Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Российский Государственный Геологоразведочный Университет
им. Серго Орджоникидзе
Кафедра гидрогеологии.
Курсовой проект по гидравлике, гидрологии и гидрометрии
Вариант 9.
Выполнила: Кулешов А..
Группа: РГ-07-2
Проверил: проф. Крысенко А.М.
Москва, 2009.
Содержание
|
[1] Задание 2. [2] Задание 3. [3] Задание 4. [4] Задание 5. [5] Задание 6
[6] |
Задание 1.
На основе данных таблицы 1 (для 9 варианта) определить характеристики речного стока (Q0, M0, Y0, η0) реки Буй с.Урада,, при F=2020 км2 , , К=2.Годовая среднемноголетняя сумма осадков х0=600 мм
|
1.1 |
15.1 |
1.2 |
15.2 |
1.3 |
15.3 |
1.4 |
15.4 |
1.5 |
15.5 |
1.6 |
15.6 |
|
|
2,50 |
2,35 |
2,30 |
2,31 |
2,00 |
1,92 |
3,40 |
8,30 |
10,50 |
4,20 |
3,02 |
2,60 |
|
|
1.7 |
15.7 |
1.8 |
15.8 |
1.9 |
15.9 |
1.10 |
15.10 |
1.11 |
15.11 |
1.12 |
15.12 |
1.1 |
|
2,61 |
2,72 |
2,8 |
2,75 |
2,72 |
2,8 |
2,78 |
2,68 |
2,64 |
2,62 |
2,58 |
2,54 |
2,50 |
1) Находим средний многолетний расход Q0 =ΣQi /n, где Qi – средний годовой расход с порядковым в ряду наблюдений номером i.
Q0 = (2,5+2,35+2,3+2,21+2,00+1,92+8,30+10,50+4,20+3,02+2,6+2,61+2,72+2,8+2,75+2,72+2,8+2,78+2,68+2,64+2,62+2,58+2,54+2,5)/25 = 3,2056 м3/с
2) Находим модуль стока M0 л/(с*км2) – это количество воды в литрах, стекающее за секунду с квадратного километра площади водосбора.
M0 = Q0 /F
F – это площадь водосбора
M0 = 3, 2056*103/2020 = 1,587 m3/ (с*км2) = 1,587 л/c*км2
3) Определяем средний многолетний объем стока W – это количество воды, стекающее с водостока за год. W0 = Q0 *T м3 / год, где Т – число секунд в году, Т = 86400*365 = 31,54*106
Объем стока можно выразить через модуль стока W0 = (M0 * F/103) *31.54*106 = M0 * F*31.54*103
W0 = 3,2056*31,54*106 =1*108 м3 / год
4) Находим средний многолетний слой стока Y0 мм/год, который образуется при условии, что весь объем стока за год распределяется равномерным слоем по всей площади водосбора.
Средний многолетний слой стока определяется по формуле: Y0 = W0 * 1000/(F*106 ) =
W0 /(F*103) мм
Y0 = 108 / 2020*103= 50,0518 мм/год
5) Находим средний многолетний коэффициент стока η 0, который определяется отношением высоты слоя Y0 (мм) за какой-либо период к количеству осадков х0 (мм) за этот же период.
η 0 = Y0 / х0
Коэффициент стока колеблется от 0 до 1, причем на его значение большое влияние оказывает испарение, характер подстилающей поверхности водосбора физико-географических, геоморфологических и др. факторов.
η 0 = 50,0518/600= 0,0834196667
На значение коэффициента стока большое влияние оказывает испарение, характер подстилающей поверхности водосбора физико-географических факторов
По данным таблицы 1 (для 13 варианта) построить гидрограф речного стока Q=f(t), выделить в нем подземную составляющую, определить характеристики подземного стока (Qn, Mn, Yn, η n )
На основе данных таблицы 1 строим, гидрограф речного стока, выделяем на нем подземную составляющую.
