Определение интегральных кривых стока: Методические указания к лабораторной работе по дисциплине ''Гидрология и регулирование стока''

Камчатский государственный технический университет Кафедра экологии и природопользования

Дисциплина «Гидрология и регулирование стока»

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ КРИВЫХ СТОКА

Методические указания к лабораторной работе для студентов специальности 320600 «Комплексное использование и охрана водных ресурсов»

Петропавловск-Камчатский 2003

УДК 556 ББК 26.22 И24

Ивашкевич Г.В. И24

Определение интегральных кривых стока. Методические указания к лабораторной работе для студентов специальности 320600 «Комплексное использование и охрана водных ресурсов». – Петропавловск-Камчатский: КамчатГТУ, 2003. – 8 с.

Методические указания к лабораторной работе «Определение интегральных кривых стока» предназначены для студентов специальности 320600 «Комплексное использование и охрана водных ресурсов» и составлены в соответствии с рабочей программой дисциплины «Гидрология и регулирование стока». Обсуждены на заседании кафедры ЭиП 10 июня 2002 г., протокол № 28.

УДК 556 ББК 26.22

© КамчатГТУ, 2003 © Ивашкевич Г.В., 2003

2

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ КРИВЫХ СТОКА 1. Цель работы: Построить интегральные кривые стока в прямоугольных координатах (исходные данные по варианту). 2. Дано: средние декадные расходы (в виде таблицы по варианту). 3. Задание: - вычислить сток за каждый месяц и подсчитать сумму стока с начала периода. - построить интегральные кривые стока, а также с лучевыми масштабами в прямоугольных координатах. - рассмотреть примеры использования интегральных кривых. 4. Теоретические пояснения: Вычисляется сток за каждый месяц. Зная средний месячный расход Q, сток W м3 за месяц определяется по формуле: W = QT, где Q - средний месячный расход, м3/с; Т - число секунд в месяце. Для января объем стока равен W=QT=6,37 • 2,68 • 106=17,1 • 106 м3. Аналогично вычисляется сток за любой месяц. Сумма стока за период вычисляется последовательным суммированием. 2. Интегральные кривые стока выражают последовательное накопление стока воды в рассматриваемом створе реки за определенный период времени. Кривые могут быть построены за декаду, месяц, год и за несколько лет. Большое применение интегральные кривые имеют при расчетах регулирования стока. а. Интегральная кривая в прямоугольных координатах строится следующим образом. 3

На рис. 1 в выбранном масштабе по данным таблицы 1 откладывается значение сумм стока W за каждый месяц, относя значения к концу месяца. Точки соединяются прямыми линиями. Участки кривой с крутым подъемом соответствуют весенним периодам нарастания стока, более пологие - межени, летней и зимней. Тангенс угла, образованного прямой, соединяющей начало и конец интегральной кривой с осью абсцисс, характеризует средний расход за весь период Таблица 1 Сток р. Тигиль у с. Тигиль за период с января 1951 г. по декабрь 1952 г.

Год, месяц

Q м3/с

W млн. м3

1951 I, II Xl'I ' 1952 I, II XI, ХII

6,37, 6,21 7,62

17,1, 15,0 20,4

7,48,

18,3

20,0,

45,9

8,60,

7,27

22,3,

19,5

4

∑W с начала периода, млн. м3 17,1, 32,1 1814 ' 1834, 1880 2512, 2532

Рис. 1. Интегральная кривая стока в прямоугольных координатах р. Тигиль у с. Тигиль за 1951 - 1952 гг. Если взять любой отрезок интегральной кривой, например на рис. 1 точки а и б, и соединить эти две точки, то получим прямоугольный треугольник со сторонами Δ∑W, ΔΤ и углом а. Тангенс а равен

tga =

Δ ∑W ΔT

= Qср,

Из полученных соотношений видно, что если взять любой период на интегральной кривой, то средний расход за этот период может быть получен по формуле Q = tgα

m , n

где т и п - принятые масштабы в единицах измерения по вер5

тикальной и горизонтальной шкале. Средний расход за любой период времени по интегральной кривой можно определить графическим способом, для чего строится специальный лучевой масштаб. Построение лучевого масштаба производится двумя способами. Способ 1. Выбирается какой-либо период времени Т в зависимости от длительности общего периода построения интегральной кривой стока. В данном примере для построения лучевого масштаба выбирается период времени Т, равный восьми месяцам. Принимая число секунд в среднем за месяц равным 2,63 ⋅ 106, получим период Т = 2,63 • 106 8=21,04 106 с. Из табл. 1 выбираются наименьшие и наибольшие средние месячные расходы и определяется амплитуда их колебания. Значения Qнаим = 3,75 мз/c и Онаиб = 548 м3/с. Округлив расходы, устанавливаем амплитуду колебания от 2 до 550 м3/с, которую подразделим на интервалы через 50 м3/с и рассчитаем сток (табл. 2). Данные для построения лучевого масштаба Cток за период 3

