Определение скоростей течения и расходов воды вертушкой

На больших водотоках при регулярных наблюдениях за гидрологическим режимом используются гидрологические посты. Уровни воды в реках измеряют на водомерных постах, скорости определяют гидрометрическими вертушками. По скоростям и уровням рассчитывают расходы воды. Известно, что расходы в разные годы могут значительно различаться. Для получения достоверных расчетных характеристик необ­ходимо иметь длительный ряд наблюдений. При наличии небольшого ряда фактических наблюдений производится спе­циальная обработка таких наблюдений с построением теоре­тической кривой обеспеченности.

Задание 6. Построить теоретическую кривую обеспеченно­сти расходов р. Тосно. Дано: средние расходы воды в реке за 1968 –1981 гг. (табл. 4). Водосборная площадь 130 000 га.

Для построения кривой обеспеченности расходов имею­щиеся данные по расходам (графа 3) располагают в поряд­ке убывания (графа 5). Определяется вероятность появления данного расхода при названной длительности ряда (опреде­ляется обеспеченность членов ряда – графа 9). Расчет обес­печенности производится по формуле

P % = ·100,                                 (17)

где т – порядковый номер ряда; N –  число членов ряда.

Таблица 4

Вычисление параметров кривой обеспеченности средних годовых расходов р. Тосно; F = 133000 га)

№ п/п	Год	Расход Q, м3/с	В убывающем порядке		К	К-1	(К-1)2	Р %
			год	Q, м3/с
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	1968	9,30	1974	11,4	1,51	0,51	0,260	4,9
2	1969	7,69	1978	9,80	1,30	0,30	0,090	11,8
3	1970	8,73	1968	9,30	1,23	0,23	0,053	18,7
4	1971	8,76	1977	8,84	1,17	0,17	0,029	25,6
5	1972	4,44	1971	8,76	1,16	0,16	0,026	32,6
6	1973	2,68	1970	8,73	1,16	0,16	0,026	39,6
7	1974	11,4	1979	8,06	1,07	0,07	0,005	46,5
8	1975	6,13	1969	7,69	1,02	0,02	0,000	53,5
9	1976	7,42	1976	7,42	0,94	-0,01	0,000	60,4
10	1977	8,84	1980	7,30	0,97	-0,03	0,001	67,4
11	1978	9,80	1975	6,13	0,81	-0,19	0,036	74,3
12	1979	8,06	1981	5,00	0,66	-0,34	0,116	81,2
13	1980	7,30	1972	4,44	0,59	-0,41	0,168	88,2
14	1981	5,00	1973	2,68	0,35	-0,64	0,410	95,1
Средняя		7,539		7,54
Сумма					14,0	0	1,22

 

Определяется модульный коэффициент К как отношение каждого расхода Q к среднему расходу М_о:

К = Q / М_о                                                                          (18)

и записывается в графу 6.

Последующие вычисления в табл. 4 пояснений не требуют.

Для статистической оценки ряда наблюдений вычисляется коэффициент вариации C_v:

C_v = ,                                                       (19)

а также коэффициент асимметрии C_s.

Наиболее часто

C_s = 2· C_v.                                                            (20)

Коэффициент вариации представляет собой отношение среднего квадратического отклонения σ ряда распределения рассматриваемой величины к ее среднему значению .

C_v = σ/ .                                                                          (21)

В нашем примере, используя данные табл. 4, находим:

C_v = = = 0,30;

C_s = 2· C_v = 0,60.

Результаты расчетов приведены в табл. 4.

Для построения теоретической кривой определяют отклонения ординат кривой обеспеченности Ф от среднего значения (принимаемого за единицу), используя таблицу (приложение 3 учебника «Гидротехнические мелиорации лесных земель»); при C_v = 1 и C_s = 0,60.

По данным табл. 4 на миллиметровой бумаге строится теоретическая кривая обеспеченности (рис. 10).

 

Рис. 10. Теоретическая кривая обеспеченности

Таблица 5

Вычисление обеспеченности среднегодовых расходов реки Тосно (C_v = 0,30, C_s = 0,60)

Расчетные величины	Обеспеченность Р, %
	1	5	10	25	50	75	95	99
1	2	3	4	5	6	7	8	9
Ф	2,75	1,80	1,33	0,61	-0,10	-0,72	-1,45	-1,88
Ф· Cv	0,82	0,53	0,40	0,18	-0,03	-0,22	-0,44	-0,56
Ф· Cv+1	1,82	1,53	1,40	1,18	0,97	0,78	0,66	0,44
Q = Мо ·( Ф· Cv+1), м3/с	13,72	11,54	10,56	8,9	7,31	5,88	4,98	3,32
q, л/с·га	0,103	0,087	0,080	0,067	0,055	0,044	0,037	0,025

 

РЕЖИМ ГРУНТОВЫХ ВОД

Грунтовые воды оказывают определяющее влияние на пло­дородие почв в зоне избыточного увлажнения. От глубины грунтовых вод зависят возможности реализации корнями растений потенциального богатства почвы. При высоком по­ложении почвенных вод, лишенных кислорода, и подтоплений-корней происходит их отмирание. Высокое стоя­ние грунтовых вод, под­держивая высокую влаж­ность почвы, снижает со­держание в ней воздуха, ухудшает диффузию га­зов, что приводит к по­вышению в почвенном воздухе углекислоты и снижению кислорода.

Режим грунтовых вод характеризуется динами­кой уровней, глубиной стояния, движением грун­товых вод.