Өзеннің жылдық ағындысын есептеу

Жұмыс түрі: Іс-тәжірибеден есеп беру
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 25 бет
Таңдаулыға:

1. Өзеннің жылдық ағындысын есептеу

Су шаруашылығы мәселелері су ресурстарын кешенді пайдалану кезінде, яғни берілген аумақтың су ресурстарын экономиканың барлық салаларын қамтамасыз ете отырып пайдаланғанда ұтымдырақ шешіледі.
Су ресурстарын сарқылып кетуден және ластанудан сақтау ұтымды пайдалану кезінде өте маңызды рөл атқарады. Басқа маңызды бағыттарының бірі судың қатерлі әсерімен күресу. Нақтырақ айтқанда: су басумен, сел көшкінімен, топан сумен, тасқын, су эррозиясымен, өзен˗көлдің жағалауларын шайып кетумен, жардың пайда болуымен, қар жылжуымен, қар басумен күресудегі инженерлік шараларды дамыту және территорияны инженерлік қорғау, т.б.
Осылайша жоғарыда көрсетілген барлық тапсырмалардың шешімін табу үшін есептік қамтамасыздықтың су ағындысын анықтау қажет. Мұнда негізгі гидрологиялық сипаттамалар болып келесі тізімдегілер есептеледі:
Су шығыны - Q, м3с;
Су көлемі -V, W, м3;
Ағынды модулі - q, М, л(с ∙км2);
Ағынды қабаты - h, мм.
Есептік қамтамасыздықтың су шығыны мына формулалар арқылы анықталады:

Qp= Qo∙ kp, ( 1 )

Wp = Wo∙ kp, ( 2 )

hp = ho∙ kp , ( 3 )

Mp = Mo∙ kp , ( 4 )

Мұнда: Qo, Wo, ho, Mo - (норма) су өтімінің орташа көпжылдық өлшемдері:
Qo - орташа көпжылдық су өтімі, (норма,) м3с;
Wo - орташа көпжылдық су көлемі, (норма) м3;
ho - орташа көпжылдық ағынды қабаты, (норма) мм;
Mo - орташа көпжылдық ағынды модулі, (норма) л(с ∙км2);
kp - Р% есептік қамтамасыздықтың су өтімінің модульдік коэффициенті. Есептеу жолы:
kp = f ( Cv , Cs , p%), ( 5 )

Мұнда: Cv - ағынның вариация коэффициенті;
Cs - ағынның ассиметрия коэффициенті;
P - ағынның қамтамасыздық коэффициенті, %.
Өз кезегінде негізгі гидрологиялық сипаттамалар бір˗бірімен келесі көрсеткіштер арқылы байланысты:

Wo = Qo∙ Т, м2 ( 6 )

Mo=103QoF , л(с ∙км2) ( 7 )

немесе Mo=31,5 ho , л(с ∙км2) ( 8 )

, мм ( 9 )

Мұнда : F - су жинау алабы, км2;
T - уақыт интервалы (жыл - 31,5∙106 с, ай - 2,63∙106 с, күн - 86400 с).
Есептік қамтамасыздықтың су өтімін анықтау үшін ағынның статистикалық параметрлерін (қамтамасыздық қисығының параметрлері) табу керек:
1. Ағын нормасы - немесе Wo,ho, Mo;
2. вариация коэффициенті - ;
3. Асимметрия коэффициенті- ;
4. Корреляция коэффициенті - .
Жалпы алғанда су өтімінің статистикалық параметрлерінің жылдық өлшемдерін анықтауда ағын жайлы ақпараттардың болуының келесі жағдайлары бар, соған байланысты гидрологиялық сипатттамаларды есептеу тәсілдері де:
а) гидрометриялық бақылау мәліметтері жеткілікті болуы;
б) гидрометриялық бақылау мәліметтері жеткіліксіз болуы;
в) гидрометриялық бақылау мәліметтері мүлде болмауы.

