Единое окно доступа к образовательным ресурсам

Инженерная гидрология: Методическое пособие по изучению дисциплины и выполнению контрольных работ

Голосов: 2

В курсе инженерной гидрологии изучается гидрология суши, рассматривающая поверхностные воды (реки, озера, болота) явления и процессы в них происходящие ,а также закономерности с которыми эти процессы развиваются. Особое внимание уделяется инженерной гидрологии, разрабатывающей методы гидрологических расчетов и прогнозов, на основании данных гидрометрии. Пособие содержит методику изучения инженерной гидрологии и методику выполнения контрольной работы по дисциплине. Методическое пособие предназначено для студентов специальности 280301.65 - "Инженерные системы водоснабжения и водоотведения" и 280401.65 "Водохозяйственное строительство и мелиорация".

Приведенный ниже текст получен путем автоматического извлечения из оригинального PDF-документа и предназначен для предварительного просмотра.
Изображения (картинки, формулы, графики) отсутствуют.
     Министерство сельского хозяйства Российской Федерации
                   ___________________________

    Кубанский государственный аграрный университет
                    ___________________________

Кафедра гидравлики и сельскохозяйственного водоснабжения




    ИНЖЕНЕРНАЯ ГИДРОЛОГИЯ
            МЕТОДИЧЕСКОЕ ПОСОБИЕ
           ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ
        ВЫПОЛНЕНИЮ КОНТРОЛЬНЫХ РАБОТ
               ПРИМЕРЫ РАСЧЕТОВ




                       Краснодар – 2011

                               1


УДК 556.53(075.8)
ББК 26.222.5
 П17




   Р е ц е н з е н т – профессор кафедры СЭВО В. Т. Островский



      Папенко И. Н., Ткаченко В.Т. Неищенко А.А.
П17      Методическое пособие по изучению дисциплины «Инженерная гидрология» и
      выполнению контрольных работ студентами заочной формы обучения: Учебно-
      методическое пособие. – Краснодар: КубГАУ, 2011. – 45 с.

         Пособие содержит методику изучения инженерной гидрологии и методику вы-
      полнения контрольной работы по дисциплине.
         Методическое пособие предназначено для студентов специальности 280301.65 –
      «Инженерные системы водоснабжения и водоотведения» и 280401.65 «Водохозяй-
      ственное строительство и мелиорация».
                                                                      УДК 556.53(075.8)
                                                                         ББК 26.222.5




                                              © Папенко И. Н.,Ткаченко В.Т. Неищенко
                                              А. А.,
                                              © ФГОУ ВПО «Кубанский государственный
                                                аграрный университет», 2011



                                          2


                            ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ


     Гидрология —наука, изучающая гидросферу, включая океаны, моря,
реки, озера, болота, почвенные и грунтовые воды, снег и ледники, влагу ат-
мосферы, а также ее свойства и протекающие в ней процессы и явления во
взаимосвязи с атмосферой, литосферой и биосферой.
     Вода — главный источник жизни на Земле и развития человеческой
цивилизации. С древнейших времен жизнь человека связана с водой. Она
широко используется в промышленности, энергетике, в сельском, рыбном
хозяйстве .
     Гидрология проводит учет водных запасов и водного баланса; устанав-
ливает расчетные расходы за каждый месяц года каждый сезон и год, а также
максимальные и минимальные их величины , необходимые при проектирова-
нии и эксплуатации водохозяйственных объектов, изучает вопросы испаре-
ния, температурного и ледового режима, стока растворенных веществ, дает
гидрологические прогнозы, изучает русловые процессы и формирование
наносов, проблемы малых рек и внутренних морей.
     Инженер – специалист водного хозяйства должен уметь правильно
оценивать водные ресурсы и гидрологический режим водных объектов, гра-
мотно проводить расчеты, предвидеть не только близкие результаты, но и от-
даленные последствия вмешательства человека в природную среду. Гидроло-
гия тесно связана с метеорологией, гидравликой, геоморфологией, геологией
и другими науками.
     В настоящем курсе изучается гидрология суши, рассматривающая по-
верхностные воды (реки, озера, болота) явления и процессы в них происхо-
дящие ,а также закономерности с которыми эти процессы развиваются. Осо-
бое внимание уделяется инженерной гидрологии, разрабатывающей методы
гидрологических расчетов и прогнозов, на основании данных гидрометрии.


