Определение расчетного расхода и расчетного уровня воды в реке

Расчетный расход Q_р и соответствующий ему расчетный уровень высоких вод РУВВ определяются графоаналитическим способом в следующем порядке.

1. На миллиметровой бумаге формата А3 (297×420 мм) в левом верхнем углу вычерчивается поперечное сечение водотока по оси мостового перехода (морфоствор). Горизонтальный масштаб чертежа – 1:2000, вертикальный – 1:200. Наносятся свободная поверхность воды, соответствующая уровню меженных вод УМВ, отметка дна водотока по оси мостового перехода. Морфоствор делят на части пунктирными линиями по границе разлива при УМВ: левую пойму лп, главное русло гр и правую пойму пп.

2. В таблицу, расположенную в правом нижнем углу схемы, в убывающем порядке заносят значения максимальных глубин воды, зарегистрированные в течение 20 лет наблюдений. Затем вычисляют среднеарифметическое значение максимальных глубин :

,

где h_j – данные водомерного поста.

3. На чертеж морфоствора наносят уровни свободной поверхности воды, соответствующие характерным глубинам воды: максимальной h_max, минимальной h_min и двум средним, наиболее близким к среднеарифметическому значению ().

4. Для каждой характерной глубины воды и части морфоствора (лп, гр, пп) определяют ширину зеркала воды В; площадь живого сечения ω; среднюю глубину воды ; скорость протекания воды , где m_р – коэффициент ровности в частях морфоствора, i – уклон свободной поверхности; расход воды Q=ω⋅v. Результаты расчетов сводят в таблицу, помещаемую под чертежом морфоствора.

5. Вычисляют суммарный расход воды в сечении водотока

Q = Q_лп+ Q_гр + Q_пп,

где Q_лп, Q_гр, Q_пп – расходы, проходящие по частям морфоствора (левую пойму, главное русло и правую пойму соответственно).

6. Используя полученные значения 4–х характерных глубин и соответствующих им расходов, в правом верхнем углу схемы строят график зависимости Q = ƒ(h). С его помощью далее определяют расходы воды в реке для оставшихся 16-ти глубин.

7. Вычисляют среднее значение расхода , модульные коэффициенты , эмпирические значения вероятности , где

Q_j – расход воды, соответствующий глубине h_j; j – порядковый номер члена ранжи рованного ряда; n= 20 лет. Результаты вычислений заносят в таблицу ниже графика зависимости Q = ƒ(h).

8. Определяют коэффициент вариации:

, принимаю коэффициент вариации 0,6.

9. Для вычисленного значения С_v из таблицы прил.2 выбирают 3 теоретических кривых трехпараметрического закона распределения при соотношениях С_s/C_v=2; С_s/C_v=3; С_s/C_v=4, где С_s – коэффициент асимметрии.

10. На клетчатке вероятностей строят графики выбранных теоретических кривых распределения. Туда же наносят значения модульных коэффициентов K_j и соответствующие им вероятности Р_эj (строят эмпирическую кривую).

11. Анализируя построенные графики, устанавливают ближайшую к эмпирической теоретическую кривую и принимают ее в качестве расчетной.

12. По табл. 1 определяют вероятность превышения Р, соответствующую данной категории дороги и типу искусственного сооружения. С помощью расчетной кривой или таблицы прил.2 для Р находят значение модульного коэффициента К_р и вычисляют расчетный расход воды. Статистических данных за 20 лет наблюдений оказалось недостаточно для определения С_v и других статистических характеристик. В силу этого, кривые трехпараметрического распределения не совпадают с империческим законом распределения и поэтому применяем графическое экстраполирование опытных данных и определяем по графику К_р. .

13. С помощью графика h=ƒ(Q) по значению Q_р находят расчетную максимальную глубину воды в русле h_{рб max} и расчетный уровень высоких вод

РУВВ = Н_дн + h_{рб max} =151,8+5,15=156,95м.

14. Определяют для него В,ω,v и Q в частях морфоствора. Полученные данные заносят в таблицу под чертежом сечения реки.