Прогноз декадного стока по русловым запасам на реке Ока

курсовая работа

4. Расчетная часть

гидрометеорологический декадный сток вода

Разработка методики прогноза декадного стока по объему воды в русловой сети по данным о расходах воды

1. Методика прогноза декадного стока по объему воды в русловой сети будет разрабатываться для створа г.Касимов, расположенным на реке Оке. Площадь водосбора до створа г.Касимов 130000 км2.

Сначала вычертим гидрографическую схему бассейна до створа г.Касимов. Нанесем на нее изохроны и все створы, по которым имеются данные о расходах воды.

Русловую сеть выше прогнозного створа разобьем на участки, разделенные стоковыми створами.

Гидрографическая схема бассейна.

2. Определим средневзвешенное на участке время добегания

Таблица 1.

Определение среднего времени добегания на участке р. Оки выше п.Касимов.

участков

Нижний

створ участка

Верхний

створ участка

Время добегания

от верхних до нижнего

створа участка,сут.

Пл-дь водосбора

в верхних створах

участков,кмІ

Среднее время

добегания,сут.

1

2

3

4

5

6

I

Касимов

Половское

4,7

99000

4,7

II

Половское

Маркино

1,9

3020

2,7

Кашира

2,4

68700

Звенигород

3,9

5000

III

Маркино

Хрусловка

2,2

462

2,2

IV

Кашира

Калуга

1,5

54900

1,5

3. На последние числа календарных декад вычисляем средние на участках расходы воды. Расчет ведем за три года с июня по август. Средний на участке расход, исходя из предположения о его линейном распределении по длине, вычисляется по формуле

где Qk - средний суточный расход воды в нижнем створе участка на дату t;

УQв,t - сумма средних суточных расходов воды верхних створов участка на эту же дату.

Таблица 2.