1.1. Жылдық ағынды үлестірімі қисығының параметрлерін моменттер әдісімен бағалау

Гидрометриялық бақылау уақыты (қатары) жеткілікті болған жағдайда ГЕС анықтау жыл сайынғы ағындының асып кету ықтималдылығының үлестірімінің аналитикалық функциясын пайдалана отырып табылады. Бақылау қатары жеткілікті болып есептеледі, егер: қарастырылып отырған кезең толық кезеңді сипаттай алса (репрезетативті) және қарастырылып отырған гидрологиялық сипаттаманың есептік мәнінен салыстырмалы орташа квадраттық қателік өлшемі 10%˗дан аспауы қажет.
Қатардың статистикалық сипаттамасының кездейсоқ қателіктері (әдетте орташа квадраттық қателікпен бағаланады) n қатардың санына және қарастырылып отырған кездейсоқ өлшемнің (таңдалған мәндер бойынша анықталатын белгісіз параметрлерді қоса алғанда) үлестірім заңына байланысты. Практикалық есептеулерде үлкен қателіксіз келесі формулаларды қолдануға болады. Бақылау қатарының статистикалық сипаттамаларының салыстырмалы орташа квадраттық қателіктері формуласы:
(10)

(11)

(12)

(13)

Мұнда: - вариация коэффициенті;
- корреляция коэффициенті;
n - бақылау жылдарының саны.
Бақылау қатарларының статистикалық сипаттамалырының кездейсоқ қателіктерін бағалау статистикалық сынақ (Монте - Карло әдісі) әдісімен алынады. және статистикалық сипаттамаларын анықтау (=10%) үлкен дәлдікпен тек бақылау қатары n 100˗ден асқанда. Сондықтан практикада кейде және гидрологиялық біртекті аудандағы бір топқа жататын өзендердің бақылау қатары ұзағырақ болып табылатындарын қоса отырып, мәндерінің орташасын алады. Және де үлкен дәлдікпен салыстырмалы орташа квадраттық қателікті бен кезінде екінші және үшінші факторларды (10 және 11) формулада алып тастаса, есептеуге ыңғайлы.

Онда: (14)

(15)

Бақылау мәліметтері болған жағдайда су өтімінің статистикалық параметрлерінің жылдық өлшемдерін келесі әдіспен анықтайды:
* Шындыққа жақын әдісі;
* моменттер әдісі;
* графо-аналитикалық әдіс ( Г.А. Алексеев әдісі).
Практикалық есептеулерде 0,5 болған жағдайда моменттер әдісін пайдаланған дұрыс, сәйкесінше 0,5 болғанда ең үлкен шынайылық әдісі, ал графо˗аналитикалық әдіст ˗ның кез келген мәнінде қолдануға келеді
1˗ Тапсырма. Қақпатас өзені - Қақпатас өзені сағасынан 1,0 км жоғары аумақ тұстамасындағы жылдық су өтімін берілген қамтамасыздық мәні Р (Р = 95%) кезінде анықтау.
Берілген мәліметтер: орташа жылдық су шығыны (м3с) Қақпатас өзені - Қақпатас өзені сағасынан 1,0 км жоғары аумақ тұстамасындағы жылдық бақылау қатары (1948... 1959) (кесте 1).
Есептеулерді орындау тәртібі келесідей:
1. Өзен ағынының көпжылдық орташа мәліметтері анықталады (орташа жылдық су шығынын есептеу кезінде жеңіл болу үшін кему ретімен орнатқан дұрыс)(кесте 2):
, (16)

Мұнда: - орташа - жылдық су шығыны;
n - бақылау жасалған жылдар саны.

Сонда, м3с.

Кесте 1.Ргайты өз. - Ргайты өзені сағасынан 1,0 км жоғары аумақтағы өзеннің орташа айлық су шығындары [1]