Расход, Q M /C Т = 8 мес = 21,04 106 с 2 42 50 1052 100 2104 150 315.6 200 4208 250 5260

Расход, Q м3/с 300 350 400 450 500 550

Таблица 2

Сток за период Т = 8 мес = 21,04 106 с 6312 7364 8416 3468 10520 11572

На рис. 1 проводится ордината для Т = 8 мес., на которой по вертикальному масштабу 1 см = 200 млн. м3 откладывается по данным табл. 1 значение стока за период Т для расходов 2; 50 и т. д. до 550 м3/с. При точках, соответствующих значениям стока для 6

Т = 8 мес., выписываются значения расходов. Полученные точки соединяются прямыми линиями с началом координат на графике, в результате получается пучок прямых линий, образующих лучевой масштаб, Точки, соответствующие величинам стока, для расходов более 200 мз/с на ординате (рис. 1) не показаны. В нижней части рисунка линии лучевого масштаба оборваны, чтобы не закрывать кривую стока. Способ 2. Лучевой масштаб можно построить за пределами графика как это показано на рисунке. 5. Применяемые материалы, приборы и оборудование: расходы воды (по варианту), миллиметровая бумага формата А4, набор фломастеров, калькулятор. 6. Выполнение работы. Вычисляется сток за каждый месяц. Зная средний месячный расход Q, объем стока W м3 за месяц определяется по формуле: W = QT, где Q - средний месячный расход, м3/с; Т - число секунд в месяце. Сумма стока за период вычисляется последовательным суммированием. Интегральные кривые могут быть построены за декаду, месяц, год и за несколько лет. Интегральная кривая в прямоугольных координатах строится следующим образом. На рис. 1 в выбранном масштабе по подсчитанным данным (например, таблицы 1) откладывается значение сумм стока W за каждый месяц, относя значения к концу месяца. Точки соединяются прямыми линиями на форматке в выбранном масштабе. Построение лучевого масштаба производится следующим способом. На форматке проводится ордината для, на которой по вертикальному масштабу откладывается по данным таблицы1 значение стока за период Т для расходов. При точках, соответствующих значениям стока для Т, выписываются значения расходов. Полученные точки соединяются прямыми линиями с нача7

лом координат на графике, в результате получается пучок прямых линий, образующих лучевой масштаб, 7. Содержание отчета. В отчете представляется форматка с интегральной кривой и лучевым масштабом, а также таблица расчета координат интегральной кривой. 8. Вопросы для самопроверки. 8.1. Что такой объем стока и где он применяется? 8.2. Как подсчитывается объем стока за месяц? 8.3. Что выражает интегральная кривая и как она строится? 8.4. Назовите свойства интегральных кривых.

9. Литература. 9.1. Бахтиаров В.А. Водное хозяйство и водохозяйственные расчеты. Л.:ГИМИЗ, 1961. 9.2. Давыдов Л.К., А.А. Дмитриева, Н.Г. Конкина.- Общая гидрология-Л.: Гидрометеоиздат, 1973.

8

Ивашкевич Геннадий Васильевич ОПРЕДЕЛЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНЫХ КРИВЫХ СТОКА Методические указания к лабораторной работе для студентов специальности 320600 «Комплексное использование и охрана водных ресурсов»

В авторской редакции Компьютерный набор, верстка Ивашкевич Г.В., Кравченко В.В. Лицензия ИД № 02187 от 30.06.00 г. Подписано в печать 09.01.2003 г. Формат 61*86/16. Печать офсетная. Гарнитура Times New Roman Авт. л. 0,27. Уч.-изд. л. 0,42. Усл. печ. л. 0,49 Тираж 40 экз. Заказ № 6 Редакционно-издательский отдел Камчатского государственного технического университета Отпечатано полиграфическим участком РИО КамчатГТУ 683003, г. Петропавловск-Камчатский, ул. Ключевская, 35

9

10