Средние на участках расходы воды

участков

Створы

участков

Средние суточные расходы воды, мі/с

июнь

июль

август

31.05

10

20

30.06

10

20

31.07

10

20

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1977 год

I

Касимов

571

624

684

568

535

500

469

422

446

Половское

395

461

560

351

384

384

317

384

384

срQt

483

543

622

460

460

442

393

403

415

II

Половское

395

461

560

351

384

384

317

384

384

Маркино

7,4

8,13

7,63

5,47

6,52

6,08

5,32

4,83

5,66

Кашира

203

230

325

177

177

216

168

154

159

Звенигород

29,5

31,1

45,6

27,6

19,5

26,5

21,1

22,6

20,3

срQt

317

365

469

281

294

316

256

283

284

III

Маркино

7,4

8,13

7,63

5,47

6,52

6,08

5,32

4,83

5,66

Хрусловка

1,38

1,51

1,17

1,26

0,91

0,97

0,8

0,76

0,81

срQt

4,39

4,82

4,40

3,37

3,72

3,53

3,06

2,80

3,24

IV

Кашира

203

230

325

177

177

216

168

154

159

Калуга

180

188

216

145

142

174

142

150

138

срQt

192

209

271

161

160

195

155

152

149

1978 год

I

Касимов

889

621

516

732

729

516

765

648

564

Половское

635

433

410

807

511

414

550

507

457

срQt

762

527

463

770

620

465

658

578

511

II

Половское

635

433

410

807

511

414

550

507

457

Маркино

4,59

6,47

8,1

7,64

4,76

7,81

11,5

17,1

7,75

Кашира

299

216

206

511

233

213

336

289

224

Звенигород

29

29

37,2

45,9

27,7

22,6

23,3

23,4

23,1

срQt

484

342

331

686

388

329

460

418

356

III

Маркино

4,59

6,47

8,1

7,64

4,76

7,81

11,5

17,1

7,75

Хрусловка

1,6

1,55

1,7

1,2

1,29

1,48

1,67

4,17

1,88

срQt

3,10

4,01

4,90

4,42

3,03

4,65

6,59

10,64

4,82

IV

Кашира

299

216

206

511

233

213

336

289

224

Калуга

196

160

171

368

172

166

317

182

152

срQt

248

188

189

440

203

190

327

236

188

1980 год

I

Касимов

1480

1170

943

637

659

894

1020

724

818

Половское

881

798

628

503

635

815

774

589

853

срQt

1181

984

786

570

647

855

897

657

836

II

Половское

881

798

628

503

635

815

774

589

853

Маркино

12,2

20,8

9,5

11,9

31,1

11,3

17,2

13,2

29,5

Кашира

517

644

318

248

412

936

527

296

581

Звенигород

37,5

28,5

32,5

37,1

37,2

75,2

47,7

42,6

100

срQt

724

746

494

400

558

919

683

470

782

III

Маркино

12,2

20,8

9,5

11,9

31,1

11,3

17,2

13,2

29,5

Хрусловка

1,75

4,23

1,95

2,1

2,65

3,11

4,11

5,08

9,05

срQt

7,0

12,5

5,7

7,0

16,9

7,2

10,7

9,1

19,3

IV

Кашира

517

644

318

248

412

936

527

296

581

Калуга

375

516

194

170

285

701

397

188

734

срQt

446

580

256

209

349

819

462

242

658

4. Вычисляем объемы воды на отдельных участках и во всей русловой сети.

В пределах каждого участка объем воды вычисляется по формуле

wt = 86400ф • Qt,

где ф - средневзвешенное время добегания на участке в сутках;

Qt - средний на участке расход воды в момент времени t.

Объем воды в русловой сети большого бассейна может быть найден как сумма на отдельных его участках, т.е.

Ws,t = Уwi,t,

где Ws,t - суммарный объем воды в русловой сети бассейна в момент времени t;

wi,t - объем воды в русловой сети i-ого участка в этот же момент времени.

Таблица 3.

Объем воды в русловой сети на начало декад

участков

Среднее время

добегания,сут.

Обьемы воды в русловой сети ?Wt / 86400 , мі/с

июнь

июль

август

31.05

10

20

30.06

10

20

31.07

10

20

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1977 год

I

4,7

2270

2550

2923

2160

2160

2077

1847

1894

1951

II

2,7

857

986

1267

757

792

854

690

763

768

III

2,2

9,66

10,6

9,68

7,4

8,17

7,76

6,73

6,15

7,12

IV

1,5

287

314

406

242

239

293

233

228

223

Сумма

?Wt

3424

3861

4606

3166

3199

3232

2777

2891

2949

86400

1978 год

I

4,7

3581

2477

2176

3617

2914

2186

3090

2714

2399

II

2,7

1306

924

893

1852

1048

888

1243

1129

961

III

2,2

6,81

8,82

10,78

9,72

6,66

10,22

14,49

23,4

10,59

IV

1,5

371

282

283

659

304

284

490

353

282

Сумма

?Wt

5265

3692

3363

6138

4273

3368

4837

4219

3653

86400

1980 год

I

4,7

5548

4625

3692

2679

3041

4016

4216

3086

3927

II

2,7

1954

2013

1334

1080

1506

2481

1844

1270

2111

III

2,2

15,35

27,53

12,6

15,4

37,13

15,85

23,44

20,11

42,41

IV

1,5

669

870

384

314

523

1228

693

363

986

Сумма

?Wt

8186

7536

5423

4088

5107

7741

6776

4739

7066

86400

Таблица 4.

Средние расходы воды г.Касимов на Оке

Год

Среднедекадные расходы воды, мі/с

июнь

июль

август

I

II

III

I

II

III

I

II

III

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

1977

586

639

647

525

518

501

442

437

429

1978

723

548

584

805

588

612

704

604

497

1979

548

442

367

362

417

466

439

408

393

1980

1270

1060

757

615

832

1010

845

707

1000

5. По таблице 3 и 4 строим график связи Qt+10 = f(Ws,t /86400)

Разработка методики прогноза декадного стока по объему воды в русловой сети по данным об уровнях воды

Очень часто в условиях недостаточно густой сети стоковых постов реализация описанного выше способа бывает затруднена из-за невозможности подсчета запасов воды в русловой сети о расходах воды.

