РАСЧЕТ ПАВОДКОВ НА РЕКАХ СРЕДНЕЙ ПОЛОСЫ РОССИИ
|
Введение 3
1. Краткое гидролого-географическое описание исследуемых объектов 5
1.1 Описание реки Днепр 5
1.2 Описание реки Хопёр 6
2. Неустановившееся движение воды 8
2.1 Основные понятия 8
2.2 Методы расчета 8
2.3 Уравнения Сен-Венана 10
2.4 Схема института Гидродинамики 12
3. Гидравлико-морфометрические характеристики русел рек 15
3.1 Обобщённые морфометрические характеристики русла 16
3.2 Задание приточности 16
3.3 Начальные и граничные условия. Условия сопряжения 16
3.4 Параметры модели 17
4. Выбор расчетного участка 18
4.1. Гидравлико-морфометрические характеристики участков реки 19
4.1.1. Зависимости ширин русла от его уровней 19
4.1.2. Отметки дна и задание начальных отметок уровней 19
4.1.3. Определение коэффициентов шероховатости 22
4.1.4. Построение гидрографов для расчетных участков. Выбор расчетных точек 22
5. Способы получения морфометрических характеристик и их точность 23
5.1 Методика геодезических измерений с помощью ГНСС аппаратуры 24
5.2 Принцип работы в режиме RTK 25
5.3 Точность измерения морфометрических характеристик 28
6. Расчет неустановившегося движения на участках рек Днепр и Хопёр 30
6.1 Порядок задания исходной информации. Получение результатов 31
6.2. Анализ проведения расчета и полученных результатов 35
Заключение 40
Список используемой литературы 42
Приложение 1. Исходный код для расчета неустановившегося движения на реке Днепр 43
Приложения 2. Исходный код для расчета неустановившегося движения на реке Хопёр 45
Приложение 3 Результат расчета неустановившегося движения на реке Днепр 48
Приложение 4 Результат расчета неустановившегося движения на реке Хопер 63
1. Краткое гидролого-географическое описание исследуемых объектов 5
1.1 Описание реки Днепр 5
1.2 Описание реки Хопёр 6
2. Неустановившееся движение воды 8
2.1 Основные понятия 8
2.2 Методы расчета 8
2.3 Уравнения Сен-Венана 10
2.4 Схема института Гидродинамики 12
3. Гидравлико-морфометрические характеристики русел рек 15
3.1 Обобщённые морфометрические характеристики русла 16
3.2 Задание приточности 16
3.3 Начальные и граничные условия. Условия сопряжения 16
3.4 Параметры модели 17
4. Выбор расчетного участка 18
4.1. Гидравлико-морфометрические характеристики участков реки 19
4.1.1. Зависимости ширин русла от его уровней 19
4.1.2. Отметки дна и задание начальных отметок уровней 19
4.1.3. Определение коэффициентов шероховатости 22
4.1.4. Построение гидрографов для расчетных участков. Выбор расчетных точек 22
5. Способы получения морфометрических характеристик и их точность 23
5.1 Методика геодезических измерений с помощью ГНСС аппаратуры 24
5.2 Принцип работы в режиме RTK 25
5.3 Точность измерения морфометрических характеристик 28
6. Расчет неустановившегося движения на участках рек Днепр и Хопёр 30
6.1 Порядок задания исходной информации. Получение результатов 31
6.2. Анализ проведения расчета и полученных результатов 35
Заключение 40
Список используемой литературы 42
Приложение 1. Исходный код для расчета неустановившегося движения на реке Днепр 43
Приложения 2. Исходный код для расчета неустановившегося движения на реке Хопёр 45
Приложение 3 Результат расчета неустановившегося движения на реке Днепр 48
Приложение 4 Результат расчета неустановившегося движения на реке Хопер 63
В современной гидрологии широко распространены статистические методы расчетов и методы математического моделирования. В настоящее время на территории нашей страны количество гидрологических постов уменьшается, и использование статистических методов становится все более сомнительным, а методы математического моделирования становятся наиболее актуальными.
