ive2_2

ВЫБОР РАСЧЕТНЫХ ГИДРОГРАФОВ

МАЛОВОДНОГО И СРЕДНЕВОДНОГО ГОДА

ПРИ ЗАДАННОЙ ОБЕСПЕЧЕННОСТИ СТОКА

Для выбора расчетных гидрографов целесообразно разделить год на два основных периода: многоводный (половодье) и маловодный (межень). В первом приближении можно считать, что к периоду половодья относятся месяцы, в которые расходы больше или равны среднегодовому расходу. Тогда остальные месяцы составят маловодный пе­риод.

Из двух периодов выбирается лимитирующий, т. е. кри­тический в отношении использования стока для энергетики. Обычно таким периодом является осенне-зимний. Внутри лимитирующего периода необходимо выделить лимитирующий сезон, т. е. зимний. В первом приближении можно считать, что к лимитирующему сезону относятся те месяцы, в которые расходы не превышают среднего его значения за лимитирующий период. Сроки сезонов должны быть едиными для всех лет гидрологического ряда с округлением до месяца.

Продолжительность многоводного периода выбирается так, чтобы в принятых границах помещалось фактическое половодье за все годы как с наиболее ранним сроком его наступления, так и наиболее поздним.

Определив границы сезонов, необходимо для всех лет ряда вычислить средние расходы за год, лимитирующий сезон и период половодья. По полученным результатам строятся эмпирические кривые обеспеченности по формуле:

, (2.1)

где m - порядковый номер члена ряда расходов (среднегодовых, среднеполоводных и средних за зимний сезон), ранжированного в убывающем порядке;

n - общее число членов ряда.

Расчетные значения обеспеченности для выбора маловодного и средневодного года должны быть заданы. В курсовом проекте эти значения принимают равными 90 и 50%, соответственно.

Для соблюдения равенства годового стока сумме стоков за отдельные сезоны в [1] рекомендуется принимать одинаковую обеспеченность годового стока и стока лимитирующего периода. Поэтому при заданной расчетной обеспеченности по кривой среднегодовых расходов определяются соответствующий расчетный год и гидрограф. Проверяется выполнение равенства обеспеченностей годового стока и стока лимитирующего периода (или сезона). В случае невыполнения этого условия расходы всех месяцев каждого периода (или сезона) года должны быть приведены к заданной обеспеченности стока. Приближенное приведение можно выполнять с помощью коэффициентов коррекции, представляющих собой отношение расхода заданной обеспеченности для каждого сезона к фактическому его значению. Значение корректирующих коэффициентов уточняются в случае, если полученные среднегодовые значения изменяются. При изменении в большую сторону, уменьшается повышающий корректировочный коэффициент, при изменении среднегодового значения в меньшую сторону увеличивается понижающий коэффициент до достижения среднегодовой величины, соответствующей заданной обеспеченности.

Пример выбора расчетных гидрографов маловодного и средневодного лет при заданной обеспеченности стока

В соответствии с методикой выбора расчетных гидрографов (метод реального года) целесообразно разделить год на два основных периода: многоводный (половодье) и маловодный (межень). Считаем, что к периоду половодья относятся месяцы, в которые расходы больше или равны среднегодовому расходу (Q_пiQ_rt). Тогда остальные месяцы составят маловодный период (Q_мi<Q_rt) (табл.1). Для всех лет заданного ряда принимаем одинаковые месяцы, относящиеся к периоду межени и половодья (к периоду половодья относятся V, VI, VII, VIII, IX месяцы; к периоду межени относятся X, XI, XII,I, II, III, IV месяцы). Начало года считаем с первого месяца после половодья. Выбор общего для всех лет периода половодья и соответственно межени осуществляется по среднемноголетним значениям расходов каждого месяца.

Определив границы сезонов, для всех лет ряда вычисляем средние расходы за год, лимитирующий сезон и период половодья. Ранжируем каждую последовательность в порядке убывания и по формуле (2.1) вычисляем обеспеченности. Результаты приводятся в табл.3.

Расчетные значения обеспеченности для выбора маловодного и средневодного лет в проекте принимаются равными 90 и 50%, соответственно.