В этом случае можно осуществить оценку русловых запасов используя данные наблюдений за уровнями воды. Рассчитанные таким образом объемы воды называются условными.

1. Сначала рассчитаем коэффициент водности

Таблица 5.

Вычисление коэффициентов водности в створах бассейна р.Оки выше г.Касимов

Река

Пункт

Площадь водосбора,кмІ

Коэффициент водности

Ока

Касимов

130000

1,00

Ока

Половское

99000

0,76

Ока

Кашира

68700

0,53

Ока

Калуга

54900

0,42

Москва

Звенигород

5000

0,04

Осетр

Маркино

3020

0,02

Осетр

Хрусловка

462

0,004

2. По данным о среднесуточных уровнях воды на последние числа календарных декад вычисляем средневзвешенные уровни воды на участках.

Таблица 6.

Вычисление средневзвешенных уровней воды на участках р.Оки

Створы участков

Средние суточные расходы воды, мі/с

июнь

июль

август

31.05

10

20

30.06

10

20

31.07

10

20

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1977 год

Касимов p=1,0

H

-16

4

25

-17

-30

-44

-57

-80

-68

Половское

H

115

144

187

95

110

110

78

64

70

p=0,76

p•H

87

109

142

72

84

84

59

49

53

?p•H

71

113

167

55

54

40

2

-31

-15

Половское

H

115

144

187

95

110

110

78

64

70

p=0,76

p•H

87

109

142

72

84

84

59

49

53

Маркино

H

201

206

204

192

204

202

202

198

200

p=0,02

p•H

4,0

4,1

4,1

3,8

4,1

4,0

4,0

4,0

4,0

Кашира

H

-104

-88

-35

-120

-120

-96

-126

-136

-132

p=0,53

p•H

-55

-47

-19

-64

-64

-51

-67

-72

-70

Звенигород

H

30

35

46

28

20

27

28

23

20

p=0,04

p•H

1,2

1,4

1,8

1,1

0,8

1,1

1,1

0,9

0,8

?p•H

38

68

129

14

25

38

-2,3

-19

-12

Маркино

H

201

206

204

192

204

202

202

198

200

p=0,02

p•H

4,0

4,1

4,1

3,8

4,1

4,0

4,0

4,0

4,0

Хрусловка

H

92

94

93

98

94

97

92

89

91

p=0,004

p•H

0,37

0,38

0,37

0,39

0,38

0,39

0,37

0,36

0,36

?p•H

4,4

4,5

4,5

4,2

4,5

4,4

4,4

4,3

4,4

Кашира

H

-104

-88

-35

-120

-120

-96

-126

-136

-132

p=0,53

p•H

-55

-47

-19

-64

-64

-51

-67

-72

-70

Калуга

H

-132

-126

-106

-160

-162

-137

-162

-156

-166

p=0,42

p•H

-55

-53

-45

-67

-68

-58

-68

-66

-70

?p•H

-111

-100

-63

-131

-132

-108

-135

-138

-140

1978 год

Касимов p=1,0

H

98

9

-26

46

45

-26

57

18

-10

Половское

H

203

110

99

282

146

101

164

144

121

p=0,76

p•H

154

84

75

214

111

77

125

109

92

?p•H

252

93

49

260

156

51

182

127

82

Половское

H

203

110

99

282

146

101

164

144

121

p=0,76

p•H

154

84

75

214

111

77

125

109

92

Маркино

H

172

184

195

196

184

192

203

212

187

p=0,02

p•H

3,4

3,7

3,9

3,9

3,7

3,8

4,1

4,2

3,7

Кашира

H

-59

-102

-108

38

-93

-104

-41

-64

-98

p=0,53

p•H

-31

-54

-57

20

-49

-55

-22

-34

-52

Звенигород

H

118

118

142

172

129

121

123

120

120

p=0,04

p•H

4,7

4,7

5,7

6,9

5,2

4,8

4,9

4,8

4,8

?p•H

131

38

28

245

71

30

112

85

49

Маркино

H

172

184

195

196

184

192

203

212

187

p=0,02

p•H

3,4

3,7

3,9

3,9

3,7

3,8

4,1

4,2

3,7

Хрусловка

H

90

90

100

98

99

104

108

138

116

p=0,004

p•H

0,36

0,36

0,40

0,39