В данной работе произведены расчеты неустановившегося движения воды на реках средней полосы России на примере рек Днепр и Хопёр. Так как известно, что модель расчета неустановившегося движения воды хорошо рассчитывает гидрограф и гидролого-морфометрические характеристики для больших и средних рек, было решено производить расчет на участках, расположенных в верховьях рассматриваемых рек. Таким образом, расстояние от истока до верхнего створа рек Днепр и Хопёр составляет 85 и 86 километров соответственно. Основное внимание в расчетах было уделено определению гидравлико-морфометрических характеристик. После проведения расчета неустановившегося движения воды были сделаны выводы об отличии малых и средних рек (или верховья больших) от больших.
Расчет неустановившегося движения при помощи численного моделирования позволяет в любой точке расчетного участка получить характеристики потока в любой момент времени: уровень, расход воды, площадь водного сечения, ширина и скорость течения. Данные характеристики не всегда просто определить в натурных условиях. В этом заключается перспективность рассмотренного метода при решении многих практических вопросов.
Цель работы:
Проведение специальных экспедиционных исследований для получения морфометрических характеристик на реках Днепр и Хопёр и проведение расчета неустановившегося движения в верхнем течении исследуемых рек.
Задачи работы сформулированы следующим образом:
• Создание информационной базы для моделирования: сбор данных по уровням, расходам воды, гидравлико-морфометрическим характеристикам выбранных створов.
• Анализ точности полученных гидравлико-морфометрических характеристик
• Систематизация исходной информации, занесение ее в оболочку модели.
• Проведение расчетов, и анализ полученных результатов с наблюденными.
• Выявление особенностей работы модели на малых реках, а также в верховьях средних и больших рек.
• Анализ методов получения морфометрических характеристик и их точности.
В данной работе произведены расчеты неустановившегося движения воды на реках средней полосы России на примере рек Днепр и Хопёр. Так как известно, что модель расчета неустановившегося движения воды хорошо рассчитывает гидрограф и гидролого-морфометрические характеристики для больших и средних рек, было решено производить расчет на участках, расположенных в верховьях рассматриваемых рек. Таким образом, расстояние от истока до верхнего створа рек Днепр и Хопёр составляет 85 и 86 километров соответственно. Основное внимание в расчетах было уделено определению гидравлико-морфометрических характеристик. После проведения расчета неустановившегося движения воды были сделаны выводы об отличии малых и средних рек (или верховья больших) от больших.
Расчет неустановившегося движения при помощи численного моделирования позволяет в любой точке расчетного участка получить характеристики потока в любой момент времени: уровень, расход воды, площадь водного сечения, ширина и скорость течения. Данные характеристики не всегда просто определить в натурных условиях. В этом заключается перспективность рассмотренного метода при решении многих практических вопросов.
Цель работы:
Проведение специальных экспедиционных исследований для получения морфометрических характеристик на реках Днепр и Хопёр и проведение расчета неустановившегося движения в верхнем течении исследуемых рек.
Задачи работы сформулированы следующим образом:
• Создание информационной базы для моделирования: сбор данных по уровням, расходам воды, гидравлико-морфометрическим характеристикам выбранных створов.
• Анализ точности полученных гидравлико-морфометрических характеристик
• Систематизация исходной информации, занесение ее в оболочку модели.
• Проведение расчетов, и анализ полученных результатов с наблюденными.
• Выявление особенностей работы модели на малых реках, а также в верховьях средних и больших рек.
• Анализ методов получения морфометрических характеристик и их точности.
После проведенных расчетов неустановившегося движения воды я сделал следующие выводы:
1. Данная модель хорошо считает крупные реки со стабильным руслом и небольшим уклоном[ссылки на работы].
2. Можно считать неустановившееся движение и на малых реках, но на коротких участках с минимальным количеством притоков. Кроме того, на малых реках большую часть стока формирует склоновый приток. Также нужно иметь наблюдения за уровнями и расходами на створах за довольно большой временной промежуток, что трудно выполнимо.
3. Для точного и качественного расчета необходимо иметь точные морфометрические характеристики для назначенных створов.
4. Данная модель очень чувствительна к осредненным и неточным данным, при этом итоговый результат не всегда дает понять, в каких данных имеется неточность.
