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
Кафедра гидрогеологии
Курсовой проект по гидравлике, гидрологии, гидрометрии
Вариант 21
Выполнил: студент группы РГ-07-2
Ушаков А.
Проверил: проф. Крысенко А.М.
Москва 2009 год
Содержание
|
[1] Задание 2 [2] Задание 3 [3] Задание 4 [4] Задание 5 [5] Задание 6 [6] Список графических приложений |
Задание 1.
На основе таблицы 1 определить характеристики речного стока () реки Касса, пункт Тюсь, при F=2130 , К=2,2. Годовая среднемноголетняя сумма осадков .
Таблица
|
Дата |
1.1 |
15.1 |
1.2 |
15.2 |
1.3 |
15.3 |
1.4 |
15.4 |
1.5 |
15.5 |
1.6 |
15.6 |
|
Q |
2.27 |
2.20 |
2.16 |
2.11 |
2.10 |
2.05 |
3.80 |
27.20 |
51.00 |
36.00 |
3.50 |
2.70 |
|
Дата |
1.7 |
15.7 |
1.8 |
15.8 |
1.9 |
15.9 |
1.10 |
15.10 |
1.11 |
15.11 |
1.12 |
15.12 |
|
Q |
2.60 |
2.52 |
2.45 |
2.48 |
2.50 |
3.20 |
4.60 |
2.65 |
2.60 |
2.50 |
2.40 |
2.32 |
|
Дата |
1.1 |
|||||||||||
|
Q |
2.27 |
1)Находим средний многолетний расход Q0 =ΣQi /n, где Qi – средний годовой расход с порядковым в ряду наблюдений номером i.
Q0=(2.27+2.20+2.16+2.11+2.10+2.05+3.80+27.20+51.00+36.00+3.50+2.70+2.60+2.52+2.45+2.48+2.50+3.20+4.60+2.65+2.60+2.50+2.40+2.32+2.27)/25=6.89 .
2)Находим модуль стока []– это количество воды в литрах, стекающее за секунду с квадратного километра площади водосбора.
, где F-площадь водосбора равная 2130 .
3)Определяем средний многолетний объем стока W – это количество воды, стекающее с водостока за год. , где Т – число секунд в году, Т = 31,54*106
4) Находим средний многолетний слой стока Y0 мм, который образуется при условии, что весь объем стока за год распределяется равномерным слоем по всей площади водосбора.
Средний многолетний слой стока определяется по формуле:
5) Находим средний многолетний коэффициент стока , который определяется по формуле:
, где - годовая среднемноголетняя сумма осадков.
На значение коэффициента стока большое влияние оказывает испарение, характер подстилающей поверхности водосбора физико-географических факторов.
По данным таблицы 1 (для 21 варианта) построить гидрограф речного стока Q=f(t)(Приложение №1), выделить в нем подземную составляющую, определить характеристики подземного стока (Qп, Мп, Yп, Wп, ήп)
На основе данных таблицы 1 строим гидрограф речного стока, выделяем на нем подземную составляющую.
1.Вычисляем площадь f подземного стока в см2 .
f = 195,45 см
2.Вычисляем масштаб
Масштаб=10 суток*86400(кол-во секунд в сутках)*вертикальный масштаб
Масштаб=10*86400*0,5=432000
3.Определяем объем подземного стока: Wп = масштаб *f
Wп =432000*195,45 =84434400 м3/год
4.Вычисляем средний многолетний расход подземного стока: Qп =Wп/Т
Т = 31,54*106 сек/год
Qп =84434400/31,54*106=2,68 м3/сек
5.Находим модуль подземного стока Мп по формуле Мп= Qп*103/F []
F=2130 км
Мп=
6.Находим средний многолетний слой стока Уп по формуле
Уп = [мм]
Уп=
7. Находим η п - средний многолетний коэффициент подземного стока по формуле:
, где -годовая среднемноголетняя сумма осадков равная 590 мм
Рассчитать максимальный 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 определить по формуле: , где n – коэффициент шероховатости
Гидравлический радиус найдем по формуле: R = ω/χ, где χ – смоченный периметр
1. Определим площадь живого сечения по формуле: (значения b и h показаны на рисунке).
