рефераты конспекты курсовые дипломные лекции шпоры

Реферат Курсовая Конспект

Конспект лекций по курсу Инженерной гидрологии в составе дисциплины Гидравлика и гидрология для направления специальности 270800.62 Строительство

Конспект лекций по курсу Инженерной гидрологии в составе дисциплины Гидравлика и гидрология для направления специальности 270800.62 Строительство - раздел Строительство, Государственное Образовательное Учреждение Высшего Профессиональн...

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

 

Петербургский

государственный университет путей сообщения

_______________________________________________________________________

Кафедра «Водоснабжение, водоотведение и гидравлика»

 

Конспект лекций

по курсу «Инженерной гидрологии»

в составе дисциплины «Гидравлика и гидрология»

 

для направления (специальности) 270800.62«Строительство»

271501 «Строительство железных дорог, мостов и транспортных тоннелей»

Специализации:

Управление техническим состоянием железнодорожного пути

Строительство магистральных железных дорог

Строительство дорог промышленного транспорта

Мосты

Тоннели и метрополитены

Квалификация выпускника – специалист

Форма обучения – очная

 

 

Санкт- Петербург

 

 

Конспект лекций составлен к.т.н. Ю.А. Канцибером в соответствии с Рабочей программой по «Гидравлике и гидрологии», действующей в 2012-2013 гг., в результате обобщения и анализа материалов учебных пособий, а также опыта чтения лекций студентам ПГПУПС, изучающим специальности «Мосты и тоннели», «Водоснабжение и водоотведение», а также «Защита окружающей среды».

 

Предмет гидрологии. Круговорот

Воды. Водный баланс.

Гидрология суши (ГС)– раздел гидрологии, рассматривающий поверхностные воды суши. Предметом изучения ГС являются водные объекты: реки, озера,… ГС подразделяется на следующие научные дисциплины: - Общая (планетарная гидрология),

Основные элементы речных систем

Прежде чем попасть в реки вода собирается в отдельные струйки, которые образуют ручейки и ручьи. Соединяясь, ручьи образуют реки. Система постоянных и временных водотоков представляет собой гидрографическую… В строении гидрографической сети выделяют следующие элементы: ложбины, лощины, суходолы и долины.

Тип питания рек. Фазы водного режима.

Питание рек происходит поверхностными и подземными водами. Поверхностное питание в свою очередь подразделяется на снеговое, дождевое и ледниковое. … Снеговое питание рек обусловлено таянием снега весной, который накопился в… Дождевое питание рек происходит в основном за счет выпадения обложных дождей и ливней. Отличается значительным…

Характеристики и факторы стока воды.

Речной сток или водность реки в свою очередь характеризуют: 1. Расходом воды, т.е. объемом воды, протекающим в 1 с через поперечное… 2. Объемом стока (м3): W = Q * t* 24 * 3600, где t – период стока, сут.

Режим уровней воды в водотоках.

Гидрограф уровней воды в основном повторяет гидрограф стока. В гидрологических расчетах используются следующие характеристики уровня… 1. Наивысшие уровни воды за год, половодье и паводок.

Ледовый режим рек

Переохлаждение воды создает благоприятные условия для образования внутри потока кри­сталлов льда, которые затем объединяются в глыбы губчатой… Наиболее благоприятные условия для образования внутриводного льда создаются на… По мере развития процесса льдообразования массы рыхлого губчатого льда, образовавшегося внутри потока, всплывают на…

Закономерности движения воды в реках

В реках всегда имеет место развитое турбулентное движение воды. В каждой точке потока наблюдается пульсация скоростей течения. В связи с этим… Распределение осредненной скорости потока по вертикали(эпюры) скоростей: для свободной поверхности, ледостава, при…

Режим твердого стока

Отметка уровня воды в водоприемнике, куда впадает река, называетсябазисом эрозии. Процесс размыва включает: - смыв частиц грунта,

Русловой процесс

Русловой процесс – это изменение морфологического строения русла под действие текущей воды. Деформация русла и поймы, возникающая вследствие взаимодействия различных… Выделяют 7 типов русловых процессов:

Инженерная гидрометрия

Гидрологические наблюдения проводятся на гидрологических станциях и постах Роскомгидромета – специализированной службы мониторинга природной среды,… На станциях и постах ведутся наблюдения за: - уровнем воды,

Инженерная гидрология

(гидрологические расчеты)

Методические указания

по курсу «Инженерной гидрологии» в составе дисциплины «Гидравлика и гидрология»  

А. Вычисление расчетного расхода при достаточной продолжительности наблюдений

 

1. Определить статистические характеристики гидрологического ряда наблюдений за стоком воды в реке А.