0,40

0,42

0,43

0,55

0,46

?p•H

3,8

4,0

4,3

4,3

4,1

4,3

4,5

4,8

4,2

Кашира

H

-59

-102

-108

38

-93

-104

-41

-64

-98

p=0,53

p•H

-31

-54

-57

20

-49

-55

-22

-34

-52

Калуга

H

-119

-148

-139

-31

-138

-143

-54

-130

-154

p=0,42

p•H

-50

-62

-58

-13

-58

-60

-23

-55

-65

?p•H

-81

-116

-116

7

-107

-115

-44

-89

-117

1980 год

Касимов p=1,0

H

254

174

115

30

37

102

136

57

82

Половское

H

316

278

200

142

203

286

267

182

303

p=0,76

p•H

240

211

152

108

154

217

203

138

230

?p•H

494

385

267

138

191

319

339

195

312

Половское

H

316

278

200

142

203

286

267

182

303

p=0,76

p•H

240

211

152

108

154

217

203

138

230

Маркино

H

211

236

202

210

262

208

226

214

258

p=0,02

p•H

4,2

4,7

4,0

4,2

5,2

4,2

4,5

4,3

5,2

Кашира

H

16

66

-64

-95

-26

180

20

-73

41

p=0,53

p•H

8

35

-34

-50

-14

95

11

-39

22

Звенигород

H

134

117

133

146

148

221

164

157

248

p=0,04

p•H

5,4

4,7

5,3

5,8

5,9

8,8

6,6

6,3

9,9

?p•H

258

256

127

68

152

326

224,6

110

267

Маркино

H

211

236

202

210

262

208

226

214

258

p=0,02

p•H

4,2

4,7

4,0

4,2

5,2

4,2

4,5

4,3

5,2

Хрусловка

H

98

122

97

100

107

112

121

129

157

p=0,004

p•H

0,39

0,49

0,39

0,40

0,43

0,45

0,48

0,52

0,63

?p•H

4,6

5,2

4,4

4,6

5,7

4,6

5,0

4,8

5,8

Кашира

H

16

66

-64

-95

-26

180

20

-73

41

p=0,53

p•H

8

35

-34

-50

-14

95

11

-39

22

Калуга

H

-28

34

-121

-140

-70

113

-18

-126

126

p=0,42

p•H

-12

14

-51

-59

-29

47

-8

-53

53

?p•H

-3

49

-85

-109

-43

143

3

-92

75

3. Вычисляем условные объемы воды на участках и во всей русловой сети.

wt = Ht • ф

Таблица 7.

Условные объемы воды в русловой сети

участков

Среднее время

добегания,сут.

Условные обьемы воды в русловой сети, мі/с

июнь

июль

август

31.05

10

20

30.06

10

20

31.07

10

20

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1977 год

I

4,7

336

533

785

259

252

186

11

-147

-70

II

2,7

101

184

350

37

67

102

-6

-50

-32

III

2,2

9,2

9,4

9,3

8,9

9,4

9,3

9,3

9,1

9,2

IV

1,5

-166

-149

-95

-196

-197

-163

-202

-206

-210

Сумма

Wусл

280

577

1049

109

131

134

-188

-394

-303

1978 год

I

4,7

1186

435

231

1224

733

239

854

599

385

II

2,7

354

102

74

662

190

82

302

228

131

III

2,2

8

8,5

9

9,1

8,6

8,9

9,4

10,1

8,8

IV

1,5

-122

-174

-173

11

-161

-173

-67

-133

-175

Сумма

Wусл

1426

372

141

1906

771

157

1098

704

350

1980 год

I

4,7

2323

1811

1255

648

899

1501

1593

918

1468

II

2,7

697

690

344

183

409

880

606

298

721

III

2,2

9,7

10,9

9,3

9,7

11,9

9,7

10,5

10,1

12,2

IV

1,5

-5

74

-127

-164

-65

214

5

-137

112

Сумма

Wусл

3025

2586

1481

677

1255

2605

2215

1089

2313

4. По данным таблиц 4 и 7 строим прогноcтическую зависимость

Qt+10 = f(Wys,t)

Поверочные прогнозы и их оценка

Поверочные прогнозы среднедекадных расходов воды в замыкающем створе дадим за два года (1978 год - год, включенный в разработку методики, и 1979 год - невошедший в нее).

