Упражнение № 1.1.1. Оценка эмпирической и теоретической обеспеченности уровней воды при наличии данных наблюдений

Цель работы:

Закрепить знания по разделам «Стадии жизненного цикла систем и сооружений природообустройства и водопользования» и «Целевое назначение и требования по эксплуатации систем и сооружений природообустройства и водопользования» курса «Эксплуатация систем и сооружений природообустройства и водопользования». Научиться проводить вероятностный анализ надёжности напорных гидротехнических сооружений, в частности – расчёт максимальных расходов и уровней воды заданной обеспеченности.

Исходные данные:

1. данные о наблюдённых максимальных уровнях и расходах воды реки Томь в Томске (табл. 1.1.3); «ноль» графика поста – 69,98 м в Балтийской системе высот;

2. варианты обеспеченности расходов и уровней воды (табл. 1.1.4);

3. ординаты кривых трехпараметрического гамма-распределения (Крицкого–Менкеля) и нормированные отклонения от среднего значения ординат распределения Пирсона III типа приведены в [Савичев, 2011], либо в других источниках.

Таблица 1.1.3

Максимальные расходы и уровни воды реки Томь в Томске (гидроствор)

Год	Максимальный срочный расход воды Qmax, м3/с	Максимальный уровень воды Hmax, см
1978	8960	718
1979	8940	776
1980	5940	583
1981	6040	566
1982	6560	573
1983	8140	627
1984	9170	711
1985	6190	607
1986	7910	627
1987	11900	627
1988	8080	707
1989	6220	-
1990	7190	555
1991	6660	630
1992	9600	740
1993	7330	590
1994	5170	518
1995	6220	523
1996	6450	550
1997	6600	591
1998	9490	765
1999	9650	798
2000	6410	538
2001	10600	765
2002	7950	700
2003	7740	673
2004	9980	857
2005	7250	645
2006	8850	730
2007	7420	541

Таблица 1.1.4. Варианты обеспеченностей расходов и уровней воды

Вариант	Обеспеченность, %
1	0,1
2	0,01
3	1
4	0,01
5	1
6	0,5
7	3
8	0,1
9	5
10	0,5
11	3
12	5
13	0,1
14	0,01
15	1
16	5
17	0,5
18	3
19	0,1
20	0,01
21	1
22	5
23	0,5
24	3
25	0,1
26	0,1
27	1
28	5
29	0,5
30	3

Задание к работе: согласно выбранному варианту:

1. определить расходы и уровни воды по эмпирической кривой обеспеченности (наибольшее приближение к заданной обеспеченности по варианту); расчёт кривых выполнить по формуле 1.1.1;

2. определить расходы и уровни воды по теоретической кривой обеспеченности (трехпараметрического гамма-распределения (Крицкого–Менкеля) и распределения Пирсона III типа).

Ход выполнения работы:

1. ознакомиться с теоретической частью и дополнительной литературой;

2. отдельно для расходов и уровней воды проранжировать данные табл. 1.1.3 по убыванию рассматриваемой гидрологической величины;

3. определить эмпирическую обеспеченность рассматриваемой гидрологической величины по формуле 1.1.1;

4. найти значение рассматриваемой гидрологической величины с обеспеченностью, значение которой наиболее близко к заданной обеспеченности по варианту;

5. определить статистические параметры распределения по формулам 1.1.2-1.1.8;

6. пользуясь специальными таблицами (например, приведёнными в [Савичев, 2011]), определить расчётные расходы и уровни воды; расчётные уровни воды привести в м БС;

7. оформить практическую работу на листах формата А4 в последовательности, указанной в упражнении (цель, дано, задание к работе, ход выполнения, включая расчётные формулы и результаты расчёта, результаты работы с анализом сопоставимости данных, полученных по эмпирической и теоретической кривым); на лицевой странице указать полное название ВУЗа, подразделения, ФИО исполнителя, ФИО преподавателя, название и номер практической работы, город, год; поставить подпись.

Дополнительная литература:

1. Савичев О.Г. Гидрология, метеорология и климатология: гидрологические расчёты: учебное пособие. – Томск: Изд-во Томск. политехн. ун-та, 2011. – 224 с.

2. СП 33-101-2003. Определение основных гидрологических характеристик. – М.: Госстрой России, 2004. – 72 с.

3. СНиП 33-01-2003. Гидротехнические сооружения. Основные положения. – М.: Госстрой России, 2006. – 26 с.