2. Построить эмпирическую и теоретические (аналитические) кривые обеспеченности максимальных расходов воды.

3. Вычислить максимальный расход воды 1% вероятности превышения (обеспеченности) методами моментов и наибольшего правдоподобия.

 

Указания к решению задачи

- средним арифметическим значением; - коэффициентом вариации; - коэффициентом асимметрии.

Пример

Исходные данные:

Ряд наблюдений за максимальным расходом воды в реке А продолжительностью n =31 год для выбранного варианта (см. прил. 1).

1. Вычислим статистические характеристики ряда наблюдений, предварительно выполнив расчеты по форме табл.1

=11378 / 31 = 367 м3/с.

+ ∑ (Кi - 1) = 3.26

- ∑ (Ki - 1) = - 3.25

Суммы положительных и отрицательных значений ∑(Ki – 1) отличаются менее чем на 5%.

а) метод моментов:

=0.26

==0.059

б) метод наибольшего правдоподобия:

=- 0,016

=0,015

По номограмме (прил. 4) определим:

Cv = 0.26, Cs / Cv = 0.4, Cs = (Cs/Cv) * Cv = 0.4 * 0.26 = 0.1

2. По таблицам прил. 4 определим ординаты теоретических кривых обеспеченности и величины максимальных расходов воды разной вероятности превышения (табл. 2). При Cs / Cv < 0.5 для определения ординат кривых обеспеченности используется таблица прил. 3 при Cs / Cv = 0.5.

 

Таблица 1

 

m Qi в убывав. порядке Ki Ki -1 (Ki-1)2 (Ki-1)3 p, % lg Ki Ki*lg Ki
  Точность 0,01 0,01 0,001 0,0001 0,1 0,001 0,001
  … …   …. …   1,57 1,43 … … 0,54 0,50   0,57 0,43 … … -0,46 -0,50   0,325 0,185 … … 0,212 0,250   0,1852 0,0795 … … -0,0973 -0,1250   3,1 6,3 … … 93,8 96,9   0,196 0,155 … … -0,268 -0,301   0,308 0,222 … … -0,145 -0,150
  Qi= =11378   + 3.26 - 3.25 ∑ = =2.028 ∑= =+0.0291   ∑= = -0.475 ∑= =0.451

 

 

Таблица 2

Ординаты теоретической кривой обеспеченности

максимальных расходов воды

а) метод моментов (Qср = 367 м3/с, Cv = 0,26, Cs = 0,059)

 

p, % 0,1
Кр% 1,80 1,60 1,41 1,32 1,16 1,0 0,83 0,59
Qр%, м3

 

б) метод наибольшего правдоподобия (Qср = 367 м3/с, Cv = 0.26, Cs = 0,1)

 

p,% 0,1
Кр% 1,80 1,60 1,42 1,33 1,17 0,99 0,84 0,60
Qр%, м3

 

3. На клетчатках вероятности (рис.1) по данным табл.1 и 2 строим (рис. 1):

- эмпирическую кривую обеспеченности;

- теоретическую кривую обеспеченности (метод моментов);

- теоретическую кривую обеспеченности (метод наибольшего правдоподобия).

 

 
Q, м3

р, %

 

Рис.1 Кривые обеспеченности: (1 – эмпирическая, 2 – метод моментов, 3 – метод наибольшего правдоподобия).

 

5. В качестве расчетного максимального расхода принимаем наибольшее значение из вычисленных методами моментов и наибольшего правдоподобия. Таким образом, Q1% = 587 м3/c.

 

 

Б. Удлинение недостаточного ряда наблюдений

По данным рек-аналогов

 

Удлинить ряд ежегодных расходов воды в реке В по ряду многолетних наблюдений за стоком воды в реке-аналоге А.

