всем участке одинакова и не зависит от места расположения контрольного створа.
5. Сделать вывод учитывая ответы на следующие вопросы:
– каковы гидрологические и гидравлические условия в водоприемнике для разбавления сточных вод?
– какой месяц года является наименее благоприятным для разбавления и смешения сточных вод с природными водами?
6. Оформить практическую работу в соответствии с требованиями.
1. Определение наименьшего среднемесячного расхода воды года 95% обеспеченности.
Основными гидрологическими и гидравлическими характеристиками водотока-приемника сточных вод, определяющими условия водоотведения и гидродинамические особенности процесса разбавления, являются следующие величины:
- наименьший среднемесячный расход воды в реке года 95% обеспеченности;
- средняя скорость речного потока, средняя глубина и ширина русла, соответствующие наименьшему среднемесячному расходу воды 95% обеспеченности;
- коэффициент извилистости участка реки;
- коэффициент турбулентной диффузии.
Величина среднемесячного расхода воды года 95% обеспеченности (Q95) определяется по данным наблюдений за расходами воды реки за многолетний период в следующей последовательности:
Ø за каждый год по средним месячным расходам воды вычисляются среднегодовые значения (Q');
Ø по рассчитанным среднегодовым расходам воды на клебчатке вероятности строится кривая обеспеченности, по которой определяется значение расхода воды года 95% обеспеченности (
);
Ø по фактическим данным подбирается конкретный год, средний годовой расход воды за который Q' близок значению расхода воды года 95% обеспеченности (Q'≈Q'95%);
Ø из среднемесячных расходов воды подобранного фактического года выбирается наименьшее значение (Q95).
Среднегодовое значение расхода (Q', м3/с) определяется по формуле:
Q'= 
, (2.1)
где Qi – средние месячные расходы воды, м3/с.
Для построения эмпирической кривой обеспеченности среднегодовые расходы воды рассматриваются виде статического ряда, т.е. ряда, расположенного в виде убывающем порядке. Для каждого члена ряда значения расхода воды вычисляется вероятность превышение эмпирических точек (P,%) по формуле:
P= 
(2.2)
где m - порядковый номер члена ряда расходов воды, расположенных в убывающем порядке;
M – общее число членов ряда.
Для примера в табл. 2.1 приведен порядок вычисления параметров кривой обеспеченности средних годовых расходов воды реки Обь, город Новосибирск.
Таблица 2.1 – Расчет эмпирической кривой обеспеченности среднегодовых расходов реки Обь в створе, город Салехард, 1919 – 1960
| Год | Расход воды Q', м3/с | №№ п/п m | В убывающем порядке | Обеспеченность, Р, % | |
| год | Расход воды Q', м3/с | ||||
| 92,1 | 258,0 | 2,3 | |||
| 80,7 | 240,0 | 4,7 | |||
| 81,3 | 216,0 | 7,0 | |||
| 172,0 | 214,0 | 9,3 | |||
| 178,0 | 207,0 | 11,6 | |||
| 62,4 | 178,0 | 14,0 | |||
| 142,0 | 173,0 | 16,3 | |||
| 258,0 | … | … | … | … | |
| 207,0 | 68,0 | 90,7 | |||
| … | … | 62,4 | 93,0 | ||
| 156,0 | 62,2 | 95,3 | |||
| 112,0 | М=42 | 41,7 | 97,7 |
В колонку 2 табл. 2.1 записываются среднегодовые значения в хронологическом порядке, в колонку 5 – расположенные в убывающем порядке. В колонку 4 записываются года, соответствующие ранжированным расходам воды. Номера записываются в колонку 3, при этом члену ряда расходов воды с максимальным значением присваивается номер 1, а члену ряда с наименьшим значением присваивается номер М.
Если за период наблюдений было два или более одинаковых значений расхода воды, то в табл. 2.1 они повторяются так, что число М остается одинаковым для хронологического ряда и ряда, расположенного в убывающем порядке.
Обеспеченность первого расхода воды с наибольшим значением Q’1= 258 м3/с по формуле 2.2 равна P 
*100=2,3 %(колонка 6 табл. 2.1), обеспеченность последнего расхода воды с наименьшим значением Q’42=41,7 м3/с равна Р = 
*100%=97,7%. Очевидно, в общем случае, большую обеспеченность имеют расходы воды маловодного меженного периода, а меньшую обеспеченность – расходы воды периодов повышенной водности – половодья и паводков.