                                    3


        Гидрометрия — это раздел суши, в котором рассматриваются методы
наблюдения за режимом водных объектов, применяемые при этом устройства
и приборы измерений характеристик, а также способы обработки результатов
их измерений. В настоящее время на территории страны действует более 6
500 пунктов гидрометрических наблюдений, находящихся в ведении Госком-
гидромета, и около 1700 пунктов, принадлежащих другим министерствам и
ведомствам.     На   базе   гидрометрических   наблюдений   изучаются   за-
кономерности гидрологических явлений.
        Основная цель изучения курса — получить студентами знания о факто-
рах и закономерностях формирования поверхностного стока, режимах рек,
озер, болот, основных методах водохозяйственных расчетов , научится при-
менению этих методов при проектировании и эксплуатации водохозяйствен-
ных объектов и гидротехнических сооружений на них, анализу и оценке ре-
зультатов исследований и расчетов.




        Освоение курса предполагает последовательную проработку материала
в соответствии с типовой программой, утвержденной УМО применительно к
учебному Т-196 от 15 июня 1988 года (Госкомитет по народному образова-
нию).
        В процессе работы с литературой студент составляет конспекты, про-
веряет усвоение материала по вопросам самопроверки, параллельно с про-
хождением отдельных разделов составляет письменные контрольные работы,
сначала по гидрологии, а затем, как продолжение, курсовую работу по регу-
лированию стока. Основная часть курса изучается заочно, только главные
разделы в виде лекций и практических занятий, выносятся на сессию.




                                      4


                          Библиографический список

1. Железняков Г. В., Неговская Т.А., Овчаров Е.Е. Гидрология, гидромет-
рия и регулирование стока. М.; Колос,1984. 432 с.

2. Овчаров Е.Е., Захаровская Н.Н., Прошляков И.В., и др. Практикум по
гидрологии, гидрометрии и регулированию стока: Учебное пособие М.; ВО
Агропромиздат, 1988. 224 с.

3. Пособие по определению расчѐтных гидрологических характеристик. Л.;
Гидрометеоиздат, 1984. 448 с.

4. Строительные нормы и правила СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных
гидрологических характеристик. М.; Стройиздат. 1985. 36 с.

5. Быков В.Д., Васильев А.В. Гидрометрия. Л.; Гидрометеоиздат, 1977. 438
с.

6. Горошков И.Ф. Гидрологические расчѐты. Л.; Гидрометеоиздат., 1979. 431
с.

7. Мезенцев В.С. Гидрологические расчеты в мелиоративных целях. Омск:
1982.80с.

8. Плешков Я.Ф. Регулирование речного стока. Л., Гидрометеоиздат, 1975.
500 с.

9. Руководство по гидрологическим расчѐтам при проектировании водохра-
нилищ. Л.; Гидрометеоиздат, 1983.

10. Практикум по гидрологии и регулированию стока. / Дьяченко Н. П., Па-
пенко И. Н.; Кубан. гос. аграр. ун-т. – Краснодар, 2008. –155 с.




                                    5


  МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ ДИСЦИПЛИНЫ



      Изучение курса начните с определения гидрологии как науки, ее связи
со смежными дисциплинами; разберите деление гидрологии на отдельные
части, в том числе на измерительную часть — гидрометрию. Определите за-
дачи гидрологии для комплексного использования водных ресурсом и их
охраны.

      Изучая вопросы круговорота воды в природе и водного баланса, обра-
тите внимание на распределение воды на поверхности земного шара, на связь
теплового и водного балансов суши, водные ресурсы Земли, влияние на них
антропогенной деятельности и охрану водных ресурсов.

     Далее необходимо усвоить основные характеристики реки и ее систе-
мы, речного бассейна, долины реки, русла реки, изучить закономерности из-
менения продольного профиля реки, понять причины возникновения попе-
речного уклона и появления естественной поперечной циркуляции, иметь
представление об использовании космических методов в гидрологии.