1.Вычисляем площадь f подземного стока в см2 .
f = 200 см2
2. .Вычисляем масштаб
Масштаб=10 суток*86400(кол-во секунд в сутках)*вертикальный масштаб
Масштаб=10*86400*0,5=432000 м3/год
3. определяем объем подземного стока Wп = масштаб *f
Wп = 200*432000= 864*104 м3/год
4. вычисляем средний многолетний расход подземного стока по формуле Qп =Wп/Т
Т = 31,54*106 сек/год
Qп =8640000 м3/год/31,54*106 с/год =0,27394 м3/сек
5. Находим модуль подземного стока Мп по формуле
F=2020 км2
Мп= Qп*103/F =0,273938*103/2020= 0,1356 л/с*км2
6. Находим средний многолетний слой стока Уп по формуле
Уп = Wп * 103/F*106 =864*104*103/2020*106 =4,277 мм
7. η п - средний многолетний коэффициент стока
η п = Yп/хп = 4,277/600 = 0,07
Рассчитать расход временного водотока (оврага) по формуле Шези. Максимальный расход наблюдается во время весеннего снеготаяния Полые воды оставляют на склонах оврага метки (остатки травы, ветки деревьев и прочее), по которым путем нивеоирования определяют уклон потока I, а так же проводят нивелирование поперечного профиля оврага (для определения площади живого сечения оврага ω). По данным нивелирования строится профиль поперечного сечения оврага и определяются глубины потока через расстояние 0,5 м.
Продольный уклон оврага I=0,001. Характеристика русла оврага: русло периодического водостока, сильно засоренное, извилистое, коэффициент шероховатости n=0.067
Найдем максимальный расход временного водостока по формуле Шези.
Q = ω*С* √R*I, где I – продольный уклон потока, R – гидравлический радиус, С – коэффициент Шези, ω – площадь живого сечения оврага
Коэффициент Шези можно: С =1/n+17,72lgR, где К = 1/(17,72*n) = 0,842 м0,5/с (зависит от шероховатости).
Гидравлический радиус найдем по формуле: R = ω*χ, где χ – смоченный периметр
Определим площадь живого сечения по формуле: (значения b и h показаны на рисунке).
ω1 = R1/2 * l1=0,5*0,5*0,5=0,125м2
ω2 =0,5*0,5*0,26+0,5*0,5=0,315 м2
ω3 =0,5*0,76 + 0,5*0,5*0,74=0,38+0,185=0,565 м2
ω4=0,5*1,5+0,5*0,5*0,5=0,75+0,125=0,875 м2
ω5=0,5*1,8+0,5*0,5*0,2=0,9+0,05=0,95 м2
ω6=0,5*1,8=0,9 м2
ω7= ω5=0,95 м2
ω8=0,5*1,92+0,5*0,5*0,08=0,96+0,02=0,98 м2
ω9=1,5*0,5+0,5*0,5*0,42=0,855 м2
ω10=0,5*1,5=0,75 м2
ω11=0,5*1,3+0,5*0,5*0,2=0,65+0,05=0,7 м2
ω12=0,5*1+0,5*0,5*0,3=0,5+0,075=0,575 м2
ω13=0,5*0,8+0,5*0,5*0,2=0,4+0,05=0,45 м2
ω14=0,5*0,5*0,8=0,2 м2
ω=Σ ωi=0,315+0,565+0,875+0,95+0,9+0,95+0,98+0,855+0,75+0,7+0,575+0,45+0,2=9,19 м2
χ1= √R1+l2 = 0,71 м2
χ2= √(R2-R1)2+l2 = 0,56 м2
χ3= √(R3-R2)2+l2 = 0,89 м2
χ4= 0,71 м2
χ5= 0,54 м2
χ6= √l2 =l=0,5 м2
χ7= χ5=0,54 м2
χ8=0,51 м2
χ9=0,65 м2
χ10=0,5 м2
χ11=0,54 м2
χ12=0,58 м2
χ13=0,54 м2
χ14=0,94 м2
χ= Σ χi=8,71м
R=ω/ χ =9,19/8,71=1,06м
C = 1/0,067+17,72lg0.97 = 14.74 м0,5/с
Q = 9.19*14.74*√(0.97*0.001) = 4.2 м3/с
Рассчитать коэффициент корреляции между расходами источника и осадками, используя данные таблицы 2.
Среднегодовые расходы (дебиты) источника и суммы годовых осадков (для установления их коррелятивной связи)
|
Годы |
1985 |
1986 |
1987 |
1988 |
1989 |
1990 |
1991 |
|
Расход источника, Q л/с |
50 |
48 |
59 |
65 |
57 |
46 |
42 |
|
Осадки, Р мм |
598 |
366 |
898 |
906 |
692 |
416 |
530 |
|
Годы |
1992 |
1993 |
1994 |
1995 |
1996 |
1997 |
1998 |
|
Расход источника, Q л/с |
57 |
57 |
44 |
53 |
49 |
50 |
57 |
|
Осадки, Р мм |
700 |
656 |
382 |
666 |
396 |
584 |
650 |
Для исследования зависимости между расходами рек или источников и метеорологическими факторами, за параллельные периоды наблюдений, можно использовать метод корреляции.
