Inžinerinė hidrologija bei hidraulika

Maksimalaus debito skaičiavimas turint trumpalaikių hidrologinių stebėjimų duomenis • Trumpa duomenų eile vadinama tokia, kurios narių skaičius neviršija 10 stebėjimo metų. • Stebėjimų statistinę eilę reikia pratęsti parenkant analoginę upę. • Reikalavimai analoginei upei parinkti: • upė turi priklausyti tam pačiam hidrologiniam rajonui, • baseine turi būti panašios nuotėkio formavimosi sąlygos (panašios klimato sąlygos, vienodi dirvožemiai, panašus ežeringumo, miškingumo bei pelkėtumo laipsnis), • upių baseinų plotai neturėtų skirtis daugiau kaip 10 kartų. • baseine neturi būti veiksnių, iš esmės keičiančių natūralų upių nuotėkį (pavyzdžiui, nuotėkio reguliavimo, vandens ėmimo įrenginių). • Ypač atidžiai reikia rinkti analoginę upę, jeigu tiriamos upės baseinas yra mažas (mažesnis kaip 10 km2). • • Ryšiams tarp nagrinėjamos upės ir analoginės upės (analogu gali būti ir ta pati upė, tik kitame vandens matavimo poste) duomenų nustatyti naudojama regresinė analizė. • Skaičiuojamas koreliacinis ryšys. Hidrologijoje dažniausiai taikoma tiesinės regresijos lygtis su vienu nepriklausomu kintamuoju: • Skaičiavimo eiga tokia: • 1. Skaičiuojami analoginės upės, turinčios ilgalaikių stebėjimų eilę (N metų), statistiniai parametrai (pagal anksčiau išdėstytą metodiką). • 2. Skaičiuojami trumpo laikotarpio duomenų statistiniai parametrai. Analoginės upės maksimalių debitų duomenys pažymimi raide x, o nagrinėjamos upės – y (pavyzdys – lentelėje). • Statistinių parametrų skaičiavimas • Metai • Analoginės upės duomenys, • x • Nagrinėjamos upės duomenys, y • 1 • x • K • K-1 • (K-1)2 • y • K • K-1 • (K-1)2 • … • … • … • … • … • … • … • … • … • n • … • … • … • … • … • … • … • … • Sumos • x • (K-1) = 0 • (K-1)2 • y • • (K-1) = 0 • (K-1)2 • Vidur-kiai • xo • (Qo) • yo • (Qo) Skaičiuojami šie statistiniai parametrai (būtina teisingai rašyti indeksus): • Variacijos koeficientai • Standartai • Aritmetinio vidurkio standartinė paklaida • Jeigu skaičiuota paklaida neviršija 10, tikslumas pakankamas. Tada braižomas ryšio grafikas tarp analoginės upės ir tiriamos upės turimų maksimalių debitų reikšmių. Įsitikinus, kad ryšys egzistuoja, skaičiuojama toliau. • 3. Skaičiuojami parametrai, reikalingi koreliacijos koeficiento reikšmei nustatyti. Skaičiavimus patogiausia atlikti lentelėje • • Metai • x • y • x=xi-xo • y=yi-yo • x2 • y2 • 1 • … • … • … • … • … • … • … • … • … • … • … • … • … • n • … • … • … • … • … • … • Sumos • x • y • x=0 • y=0 • x2 • • y2 • Lentelės tęsinys • Metai • xy • x+y • (x+y)2 • 1 • … • • … • • … • • … • … • • … • • … • • n • … • • … • • … • • Sumos • (xy) • • (x+y) • •  (x+y)2 Skaičiavimų tikslumą tikslinga tikrinti pagal šią lygtį: • 4. Skaičiuojamas koreliacijos koeficientas pagal šią formulę: • Koreliacinis ryšys geras, jei r ≥ 0,70. • 5. Tikrinamas koreliacijos koeficiento patikimumas (jis patikimas, jei Kr > 2) pagal šią formulę: • 6. Skaičiuojami regresijos lygties parametrai ir regresijos lygtis pagal šias formules: 7. Braižomas grafikas, pažymint jame faktinius abiejų upių (analoginės – abscisių ašyje ir nagrinėjamos – ordinačių ašyje) duomenis ir regresijos lygties padėtį. • 8. Skaičiuojami nagrinėjamos upės perskaičiuoti prailgintai duomenų eilei statistiniai parametrai ir jų paklaidos: • Aritmetinis vidurkis • Standartas • • Variacijos koeficientas • Aritmetinio vidurkio standartinė paklaida (absol. dydžiu) • Aritmetinio vidurkio standartinė paklaida procentais • Pratęstos ekvivalentinės metų eilės skaičius • 10. Priimant atitinkamą asimetrijos ir variacijos koeficientų santykį (Cs = 2Cv pavasario potvynio atvejui arba Cs = 3Cv poplūdžių atvejui) iš atitinkamų lentelių priklausomai nuo tikimybės randamas parametro Kp dydis. • 11. Skaičiuojamas reikiamos tikimybės maksimalaus debito dydis: Maksimalaus debito skaičiavimas neturint hidrologinių stebėjimų duomenų • Maksimaliems debitams skaičiuoti yra pasiūlyta įvairių formulių. Jas galima suskirstyti į 4 grupes: • 1. Empirinės redukcinės formulės. Pagal šias formules skaičiuojamas tiek pavasario, tiek ir poplūdžių maksimalaus debito modulis. Formulės įvertina maksimalaus debito mažėjimą, didėjant baseino plotui arba vandens pritekėjimo laikui. Tai įvertina atitinkamas redukcijos rodiklis. • 2. Ribinio (didžiausio) intensyvumo formulės. Skaičiuojant pavasario potvynių maksimalius debitus šio tipo formulės pagrįstos sniego tirpimo intensyvumo mažėjimu (arba vandens susidarymo tirpstant sniego dangai mažėjimu). Lietaus ir liūčių maksimalių debitų formulėmis įvertinamas kritulių, formuojančių poplūdį, intensyvumas bei pritekėjimo laikas nuo tolimiausio baseino taško iki skaičiuojamojo pjūvio. • 3. Tūrinės formulės. Jose maksimalus debitas išreiškiamas kaip pavasario potvynio tūrio (arba nuotėkio sluoksnio aukščio), potvynio trukmės ir geometrinės formos funkcija. • Skaičiuojant poplūdžių maksimalius debitus, tūrinės formulės įvertina poplūdžių tūrį ir jų hidrografo tūrį, t.y. nuotėkio sluoksnio aukštį, poplūdžio trukmę bei formą. • 4. Hidrodinaminės formulės. Jos dažniausiai taikomos lietaus ir liūčių maksimaliems debitams skaičiuoti. Šios formulės pagrįstos vandens tekėjimo žemės paviršiumi hidraulikos lygtimis. Pavasario potvynių maksimalių debitų skaičiavimas • Pavasario potvynio maksimalius debitus (m3/s) siūloma skaičiuoti pagal 2 tipų formules: • redukcinę, kuri įvertina maksimalių debitų modulių mažėjimą didėjant baseino plotui: • tūrinę formulę: • • Pateiktose formulėse: • Qp – p% tikimybės maksimalus debitas, m3/s; • A1% – 1% tikimybės elementarus maksimalus debitas, m3/s; jis vadinamas geografiniu parametru, randamas iš izolinijų žemėlapių, kinta nuo 0,8 iki 2,0 m3/s; • A – baseino plotas, km2; • 1– koeficientas, įvertinantis maksimalaus debito sumažėjimo įtaką dėl ežerų ir kitų vandens telkinių poveikio; • 2 – koeficientas, įvertinantis maksimalaus debito sumažėjimą dėl baseine esančių pelkių ir miškų poveikio; • p – koeficientas, įvertinantis skirtingo dydžio tikimybes; •  – koeficientas, įvertinantis potvynio nuotėkio ir maksimalaus debito statistinių parametrų neatitikimą; • K0 – parametras, nurodantis pavasario potvynio intensyvumą; • h1% –1% tikimybės pavasario potvynio nuotėkio sluoksnis, mm. • • Baseino ežeringumo įtakos koeficientas 1 skaičiuojamas pagal formulę: • čia: c – parametras, priklausantis nuo vidutinio daugiamečio pavasario potvynio nuotėkio aukščio (h0). Jei h0 >100 mm, tai c = 0,2; jeigu h0 10–20 mm/val lietūs), • liūtiniai lietūs (trunka 1–3 paras, mažiau intensyvūs – 2–10 mm/val) ir • ištisiniai lietūs (tęsiasi ilgai > 3–5 paros, bet intensyvumas nedidelis, mažiau 2 mm/val.). • Maksimalūs debitai skaičiuojami pagal formulę: • Formulėje: • Qp – p% tikimybės vasaros