 

Указания к решению задачи

- река-аналог или реки-аналоги должны отвечать указанным ниже требованиям; - число совместных наблюдений на рассматриваемой реке и реках-аналогах должно… - коэффициент корреляции между стоком в приводимом пункте и пунктах рек-аналогов должен быть не менее 0,7;

Пример

Исходные данные:

Для выбранного варианта из прил. 1 используем два ряда параллельных наблюдений по реке А и В продолжительностью 11 лет (1992 – 2002 гг.).

1. Установлено, что река А может являться рекой-аналогом, так как отвечает требованиям, предъявляемым к рекам-аналогам, и имеет более длительный период гидрометрических наблюдений по сравнению с рекой В.

Для приведения кратковременных наблюдений на реке В к многолетнему периоду применим метод парной регрессии.

Результаты расчета параметров, необходимых для определения коэффициентов корреляции и регрессии, сведены в табл. 3.

Вычислим средние значения:

Хс = ∑Хi / 11 = 3801 / 11 = 345,5 м3/с;

Yc = ∑ Yi / 11 = 2245/ 11 = 204,1 м3/с.

Отклонения от средних арифметических значений будут равны:

Δ Xi = Хi – Xc; Δ Yi = Yi – Yc.

Коэффициент корреляции определим по формуле (6):

Таблица 3

 

Годы   Xi, м3 Yi, м3 ΔXi, м3 ΔYi, м3 ΔXiYi,   ΔXi2 ΔYi2
28.5 -145.5 0.5 145.5 126,5 -16,5 -43,5 131,5 -100,5 -85 -117,5 -13.1 -80.1 -11.1 76.9 110,9 -31,1 -53,1 103,9 -67,1 -1,1 -35,1   -373 -6
- Xi = 3801 Yi = 2245 - - ∑ΔXiYi =63763 ∑ΔXi2 =91969 ∑ΔYi2 =45241

 

Среднее квадратическое отклонение коэффициента корреляции составит:

Критерий достоверности (не случайности) коэффициента корреляции равен:

Кд = r / σr = 0,99 / 0,0063 = 157.

Для удлинения ряда воспользуемся уравнением регрессии (7), в котором:

Таким образом, выполнены условия возможности применения метода парной регрессии для удлинения данного гидрологического ряда, т.е.: коэффициент корреляции r > 0.7 и коэффициент достоверности корреляции Кд > 2.

2. Прямую связи расходов рек А и В построим по двум значениям Xi, охватывающим весь ряд наблюдений на реке А:

X1 = 600 м3/с. Эта величина больше Xmax = 576 м3/с.

Х2 = 150 м3/с. Эта величина меньше Хmin = 185 м3/с.

Y1 = 204,1 + 0,99 * (67,3/95,9) * (600 – 345,5) = 379,7 м3/с;

Y2 = 204,1 + 0,99 * (67,3/95,9) * (150 – 345,5) = 69,2 м3/с.

После построения прямой связи, нанесем на график точки с соответствующими значениями Xi и Yi, которые должны находиться рядом с прямой (рис. 2).

3. По уравнению регрессии (7) определим 20 недостающих расходов воды (до n = 31) в реке В для соответствующих значений расходов воды в реке А. Определенные значения расходов воды в реке В, заключенные в скобках, приводятся в отчете.

 

Река (В), Yi , м3

Река (А), Xi , м3

 

Рис. 2. Прямая связи расходов рек А и В. (Точками показаны расходы воды за 11 лет параллельных наблюдений).

 

Литература

1. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. Госстрой России. М., 2004.

2. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик». - Л., Гидрометеоиздат, 1984.

3. Ресурсы поверхностных вод СССР. Ч. 1-2. Л., Гидрометеоиздат, 1972-75.

4. Железняков Г.В. и др. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока. – М., Колос, 1984.

5. Гидрология и гидротехнические сооружения: Уч. для Вузов / Г.Н. Смирнов и др. М., Высш. шк., 1988.

6. СП 11-103-97. Инженерно-гидрометеорологические изыскания. Госстрой России. М., 1998.

7. СНиП 2.04.03 - 85. Канализация. Наружные сети и сооружения. М., 1986.

8. Андреев О.В. и др. Русловые и гидравлические расчеты при проектировании переходов через водотоки. Уч. пособие. М., 1989.

