ЗЕННІҢ ЖЫЛДЫҚ АҒЫНДЫЛАРЫН АНЫҚТАУ

КІРІСПЕ

Ұсынылып отырған курстық жоба өзендегі гидротехникалық ғимараттарды негізгі есептік гидрологиялық ерекшеліктеріне байланысты жобалау және реконструкциялауды жүзеге асыру жолдарын, темір жол және автокөліктік жолын, мелиоративтік жүйе, сумен қамтамасыздандыру жүйелерін, тұрғын үйлерді жоспарлау және тұрғызу, өнеркәсіп және ауыл шаруашылық қожалығының негізгі жоспарын, және де су басумен күресу жұмыстарын ұйымдастыруды қарастырады.

Есептік гидрологиялық сипаттамаларды анықтау кезінде қолданылатын басты нормативті құжат [1]; [2], және де әртүрлі ресми басылымдарда шығарылған номограммалар, есептік өлшемдер кестесі, түзету және өтпелі коэффициенттері, әртүрлі графиктер және т.б.

Қазіргі уақытта ағын пайда болғандағы процесстердің әр түрлі факторлы болуына байланысты ағынның алдағы сипаттамаларын болжау,орындалу уықыты және мерзімі бойынша мәліметтер жеткіліксіз кезінде ықтималдық түрінде беріледі. Мұндай мәселе практикада қисықтың ықтималдық үлестірімі көмегімен шешіледі. Өзеннің көпжылдық сандық параметрлерінің ауытқуы туралы ақпараттардың негізі ─ сол сипаттамалардың гидрометриялық бақылау қатарлары. Яғни, ГЕС˗дың негізі болып өткен жылдық өлшеу мәндері болады. Бақылау жылдарының саны n тең, кейбір толық жиынтықтан бақыланып отырған сипаттаманың мүмкін болатын барлық мәндері алынатын болса, бұл өлшемдерді кездейсоқ өлшемдер ретінде қарастырады.

Өзеннің бақыланып отырған пунктінде көпжылдық бақылау мәліметтері болған жағдайда өзен ағынының ГЕС˗сын сол мәліметтердің статистикалық өңдеу және жинақтауы арқылы анықталады. Және бақыланған ағынның сипаттамалары мәнін алу кезінде қалыптасу шарттары мен табиғат біркелкі жағдайда болуы міндетті. Өзен ағысының сипаттамаларын есептеу кезінде біркелкілік статистикалық өңдеуге фазалық˗ біркелкілік (яғни, біржылдық циклда судың бір фазасына келетін, сондықтан шығу негізі бірдей болатын мәндер) мәндер алынатыны есебінен өз талаптарына жақындайды. Мысалы фазалық˗ біркелікке жылдық ағынның орташа шығыны, аралық кезеңдегі шығын, жаңбыр суының максималды шығыны жатады және т.б.

Жалпы жағдайда бақылау қатарының шектелген санымен алынған қамтамасыздықтың эмпирикалық қисығы әрең тұрғызылады немесе бақыланып отырған ағын сипаттамасының үлкен және кіші мәндер аумағының үлестірімінің соңғы аумақтарын мүлде тұрғыза алмайды. Ал инженерлік˗ гидрологиялық мәселелерді шешу кезінде қамтамасыздық қисығының ең көп маңыз атқаратын аумағы дәл осы аумақтар. Мысалы, су өтімінің максималды және минималды шығындарын есептеу кезінде. Сонымен қатар бұл бақылау ақпаратттарының шектелуі қарастырылып отырған ГЕС˗дың мәндері интервалы бойынша салыстырмалы жиілік кезінде үлестірімнің кездейсоқ сипаттамаларына себеп болады.

Бұл екі жағдайда практикада қамтамасыздықтың эмпирикалық қисығына келтіру әдісін пайдалану және бақылау мәліметтері қамтымайтын мәндер облысының экстраполяциялану қажеттілігін тудырады. Басқа сөзбен айтқанда қолда бар статистикалық түрдегі оталғандылығы негізінде қамтамасыздық қисығынын тұрғызуға тең. Қамтамасыздық қисығы тек осы статистикалық оталғандығы ғана емес, толық жиынтықтағы ағын сипаттамасының өзгеру процесіне де жауапты. Ағын сипаттамасын есептеудің бұл мәселесі практикада үлестірімнің аналитикалық (яғни нақты теңдеумен сипатталатын) функциясын пайдалану арқылы шешіледі. Ол гидрологиялық өлшемдердің ауытқу сипатын көбірек көрсетеді.Үлестірімнің аналитикалық функциясы дифференциалды және интегралды формада берілуі мүмкін.

