Водозаборные сооружения с основами гидрологии и гидрометрии

Цели и задачи дисциплины

Целью освоения дисциплины «Водозаборные сооружения с основами гидрологии и гидрометрии» является ознакомление студентов с основными понятиями и методами расчетов, применяемых при исследовании водных ресурсов, а также с типами и конструкциями водозаборных гидротехнических сооружений (ГТС). Основными задачами изучения дисциплины являются: – формирование у студентов системы теоретических знаний в области гидрологии ГТС; – актуализация способности студентов использовать теоретические знания при выполнении проектных и расчетных гидрологических работ в строительстве; – формирование у студентов понимания значимости знаний и умений по дисциплине при выполнении проектных работ; – стимулирование студентов к самостоятельной деятельности по освоению дисциплины и формированию необходимых компетенций

Краткое содержание дисциплины

Модуль1. Гидрология как наука. Цели и задачи инженерной гидрологии.Тема1. Понятие о водных ресурсах, общий объём воды гидросферы. 1.1 Круговорот воды в природе. Уравнения водного баланса 1.2 Уравнения водного баланса речного бассейна 1.3 Уравнения водного баланса для озёр и водохранилищ Тема 2. Речная система A) Физико-географические характеристики речного бассейна (географическое положение; климатические условия; геологическое строение и почвенный покров; рельеф водосбора; особенности раститетельности); Б) Морфологические характеристики речного бассей-на (Кв - коэффициент развития водораздельной линии; Кбасс - коэффициент развития бассейна; Кизв - коэффициент извилистости русла; график нарастания площади водосбора по длине реки; средний уклон поверхности бассейна); B) Понятие «речная долина» Тема 3. Типы питания рек (понятия «половодье», «паво-док», «межень», «гидрограф стока») Тема 4. Уровенный режим рек Зимний режим рек (замерзание, ледостав, ледоход) Модуль 2.Гидрологические расчёты. Тема 5. Основные характеристики речного стока: 1) объём стока (годовой сток), 2) модуль стока, 3) слой стока, 4) норма стока, 5) внутригодовое распределение стока, 6) максимальные расходы половодий и паводков, 7) гидрограф половодий и паводков, 8) максимальные и минимальные расходы за рассматриваемый период) Тема 6. Факторы, влияющие на ток: климатический (осадки, испарение, ветра, влажность, температура), геофизический (рельеф, почва, геологическое строение местности), антропогенный (агротехника, лесозаготовки, осушение болот, создание водохранилищ, забор воды -приоритетность влияния, сущность влияния, схемы, при-меры и методы устранения негативных влияний. Тема 7. Методы исследований и расчётов стока. Методы математической статистики в гидрологических расчётах. Понятие о частоте, обеспеченности и кривых распределения обеспеченности (соотношение кривых повторяемости и обеспеченности) Основные понятия математической статистики применительно к решению задач гидрологического расчёта стока 1) календарный ряд наблюдений, 2) статистический ряд, 3) выборка. 4) амплитуда, 5) интервалы (градации), абсолютная частота, 7) относительная частота, 8) гистограмма распределения, 9) повторяемость (кривая повторяемости), 10) обеспеченность (кривая обеспеченности или распределения вероятностей) Тема 8. Основные свойства и параметры кривых распределения (понятия: 1)мода, 2)медиана, 3) центр распределения, 4) радиус асимметрии, 5) среднеарифметическое значение, 6) среднеквадратическое отклонение, 7)коэффициент вариации, 8) коэффициент асимметрии, 9) коэффициент скошенности. Определение параметров теоретической кривой обеспеченности (порядок и сущность расчётов). Тема 9. Расчёт параметров кривых распределения гидрологических характеристик. Оценка точности. Применение клетчатки вероятности в гидрологических расчётах. Сущность методов моментов, наибольшего правдоподобия и графоаналитического методов. Сущность и особенности применения биноминального и трёхпараметрического гамма-распределения вероятностей. Тема 10. Расчёт годового стока при отсутствии данных гидрометрических наблюдений. Внутригодовое распределение стока. Расчёт максимального и минимального стока. Расчётные гидрографы половодий и паводков. Водохозяйственные расчёты регулирование речного сто-ка Тема 11. Задачи регулирования стока (годовое, (сезонное), многолетнее, недельное суточное. Гидрогеографические характеристики реки и речной системы; типы речных русел и руслового процесса; источники питания рек; специальное регулирование; использование водных ресурсов. Тема 12. Характерные уровни и объёмы водохранилища (НПУ (NPL), УМО (DZL), ФПУ (НWL), объёмы полезный, полный, мёртвый объём форсировки, коэффициент ёмкости водохранилища; процессы, в верхнем и нижнем бьефах плотины, сопровождающие создание водохранилищ. Исходные данные для расчётов регулирования стока. Кривые объёмов и площадей (батиграфические кривые) Потери стока из водохранилища A) Потери стока на испарение; методы борьбы Б) Потери стока на фильтрацию; методы борьбы B) Потери стока на льдообразование: 3.3 Заиление водохранилища и установление его мёртвого объёма (схема, формулы , методы борьбы) 3.4 Водохозяйственные расчёты по интегральным кривым стока и потребления. 3.5 Таблично-цифровые балансовые расчеты. 3.6 Особенности расчёта водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования. Модуль 3. Гидрометрия. Тема 13. Измерение уровней воды, Измерение глубин потока Определение скоростей течения воды Тема 14. Определение траекторий движения воды и направления гидрометрических створов Определение расходов воды в водоемах и водотоках Модуль 4. Гидротехнические сооружения для водоснабжения и водоотведения.Тема 15. Основные задачи гидротехники в приложении к водохозяйственным проблемам. Классификация ГТС: водоподпорные, регуляционные и водопроводящие (особенности работы, конструктивные особенности, место применения в народном хозяйстве) Общие сведения и классификация водозаборных сооружений. Тема 16. Условия применения и особенности эксплуатации бесплотинных водозаборов. Влияние коэффициента водозабора на захват наносов. Способы уменьшения за-хвата донных наносов –уменьшение угла отвода, послойное деление потока, использование поперечной циркуляции и их конструктивная реализация. Особенности конструирования и расчётов головных сооружений бесплотинных водозаборов. Тема 17. Схема плотинного водозаборного гидроузла. Основные элементы и их назначение. Способы борьбы с захватом донных наносов при плотинном водозаборе: послойное деление потока, уменьшение угла отвода, ис-пользование поперечной циркуляции, использование вертикальной циркуляции при набегании на вертикальную преграду при обтекании бычков, применение косонаправленных циркуляционных порогов и др. Условия их применения и конструктивные схемы водозаборов. Тема18.Особенности водозаборов на горных реках. Донно-решётчатые водозаборы. Способы уменьшения захвата наносов. Компоновочные схемы горных водозаборных гидроузлов. Достоинства и недостатки различных схем водозаборных сооружений и пути дальнейшего их усовершенствования.

Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины

Выпускник должен обладать:

ПК-3 Способен выполнять обоснование проектных решений и проектирование систем водоснабжения и водоотведения