Установим связь между расходами и количеством осадков. Чтобы найти коэффициент корреляции и составить уравнение прямой линии, построим таблицу
|
год |
Qi |
Pi |
Pi-Po |
Qi-Qo |
(Qi-Qo)2 |
(Pi-Po) 2 |
(Qi-Qo)* (Xi-Xo) |
|
1985 |
50 |
598 |
-4,86 |
-2,43 |
5,9049 |
23,6196 |
11,8098 |
|
1986 |
48 |
366 |
-236,96 |
-4,43 |
19,6249 |
56102,6 |
1049,2898 |
|
1987 |
59 |
898 |
295,15 |
6,57 |
43,1649 |
87113,52 |
1939,1355 |
|
988 |
65 |
906 |
303,15 |
12,58 |
158,2564 |
91899,92 |
3813,627 |
|
1989 |
57 |
692 |
89,15 |
4,58 |
20,9764 |
7947,7225 |
408,307 |
|
1990 |
46 |
416 |
-186,86 |
-6,43 |
41,3449 |
34916,6596 |
1201,5098 |
|
1991 |
42 |
530 |
-72,86 |
-10,43 |
108,7849 |
5308,5796 |
759,9298 |
|
1992 |
57 |
700 |
97,15 |
4,57 |
20,8849 |
9438,1225 |
443,9755 |
|
1993 |
57 |
656 |
53,14 |
4,57 |
20,8849 |
2823,8596 |
242,8498 |
|
1994 |
44 |
382 |
-220,86 |
-8,43 |
71,0649 |
48779,139 |
1861,8491 |
|
1995 |
53 |
666 |
63,14 |
0,57 |
0,3249 |
3986,659 |
117,9102 |
|
1996 |
49 |
396 |
-206,86 |
-3,43 |
11,7649 |
42791,059 |
709,5298 |
|
1997 |
50 |
584 |
-18,86 |
-2,43 |
5,9049 |
355,6996 |
45,8298 |
|
1998 |
57 |
650 |
47,14 |
4,57 |
20,8849 |
2222,179 |
215,4298 |
|
ΣQi = 734 |
ΣXi = 8440 |
0 |
0 |
549,7716 |
393709,406 |
12820,9834 |
1.Найдем Qo и Хо:
Qo = ΣQi /n = 52,43 л/с
Хо = ΣPi /n = 602.857 мм
2.Найдем r – коэффициент корреляции по формуле:
r = (Σ(Qi – Qo)* (Pi-Po))/ √ Σ (Qi-Qo)2 * (Pi-Po) 2 = 0,87
3.Рассчитаем среднеквадратическое отклонение от среднего количества осадков по формуле:
σХ = (√Σ(Pi-Po) 2) /(n-1)
σХ =48,27
4. Рассчитаем среднеквадратические отклонение от среднего расхода по формуле:
σQ = (√ Σ (Qi-Qo)2 )/(n – 1)
σQ = 1,804
5.Вероятностная ошибка коэффициента корреляции вычисляется по формуле: r = 0.67(1-r2)/ √n
r = 0.87
6.Найдем коэф. регрессии P по Q – RX/Y
RX/Y = r * σP / σQ
RX/Y = 0,87*48,27/1,804=23,29
7. Найдем коэффициент регрессии Q по X – RQ/X
RQ/X = r * σQ / σX
RQ/X =0,87*1,804/48,27=0,032
8.Уравнение прямой регрессии имеет вид:
Q – Qo = r * (σQ / σ P )* (P-Po)
Q – Qo = RQ/X * (P-Po)
Q = RQ/X * (P-Po) + Qo
Q = 0.03(P-602,857)+52,43
Q = 0,03P – 18,09 + 52,43
Q = 0,03P + 33,1
Построить кривую обеспеченности минимальных среднемесячных (за многолетний период) расходов источника и определить минимальный среднемесячный расход 85% обеспеченности.
|
№ п/п |
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
Год |
1985 |
1986 |
1987 |
1988 |
1989 |
1990 |
199130 |
|
Q л/с |
30 |
19 |
38 |
34 |
29 |
31 |
22 |
|
№ п/п |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
13 |
14 |
|
Год |
1992 |
1993 |
1994 |
1995 |
1996 |
1997 |
1998 |
|
Q л/с |
26 |
25 |
13 |
27 |
24 |
28 |
32 |
Для построения теоретической кривой обеспеченности расходов источника можно воспользоваться функцией распределения Шарлье, которая соответствует общему виду кривой распределения
1)по формуле Q0 = Σ Qi / n вычисляется норма расхода, т.е. среднее арифметическое из n наблюдений расхода.