nn
Жылдар
Орташа айлық және орташа жылдық су шығындары, м[3]с

I
II
III
IV
V
VI
VII
VIII
IX
X
XI
XII
Жыл
1
1940
0,56
0,89
1,16
2,21
3,89
1,68
0,46
0,55
0,54
0,63
1,28
1,05
1,24
2
1941
0,45
0,42
1,86
2,20
2,85
1,63
(0,39)
(0,16)
(0,16)
(0,20)
(0,52)
(0,37)
(0,93)
3
1946
0,64
0,72
1,73
5,54
5,41
2,53
1,62
0,89
0,63
0,45
0,80
0,64
1,80
4
1947
0,65
0,76
1,27
1,37
1,41
1,35
0,52
0,33
0,42
0,50
0,67
0,53
0,82
5
1948
0,68
0,99
1,40
6,63
5,31
1,38
0,37
0,21
0,32
0,57
0,58
0,47
1,58
6
1949
0,37
0,47
0,58
3,19
6,87
3,23
1,39
0,61
0,76
0,76
0,67
0,47
1,61
7
1950
0,24
0,38
0,74
1,85
1,82
0,77
0,43
0,10
0,20
0,33
0,40
0,40
0,64
8
1951
0,35
0,40
0,73
1,28
1,13
0,57
0,16
0,050
0,11
0,79
0,88
1,62
0,67
9
1952
1,97
1,70
1,75
6,75
6,08
3,26
2,40
0,74
0,63
0,82
1,33
1,54
2,42
10
1953
1,04
0,75
3,07
4,52
3,52
1,63
0,63
0,39
0,35
0,61
0,64
0,73
1,49
11
1954
0,55
0,44
0,73
3,36
1,94
1,99
0,91
0,44
0,44
0,45
0,45
0,25
1,00
12
1955
0,42
0,52
1,36
3,65
4,48
1,21
0,47
0,24
0,30
0,37
0,40
0,42
1,15
13
1956
0,32
0,49
0,92
4,19
2,70
1,27
0,29
0,17
0,21
0,36
0,47
0,39
0,98
14
1957
0,22
0,37
0,63
0,92
0,55
0,30
0,17
0,11
0,12
0,19
0,32
0,40
0,36
15
1958
0,22
1,16
1,89
8,34
8,57
7,24
3,21
1,49
1,08
1,11
0,96
0,78
3,00
16
1959
0,73
0,82
1,92
(16,3)
(6,36)
2,87
1,48
0,85
0,83
0,90
0,71
0,71
(2,87)
17
1960
0,81
1,09
1,78
3,69
5,74
3,24
1,54
0,80
0,64
0,80
0,78
0,78
1,81
18
1961
0,73
0,67
1,93
4,07
2,20
1,00
0,45
0,32
0,39
0,69
0,79
0,65
1,16
19
1962
0,47
0,73
0,78
0,67
0,90
0,45
0,26
0,050
0,13
0,25
0,37
0,34
0,45

Кесте 2. Ргайты өз. - Ргайты өзені сағасынан 1,0 км жоғары аумақтағы өзеннің жылдық ағыны өзгергіштік коэффициентін моменттер әдісімен есептеу [1]

nn
Жылдар
Су шығыны Qi , м3с
Су шығыны кему ретімен Qуб, м3с
Ағынның модульді коэффициенті
кi =
Модульді коэффициенттің орташадан ауытқуы
ki -1

(ki -1)2
Ағынның эмпирикалық қамтамасыздану мөлшері
P = *100%

(ki -1)3
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1940
1,24
3,00
2,30
1,30
1,69
5
2,197
2
1941
(0,93)
(2,87)
2,20
1,20
1,44
10
1,728
3
1946
1,80
2,42
1,86
0,86
0,74
15
0,636
4
1947
0,82
1,81
1,39
0,39
0,1521
20
0,059
5
1948
1,58
1,80
1,38
0,38
0,145
25
0,054
6
1949
1,61
1,61
1,23
0,23
0,053
30
0,012
7
1950
0,64
1,58
1,21
0,21
0,045
35
0,009
8
1951
0,67
1,9
1,14
0,14
0,0196
40
0,002
9
1952
2,42
1,24
0,95
-0,05
0,0025
45
0,0001
10
1953
1,49
1,16
0,89
-0,11
0,0121
50
0,001
11
1954
1,00
1,15
0,88
-0,12
0,0144
55
0,0017
12
1955
1,15
1,00
0,76
-0,24
0,0576
60
0,013
13
1956
0,98
0,98
0,75
-0,25
0,0625
65
0,015
14
1957
0,36
(0,93)
0,71
-0,29
0,0841
70
0,024
15
1958
3,00
0,82
0,63
-0,37
0,1369
75
0,050
16
1959
(2,87)
0,67
0,51
-0,49
0,2401
80
0,117
17
1960
1,81
0,64
0,49
-0,51
0,2601
85
0,132
18
1961
1,16
0,45
0,34
-0,66
0,4356
90
0,287
19
1962
0,45
0,36
0,27
-0,73
0,5329
95
0,389

∑=25,98

∑=19,89

∑=6,1235

∑=5,7268

2. Есептердің дұрыстығы тексеріледі, келесі шарттар қанағаттандырылуы қажет:

(17)

3. Өзгергіштік коэффициенті және бейсимметрия коэффициенттері есептеледі:

(18)

(19)

4. Бақылау қатарының жеткіліктілігі анықталады:

(20)

(21)

5. Өзгергіштік және бейсимметрия коэффициентінің есептік шамалары мына формулалар арқылы анықталады.

