Разработка системы оценки безопасности гидротехнических сооружений речных низконапорных гидроузлов (стр. 4 )

> , (15)

где tm – табличное значение t-критерия Стьюдента [7];

N – число опытов (16);

хij – кодированные значения фактов (i – номера факторов; j – номера опытов);

- среднее арифметическое значение параметра оптимизации;

- дисперсия коэффициентов регрессии.

В том случае, когда условие (15) выполняется, коэффициенты регрессии значимы; в противном случае – не значимы. В табл. 9 приведены расчетные и табличные значения t-критерия Стьюдента.

Таблица 9

t-критерии Стьюдента

Коэффициент		b	tp	tm [7]
х4х5	47,58	0,100	0,0140	2,12
х3х5	47,43	0,400	0,0580	2,12
х3х4	46,88	0,310	0,0450	2,12
х2х5	46,29	1,140	0,1670	2,12
х2х4	47,59	0,001	0,0001	2,12
х2х3	47,54	0,230	0,0333	2,12
х1х5	47,43	0,400	0,0581	2,12
х1х4	47,49	0,310	0,0450	2,12
х1х3	47,58	0,120	0,0173	2,12
х1х2	47,54	0,230	0,0334	2,12

Осуществлен переход от кодированных значений факторов к натуральным с помощью зависимостей вида:

, где

; ; .

В результате перехода от кодированных значений факторов к натуральным получили:

lghmax = 0,4 – 0,05lgWвод + 0,98lgН0 +0,05lgQo+ 0,02lgno - 0,13lgx

После потенцирования имеем степенное уравнение вида:

или

(16)

С помощью табл. 10 определен коэффициент детерминации и критерий Фишера для полученного уравнения (16).

Таблица 10

Таблица к расчету коэффициента детерминации и критерия Фишера

№	y		y-	y-	(y-)2	(y-)2
1	0,63	0,65	-0,02	-4,39	0,0005	19,27
2	1,17	0,94	0,23	-3,85	0,0512	14,82
3	11,36	11,35	0,01	6,34	0,0002	40,20
4	4,22	4,95	-0,73	-0,80	0,5376	0,64
5	1,17	1,50	-0,33	-3,85	0,1062	14,82
6	0,63	0,65	-0,02	-4,39	0,0005	19,27
7	9,22	7,85	1,37	4,20	1,8759	17,64
8	11,36	11,35	0,01	6,34	0,0002	40,20
9	1,26	1,24	0,02	-3,76	0,0002	14,14
10	0,40	0,54	-0,14	-4,62	0,0205	21,34
11	6,40	6,53	-0,13	1,38	0,0168	1,90
12	12,23	9,44	2,79	7,21	7,7942	51,98
13	1,13	0,86	0,27	-3,89	0,0725	15,13
14	1,26	1,24	0,02	-3,76	0,0002	14,14
15	11,60	14,96	-3,36	6,58	11,2798	43,30
16	6,40	6,53	-0,13	1,38	0,0168	1,90
				= 5,03	1,36	20,67

Примечание: y – значения, полученные в результате расчета по формуле Историка, - значения, рассчитанные по формуле (15), .

Определен индекс корелляции:

= 0,9644

Связь между показателем y и факторами x1, x2, x3, x4, x5 можно считать достаточно сильной.

Коэффициент детерминации:

R2 = ρyx2 = 0,93

Вариация результата y на 93,0 % объясняется вариацией факторов x1, x2, x3, x4, x5.

Рассчитан критерий Фишера:

= 212,54, где

n – число единиц совокупности.

F > Fтабл = 2,4 для α = 0,05

Уравнение в целом статистически значимое с вероятностью 0,95, т. к. F > Fтабл.

Средняя относительная ошибка аппроксимации:

= 12,8 %.

Выводы

1. Одной из задач, решение которой необходимо для реализации предложения, связанного с ранжированием многочисленных низконапорных гидроузлов по степени опасности и определения на этой основе экономической эффективности проведения ремонтных мероприятий является расчет ущерба в случае возможной гидродинамической аварии подобных объектов, реализация которого не возможна без определения параметров прорывной волны.

2. В настоящее время существует множество расчетных схем параметров прорывного паводка, применение каждой из которых обусловлено требованиями решаемой задачи, определенными трудозатратами и финансовыми возможностями заказчика расчета.

