Определение расходов воды и соответствующих им уровней заданной вероятности превышения

Основные гидрологические характери­стики водотоков, в том числе расход и горизонт воды - величины случай­ные. Их определяют методами математической статистики, опираясь на известный закон распределения. Установлено, что эти характе­ристики подчиняются трехпараметрическому закону распределения веро­ятностей.

Требуемые значения вероятностей превышения устанавливаются нормами проектирования сооружений.

Размер отверстия водопропускного сооружения определяется по рас­четным расходам, а проверка сохранности его, а также расчет отметки бровки пойменных насыпей и незатопляемых регуляционных сооружений осуществляется по наибольшим расходам.

Определение расходов и соответствующих им уровней воды заданной вероятности превышения производится по кривой распределения вероят­ностей, для построения которой нужен статистический ряд многолет­них наблюдений за расходами. В курсовом проекте таким статистическим рядом являются расходы, соответствующие уровням воды, наблюдае­мым на водотоке в месте мостового перехода за 15 лет.

Отметки уровня воды за 15 лет наблюдения в месте мостового пере­хода уже известны. Расходы, соответствующие уровням УВВ (см.табл.4), определяются по графику зависимости Q =• f(H).

Значение эмпирической вероятности пре­вышения для каждого члена ряда, определенное по формуле

где т — порядковый номер члена ряда, расположенного по убы­вающей;

п — число наблюдений (в нашем случае п= 15).

Таблица 6

Первый параметр случайной величины Q – среднеарифметическое значение расхода воды - определяется по формуле

где - сумма годовых максимальных расходов за все годы

наблюдений.

В методике по определению гидрологических характеристик для удобства расчетов используется безразмерная величина - отношение на­блюдаемого годового максимального расхода к среднеарифметическому -так называемый модульный коэффициент К_i:

Вторым-параметром случайной величины Q является коэффициент вариации (коэффициент рассеивания), характеризующий среднеквадратич­ное отклонение членов ряда, определяемый по формуле:

=

Задаваясь соотношениями величин С_s/ С_v. (в примере С_s / С_v = 2 и C_s / C_v = 4), находят ординаты теоретических интегральных-кривых распределения вероятностей К_р, и вычисляют теоре­тические расходы Q_T по формуле

Результаты вычислений сводятся в таблицу (табл. 7).

Таблица 7

Далее на специальную клетчатку вероятности (рис. 6) наносят точки с ко­ординатами (р, q_T) и получают теоретические кривые распределения .

На эту же клетчатку вероятностей наносят эмпирические точки с ко­ординатами (p, q). Для дальнейшего рассмотрения принимается С_s/С_v. = 2 теоретическая кривая распределения вероятностей, которая имеет наи­меньшее отклонение от эмпирических точек.

Пользуясь теоретической кривой распределения вероятностей, можно определить максимальные годовые расходы на водотоке Q любой вероят­ности превышения, а по графику определить соответ­ствующий данному расходу уровень УВВ.

Расчетный рас­ход определяется с вероятностью превышения 1%, а наибольший - с веро­ятностью превышения 0, 33%.

Таблица 7

Значения	Вероятность 1%	Вероятность 0, 33%
Весь поток	Главное русло	Правая пойма	Левая пойма	Весь поток	Главное русло	Правая пойма	Левая пойма
УВВ	Расчетный (РУВВ)=294, 90	Наибольший (НУВВ)=295, 3
Расход Q,
Средняя скорость м/с	-	4, 2	2, 8	2, 3	-	4, 3	2, 9	2, 4
Площадь
Контроль	-	4, 1		2, 3	-	4, 2	2, 8	2, 3
Ширина участка морфоствора b, м

Таким образом, отверстие мостового перехода рассчитывается на безопасный пропуск расчетного расхода при РУВВ=294.90 м., а высота пойменных насыпей и струенаправляющих дамб определяется с учетом подъема воды до отметки НУВВ= 295.3 ( )