Мұндағы, а1, ..., а6 және b1, ..., b6 - 3 және 4 кестеден анықталатын коэффициенттер
6. а1, ..., а6 және b1, ..., b6 коэффициенттерін анықтау үшін іргелес қатарлар арасындағы автокорреляция коэффициентін r(1) есептеледі:

(24)
Формуладағы: (25)

(26)
Корреляция коэффициентін анықтауға арналған есептеулер 5-кестеде көрсетілген:
.

7. СsCv=2,081,14≈1,84 қатынасы анықталды. 3 және 4 кестеде СsCv=2 қатынасы және корреляция коэффициенті r(1)=0,13 пайдаланылып, а1, ..., а6 және b1, ..., b6 коэффициенттерінің мәндері табылды.

Кесте 3. а1, ... а6 коэффициенттерінің мәндері [1]

СsCv қатынасының мәні
r(t)

2
0
0,3
0,5
0
0
0
0,19
0,22
0,18
0,99
0,99
0,98
-0,88
-0,41
0,41
0,01
0,01
0,02
1,54
1,51
1,47

3
0
0,3
0,5
0
0
0
0,69
1,15
1,75
0,95
1,02
1,00
- 1,34
- 7,63
- 11,79
0,01
- 0,04
- 0,05
6,78
12,38
21,13

Кесте 4. b1, ..., b6 коэффициенттерінің мәндері [1]

r(1)
b1
b2
b3
b4
b5
b6
0
0,3
0,5
0,03
0,03
0,03
2,00
1,77
1,63
0,92
0,93
0,92
-5,09
-3,45
-0,97
0,03
0,03
0,03
8,10
8,03
7,94

а1 = 0; а2 = 0,8; а3 = 0,98; а4 = 0,41; а5 = 0,02; а6 = 1,47;
b1 = 0,03; b2 = 1,63; b3 = 0,92; b4 = - 0,97; b5 = 0,03; b 6 = 7,94.

8. Осылайша өзгергіштік (Cv) және бейсимметрия (Сs) коэффициенттерінің есептік мәндері анықталады:

9. Өзгергіштік және бейсимметрия коэффициенттерінің қатынасы табылады:
.
10. Өзен ағынының қамтамасыздану мөлшерінің эмпирикалық қисығы тұрғызылады. Алдын ала мына формула бойынша эмпирикалық қамтамасыздану мөлшері анықталып алынады.

(27)

Бұл формуладағы: m - кему ретінде жазылған су шығынының реттік нөмірі
n - қатардың жалпы саны

2-кестедегі (5 баған) және Р% (8 баған) шамаларының мәндеріне байланысты Қақпатас өзені су шығынының эмпирикалық қамтамасыздық қисығы тұрғызылды(1-сурет [2]).

Кесте 5. Гидрологиялық қатардың іргелес мүшелері арасындағы автокорреляция коэффицентін ( r(1)) есептеу
Ргайты өз. - Ргайты өзені сағасынан 1,0 км жоғары [1]

nn
Жылдар
і - жылдағы су шығыны Qi , м[3]с
(i +1) жылдағы су шығыны Qi+1 , м[3]с
і - жылдағы су шығынының орташадан ауытқуы (Qi - Q1), м[3]с
(i +1) жылдағы су шығынының орташадан ауытқуы (Qi+1 - Q2) , м[3]с

(Qi - Q1)2

(Qi+1 - Q2)2

(Qi - Q1)(Qi+1 - Q2)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
1
1940
1,24
(0,93)
+0,12
+0,43
0,0144
0,1849
0,0516
2
1941
(0,93)
1,80
+0,43
-0,44
0,1849
0,1936
0,1892
3
1946
1,80
0,82
-0,44
+0,54
0,1936
0,2916
0,2376
4
1947
0,82
1,58
+0,54
-0,22
0,2916
0,0484
0,1188
5
1948
1,58
1,61
-0,22
-0,25
0,0484
0,0625
0,055
6
1949
1,61
0,64
-0,25
+0,72
0,0625
0,5184
0,18
7
1950
0,64
0,67
+0,72
+0,69
0,5184
0,4761
0,4968
8
1951
0,67
2,42
+0,69
-1,06
0,4761
1,1236
0,7314
9
1952
2,42
1,49
-1,06
-0,13
1,1236
0,0169
0,1378
10
1953
1,49
1,00
-0,13
+0,36
0,0169
0,1296
0,0468
11
1954
1,00
1,15
+0,36
+0,21
0,1296
0,0441
0,0756
12
1955
1,15
0,98
+0,21
+0,38
0,0441
0,1444
0,0798
13
1956
0,98
0,36
+0,38
+1
0,1444
1
1,38
14
1957
0,36
3,00
+1
-1,64
1
2,6896
2,64
15
1958
3,00
(2,87)
-1,64
-1,51
2,6896
2,2801
2,4764
16
1959
(2,87)
1,81
-1,51
-0,45
2,2801
0,2025
0,6795
17
1960
1,81
1,16
-0,45
+0,2
0,2025
0,04
0,09
18
1961
1,16
0,45
+0,2
+0,91
0,04
0,8281
0,182
19
1962
0,45
1,24
+0,91
+0,12
0,8281
0,0144
0,1092