В работе выполнено сравнение существующих методов расчета параметров волны прорыва (как высокоточных, так и упрощенных) с целью осуществления выбора на основе этого сравнения достаточно недорогой, простой, доступной в использовании и достоверной методики расчета, позволяющей за достаточно короткие сроки и с привлечением минимального количества денежных средств осуществлять оценки последствий прорыва напорного фронта многочисленных низконапорных гидроузлов.

3. Практически во всех расчетных случаях, как для реальных объектов, так и при решении тестовой задачи, весьма близкие результаты были получены с помощью графоаналитической методики Историка, что доказывает ее достоверность и применимость для расчета параметров волны прорыва низконапорных гидроузлов.

4. Основным для низконапорных гидроузлов параметром волны прорыва при расчете ущербов от наводнения и определения границ зоны затопления чаще всего оказывается максимальная глубина затопления в нижнем бьефе. Для этого параметра получено уравнение, применение которого позволяет оперативно выполнять предварительные экспертные оценки в случае прорыва напорного фронта многочисленных низконапорных гидроузлов. Указанное уравнение применимо к низконапорным гидроузлам, объем водохранилища которых колеблется в пределах от 01.01.01 тыс. м3, глубина воды в верхнем бьефе у плотины – от 2 до 20 м, расстояние от створа плотины до створа наблюдения – от 0,5 до 50 км, длина водохранилища – от 0,8 до 2 км при условии отсутствии подпора со стороны нижерасположенных ГТС. Средняя относительная ошибка аппроксимации составляет 12,8 %.

Список литературы

1. Беликов, В. В. Совершенствование методов и технологий прикладного численного моделирования в гидравлике открытых потоков [Текст]: автореф. дис. на соиск. учен. степ. д-ра техн. наук (05.23.16) / ; [Моск. гос. ун-т природообустройства]. - М., 2005. – 48 с.: ил. – Библиогр.: с. 46-48. - [05 – 3404а] УДК 621.22: 519.8.

2. Беликов, В. В. Численное моделирование кинематики потока на участке неразмываемого русла [Текст] / , , А. Н Милитеев // Вод. ресурсы. – 2001. – Т. 28, №6. – С. 701 – 710. – Библиогр.: с. 710.

3. Историк, Б. Л. Решение задач о формировании и распространении волн прорыва с использованием численных методов [Текст]: дис. … д-ра техн. наук: 05.14.09 (Для служеб. пользования) / - М., 1986. – 402 с. Библиогр. в конце текста.

4. Историк, Б. Л. Гидравлические аспекты прогноза условий прорыва напорного фронта гидроузлов [Текст] / , , //Безопасность энергетических сооружений (БЭС): науч.-техн. и произв. сб– Вып. 1. С. 91 – 100.-Библиогр.: с. 99.

5. Методика оперативного прогнозирования инженерных последствий прорыва гидроузлов [Текст]. Стандарт предприятия. - М.: ВНИИ ГОЧС России, 1997г.

6. Методика определения размера вреда, который может быть причинен жизни, здоровью физических лиц, имуществу физических и юридических лиц в результате аварий гидротехнических сооружений предприятий топливно-энергетического комплекса [Текст]. Стандарт предприятия: утв. приказом МЧС России и Минэнерго России 29.12.2003 приказ № 000/508. - М.: НИИЭС, 2004.

7. Адлер, Ю. П. Планирование эксперимента при поиске оптимальных условий [Текст]: программированное введение в планирование эксперимента/ , , ; под общ. ред. . – М. :Наука, 1971. – 285 с.

Содержание

Введение. 2

1. Опыт математического моделирования гидродинамических аварий, связанных с прорывом напорного фронта водохранилищ в Российской Федерации и за рубежом 3

2. Методы, основанные на использовании эмпирических соотношений, разработанные в России. 6

3. Сравнение параметров волны прорыва в результате аварии Истринского гидроузла, определенных различными методами. 10

4. Сравнение параметров волны прорыва, определенных различными методами в случае призматического русла треугольного поперечного сечения. 18

5. Разработка метода предварительных экспертных оценок глубины затопления в нижнем бьефе низконапорных гидроузлов в случае прорыва их напорного фронта. 26

Выводы.. 33

Список литературы.. 35