На рис 2.1 приведен пример построения кривой обеспеченности на клетчатке поверхности. По вертикальной оси откладываются значения расходов воды. Масштаб выбирается таким образом, что максимальное значение Q’ принимается большим, чем значение расхода для первого члена ряда, в данном примере более чем на 258 м3/с. По горизонтальной оси откладывается обеспеченность в процентах. По значениям Q’J и PJ из табл. 2.1 на рис 2.1 наносятся эмпирические точки. Далее к полученному семейству точек по лекалу подбирается сглаживающая, наилучшим образом соответствующая расположению точек, кривая обеспеченности: для приблизительных оценок – эмпирическая или по рекомендациям [3, 23] – аналитическая.
Для определения значения расхода воды 95% обеспеченности по эмпирической кривой (рис. 2.1) необходимо на горизонтальной оси отметить величину 95% от нее провести вертикальную линию вверх до пересечения с кривой обеспеченности, а затем из точки пересечения провести горизонтальную линию влево до пересечения с вертикальной осью. Полученное таким образом значение среднегодового расхода воды 95% обеспеченности для нашего примера будет составлять Q’95%=55 м3/с.
Определение гидравлических элементов водотока.
Динамические величины и геометрические размеры поперечного сечения русла, характеризующие условия течения и период малой водности, такие как скорость течения, глубина и ширина реки, определяются по зависимостям:
· между средней скоростью течения vср и уровнем воды H: vср 
=f(H);
· между средней глубиной hср и уровнем воды Н: hср = f(H);;
· между шириной реки В и уровнем воды Н: В = f(H);.
Уровень воды Н, соответствующий искомым величинам, в свою очередь, определяется по зависимости его от расхода воды Q: Q = 
.
Все четыре кривые зависимостей строятся вместе на одном графике или на разных, но с одинаковым масштабом и диапазоном варьирования значений уровня по оси ординат. Построение начинается с установления амплитуды колебания рассматриваемых величин и выбора масштаба. затем на график наносятся точки расходов, средних скоростей, глубины и ширины русла в зависимости от изменения уровня воды, по которым проводятся сглаживающие кривые.
Для примера на рис. 2.2 приведены зависимости: Q = f(H);, hср = f(H);, vср = f(H);, В = f(H);, построенные по данным гидрологических измерений, приведенным в табл. 2.2
Таблица 2.2 – Результаты измерений расходов воды и гидравлических элементов р. Колва у с. Покча за 1946 год
| № п/п | Дата измерения | Уровень воды, Н, см, над нулем графика поста | Расход воды, Q м3/с | Средняя скорость течения,vср, м/с | Ширина реки, В, м | Средняя глубина,hср, м |
| 31/V | 1,04 | 4,65 | ||||
| 31/V | 0,97 | 4,43 | ||||
| 2/VI | 0,89 | 3,77 | ||||
| 4/VI | 0,84 | 3,53 | ||||
| 13/VI | 0,71 | 3,19 | ||||
| ... | ... | ... | ... | ... | ... | ... |
| 27/IX | 59,1 | 0,30 | 1,42 |
Для определения искомых гидравлических величин необходимо на горизонтальной оси расходов воды отметить значение, соответствующее 
, и по графику 
определить зависимый от него уровень воды, отметив на вертикальной оси. Затем через полученное значение провести горизонтальную линию, пересекающую все четыре кривые, и из точек пересечения опустить перпендикуляры на горизонтальные оси.
Коэффициент извилистости участка реки φ определяется по формуле:
, (2.3)
где L – длина реки в пределах участка, измеренная по фарватеру, м;
Lпр – длина прямой, соединяющей концы участка, м (рис. 2.3).
Рисунок 2.3 – Схема к определению коэффициента извилистости участка реки:
I-I – створ выпуска сточных вод; II-II – створ ближайшего, расположенного ниже по течению пункта водопользования; L и Lпр – длина участка по фарватеру и по прямой, соответственно; стрелкой показано направление течения реки.
В данном случае речь идет об участке реки между двумя створами: местом выпуска сточных вод и местом расположения ниже по течению ближайшего пункта водопользования.
Коэффициент турбулентной диффузии на участке реки определяется по формуле Потапова М.В.:
, (2.4)
где v ср и hср соответственно, средняя скорость течения, м/c, и средняя глубина реки на участке, м, определенные по зависимостям, приведенным на рис. 2.2.
