Определение максимальных расходов заданной вероятности превышения

Для проектирования мостовых переходов решающее значение имеют колебания годовых максимальных расходов. Задача сводится к установлению такого наибольшего расхода, который гарантировал бы устойчивость и сохранность сооружений на мостовом переходе, безопасность и бесперебойность движения поездов по участку мостового перехода.

Для сохранности сооружений мостового перехода могут представлять опасность расходы, превышающие принятый в расчет максимальный расход, то

под вероятностью превышения того или иного максимального расхода принято

принимать вероятность появления расходов, превышающих его значение.

Расчет сооружений мостового перехода ведется по двум расходам и соответствующим им уровням.

1. Отверстие моста определяется по расчетным расходам (уровням воды) с вероятностью превышения р = 1℅.

2. Высота пойменных насыпей и струенаправляющих дамб определяется по наибольшим расходам (уровни воды) с вероятностью превышения р = 0, 33℅

При наличии многолетних наблюдений для определения расходов заданной вероятности превышения применяется прогнозирование максимальных расходов на основе метода математической статистики.

Определение максимальных расходов заданной вероятности превышения при наличии многолетних наблюдений. В ходе выполнения курсовой работы был построен продольный профиль местности мостового перехода (рисунок2.1) в масштабе 1: 200 по вертикали и 1: 2000 по горизонтали в соответствии с данными таблицы 2.45 /4/.

Профиль мостового перехода по границам главного русла разбивается на 3

части:

главное русло;

левая пойма;

правая пойма.

Профиль из таблицы наблюдений за уровнями высоких вод (исходные данные) были выбраны и нанесены следующие уровни воды:

самый минимальный уровень воды (Н_min=163, 90), м;

первый средний уровень (Н_ср.1=165, 60), м;

второй средний уровень воды (Н_ср.2=165, 30), м;

самый максимальный уровень воды (Н_max=169, 10), м;

теоретический уровень воды, на метр превышающий максимальный

(Н_{max +1}=170, 10), м.

Для каждого участка профиля мостового перехода (относительно выбранных уровней высоких вод) определяем следующие гидрологические характеристики и приводим в таблицу 2.1:

ω - площадь живого сечения участка, м²;

В - ширина свободной поверхности воды, м;

Н_ср=ω /В - средняя глубина или гидравлический радиус, м;

V= mН_ср^2/3∙ I^1/2 - скорость течения воды, м/с;

Q=ω V - расход воды, м³/с.

Таблица 3.1 – гидрологические характеристики участков

Значение коэффициента шероховатости поверхности ложа потока (m) зависит от характеристик потока, морфологических признаков и определяется по приложению Ю /6/.

В данной курсовой работе m=32 – для главного русла, как для равнинной реки, m=25 – для не заросших пойм, заросших пойм на 25% m=17

Продольный уклон реки определяется по карте, непосредственно, в месте мостового перехода: I=0, 002.

Результаты расчёта сводятся в табличную форму (Таблица 3.1).

По результатам расчетов основных гидрологических характеристик строим кривую Q=f(H) (рисунок 2.2). По ней можно определить расход для всех остальных значений наблюденных уровней воды. Также строится кривая скорости V=f (H) для главного русла (рисунок 2.3).

Для определения расходов воды (Q _p, Q _max) и уровней воды (Н _p, Н _max) методами математической статистики необходимо иметь данные о максимальных расходах воды за ряд лет и построенные кривые зависимости Q=f(H) и V=f(H).

Рисунок 3.1- Кривая Q=f (H)

Рисунок 3.2- Кривая скорости V=f(H) для главного русла

Таблица 3.2 Ведомость определения расходов заданной вероятности превышения.

Порядок расчета Q заданной вероятности превышения следующий:

1. Определяем среднеарифметическое значение максимального годового

расхода:

(3.1)

где ∑ Q_м(i) – сумма максимальных годовых расходов за все годы наблюдений, м³/с;

n =15– число лет наблюдений (число членов ряда).

м³/с

Определяем коэффициент вариации, характеризующий среднеквадратичное отклонение расходов от среднеарифметического значения:

(3.2)

Определяем коэффициент асимметрии , формула (3.3), характеризую-

щий среднекубическое отклонение расходов от . средний расход за все время наблюдений, равен 10153 м³/с.

(3.3)

Расчетный и наибольший расходы рассчитываются по формуле (3.4).

, (3.4)

где коэффициент, зависящий от коэффициента ассиметрии и вероятности превышения расчетного расхода /, таблица 3.2/.

По графикам 5.1, 5.2 определим отметки и скорости течения соответствующие расчетному и максимальному расходу воды. , , , .