Гидрологиялық практикада көбіне үлестірімнің аналитикалық функциясының интегралды формасын пайдаланады. Мұны гидрологияда жылдық асып кету ықтималдығының үлестірім функциясы деп, ал функцияның графигі қамтамасыздықтың аналитикалық қисығы деп аталады. Қазіргі уақытта гидрометриялық бақылаулар қатарының біркелкілік жағдайында ГЕС˗ды анықтауда аналитикалық қисықтың екі түрін пайдаланады: үш параметрлі гамма үлестірім мен биномиалды үлестірім.

Қамтамасыздықтың аналитикалық қисығын сәйкес келетін үлестірім қисығының интегралданған мәндері көрсетілген Q_о, Cv және Cs кестесі арқылы тұрғызады. Үш параметрлі гамма˗үлестірімнің қамтамасыздық мәнінің аналитикалық қисығын тұрғызу үшін әрқайсысы Cs/Cv - 1˗ден 6˗ға дейінгі қатынысқа сәйкес келетін кестелер сериясы пайдаланылады. Q˗ дың орташа арифметикалық үлестірімінің үлесі түрінде (яғни, модульді коэффициент ретінде К_р% =Q_P% /Q) осы кестелерде көрсетілген қамтамасыздық қисығының ординаталары Cv- 0,1˗ден 1˗ге дейінгі әр түрлі өзгергіштік коэффициенті кезінде болатын р % 0,001˗ 99,9%˗ ге дейінгі қамтамасыздық мәндері үшін берілген.

061000 – Гидрология мамандығы бойынша бакалавр ˗ гидрологтарға арналған курстық жұмыстың негізгі міндеті алынған қажетті білім деңгейін бағалау. Соның ішінде: Өзен ағысының қалыптасу қаңдылығы мен факторлары; өзен, көл, батпақтың режимдері; су объектілерінің негізгі гидрологиялық сипаттамаларын өлшеу және анықтаудың әдістері мен техникалық құралдарын; инженерлік гидрология мен су шаруашылық есептеулердің теорисы негіздері мен әдістері, осы әдістерді су шаруашылық жүйесін эксплуатациялау және жобалау кезінде пайдалану мүмкіндіктері.

Жалпы курстық жұмыс кредиттік технология бойынша оқитын, гидрология аумағындағы нақты мәселелерді шешуге бағытталған студенттердің өзіндік жұмысы болып табылады. Жобамен жұмыс істеу шешілген мәселелердің сапасы мен қарқындылығын бағалауға ғана емес, өзіндік жұмысты орындау қабілетіне ие болуға маңызы зор.

Гидрологиялық есептеулерді жүргізу кезінде келесі ретті ұстану ұсынылады [1]:

1. ГЕС˗ды анықтау гидрометриялық бақылау (Гидрометеорология және гидрология облысында табиғи ортаны қоршау туралы Мем. Ұжымның ресми құжаттарында жарияланған) мәліметтеріне сүйену қажет. Қажет болған жағдайда инженерлік˗гидрометриялық мәліметтерді қосымша өңдеу кезіндегі құжаттарға.

2. ГЕС анықтау кезінде есептеуге келесі әдістерді пайдаланған жөн:

*гидрометриялық бақылау мәліметтер болған жағдайда ─ міндетті түрде осы мәліметтерді пайдалану;

*гидрометриялық бақылаулар жеткіліксіз болған жағдайда ─ оларды бұл өзенге қарағанда бақылау қатары көбірек анолог˗өзендердің мәліметтері бойынша көпжылдық периодқа келтіру;

*гидрометриялық бақылаулар мәліметтері мүлде жоқ болған жағдайда ─ анолог˗өзендердің мәліметтерін пайдаланып эмпирикалық формулаға салу және изосызықтар картасын салу.

3. ГЕС мәндерін анықтау кезінде көрсеткіш ретінде әр түр үшін осы өлшемнің әр жылдық асып кету ықтималдылығы (қамтамасыздығы) алынады. Көрсеткіш ретінде алынған өлшемдер нормативтік құжаттармен қойылып, ҚР˗ның сәйкес орталық ұжыммен келісілген немесе бекітілген болуы тиіс.

4. Гидрометриялиялық бақылаулар мәліметтерін орнатылған тәртіп бойынша тексеруден өткізіледі [1].

5. Сапасы төмен гидрометриялық бақылау мәліметтерін нақтылау мүмкін болмаған жағдайда бақылаудағы есептік қатарынан алынып тасталады, немесе қажет болғанда қайта есептеледі.

6. ГЕС өлшемдері су ресурстарын кешенді пайдаланудың заманауи және перспективтік деңгейлерін негізге ала отырып орнатылу қажет.

7. Негізгі гидрологиялық сипаттамалар болып есептеледі:

Ø Су шығыны - Q, м³/с;

Ø Су көлемі -V, W, м³;

Ø Ағынды модулі - q, М, л/(с ∙км²);

Ø Ағынды қабаты - h, мм;

Ø Су деңгейі - H, см.

