Расчет паводков на реках средней полосы России
В выпускной квалификационной работе рассмотрен расчет неустановившегося движения воды на реках средней полосы России. Объекты исследования – реки Днепр и Хопёр. Основная идея работы заключается в моделировании волны паводка или половодья в верховьях рек, либо на малых реках. В работе проведен анализ отличия малых и больших рек с точки зрения математического моделирования. Также рассмотрены варианты учета приточности: через модуль стока и через разницу расходов на верхнем и нижнем створах. Кроме того, большое внимание уделялось определению морфометрических характеристик. На основе проведенного эксперимента были получены выводы о точности измерений при использовании ГНСС-технологий, топографических карт и цифровых моделей рельефа.
Работа состоит из введения, основной части, представленной шестью главами, заключения, списка использованных источников и приложений.
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
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.
Хочешь уникальную работу?
Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!
0 (13 отзывов)
4.6 (71 отзыв)
5 (188 отзывов)
4.9 (66 отзывов)
4.9 (826 отзывов)
4.9 (20 отзывов)
4.2 (25 отзывов)
4.8 (2878 отзывов)
5 (9 отзывов)