ir rudens maksimalus debitas, m3/s; • – maksimalaus 1% tikimybės debito modulis, m3/(s km2); • A – baseino plotas, km2; • B1% – 1% tikimybės elementarus debitas arba geografinis parametras, jis randamas iš izolinijų žemėlapio; •  – suminis koeficientas, įvertinantis baseine esančių ežerų, miškų ir pelkių įtaką,  = 12 (analogiškas pavasario potvynio atvejui); • p – perskaičiavimo koeficientas iš 1% tikimybės į p% tikimybių debitą. Randamas iš lentelės. • • Hidrolog. • sritis • Tikimybė p% • 0,1 • 1,0 • 2,0 • 5,0 • 10,0 • Vakarų • 1,29 • 1,0 • 0,91 • 0,79 • 0,60 • Vidurio • 1,46 • 1,0 • 0,87 • 0,68 • 0,54 • Pietryčių • 1,43 • 1,0 • 0,84 • 0,64 • 0,50 Vieno skerspjūvio hidrologinių duomenų perskaičiavimas kitam skerspjūviui toje pačioje upėje • Duomenis reikia perskaičiuoti dėl to, kad dažniausiai hidrotechnikos statinio vieta nesutampa su vandens matavimo stoties vieta. Vieno skerspjūvio duomenis galima perskaičiuoti kitam, jei: • baseinų plotai nesiskiria daugiau kaip 10–15 %, • tarp šių skerspjūvių nėra intakų. • Maksimalūs debitai perskaičiuojami pagal šią formulę: • čia Q1 ir A1 – atitinkamai debitas ir upės baseino plotas statinio vietoje, • Q2 ir A2 – atitinkamai debitas ir upės baseino plotas vandens matavimo stotyje, • • m – laipsnio rodiklis; perskaičiuojant pavasario potvynio maksimalius debitus m = 0,80, o perskaičiuojant poplūdžių maksimalius debitus – m = 0,70. • Upės baseino plotas statinio vietoje randamas naudojantis kartografiniais žemėlapiais arba literatūroje skelbiamais upių baseinų morfometriniais duomenimis. Jeigu tarp skerspjūvių (statinio vietos ir vandens matavimo stoties) nėra intakų, baseinų plotą galima skaičiuoti proporcingai atstumui nuo versmių (ištakų) pagal formulę: • čia L1 ir L2 – atitinkamai atstumai nuo versmių iki statinio vietos ir vandens matavimo stoties, km. • Upių nuotėkis kiekvienų metų bėgyje kinta ir yra labai netolygus. Daugelyje upių pavasario potvynių ir vasaros bei rudens poplūdžių metu nuteka nuo 50 iki 90% metinio nuotėkio tūrio. • Sausringais laikotarpiais upių nuotėkis labai sumažėja, o kai kurios upės netgi pilnai išdžiūsta. • Didelė nuotėkio kaita vyksta ir daugiamečiame laikotarpyje, būna didelio vandeningumo, vidutinio vandeningumo ir mažo vandeningumo metai. • Upių nuotėkio režimas dažniausiai nesutampa su vandens poreikio režimu. Todėl, siekiant patenkinti įvairių vandens naudotojų ir vandens vartotojų (pramonės įmonių, komunalinio ūkio, laivybos, žuvininkystės, žemės ūkio ar kitų ūkio šakų) poreikius, tenka natūralų upių nuotėkį keisti, t. y. jį reguliuoti. • Nuotėkio reguliavimas yra nuotėkio tūrio perskirstymas dirbtiniu būdu laiko bėgyje sutinkamai su vandens naudojimo reikalavimais, pasireiškiantis nuotėkio padidinimu arba sumažinimu laiko bėgyje palyginus su natūraliu nuotėkio režimu. • Nuotėkis reguliuojamas įvairių hidrotechninių statinių, statomų upėse, pagalba, įrengiant tvenkinius.

Daugiau informacijos...

★ Klientai rekomenduoja

Šį rašto darbą rekomenduoja mūsų klientai. Ką tai reiškia?

Mūsų svetainėje pateikiama dešimtys tūkstančių skirtingų rašto darbų, kuriuos įkėlė daugybė moksleivių ir studentų su skirtingais gabumais. Būtent šis rašto darbas yra patikrintas specialistų ir rekomenduojamas kitų klientų, kurie po atsisiuntimo įvertino šį mokslo darbą teigiamai. Todėl galite būti tikri, kad šis pasirinkimas geriausias!