5. Данная модель требует адаптации под современные ПК.
6. Модель расчета неустановившегося движения воды может достаточно точно посчитать количество воды, которое дошло с верхнего створа к нижнему, а также определить размер приточности.
Кроме того, мною были выявлены причины, по которым расчет волны паводка или половодья на малых реках и в верховьях рек не точен и сложен:
1. В верховье реки разница площадей водосбора верхнего и нижнего створа может отличаться в десятки раз. На больших реках же разница гораздо менее существенна.
2. Вслед за резким увеличением площади водосбора увеличиваются и расходы воды. Так, на реке Днепр меженные расходы на верхнем (д. Болшево) и нижнем (г. Смоленск) отличаются примерно в 100 раз. Очевидно, что гидрограф в замыкающем створе больше зависит от находящихся в нижней части расчетного участка притоков, нежели основной реки.
3. Абсолютная погрешность полученных с топографической карты данных в верховье реки значительно выше, чем на крупных реках в среднем и нижнем течении.
4. Уклоны в верховьях реки обычно достаточно большие. Ближе к устью уклоны уменьшаются, из-за приближения профиля реки к базису эрозии.
1. Данная модель хорошо считает крупные реки со стабильным руслом и небольшим уклоном[ссылки на работы].
2. Можно считать неустановившееся движение и на малых реках, но на коротких участках с минимальным количеством притоков. Кроме того, на малых реках большую часть стока формирует склоновый приток. Также нужно иметь наблюдения за уровнями и расходами на створах за довольно большой временной промежуток, что трудно выполнимо.
3. Для точного и качественного расчета необходимо иметь точные морфометрические характеристики для назначенных створов.
4. Данная модель очень чувствительна к осредненным и неточным данным, при этом итоговый результат не всегда дает понять, в каких данных имеется неточность.
5. Данная модель требует адаптации под современные ПК.
6. Модель расчета неустановившегося движения воды может достаточно точно посчитать количество воды, которое дошло с верхнего створа к нижнему, а также определить размер приточности.
Кроме того, мною были выявлены причины, по которым расчет волны паводка или половодья на малых реках и в верховьях рек не точен и сложен:
1. В верховье реки разница площадей водосбора верхнего и нижнего створа может отличаться в десятки раз. На больших реках же разница гораздо менее существенна.
2. Вслед за резким увеличением площади водосбора увеличиваются и расходы воды. Так, на реке Днепр меженные расходы на верхнем (д. Болшево) и нижнем (г. Смоленск) отличаются примерно в 100 раз. Очевидно, что гидрограф в замыкающем створе больше зависит от находящихся в нижней части расчетного участка притоков, нежели основной реки.
3. Абсолютная погрешность полученных с топографической карты данных в верховье реки значительно выше, чем на крупных реках в среднем и нижнем течении.
4. Уклоны в верховьях реки обычно достаточно большие. Ближе к устью уклоны уменьшаются, из-за приближения профиля реки к базису эрозии.
Подобные работы
- Проектирование Усть-Камской ГЭС на реке Косьва. Организация работ по возведению ряжевой перемычки. Расчет перемычки на прочность и устойчивость
Бакалаврская работа, технология строительных процессов. Язык работы: Русский. Цена: 5600 р. Год сдачи: 2016 - ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ АНАЛИЗ ЗОНЫ ЗАТОПЛЕНИЯ РЕКИ НОКСА В ПОС. САЛМАЧИ КАК УСЛОВИЕ ПЛАНИРОВАНИЯ РАБОТ ПО ПРИРОДООБУСТРОЙСТВУ
Дипломные работы, ВКР, природопользование. Язык работы: Русский. Цена: 6300 р. Год сдачи: 2018 - АНАЛИЗ СОВРЕМЕННОГО МОРФОГЕНЕЗА ТЕРРИТОРИИ ТУНКИНСКОЙ КОТЛОВИНЫ (РЕСПУБЛИКА БУРЯТИЯ)
Магистерская диссертация, география. Язык работы: Русский. Цена: 4980 р. Год сдачи: 2020