Данные для построения кривых обеспеченности среднегодовых,

среднеполоводных и среднемеженных расходов

Таблица 3

№п/п	p, %	Qср. год	Годы	Qср.пол.	Годы2	Qср.меж.	Годы3
1	2,0	189	1954	442	1954	13	1957
2	3,9	156	1947	396	1948	13	1994
3	5,9	156	1984	367	1947	12	1958
4	7,8	154	1991	367	1984	11	1995
5	9,8	144	1955	360	1991	11	1955
6	11,8	144	1992	331	1992	11	1969
7	13,7	143	1957	330	1955	11	1992
8	15,7	143	1994	326	1957	10	1973
9	17,6	136	1949	326	1994	9	1956
10	19,6	135	1986	316	1949	9	1979
11	21,6	133	1973	316	1986	9	1993
12	23,5	131	1974	310	1974	9	1963
13	25,5	130	1959	305	1959	8	1950
14	27,5	130	1981	305	1973	8	1987
15	29,4	127	1951	302	1981	8	1952
16	31,4	126	1988	294	1951	8	1975
17	33,3	124	1993	293	1988	8	1971
18	35,3	122	1956	284	1993	8	1980
19	37,3	119	1953	280	1956	8	1989
20	39,2	116	1961	275	1953	8	1954
21	41,2	116	1976	268	1976	8	1972
22	43,1	111	1969	268	1961	8	1976
23	45,1	110	1990	255	1990	7	1953
24	47,1	108	1958	252	1969	7	1960
25	49,0	108	1995	248	1960	7	1951
26	51,0	107	1960	248	1968	7	1991
27	52,9	107	1968	244	1958	7	1965
28	54,9	104	1975	244	1995	7	1961
29	56,9	102	1964	239	1975	7	1967
30	58,8	102	1965	236	1965	7	1988
31	60,8	101	1971	235	1964	7	1949
32	62,7	100	1967	231	1967	7	1990
33	64,7	96	1948	231	1971	7	1968
34	66,7	96	1985	223	1985	7	1964
35	68,6	95	1980	217	1980	6	1986
36	70,6	93	1972	214	1972	6	1981
37	72,5	92	1963	212	1978	6	1948
38	74,5	92	1978	210	1963	6	1978
39	76,5	87	1966	202	1966	6	1946
40	78,4	83	1950	190	1983	6	1947
41	80,4	83	1983	189	1950	6	1985
42	82,4	82	1946	188	1946	6	1984
43	84,3	82	1952	186	1952	6	1983
44	86,3	82	1989	186	1989	6	1974
45	88,2	74	1987	167	1987	5	1959
46	90,2	72	1962	166	1962	5	1966
47	92,2	70	1977	162	1977	5	1977
48	94,1	69	1970	159	1970	4	1970
49	96,1	62	1979	137	1979	4	1962
50	98,0	55	1982	128	1982	3	1982

При заданной расчетной обеспеченности по кривой среднегодовых расходов определяются соответствующий расчетный год и гидрограф. Далее необходимо проверить выполнение критерия одинаковой обеспеченности выбранного расчетного года по трем кривым (т.е. на трех кривых должен фигурировать один и тот же год).

Полученный расчетный год является окончательным результатом расчета, и его реальный гидрограф может использоваться в дальнейших расчетах. Если на трех кривых при заданной обеспеченности оказываются разные годы, то в этом случае необходимо выполнить приведение расчетного года к заданной обеспеченности.

Выбор расчетного средневодного года (Р=50%)

Для заданной расчетной обеспеченности на кривых обеспеченности отсутствует конкретный год. По кривой обеспеченности годовых расходов определяем ближайшие годы справа и слева от расчетной обеспеченности 50%: 1995 и 1960 годы. Интерполируем значение расхода для 50% обеспеченности.

Для данного контрольного примера, среднеполоводное значение для 50% обеспеченности 248 м³/сек – базовое значение. Маловодное базовое значение для 50% обеспеченности 7 м³/сек.

Вычисляем коэффициенты приведения для 1995 года:

Аналогично вычисляем коэффициенты приведения для 1960 года:

Коэффициенты приведения равен 1 для 1960 г, этот год и выбираем. Так как , приведение не требуется.

Выбор расчетного маловодного года (Р=90%)

По значениям среднегодовых расходов 90% обеспеченности соответствует 1962 г.

Базовое значение по половодью для 90% обеспеченности равно 166 м³/сек.

Базовое значение по межени для 90% обеспеченности равно 5 м³/сек.

Вычисляем коэффициенты приведения по половодью для сравниваемых лет:

Поскольку коэффициент межени повышающий, а коэффициент половодья понижающий необходимо сделать приведение и корректировку, но следить чтобы среднегодовое значение расхода не изменилось. Корректировка не требуется, так как средний расход не меняется.

Результаты приведены в таблице 5.

Уточнив окончательно расчетные гидрографы средневодного и маловодного лет, необходимо проверить, не превышают ли в какие-либо месяцы расходы маловодного года аналогичных расходов средневодного года (табл. 6).

Если в каком-либо месяце маловодного года имеем расходы большие, чем в средневодном году, то требуется дополнительная корректировка при выполнении следующего условия: объем сезонного и годового стока должен остаться неизменным до корректировки и после нее. Это значит, что месяцы, где расход маловодного года больше, чем средневодного необходимо скорректировать в сторону уменьшения за счет увеличения расходов в другие месяцы, но обязательно относящиеся к одному и тому же сезону. (Обратите внимание, что воду можно перераспределять только внутри сезона).В данном случае корректировка требуется.

Расходы в расчетном маловодном году 1962г. (Р=90%), м³/с

Годы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Qср. год
1962	2,1	1,3	1,2	1	196	220	193	139	80	16	4,9	2,4	72
С привед.	2,5	1,7	1,5	1	100	316	193	139	80	20	6,4	3	72

Таб4

Расходы в расчетном средневодном году 1960 (Р=50%), м³/с

Годы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	Qср. год
1960	2,5	1,7	1,3	1	110	458	357	197	118	24	15,2	5	107

Таблица 5

Сравнение расходов средневодного и маловодного года после корректировки

Месяцы	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Q50% - Q90%	-0,1	0,1	-0,2	-0,3	-76	238	164	58	38	4	9,1	2
С коррект	0	0	0	0	10	142	164	58	38	4	8,8	2

Таблица 6