8. Су шаруашылық объетілерін жобалау кезінде орналастыруға байланысты әртүрлі мәселелер п.б.:

Ø Су өтімінің есептік жылдық мәндері;

Ø Су өтімінің есептік максималдық мәндері;

Ø Су өтімінің есептік минималдық мәндері;

Ø Түптік және жүзбе тасындылардың есептік мәндері;

Ø Су өтімінің жылішілік есептік үлестірімі;

Ø Су тасқынының есептік гидрографын тұрғызу.

 

ЗЕННІҢ ЖЫЛДЫҚ АҒЫНДЫЛАРЫН АНЫҚТАУ

Суды пайдалану мәселелерін, соның ішінде су ресурстарын экономика саласында ұтымдыды пайдалану мәселелерін шешу барысында бірінші ағынның әр түрлі сипаттамаларын қарастырып білу қажет. Мысалы: өзен суын суландыру мақсатында немесе СЭС˗ның қуатын анықтауда уақыт бірлігінде арнаның көлденең қимадан қанша су көлемі өтетінін (су шығыны) және берілген табиғи жағдайда су қандай биіктікке көтерілуге шамасы жететінін білу қажет. Ағын суды тасымалдау қатынасына пайдалануда су асты рельефі формалары зерттелуі міндетті.

Су шаруашылығы мәселелері су ресурстарын кешенді пайдалану кезінде, яғни берілген аумақтың су ресурстарын экономиканың барлық салаларын қамтамасыз ете отырып пайдаланғанда ұтымдырақ шешіледі.

Су ресурстарын құрғап кетуден және ластанудан сақтау ұтымды пайдалану кезінде өте маңызды рөл атқарады. Басқа маңызды бағыттардың бірі судың қатерлі әсерімен күресу. Нақтырақ айтқанда: су басумен, сел көшкінімен, топан сумен, тасқын, су эррозиясымен, өзен ˗ көлдің жағалауларын шайып кетумен, жардың пайда болуымен, қар жылжуымен, қар басумен күресудегі инженерлік шараларды дамыту және территорияны инженерлік қорғау, т.б.

Осылайша жоғарыда көрсетілген барлық тапсырмалардың шешімін табу үшін есептік қамтамасыздықтың су өтімін анықтау қажет. Мұнда негізгі гидрологиялық сипаттамалар болып келесі тізімдегілер есептеледі:

Ø Су шығыны - Q, м³/с;

Ø Су көлемі -V, W, м³;

Ø Ағынды модулі - q, М, л/(с ∙км²);

Ø Ағынды қабаты - h, мм.

 

Есептік қамтамасыздықтың су өтімі мына түрде анықталады:

 

Q_p = Q_o ∙ k_p, (1)

W_p = W_o∙ k_p, (2)

h_p = h_o∙ k_p, (3)

 

M_p = M_o∙ k_p, (4)

 

Мұнда: Q_o, W_o, h_o, M_o – (норма) су өтімінің орташа көпжылдық өлшемдері:

Q_o – орташа көпжылдық су өтімі, (норма,) м³/с;

W_o – орташа көпжылдық су көлемі, (норма) м³;

h_o– орташа көпжылдық ағынды қабаты, (норма) мм;

M_o– орташа көпжылдық ағынды модулі, (норма) л/(с ∙км²);

k_p – Р% есептік қамтамасыздықтың су өтімінің модульдік коэффициенті. Есептеу жолы:

k_p = f (C_v, C_s, p%), (5)

 

Мұнда: C_v – ағынның өзгергіштік коэффициенті;

C_s – ағынның ассиметрия коэффициенті;

P % – ағынның қамтамасыздануы пайызбен.

Өз кезегінде негізгі гидрологиялық сипаттамалар бір˗бірімен келесі көрсеткіштер арқылы байланысты:

W_o = Q_o ∙ Т, (6)

 

, (7)

 

немесе , (8)

 

, (9)

 

Мұнда: F – су жинау алабы, км²;

T– уақыт интервалы (жыл – 31,5∙10⁶ с, ай – 2,63∙10⁶ с, күн – 86400 с).

 

Есептік қамтамасыздықтың су өтімін анықтау үшін ағынның статистикалық параметрлерін (қамтамасыздық қисығының параметрлері) табу керек:

1. Ағын нормасы - немесе W_o,h_o, M_o;

2. Өзгергіштік коэффициенті - ;

3. Асимметрия коэффициенті- ;

4. Корреляция коэффициенті - .

Жалпы алғанда су өтімінің статистикалық параметрлерінің жылдық өлшемдерін анықтауда ағын жайлы ақпараттардың болуының келесі жағдайлары бар, соған байланысты гидрологиялық сипатттамаларды есептеу тәсілдері де:

а) гидрометриялық бақылау мәліметтері жеткілікті болуы;

б) гидрометриялық бақылау мәліметтері жеткіліксіз болуы;

в) гидрометриялық бақылау мәліметтері мүлде болмауы.