Таблица 3.1.1 – Сведения о среднемесячных расходах, воды реки Оби в створе
г. Новосибирск, Q, м3/с. (Площадь водосбора =252000км2)
| год | Месяц | |||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |
Таблица 3.1.2 – Сведения о среднемесячных расходах воды реки Обь в створе г. Салехард, Q, м3/с. (Площадь водосбора =2432000км2)
| год | Месяц | |||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |
Таблица 3.1.3 – Сведения о среднемесячных расходах воды реки Томь в
створе г. Томск, Q, м3/с. (Площадь водосбора =57800км2)
| год | Месяц | |||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |
| 96,3 | 96,3 | |||||||||||
| 75,4 | ||||||||||||
| 97,5 | ||||||||||||
| 98,9 | ||||||||||||
| 98,6 | ||||||||||||
| 94,9 | 89,6 | |||||||||||
| 77,1 | ||||||||||||
| 82,6 | ||||||||||||
| 99,4 | ||||||||||||
| 95,2 | ||||||||||||
| 85,4 |
Таблица 3.1.4 – Сведения о среднемесячных расходах воды реки Быстрый
Танып в створе д. Алтаево, Q, м3/с. (Площадь водосбора =4860км2)
| год | Месяц | |||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |
| 7,97 | 8,25 | 8,57 | 34,7 | 11,0 | 10,9 | 11,0 | 10,6 | 9,90 | 6,95 | 7,63 | ||
| 7,15 | 7,22 | 7,30 | 98,7 | 43,1 | 7,11 | 7,16 | 6,04 | 6,74 | 7,45 | 10,0 | 7,84 | |
| 7,49 | 7,12 | 7,88 | 95,4 | 58,9 | 15,4 | 12,3 | 9,66 | 8,19 | 6,57 | |||
| 6,69 | 6,80 | 7,10 | 60,5 | 8,55 | 7,88 | 6,43 | 8,03 | 12,0 | 6,92 | |||
| 5,58 | 6,01 | 9,60 | 55,3 | 9,34 | 8,29 | 8,93 | 9,24 | 9,55 | 9,19 | 7,34 | ||
| 7,59 | 6,28 | 8,06 | 25,5 | 9,17 | 8,81 | 10,2 | 8,35 | 7,69 | 9,46 | 8,41 | ||
| 7,59 | 7,17 | 7,65 | 31,3 | 38,2 | 14,2 | 12,7 | 13,5 | 19,3 | 14,2 | 9,96 | ||
| 10,9 | 9,85 | 9,77 | 61,3 | 16,4 | 22,2 | 15,1 | 15,9 | 26,8 | 17,7 | 12,4 | ||
| 9,40 | 8,28 | 8,92 | - | 48,6 | 19,3 | 21,4 | 14,6 | 12,3 | 11,3 | 10,3 | 9,29 | |
| 9,52 | 9,55 | 9,69 | 84,5 | 16,3 | 13,6 | 20,7 | 13,5 | 12,0 | 8,37 | 6,49 | ||
| 7,52 | 7,09 | 6,78 | 20,1 | 10,8 | 9,74 | 11,6 | 12,9 | 14,2 | 9,42 | |||
| 10,4 | 11,0 | 10,7 | 21,1 | 17,6 | 13,3 | 15,1 | 29,2 | 37,9 | 21,0 | |||
| 13,7 | 11,8 | 14,2 | 39,3 | 22,3 | 21,3 | 18,0 | 22,9 | 16,3 | 15,1 | |||
| 15,1 | 16,6 | 18,3 | 91,1 | 23,4 | 20,9 | 29,7 | 17,6 | 23,0 | 24,0 | 24,4 | ||
| 16,2 | 16,0 | 16,1 | 78,9 | 23,6 | 19,7 | 16,3 | 14,4 | 19,1 | 13,8 | 10,7 | ||