∑=25,98
Орт=1,36
∑=25,98

∑=10,28
∑=10,28
∑=9,9575

м3с; м3с
∑(-)() = 9,9597. ∑ (-)2 = 10,28. ∑()2 =10,28

11. 6-кестедегі қатынасы және Сv=0,655 өзгергіштік коэффициенті пайдаланылып, Қақпатас өзені су шығынының теоретикалық қамтамасыздық қисығы тұрғызылды(сурет-1 [2]).

Кесте 6. Ргайты өз. - Ргайты өзені сағасынан 1,0 км жоғары аумақтағы өзен тұстамасындағы Сv=0,655 және Сs=1,5Cv кезіндегі жылдық ағынның қамтамасыздық қисығының теоретикалық ординаталары.

Қамтамасыздық, Р%
0,1
1
3
5
10
25
50
75
90
95
97
99
Ағынның модульды коэффициенті, Кр
3,844
2,97
2,50
2,256
1,91
1,374
0,878
0,494
0,133
0,160
0,115
0,056

12. Өзеннің жылдық ағынының теоретикалық қамтамасыздық қисығының статистикалық параметрлері мына мәндерге тең болды:

Ағынды нормасының орташа салыстырмалы қателігі () 5-10%-дан және өзгергіштік коэффициентінің қателігі () 10-15%-дан аспау керек. Бұл жағдайда . Бірақ біз м3с тең деп қабылдай береміз.

13. Тапсырмаға сәйкес 95% қамтамасыздық кезіндегі өзеннің есептік су шығыны анықталды:
м3с

1.2. Гидрологиялық қатар қысқа болған жағдайда қалыпты жылдық ағындыны анықтау

Тапсырма 1.1. бөлімдегідей Қақпатас өз. - Қақпатас өзені сағасынан 1,0 км жоғары аумақтағы өзеннің жылдық су өтімін берілген қамтамасыздық мәні Р (Р = 95%) кезінде анықтау болып табылады.
Егер де бақылаулар ұзақтығы 10-15 жыл аралығында болса, онда жылдық өтімнің статистикалық мәндерін 1.1. бөлімінде көрсетілген әдістердің бірімен есептейді. Егер өтімнің орташа салыстырмалы қателігі немесе өзгергіштік коэффицентінің салыстырмалы қателігі болса гидрометриялық бақылаулар қатары жеткіліксіз болып саналады.
Осындай жағдайларда бақылаудың қысқа қатарларын ұзақ кезеңге ауыстыру керек болады. Бақылаудың қысқа қатарларын ұзақ кезеңге ауыстыру келісімді түрде:
1. Регрессия теңдеуі.
2. Графикалық немесе графо-аналитикалық әдістері.
Жалпы алғанда, бақылаудың қысқа қатарларын ұзақ кезеңге ауыстыру таңдаудың ұқсас өзен арқылы жүзеге асады.
Өзен - аналогі келесі түсінік бойынша таңдалады. Біріншіден, өзен - аналогі жеткілікті бақылаулар қатарына ие болуы керек. Әрі қарай зерттеліп жатқан өзен мен өзен-аналогі келесі ерекшеліктер бойынша сәйкес келуі керек:
1. Су алабы орналасуының мүмкіндігінше географиялық жақындығы;
2. Климаттық ерекшеліктерінің ұқсастығы;
3. Су бетінің біркелкілігі (көл жағдайы, батпақтану, рельеф, топырақ-грунт сипаттамасы және басқалар);
4. Өзеннің жылішілік өтімінің бірлескен кезеңдегі бақылау ауытқуларының байланысы;
5. Су айдыны ауданы айырмашылығы 10 реттен аса, ал олардың су жинау(таулы өзендер үшін) биіктігінің айырмашылығы 300м-ден аспауы керек. Өзен өтімінің ... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.