ω1 = =0,5/0,5*0,5=0,125
ω2 ==0,315
ω3 ==0,565
ω4==0,875
ω5==0,95
ω6==0,9
ω7= ω5=0,95
ω8==0,98
ω9==0,855
ω10==0,75
ω11==0,7
ω12==0,575
ω13==0,45
ω14=0,5*0,5*0,8=0,2
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
2. Найдем смоченный периметр χ как длину дна оврага умноженную на масштаб.
χ= (1,6+1,2+2,2+1,7+1,1+0,9+1,1+1+1,4+1+1,1+1,2+1,1+2,3)*0,5=9,45 м
3. Найдем гидравлический радиус
R=ω/ χ
R=9,19/9,45=0,97 м
4. Найдем коэффициент Шези С
C = 1/0,067+17,72lg0.97 = 14.74
5. Рассчитаем расход Q по формуле Шези.
Q = 9.19*14,74* = 4.2
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)
Таблица
|
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, составим таблицу
Таблица
|
Год |
Расход, Q л/с |
Осадки, P мм |
Qi-Qo |
Pi-Po |
(Qi-Qo)^2 |
(Pi-Po)^2 |
(Qi-Qo)*(Pi-Po) |
|
1985 |
50 |
598 |
-2,43 |
-4,86 |
5,9049 |
23,6196 |
11,8098 |
|
1986 |
48 |
366 |
-4,43 |
-236,86 |
19,6249 |
56102,66 |
1049,2898 |
|
1987 |
59 |
898 |
6,57 |
295,14 |
43,1649 |
87107,62 |
1939,0698 |
|
1988 |
65 |
906 |
12,57 |
303,14 |
158,0049 |
91893,86 |
3810,4698 |
|
1989 |
57 |
692 |
4,57 |
89,14 |
20,8849 |
7945,94 |
407,3698 |
|
1990 |
46 |
416 |
-6,43 |
-186,86 |
41,3449 |
34916,66 |
1201,5098 |
|
1991 |
42 |
530 |
-10,43 |
-72,86 |
108,7849 |
5308,58 |
759,9298 |
|
1992 |
57 |
700 |
4,57 |
97,14 |
20,8849 |
9436,18 |
443,9298 |
|
1993 |
57 |
656 |
4,57 |
53,14 |
20,8849 |
2823,86 |
242,8498 |
|
1994 |
44 |
382 |
-8,43 |
-220,86 |
71,0649 |
48779,14 |
1861,8498 |
|
1995 |
53 |
666 |
0,57 |
63,14 |
0,3249 |
3986,66 |
35,9898 |
|
1996 |
49 |
396 |
-3,43 |
-206,86 |
11,7649 |
42791,06 |
709,5298 |
|
1997 |
50 |
584 |
-2,43 |
-18,86 |
5,9049 |
355,6996 |
45,8298 |
|
1998 |
57 |
650 |
4,57 |
47,14 |
20,8849 |
2222,18 |
215,4298 |
|
734 |
8440 |
0 |
0 |
549,4286 |
393693,7 |
12734,8572 |
1.Найдем Qo и Хо:
Qo = ΣQi /n = 52,43 л/с
Pо = 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 = 0,86
3.Рассчитаем среднеквадратическое отклонение от среднего количества осадков по формуле:
σp =
σp =48,26
4. Рассчитаем среднеквадратические отклонение от среднего расхода по формуле:
σQ =
σQ = 1,8
5.Вероятностная ошибка коэффициента корреляции вычисляется по формуле:
Δr=0.046
6.Найдем коэффициент регрессии P по Q – RP/Y
RP/Q = r * σP / σQ
RP/Q = 0,86*48,26/1,8=23,06
7. Найдем коэффициент регрессии Q по P – RQ/P
RQ/P = r * σQ / σP
RQ/P =0,86*1,8/48,26=0,032
8.Уравнение прямой регрессии имеет вид:
Q – Qo = r * (σQ / σ P )* (P-Po)
Q – Qo = RQ/P * (P-Po)
Q = RQ/P * (P-Po) + Qo
Q = 0.032(X-602,86)+52,43
Q = 0,032P + 33.1
Построить кривую обеспеченности минимальных среднемесячных (за многолетний период) расходов источника и определить минимальный среднемесячный расход 85% обеспеченности.
Таблица
|
№ 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 =
Сv = 0.237
4) по формуле 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 формулам:
;
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*0.05 = 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(Приложение № 2), по которой определяем расход 85% обеспеченности.