| 10,7 | 10,7 | 9,54 | 64,8 | 15,5 | 12,4 | 15,3 | 24,4 | 21,4 | 13,5 | 8,48 | ||
| 7,94 | 7,68 | 6,95 | 34,0 | 20,1 | 9,09 | 9,68 | 7,03 | 8,56 | 7,89 | 8,72 | ||
| 8,96 | 8,84 | 9,20 | 42,1 | 75,3 | 19,0 | 9,53 | 9,17 | 8,56 | 9,38 | 10,9 | 8,91 | |
| 7,94 | 8,48 | 9,34 | 63,3 | 9,70 | 8,67 | 8,24 | 10,7 | 11,8 | 8,84 | 8,83 | ||
| 7,90 | 6,96 | 6,64 | 64,3 | 10,9 | 7,19 | 9,59 | 9,54 | 10,5 | 16,7 | 7,92 | ||
| 6,66 | 8,34 | 8,91 | 81,7 | 11,1 | 7,97 | 6,13 | 3,65 | 5,90 | 8,37 | 7,59 | ||
| 5,65 | 5,59 | 5,93 | 69,6 | 8,50 | 9,14 | 11,9 | 11,0 | 21,2 | 19,3 | 14,9 | ||
| 12,2 | 10,7 | 10,3 | 11,9 | 16,8 | 15,3 | 12,0 | 14,5 | 14,9 | 12,3 | |||
| 12,7 | 11,0 | 12,1 | 23,6 | 14,2 | 11,4 | 11,8 | 14,8 | 13,9 | 13,0 | |||
| 11,8 | 13,3 | 12,3 | 68,0 | 20,0 | 13,0 | 10,3 | 14,4 | 18,0 | 21,8 | 13,3 | ||
| 10,8 | 10,5 | 11,4 | 62,9 | 18,2 | 13,4 | 9,02 | 8,35 | 7,43 | 6,48 | 9,32 | ||
| 10,2 | 10,0 | 50,9 | 42,3 | 19,1 | 12,4 | 11,9 | 16,8 | 12,6 | 11,2 | 11,1 | ||
| 12,1 | 11,7 | 19,6 | 26,2 | 13,5 | 13,0 | 16,8 | 19,9 | 17,5 | 17,4 | 15,0 | ||
| 13,9 | 14,4 | 15,5 | 13,8 | 16,0 | 19,2 | 13,4 | 11,9 | 20,8 | 20,5 | |||
| 15,6 | 14,9 | 14,5 | 87,6 | 25,3 | 22,2 | 17,5 | 13,8 | 17,9 | 20,0 | 17,9 | ||
| 16,3 | 14,2 | 16,6 | 75,6 | 30,0 | 20,8 | 22,7 | 19,5 | 20,1 | 19,4 | 17,4 | ||
| 14,9 | 15,7 | 15,7 | 60,6 | 17,8 | 16,6 | 12,7 | 15,6 | 17,2 | 26,3 | 14,5 | ||
| 10,2 | 11,1 | 12,6 | 27,5 | 14,9 | 13,9 | 11,3 | 9,48 | 9,84 | 8,01 | 11,0 | ||
| 11,9 | 11,1 | 12,5 | 19,5 | 17,0 | 15,4 | 13,2 | 14,8 | 20,2 | 15,1 | |||
| 13,0 | 12,8 | 13,6 | 99,6 | 31,9 | 29,1 | 18,2 | 11,6 | 14,2 | 17,8 | 15,1 | ||
| 12,8 | 13,7 | 14,5 | 64,7 | 20,8 | 19,7 | 15,6 | 16,9 | 16,4 | 16,4 | 15,8 | ||
| 15,6 | 14,3 | 13,0 | 22,2 | 41,7 | 17,3 | 15,1 | 25,1 | 37,2 | 28,5 | |||
| 22,8 | 19,9 | 9,6 | 39,2 | 20,5 | 17,2 | 15,2 | 16,5 | 20,9 | 20,0 | 19,1 | ||
| 17,4 | 16,3 | 14,5 | 33,0 | 15,0 | 18,1 | 20,6 | 29,9 | 44,8 | 42,9 | 28,8 |
Таблица 3.1.5 – Сведения о среднемесячных расходах, воды реки Ик в створе
пос. Нагайбаково, Q, м3/с. (Площадь водосбора =12300км2)
| год | Месяц | |||||||||||
| I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | |
| 11,8 | 11,1 | 10,6 | 39,3 | 69,4 | 12,0 | 12,2 | 10,2 | 11,3 | 11,7 | 11,7 | 10,5 | |
| 10,3 | 8,9 | 14,5 | 49,7 | 31,2 | 14,8 | 12,7 | 9,51 | 9,04 | 11,2 | 9,93 | ||