Для прогнозов за 1979 год необходимо вычислить объемы воды в русловой сети.

Средние на участках расходы воды за 1979 год.

участков

Створы

участков

Средние суточные расходы воды, мі/с

июнь

июль

август

31.05

10

20

30.06

10

20

31.07

10

20

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1979 год

I

Касимов

660

495

412

344

477

450

456

417

412

Половское

429

335

302

288

365

429

403

382

373

срQt

545

415

357

316

421

440

430

400

393

II

Половское

429

335

302

288

365

429

403

382

373

Маркино

4,28

4,01

3,87

3,39

4,76

4,9

4,76

4,11

3,89

Кашира

204

159

136

129

165

236

202

209

180

Звенигород

35,5

38,2

38,1

37,2

34,9

35,8

39,8

36,7

37,2

срQt

336

268

240

229

285

353

325

316

297

III

Маркино

4,28

4,01

3,87

3,39

4,76

4,9

4,76

4,11

3,89

Хрусловка

1,54

1,58

1,01

1,02

1,07

1,06

0,96

0,72

0,7

срQt

2,91

2,80

2,44

2,21

2,92

2,98

2,86

2,42

2,30

IV

Кашира

204

159

136

129

165

236

202

209

180

Калуга

145

120

113

107

155

170

148

200

130

срQt

175

140

125

118

160

203

175

205

155

Объем воды в русловой сети на начало декад за 1979 год

участков

Среднее время

добегания,сут.