Q0 = 378/14 = 27 л/с
2)определим модульный коэффициент к = Qi / Q0 , где Qi – значение расхода для этого года наблюдений
к1 = 1,11 к8 = 0,96
к2 = 0,70 к9 = 0,93
к3 = 1,41 к10 = 0,48
к4 = 1,26 к11 = 1
к5 = 1,07 к12 = 0,89
к6 = 1,15 к13 = 1,04
к7 = 0,81 к14 = 1,19
Σкi = 14
3)определим коэффициент вариации по формуле Сv =( Σ(кi – 1)2 /(n-1))1/2
Сv = 0.237
4) по формуле х=(к-1)/Сv вычисляется нормированная величина признака, в нашем случае расхода
х1 = 0,46 х8 = -0,17
х2 = -1,26 х9 = -0,29
х3 = 1,73 х10 = -2,19
х4 = 1,1 х11 = 0
х5 = 0,29 х12 = -0,46
х6 = 0,63 х13 = 0,17
х7 = -0,80 х14 = 0,80
5) По величине х определяется функция φ(х) и затем Σ φ(х)
φ(х1 ) = 0,3589 φ (х8) = 0,3932
φ (х2 ) = 0,1804 φ(х9) = 0,3825
φ (х3) = 0,0893 φ(х10) = 0,0363
φ (х4 ) = 0,2179 φ(х11) = 0,3989
φ(х5) = 0,3825 φ(х12) = 0,3589
φ(х6) = 0,3271 φ(х13) = 0,3932
φ(х7) = 0,2897 φ(х14) = 0,2897
Σ φ(хi ) = 4,0985
6)определяем значение хi * φ(хi ) и затем Σ хi * φ(хi )
х1 φ(х) = 0.46*0.3589=0.165094
х2 φ(х) = -1.26*0.1804=-0.227304
х3 φ(х) = 1.73*0.0893=0.154489
х4 φ(х) = 1.1*0.2179=0.23969
х5 φ(х) = 0.29*0.3825=0.110925
х6 φ(х) = 0,63*0.3271=0.206073
х7 φ(х) = -0.80*0.2897= -0.23176
х8 φ(х) = -0,17*0.3932= -0.066844
х9 φ(х) = -0,29*0.3825= -0.110925
х10 φ(х) = -2.19*0.0363= -0.079497
х11 φ(х) = 0
х12 φ(х) = -0,46*0.3589= -0.165094
х13 φ(х) =0.17*0.3932=0.066844
х14 φ(х) = 0,80*0.2897=0.23176
Σ хi * φ(хi ) = 0,293451
7)вычисляем взвешенные моменты по формуле b0 =2√π/n * Σ φ(хi )
b0 = 1,04
b1 = 0.05
8) Определяем эксцесс по формуле E = 4(b0 – 1)
E = 0.16
9) по формуле S = 4b1 вычисляется характеристика асимметрии
S = 4*0.053 = 0.2
10) по асимметрии S находим отклонение ординат кривых обеспеченности от середины для разных процентов обеспеченности ( при Е = 0 и Сv = 1)
11) по эксцессу Е находим поправку на эксцесс
12) Прибавив поправку на эксцесс к отклонению ординат кривой обеспеченности от середины ( при Е=0, Сv = 1), получаем отклонение х` с учетом эксцесса.