 

Приложение 1

Варианты заданий.

Ряды максимальных расходов Qi , м3/с

  Год Вариант Река А, xi м3/с Река В, уi, м3/с Река…   Продолжение прил. 1

Продолжение прил.2


Продолжение прил.2


Продолжение прил.2


Продолжение прил.2


Приложение 3

Ординаты кривых трёхпараметрического гамма-распределения [10]

 

Продолжение прил.3



Продолжение прил.3


 

– Конец работы –

Используемые теги: Конспект, лекций, курсу, инженерной, гидрологии, составе, дисциплины, Гидравлика, Гидрология, направления, специальности, 62, строительство0.174

Если Вам нужно дополнительный материал на эту тему, или Вы не нашли то, что искали, рекомендуем воспользоваться поиском по нашей базе работ: Конспект лекций по курсу Инженерной гидрологии в составе дисциплины Гидравлика и гидрология для направления специальности 270800.62 Строительство

Что будем делать с полученным материалом:

Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:

Еще рефераты, курсовые, дипломные работы на эту тему:

КУРС ЛЕКЦИЙ по дисциплине Железобетонные конструкции Курс лекций. Для специальностей «Архитектура» и «Промышленное и гражданское строительство»
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ... ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ТЮМЕНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ АРХИТЕКТУРНО СТРОИТЕЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ...

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ По дисциплине “Инженерные сети. Водоснабжение и водоотведение” для специальности «Промышленное и гражданское строительство»
ДОНБАССКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ СТРОИТЕЛЬСТВА И АРХИТЕКТУРЫ... КАФЕДРА ВОДОСНАБЖЕНИЯ ВОДООТВЕДЕНИЯ И ОХРАНЫ ВОДНЫХ РЕСУРСОВ...

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ по курсу Архитектурное материаловедение Конспект лекций по курсу Архитектурное материаловедение
ФГОУ ВПО ЮЖНЫЙ ФЕДЕРАЛЬНЫЙ УНИВЕРСИТЕТ... ИНСТИТУТ Архитектуры и искусств... КАФЕДРА ИНЖЕНЕРНО строительных ДИСЦИПЛИН...

Конспект лекций по дисциплине Экономика недвижимости: конспект лекций
Государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Уральский государственный экономический университет...

Конспект лекций по курсу Гидрология Специальности: Мосты и транспортные тоннели
высшего профессионального образования... Петербургский Государственный университет путей сообщения...

Курс офтальмологии КУРС ЛЕКЦИЙ ТЕМАТИЧЕСКИЙ ПЛАН ЛЕКЦИЙ 1. Введение. Офтальмология и ее место среди других медицинских дисциплин. История офтальмологии. Анатомо-физиологические особенности органа зрения. 2. Зрительные функции и методы их исследования
Курс офтальмологии... КОРОЕВ О А...

Конспекты лекций По дисциплине Организация и технология обслуживания в барах для специальности 260501 Технология продуктов общественного питания
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ... ВОРОНЕЖСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ... Факультет среднего профессионального образования...

По дисциплине Теория организации Краткий конспект лекций по дисциплине
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение... высшего профессионального образования... Челябинский государственный университет...

КРАТКИЙ КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ПОЛИТОЛОГИИ Для студентов 2-4 курсов всех форм обучения, всех специальностей
ХАРЬКОВСКАЯ НАЦИОНАЛЬНАЯ АКАДЕМИЯ ГОРОДСКОГО... ХОЗЯЙСТВА... КРАТКИЙ КУРС ЛЕКЦИЙ ПО ПОЛИТОЛОГИИ Для студентов курсов всех форм обучения...

Краткий курс механики в качестве программы и методических указаний по изучению курса Физика Краткий курс механики: Программа и методические указания по изучению курса Физика / С
Федеральное агентство железнодорожного транспорта... Омский государственный университет путей сообщения...

0.068
Хотите получать на электронную почту самые свежие новости?
Education Insider Sample
Подпишитесь на Нашу рассылку
Наша политика приватности обеспечивает 100% безопасность и анонимность Ваших E-Mail
Реклама
Соответствующий теме материал
  • Похожее
  • По категориям
  • По работам