Реферат Курсовая Конспект
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
Инженерная гидрология
(гидрологические расчеты)
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.
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/с |
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/с |
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).
|
|
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.
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/с | Yi, м3/с | ΔXi, м3/с | ΔYi, м3/с | ΔXi *ΔYi, | 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 | - | - | ∑ΔXi *ΔYi =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/с
Река (А), Xi , м3/с
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.
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, строительство0.156
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
Если этот материал оказался полезным для Вас, Вы можете сохранить его на свою страничку в социальных сетях:
Твитнуть |
Новости и инфо для студентов