13) по формуле к1 = Сv * х` + 1 вычисляем модульный коэффициент
14) по формуле Q = Q0 * к1 вычисляем расходы разной обеспеченности и по ним строим кривую обеспеченности, по которой строим определяем расход 85% обеспеченности.
|
Процент обеспеченности |
0.5 |
1 |
3 |
5 |
10 |
20 |
25 |
30 |
40 |
50 |
|
Отклонение ординат при Е=0, Сv=1 |
2,9 |
2,6 |
2,06 |
1,78 |
1,34 |
0,82 |
0,64 |
0,48 |
0,19 |
-0,07 |
|
Поправка на эксцесс |
0,45 |
0,33325 |
0,08 |
-0,0325 |
-0,1 |
-0,0975 |
-0,085 |
-0,065 |
-0,0325 |
0 |
|
Отклонения ординат с учётом Е. т.е. х |
3,35 |
2,9325 |
2,14 |
1,7475 |
1,24 |
0,7225 |
0,555 |
0,415 |
0,1576 |
-0,07 |
|
CvX/ |
0,79 |
0,69 |
0,51 |
0,41 |
0,29 |
0,17 |
0,13 |
0,1 |
0,04 |
-0,02 |
|
K1= CvX/+1 |
1,79 |
1,69 |
1,51 |
1,41 |
1,29 |
1,17 |
1,13 |
1,1 |
1,04 |
0,98 |
|
Qmin = Q0(CvX/+1) |
48,33 |
45,63 |
40,77 |
38,07 |
34,83 |
31,59 |
30,51 |
29,7 |
28,08 |
26,46 |
|
60 |
70 |
75 |
80 |
90 |
95 |
97 |
99 |
99.5 |
|
-0,31 |
-0,57 |
-0,71 |
-0,86 |
-1,25 |
-1,55 |
-1,73 |
-2,06 |
-2,2 |
|
0,0375 |
0,065 |
0,0825 |
0,09 |
0,1 |
0,035 |
-0,08 |
-0,35 |
-0,4675 |
|
-0,2725 |
-0,505 |
-0,6275 |
-0,77 |
-1,15 |
-1,515 |
-1,81 |
-2,41 |
-2,6675 |
|
-0,06 |
-0,12 |
-0,15 |
-0,18 |
-0,27 |
-0,36 |
-0,43 |
-0,57 |
-0,63 |
|
0,94 |
0,88 |
0,85 |
0,82 |
0,73 |
0,64 |
0,57 |
0,43 |
0,37 |
|
25,38 |
23,76 |
22,95 |
22,14 |
19,71 |
17,28 |
15,39 |
11,61 |
9,99 |
Q0 = 27 л/с Сv = 0,24
|
№ варианта |
Q, л/с |
L, м |
h, м |
hw доп., м |
n |
|
9 |
55 |
2500 |
19 |
28 |
0,023 |
Рассчитать диаметр трубопровода для перекачки воды из скважины (колодца) в водонапорную башню для следующих условий:
-известно превышение уровня воды в водонапорной башне над уровнем воды в скважине h
-известна длина трубопровода L, подаваемый по трубе расход Q и допустимые потери напора в трубопроводе hw , а так же коэффициент шероховатости стенок трубопровода n
принимаем в расчете напор H = hw + h
Найдем напор Н
Н = 28 +19 =47 м
Решим эту задачу методом подбора различных диаметров
Формула Шези для расхода: Q = ω*С* √R*I, где С – коэф. Шези, R – гидравлический радиус, I – гидравлический уклон, ω – площадь водного сечения
Q = к*√I, откуда к = Q/√I = ω*С*√R
R – Расходная характеристика
Обозначим K = , где К – расходная характеристика трубопроводаНайдем К(фактическое) для нашего случая. Так как , тогда К=
Найдем К для нашего случая
К(фактическая) = Q *√(L/H) = 0,055м3/с *√2500/47 = 0,4 м3/с
Определяем гидравлический радиус R1:
R1= d1/4=0,1/4=0,025
c = 1/n+17,72*lgR1
c= 1/0,023+17,72*lg0,025=15,089 м0,5/с
К1=ω1*c1*√R1=((πd12)/4)*c1*√R1=((3,14*0,1)/4)*15,089*√0,025= 0,0187 м3/с
Определяем гидравлический радиус R2:
R2= d2/4=0,2/4=0,05
c = 1/n+17,72*lgR2
c= 1/0,023+17,72*lg0,05=20,42 м0,5/с
К2=ω2*c2*√R2=((πd22)/4)*c2*√R2=((3,14*0,2)/4)*20,42*√0,05 =0,14 м3/с
Определяем гидравлический радиус R3:
R3= d3/4=0,3/4=0,075
c = 1/n+17,72*lgR3
c = 1/0,023+17,72*lg0,075=23,54 м0,5/с
К3=ω3*c3*√R3=((πd32)/4)*c3*√R3=((3,14*0,3)/4)* 23,54*√0,075=0,455 м3/с