ЛИТЕРАТУРА [1]. Введение, с.3—37.



Тема 1. Кривые распределения и обеспеченности, применяемые в гидро-
                               логии

      В гидрологии широко применяются методы математической статисти-
ки, основанные на теории вероятности. В начале темы изучаются статистиче-
ские характеристики ряда наблюдений, их погрешности; построение гисто-
граммы распределения, превращения ее в кривую распределения (веро-
ятностей) и затем в кривую обеспеченности. Особое внимание уделите кри-
вым биномиального распределения, трехпараметрического гамма-
распределения, методике построения кривых обеспеченности, их свойствам и
недостаткам. Разберите также проверку построенных аналитических кривых
данными гидрометрических наблюдений наложением эмпирических точек.
Изучите подробно методы определения основных параметров (среднего
арифметического, коэффициентов изменчивости и асимметрии) кривых
обеспеченности при наличии достаточного количества данных наблюдений
                                    6


(метод моментов, наибольшего правдоподобия, графоаналитический), при
недостатке данных (метод гидрологической аналогии, корреляции, аналити-
ческого приведения и др.), при отсутствии данных (по картам изолиний или
эмпирическим формулам). Разберите математическое моделирование гидро-
логических рядов.

ЛИТЕРАТУРА: [1]. с.143-166; 2. с.75-114.



                        Вопросы для самопроверки

1. Что называется повторяемостью (вероятностью) гидрологической величи-
ны?
2. Что называется обеспеченностью (вероятностью превышения) гидрологи-
ческой величины?
3. Какие характерные точки имеет кривая распределения?

4. При каком соотношении Cs/Cv биномиальная кривая неприменима для
расчетов стока?

5. Как построить аналитическую кривую обеспеченности?
6. Какие параметры и таблицы необходимы для построения аналитической
кривой обеспеченности?



                   Тема 2. Режим рек. Озера и болота



      При изучении рассмотрите типы питания рек, деление гидрографов по
типу питания. Затем разберите классификацию рек по режиму стока.

     Рассматривая ледовый режим рек, изучите процесс замерзание рек, ле-
достав, вскрытие, внутриводный лед. Обратите внимание на зависимость
толщины льда от суммы отрицательных температур.

      В теме «Озера» уясните классификацию озер, их водный баланс, тем-
пературный и ледовый режимы; влияние озер на речной сток. Изучите также
тему «Ветровые волны и сейши».

     Рассмотрите образование болот, их классификацию. Разные типы болот
выполняют различную гидрологическую роль. Влияние заболоченности на
фазы речного режима зависит от географического положения водосборов, от
степени заболоченности и от водности (обеспеченности) года. После осуше-
                                    7


ния территорий изменяется величина испарение с земной и водной поверх-
ности, увеличивается емкость аккумуляции деятельного слоя, изменяются
водно-физические свойства торфа и резко увеличивается густота речной сети
что необходимо учитывать в каждом конкретном случае при составлении
проектов строительства и эксплуатации водохозяйственных объектов.

     В заключение уясните роль ледников в питании рек.

ЛИТЕРАТУРА: [1]. с.125—143.

                       Вопросы для самопроверки

     1. Что такое заторы и зажоры?
     2. Как влияют на максимальный сток рек озера, болота?
     3. Как разделяются озера по происхождению?

                 Тема 3. Климатические факторы стока

     Основная цель темы — выявить влияние различных климатических
факторов на речной сток.

      Климат является главным фактором, определяющим сток рек и его
распределение по сезонам. Из климатических характеристик особенно тесно
связаны со стоком влажность и температура воздуха, испарение и осадки.

     Рассмотрите характеристики влажности воздуха (абсолютную и отно-
сительную влажность, дефицит, точку росы); приборы для наблюдения за
влажностью воздуха и психометрические таблицы.