| 7,79 | 7,41 | 10,8 | 66,0 | 38,7 | 16,3 | 9,15 | 6,84 | 6,64 | 9,52 | 9,39 | 7,91 | |
| 6,95 | 6,30 | 12,6 | 91,1 | 39,2 | 20,4 | 10,5 | 8,04 | 7,35 | 8,96 | 8,86 | 9,33 | |
| 6,15 | 5,75 | 8,32 | 31,8 | 13,4 | 7,63 | 8,33 | 6,46 | 7,21 | 7,10 | 7,62 | ||
| 6,26 | 6,13 | 6,99 | 42,5 | 27,8 | 22,5 | 19,8 | 21,8 | 17,9 | 11,1 | |||
| 10,6 | 12,1 | 11,9 | 45,9 | 41,2 | 30,4 | 30,1 | 33,9 | 27,4 | 20,4 | |||
| 17,3 | 15,7 | 20,6 | 56,4 | 39,3 | 29,3 | 26,2 | 23,0 | 21,8 | 19,2 | 16,5 | ||
| 17,6 | 18,3 | 21,2 | 53,8 | 43,9 | 25,8 | 25,1 | 25,7 | 19,9 | 19,5 | 16,7 | 11,2 | |
| 11,0 | 11,4 | 11,9 | 71,5 | 38,4 | 20,1 | 16,7 | 19,3 | 20,0 | 19,7 | 13,6 | ||
| 13,5 | 11,4 | 13,9 | 56,4 | 47,4 | 36,8 | 32,5 | 35,4 | 22,5 | 26,2 | |||
| 21,8 | 20,2 | 29,8 | 56,5 | 43,0 | 28,8 | 24,7 | 20,7 | 23,6 | 24,8 | 19,6 | ||
| 24,8 | 21,6 | 20,3 | 36,3 | 29,2 | 27,0 | 24,5 | 27,0 | 21,4 | 22,2 | |||
| 19,7 | 22,0 | 22,0 | 41,4 | 28,5 | 23,7 | 22,7 | 23,4 | 21,3 | 17,9 | |||
| 15,6 | 14,5 | 15,4 | 58,4 | 23,6 | 23,4 | 21,9 | 23,6 | 22,9 | 17,1 | 10,7 | ||
| 12,3 | 13,6 | 13,5 | 29,0 | 23,4 | 12,8 | 9,31 | 10,6 | 12,8 | 10,1 | 9,46 | ||
| 10,9 | 9,59 | 9,85 | 35,5 | 62,7 | 21,2 | 15,1 | 9,08 | 11,0 | 12,3 | 10,5 | 7,57 | |
| 8,70 | 7,33 | 9,72 | 57,3 | 21,5 | 11,8 | 8,52 | 10,4 | 15,0 | 11,3 | 10,5 | ||
| 9,52 | 8,88 | 8,77 | 50,4 | 18,2 | 11,3 | 10,8 | 9,77 | 9,69 | 11,9 | 8,11 | ||
| 7,35 | 7,76 | 21,2 | 48,2 | 14,5 | 9,73 | 10,3 | 9,38 | 9,28 | 9,14 | 8,00 | ||
| 6,53 | 5,76 | 7,14 | 57,3 | 19,7 | 19,0 | 20,8 | 19,7 | 21,2 | 19,8 | 18,5 | ||
| 14,1 | 12,3 | 13,6 | 39,7 | 31,2 | 44,2 | 25,9 | 26,6 | 21,4 | 19,8 | |||
| 18,4 | 17,9 | 18,9 | 47,1 | 32,4 | 26,8 | 29,3 | 27,1 | 21,8 | 17,0 | |||
| 17,1 | 18,1 | 18,6 | 52,3 | 34,2 | 25,3 | 24,2 | 25,0 | 27,8 | 20,9 | 13,5 | ||
| 13,9 | 12,7 | 15,4 | 52,9 | 26,5 | 22,7 | 17,7 | 16,8 | 19,2 | 15,8 | 14,7 | ||
| 13,3 | 11,8
Поиск по сайту©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование. Дата создания страницы: 2017-11-19 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных |
Поиск по сайту: Читайте также: Деталирование сборочного чертежа Когда производственнику особенно важно наличие гибких производственных мощностей? Собственные движения и пространственные скорости звезд |