ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО МОРСКОГО И РЕЧНОГО ТРАНСПОРТА
ФЕДЕРАЛЬНОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ВОДНЫХ КОММУНИКАЦИЙ»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК СТОКА
Методические указания по выполнению практической работы
Санкт-Петербург
УДК
ББК
Рецензент д.т.н., проф. С.П. Зубрилов
Составитель: доцент Л.В. Калинина
Определение характеристик стока. Методические указания по выполнению практической работы. – СПб.: ФБОУ ВПО СПГУВК, 2011 - 6 с.
Содержат материалы, необходимые для выполнения практической работы по расчету гидрологических характеристик.
Предназначены для выполнения практической работы студентами 2 курса гидротехнического факультета по дисциплине «Мировой водный баланс, водный ресурсы Земли, водный кадастр и мониторинг».
Цель работы: по данным измерений уровней и расходов воды на
гидрологическом посту требуется построить кривую расходов,
определить ежедневные расходы воды и вычислить
характеристики стока (среднегодовой расход воды,
годовой объем стока, модуль и слой стока).
Исходные данные: а) ведомость измеренных расходов воды;
б) ведомость ежедневных уровней воды.
Порядок выполнения работы.
1. На листе миллиметровой бумаги по данным ведомости измеренных расходов строят графики Q = f (H), w = f (H) и Vср.= f (H).
Рис.1
Уровни H откладываются по вертикальной оси, а на горизонтальной – расходы воды Q, м3/с; площади поперечного сечения w, м2; средние скорости течения, Vср., м/с (рис.1).
Масштабы для построения кривых подбираются в зависимости от амплитуды уровней, расходов, площадей и скоростей течения с таким расчетом, чтобы хорда кривой расходов расположилась примерно под углом 45о, а хорды кривых площадей и средних скоростей – под углом 60о к абсциссе. При этом должно быть обеспечено определение расхода воды с точностью не более 2%. Точки с координатами (Q,H), (w, H) и (Vср., H) обводятся кружочками 1,5 – 2 мм; против точек расходов на расстоянии 1-2 см от них (по горизонтали) выписываются их номера по ведомости измеренных расходов.
При значительной амплитуде расходов, когда отношение наибольшего расхода к наименьшему составляет 20 и больше, нижняя часть кривой расходов в пределах 20 – 30% амплитуды уровней вычерчивается в увеличенном масштабе (обычно в 5-10 раз крупнее). Это позволяет точнее определить расходы воды при низких уровнях.
На чертеже обязательно показывается положение высшего и низшего уровней воды и выписываются даты их наступления.
2. При однозначной зависимости, когда точки образуют плавную кривую с выпуклостью, обращенной к оси уровней, кривая расходов Q = f (H) проводится посредине полосы рассеивания точек (Q, H) сначала от руки, а затем по лекалу. Если отдельные точки не ложатся на кривую, надо следить, чтобы эти точки лежали по обе стороны проводимой кривой и взаимно уравновешивались. Точно также строятся кривые зависимости
w = f (H) и Vср. = f (H).
Если точки фактических измерений образуют на графике связи полосу с разбросом точек, то кривая расходов строится по центрам тяжести. Для подсчета центров тяжести кривую разбивают на 5 – 8 интервалов по шкале Н. Координаты центров тяжести находят как средние арифметические значения Q и H для заданных интервалов. Точки, определяющие положение центров тяжести, закрепляются на графике двойным кружком. При необходимости, аналогично вычисляют координаты центров тяжести для групп точек кривых
w = f (H) и Vср. = f (H).
3. После построения кривых их взаимно увязывают. Взаимное соответствие кривых Q = f (H), w = f (H) и Vср. = f (H) выражается равенством Q = w Vср.
Чтобы произвести увязку этих трёх кривых, через каждые 10% амплитуды уровня с кривых снимаются значения расходов воды, площадей и скоростей и подсчитывается произведение w Vср. и расходом Q, снятым с кривой.
Расхождение D Q вычисляется по формуле
Q - w Vср
D Q = -------------- 100% (1)
Q
Если расхождение D Q не более 1%, то кривые проведены правильно. В противном случае необходимо исправить те кривые, которые отклоняются от среднего положения.
Увязка кривых выполняется в табл.1.
Таблица 1
Увязка кривых Q = f (H), w = f (H) и Vср. = f (H)
р. Каменка, г/п. Лесное, 1995 г.
| Hср., см | Q, м3/с с кривой | w, м2 | Vср., м/с | w Vср., м3/с | D Q, % |
| 7,18 | 51,7 | 0,14 | 7,24 | - 0,8 | |
| 14,7 | 56,1 | 0,26 | 14,6 | 0,7 | |
| …. | …. | …. | …. | …. | …. |
| …. | …. | …. | …. | …. | …. |
| 0,81 | - 0,2 |
4. Для подсчета средних суточных расходов воды составляется таблица координат кривой расходов (табл.2). Сначала в нулевую графу выписываются координаты опорных точек, за которые принимаются значения расходов, снятые с кривой Q = f (H) при высшем и низшем уровнях, и значения расходов через 2, 1 или 0,5 см на графике (в зависимости от кривизны отдельных участков кривой и масштабов уровней).
Таблица 2
Координаты кривой расходов воды
р. Каменка, г/п. Лесное
| Н, см | ||||||||||
| … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
| … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
Обычно значения расходов снимаются с кривой через интервалы уровней от 5 до 20 см. Затем путем линейной интерполяции вычисляются промежуточные значения расходов воды для каждого сантиметра уровня.
При снятии координат опорных точек необходимо следить, чтобы приращение расхода для каждого последующего интервала уровня было больше предыдущего или оставалось без изменения.
5. Ежедневные расходы воды определяются по таблице координат кривой расходов на основании таблицы ежедневных уровней воды. По вычисленным расходам составляется таблица «Ежедневные расходы воды» (табл.3).
Таблица 3
Ежедневные расходы воды
| Числа | М е с я ц ы |
| 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 11 12 | |
| ... | |
| ... | |
| Средний | |
| Максима-льный | |
| Минима-льный |
6. По полученным ежедневным расходам воды вычисляются среднемесячные расходы воды Qср. мес. Затем определяются следующие характеристики стока:
а) среднегодовой расход воды (м3/с) 
;
б) объем стока (м3) W = Qср.год. 31,56 х 106;
в) модуль стока (л/с км2) М = 1000 Qср.год. / F;
г) слой стока (мм) y = W / 1000 F,
где F – площадь водосбора, км2.