Q0 = 27 л/с Сv = 0,237
Расход Q для 85% равен 21 л/с
Результаты всех вычислений сведены в таблицы 5
Таблица
|
Процент обеспеченности |
0.5 |
1 |
3 |
5 |
10 |
20 |
25 |
30 |
40 |
|
Отклонения ординат при Е=0 и |
2.90 |
2.60 |
2.06 |
1.78 |
1.34 |
0.82 |
0.64 |
0.48 |
0.19 |
|
Поправки на эксцесс Е |
0.45 |
0.3325 |
0.08 |
-0.0325 |
-0.1 |
-0.0975 |
-0.085 |
-0.065 |
-0.0325 |
|
Отклонения ординат с учетом Е, т.е. х` |
3.35 |
2.9325 |
2.14 |
1.7475 |
1.24 |
0.7225 |
0.555 |
0.415 |
0.1575 |
|
0.79 |
0.69 |
0.51 |
0.41 |
0.29 |
0.17 |
0.13 |
0.1 |
0.04 |
|
|
1.79 |
1.69 |
1.51 |
1.41 |
1.29 |
1.17 |
1.13 |
1.1 |
1.04 |
|
|
48.33 |
45.63 |
40.77 |
38.07 |
34.83 |
31.59 |
30.51 |
29.7 |
28.08 |
|
Процент обеспеченности |
50 |
60 |
70 |
75 |
80 |
90 |
95 |
97 |
99 |
|
Отклонения ординат при Е=0 и |
-0.07 |
-0.31 |
-0.57 |
-0.71 |
-0.86 |
-1.25 |
-1.55 |
-1.73 |
-2.06 |
|
Поправки на эксцесс Е |
0.00 |
0.0375 |
0.065 |
0.0825 |
0.09 |
0.1 |
0.035 |
-0.08 |
-0.35 |
|
Отклонения ординат с учетом Е, т.е. х` |
-0.07 |
-0.2725 |
-0.505 |
-0.6275 |
-0.77 |
-1.15 |
-1.515 |
-1.81 |
-2.41 |
|
-0.02 |
-0.06 |
-0.12 |
-0.15 |
-0.18 |
-0.27 |
-0.36 |
-0.43 |
-0.57 |
|
|
0.98 |
0.94 |
0.88 |
0.85 |
0.82 |
0.73 |
0.64 |
0.57 |
0.43 |
|
|
26.46 |
25.38 |
23.76 |
22.95 |
22.14 |
19.71 |
17.28 |
15.39 |
11.61 |
|
|
Процент обеспеченности |
99.5 |
||||||||
|
Отклонения ординат при Е=0 и |
-2.20 |
||||||||
|
Поправки на эксцесс Е |
-0.4675 |
||||||||
|
Отклонения ординат с учетом Е, т.е. х` |
-2.6675 |
||||||||
|
-0.63 |
|||||||||
|
0.37 |
|||||||||
|
9.99 |
|
№ варианта |
Q, л/с |
L, м |
H, м |
hw доп., м |
n |
|
21 |
70 |
1400 |
15 |
27 |
0,018 |
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 = 15 +27 =42
Решим эту задачу методом подбора различных диаметров
Формула Шези для расхода: , где С – коэф. Шези, R – гидравлический радиус, I – гидравлический уклон, ω – площадь водного сечения
Обозначим K = , где К – расходная характеристика трубопровода
Найдем К(фактическое) для нашего случая. Так как , тогда К=
К(ф) = 0,4
А) Определяем гидравлический радиус R1:
R1= d1/4=0,1/4=0,025
Б) По формуле С= найдем коэффициент Шези:
=1/0,018+17,72lg0.025=27.2
В) Найдем расходную характеристику по формуле:
=
A)Определяем гидравлический радиус R2:
R2= d2/4=0,2/4=0,05
Б)По формуле = найдем коэффициент Шези
С=1/0,018+17,72lg0.05=32.51
В) Найдем расходную характеристику по формуле:
=
А) Определяем гидравлический радиус R3:
R3= d3/4=0,3/4=0,075
Б) По формуле С= найдем коэффициент Шези:
=1/0,018+17,72lg0.075=35.7
В) Найдем расходную характеристику К по формуле:
Далее строим график зависимости расходной характеристики К и диаметра d(Приложение №3). Далее по графику и К(фактическое) определяем нужный нам диаметр трубопровода.
d(трубы)=0,25 м