Обьемы воды в русловой сети ?Wt / 86400 , мі/с

июнь

июль

август

31.05

10

20

30.06

10

20

31.07

10

20

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1979 год

I

4,7

2559

1951

1678

1485

1979

2066

2019

1878

1845

II

2,7

908

724

648

618

769

953

877

853

802

III

2,2

6,4

6,15

5,37

4,85

6,41

6,56

6,29

5,31

5,05

IV

1,5

262

209

187

177

240

305

263

307

233

Сумма

?Wt

3735

2890

2518

2285

2994

3331

3165

3043

2885

86400

Вычисление средневзвешенных уровней воды за 1979 год

Створы участков

Средние суточные расходы воды, мі/с

июнь

июль

август

31.05

10

20

30.06

10

20

31.07

10

20

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1979 год

Касимов p=1,0

H

22

-34

-64

-94

-78

-50

-48

-62

-64

Половское

H

108

64

48

40

78

108

96

86

82

p=0,76

p•H

82

49

36

30

59

82

73

65

62

?p•H

104

15

-28

-64

-19

32

25

3

-2

Половское

H

108

64

48

40

78

108

96

86

82

p=0,76

p•H

82

49

36

30

59

82

73

65

62

Маркино

H

179

179

178

176

188

190

190

184

180

p=0,02

p•H

3,6

3,6

3,6

3,5

3,8

3,8

3,8

3,7

3,6

Кашира

H

-115

-142

-157

-162

-138

-96

-116

-112

-129

p=0,53

p•H

-61

-75

-83

-86

-73

-51

-61

-59

-68

Звенигород

H

138

151

149

152

150

148

160

150

153

p=0,04

p•H

5,5

6,0

6,0

6,1

6,0

5,9

6,4

6,0

6,1

?p•H

30

-17

-37

-46

-4,1

41

22

16

3,7

Маркино

H

179

179

178

176

188

190

190

184

180

p=0,02

p•H

3,6

3,6

3,6

3,5

3,8

3,8

3,8

3,7

3,6

Хрусловка

H

87

89

90

93

97

96

93

85

85

p=0,004

p•H

0,35

0,36

0,36

0,37

0,39

0,38

0,37

0,34

0,34

?p•H

3,9

3,9

3,9

3,9

4,1

4,2

4,2

4,0

3,9

Кашира

H

-115

-142

-157

-162

-138

-96

-116

-112

-129

p=0,53

p•H

-61

-75

-83

-86

-73

-51

-61

-59

-68

Калуга

H

-160

-180

-186

-192

-152

-140

-158

-117

-172

p=0,42

p•H

-67

-76

-78

-81

-64

-59

-66

-49

-72

?p•H

-128

-151

-161

-167

-137

-110

-128

-109

-141

Условные объемы воды в русловой сети за 1979 год

участков

Среднее время

добегания,сут.

Условные обьемы воды в русловой сети, мі/с

июнь

июль

август

31.05

10

20

30.06

10

20

31.07

10

20

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

1979 год

I

4,7

489

69

-129

-299

-88

151

117

16

-7,9

II

2,7

82

-46

-100

-124

-11

110

59

42

10

III

2,2

8,2

8,3

8,2

8,2

8,7

8,8

8,8

8,4

8,3

IV

1,5

-192

-226

-242

-250

-205

-165

-192

-163

-211

Сумма

Wусл

387

-195

-463

-665

-295

105

-7

-97

-201

Поверочные прогнозы выпускаются c использованием графиков связи

Qt+10 = f(Ws,t /86400) и Qt+10 = f(Wys,t)

По суммарным объемам с линии связи графика снимаем величины средних расходов воды на последующую декаду. Оцениваются прогнозы величиной отклонения прогнозного значения расхода от фактического, выраженного в процентах от рассчитанного значения среднедекадного расхода воды в замыкающем створе.

Таблица 8.

Поверочные прогнозы декадного стока по фактическим объемам, река Ока - г.Касимов

Месяц

Декада

Wt

Q t+10,пр

Q t+10,факт

?Q

д1 =

?Q

•100%

86400

Q t+10,факт

1978 год

июнь

1

5265

760

723

37

5,12

2

3692

548

548

0

0,00

3

3363

510

584

-74

12,67

июль

1

6138

870

805

65

8,07

2

4273

647

588

59

10,03

3

3368

500

612

-112

18,30

август

1

4837

695

704

-9

1,28

2

4219

620

604

16

2,65

3

3653

540

497

43

8,65

среднее

7,42

1979 год

июнь

1

3735

550

548

2

0,36

2

2890

430

442

-12

2,71

3

2518

377

367

10

2,72

июль

1

2285

345

362

-17

4,70

2

2994

445

417

28

6,71

3

3331

490

466

24

5,15

август

1

3165

465

439

26

5,92

2

3043

453

408

45

11,03

3

2885

420

393

27

6,87

среднее

5,13

среднее за 2 года

6,28

Таблица 9.

Поверочные прогнозы декадного стока по условным объемам, река Ока - г.Касимов

Месяц

Декада

Wусл

Q t+10,пр

Q t+10,факт

?Q

д2 =

?Q

•100%

Q t+10,факт

1978 год

июнь

1

1426

780

723

57

7,88

2

372

560

548

12

2,19

3

141

515

584

-69

11,82

июль

1

1906

882

805

77

9,57

2

771

650

588

62

10,54

3

157

515

612

-97

15,85

август

1

1098

710

704

6

0,85

2

704

630

604

26

4,30

3

350

552

497

55

11,07

среднее

8,23

1979 год

июнь

1

387

560

548

12

2,19

2

-195

440

442

-2

0,45

3

-463

390

367

23

6,27

июль

1

-665

347

362

-15

4,14

2

-295

420

417

3

0,72

3

105

505

466

39

8,37

август

1

-7

480

439

41

9,34

2

-97

460

408

52

12,75

3

-201

440

393

47

11,96

среднее

6,24

среднее за 2 года

7,24

Делись добром ;)