      Изучите приборы для измерения температуры воздуха; его давления;
направления и скорости ветра; для измерения жидких и твердых осадков; ис-
парители всех систем; приборы для измерения влажности почвы и др. Разбе-
рите методику расчета испарения с водной поверхности при наличии и от-
сутствии материалов наблюдений для водоемов разных площадей. Затем рас-
смотрите методику наблюдений и расчетов испарения с поверхности почвы;
с растительного покрова; с поверхности снега и льда; суммарного испарения
с речного бассейна (методом водного и теплового балансов, связи теплового
и водного баланса, турбулентной диффузии и др.), среднего многолетнего
месячного суммарного испарения (метод отношений и комплексный метод),
испарения с орошаемых земель.

      Изучите виды и закономерности выпадения осадков, их распределение
по поверхности суши, методику определения среднего количества осадков
для бассейна реки.

     Рассмотрите также тему «Климатические факторы и годовой сток».
                                    8


      В заключение подробно разберите уравнение водного и теплового ба-
ланса резного бассейна для одного года и в многолетнем разрезе.

ЛИТЕРАТУРА: [1], с.166—194.

                       Вопросы для самопроверки

1. Объясните устройство метеорологических приборов и методы работы с
ними.

2. Охарактеризуйте основные факторы стока.

                Тема 4. Годовой сток и его изменчивость

      Приступая к изучению этой темы, прежде всего, необходимо усвоить
единицы измерения стока (см. задание по гидрологии). Далее необходимо
понять, что сток реки формируется под воздействием многих факторов: кли-
матических, физико-географических, хозяйственной деятельности человека и
др. Годовой сток реки не остается постоянным, он непрерывно колеблется.
Обратите внимание на цикличность в колебаниях годового стока, ее причи-
ны.

     Важнейшей характеристикой стока является средняя многолетняя ве-
личина, или норма годового стока. Подробно изучите определение ее при
наличии длительных гидрометрических наблюдений, недостатке данных (ме-
тод аналогии, корреляцию, графического и аналитического приведения) и
при отсутствии данных (карты среднего многолетнего стока, интерполяции
между опорными пунктами).

      При определении нормы годового стока по многолетним данным необ-
ходимо учитывать цикличность стока (способ сокращенной суммарной кри-
вой). Обратите внимание на определение средней квадратической ошибки
нормы годового стока при отсутствии и наличии коррелятивной связи стока
смежных лет, на погрешности в определении коэффициента изменчивости.

ЛИТЕРАТУРА: [1]. с.194—205.



                       Вопросы для самопроверки

1. Какой период наблюдений необходим для вычисления средней многолет-
ней величины как средней арифметической годовых величин стока?
2. Как выбрать бассейн-аналог при недостаточности гидрометрических дан-
ных?

                                   9


3. Как определить норму стока при отсутствии данных: а)для горных рек;
б)для озерной реки; в)для малого водосбора?

                 Тема 5. Внутригодовое распределение стока

      Эта тема посвящена вопросам распределения стока по сезонам, меся-
цам, декадам внутри года. Рассмотрите влияние на внутригодовое распреде-
ление стока климатических, физико-географических (особенно озерности,
гидрогеологических условий, залесенности) и других факторов и человече-
ской деятельности.

      Главная задача темы — изучение методов расчета внутригодового рас-
пределения стока при наличии многолетних данных (компоновки, реального
года, кривой продолжительности суточных расходов воды) и при недостатке
и отсутствии данных.

ЛИТЕРАТУРА: [1]. с.205—215.



                        Вопросы для самопроверки

1. В чем сущность методов компоновки, реального года?
2. Как строят обобщенную (абсолютную) и среднюю кривую обеспеченности
суточных расходов воды?
3. Как вычисляется расчетный гидрограф для недостаточно изученной и не-
изученной в гидрологическом отношении реки?



              Тема 6. Формирование поверхностного стока



      В теме рассматриваются закономерности возникновения поверхностно-
го стока, стекание со склонов водосбора и по русловой сети; связи между по-
ступлением воды на водосбор (жидкие осадки, талые воды) и формировани-
ем гидрографа на реке. Изучите процессы стекания, инфильтрации, поверх-
ностной аккумуляции, добегания вод по склонам и руслам. Усвойте генети-
ческую формулу стока, положенную в основу расчетов максимального стока.

ЛИТЕРАТУРА: [1]. с.215—220.




                                    10



    
Яндекс цитирования Яндекс.Метрика