Инженерная гидрология и Физические основы использования возобновляемых источников энергии

Расчетное задание №1
Расчетное задание №1
«Построение гидрографов, графиков продолжительности и частоты расхода воды реки в заданном створе»

Гидрограф реки
Гидрограф реки – это хронологическая зависимость изменения расхода воды во времени в данном створе реки.
Q, м3/с
t, мес.

Типы гидрографов реки
Гидрограф календарного года – с января по декабрь;
Гидрограф водохозяйственного года – 12 месяцев с начала половодья;
Гидрограф гидрологического года – 12 месяцев с начала межени.

Гидрограф календарного года

Гидрограф гидрологического года

Гидрограф водохозяйственного года

Построение графика продолжительности и частоты

Расчетное задание №2
Расчетное задание №2
«Расчет годового стока реки заданной обеспеченности в заданном створе за расчетный период»

Обработка исходных данных
В качестве исходных данных для расчета годового стока реки заданной обеспеченности используется гидрограф используется гидрограф расходов воды за заданный период (исходные данные для выполнения расчетного задания №1).

Расчет статистических показателей

Расчет статистических показателей
Рекомендуется вести расчет в табличной форме:

Определение расчетного блока модульных коэффициентов

Определение расчетного блока модульных коэффициентов

Координаты теоретической и эмпирической кривых обеспеченности

Координаты теоретической и эмпирической кривых обеспеченности

Расчетное задание №3
Расчетное задание №3
«Выбор расчетного маловодного и средневодного года заданной обеспеченности реки в заданном створе за расчетный период»

Обработка исходных данных
В качестве исходных данных для расчета годового стока реки заданной обеспеченности используется гидрограф используется гидрограф расходов воды за заданный период (исходные данные для выполнения расчетного задания №1).

Состав задания и порядок выполнения
Заданная обеспеченность:
Расчетный маловодный год – 90%;
Расчетный средневодный год – 50%.
Состав задания:
Выбор расчетного маловодного и средневодного года заданной обеспеченности (при допущении использования метода реального года).
Порядок выполнения:
В каждом году заданного ряда выбрать период половодья и межени.
Принять для всех лет заданного ряда одинаковый период межени и половодья.
Составить ряды среднегодовых, среднемеженных и среднеполоводных расходов.
Рассчитать координаты эмпирических кривых обеспеченностей для составленных рядов средних расходов.
Выбор расчетного маловодного и средневодного года заданной обеспеченности.
Выполнить сравнение расчетного средневодного и маловодного года.

Выбор периодов половодья и межени (п. 1-3)

Построение ЭКО (п. 4)

Построение ЭКО (п. 4)

Выбор расчетного маловодного и средневодного года заданной обеспеченности (п. 5)

Выбор расчетного маловодного и средневодного года заданной обеспеченности (п. 5)

Сравнение расчетного средневодного
и маловодного года (п. 6)

Сравнение расчетного средневодного
и маловодного года (п. 6)
Корректировка расходов в период межени:
В X месяце нехватка 167,6 м3/с компенсируется поровну за счет VII-IX месяцев;
Во II месяце нехватка 3,2 м3/с компенсируется за счет I месяца;
В III месяце нехватка 22,27 м3/с компенсируется за счет XI месяца.
Корректировка расходов в период половодья:
В V месяце нехватка 343,0 м3/с компенсируется поровну за счет IV и VI месяцев.

Расчетное задание №4
Расчетное задание №4
«Определение характерного года в ряду измерений скорости ветра на площадке МС за период 2018-2020 гг.»

Обработка исходных данных
В качестве исходных данных для определения характерного года требуется скачать с сайта «Расписание погоды» ( https://rp5.ru/ ) ряд значений скорости ветра на площадке заданной метеостанции (МС) за период трёх полных лет: с 01.01.2018 по 31.12.2020.
Номера и названия метеостанций (МС) даны в рассылочном файле и принимаются в зависимости от номера группы и варианта в БАРС.

Скачивание исходных данных
с сайта «Расписание погоды»
Перейти на сайт https://rp5.ru/ ;
Ввести в строке поиска название метеостанции по исходным данным;
Нажать «Архив погоды в ….»
или

Скачивание исходных данных
с сайта «Расписание погоды»
4. На странице архива погоды ввести диапазон дат с 01.01.2018 по 31.12.2020;
5. Нажать на кнопку «Выбрать в файл GZ (архив)»;
6. После загрузки данных нажать «Скачать»;
7. Сохранить файл .gz и достать оттуда файл .xls.

Обработка исходных данных
с сайта «Расписание погоды»
Скачанные данные «Архив погоды в …» необходимо обработать:
Копировать данные в отдельный файл .xls:
Столбец «А» - «Местное время в …»;
Столбец «Н» - «Ff» (скорость ветра).
Удобнее всего это делать при помощи «быстрого выделения»:
Shift + Ctrl + «↓»
Формат данных: ХХ.ХХ.ХХХХ ХХ:ХХ – день.месяц.год часы:минуты
Ff = X,X м/с
Данные по времени нужно разбить по столбцам (на 4 столбика – день; месяц; год; время). Ставим фильтры на год и месяц – проводим определение показателей (среднемесячная скорость, количество зн-ний).

Обработка исходных данных
с сайта «Расписание погоды»

Обработка исходных данных
с сайта «Расписание погоды»

Обработка исходных данных
с сайта «Расписание погоды»

Определение характерного года методом многокритериальной оптимизации

Определение характерного года методом многокритериальной оптимизации

Определение значений критериев оптимизации

Определение значений критериев оптимизации
3. Годовой ход скорости ветра:

Анализ критериев, ранжирование и определение характерного года

Расчетное задание №5
Расчетное задание №5
«Расчет изменения максимальной суточной прямой солнечной радиации в течение года и потока солнечной радиации за год на горизонтальную площадку»

Состав задания

Обработка исходных данных
В качестве исходных данных требуется скачать с сайта «POWER Data Access Viewer» ( https://power.larc.nasa.gov/data-access-viewer/ ).
Не исключается возможность временной недоступности сайта через обычные браузеры, поэтому рекомендуется установить браузер «TorBrowser».
Номера и названия точек, для которых производится определение данных, необходимых в расчетном задании, даны в рассылочном файле и принимаются в зависимости от номера группы и варианта в БАРС.

Скачивание исходных данных
с сайта «POWER Data Access Viewer»
Как скачать данные:
В поле POWER Single Point Data Access:
Choose a User Community -> SSE-Renewable Energy
Choose a Temporal Average -> Climatology
Enter Lat/Lon or Add a Point to Map -> ввести координаты из задания
Select Time Extent -> no date needed
Select Output File Formats -> галочку на CSV
Select Parameters -> в папке Sizing and Pointing of Solar Panels and for Solar Thermal Applications:
All Sky Insolation Incident on a Horizontal Surface at 21 GMT
All Sky Insolation Incident on a Horizontal Surface at 18 GMT
All Sky Insolation Incident on a Horizontal Surface at 15 GMT
All Sky Insolation Incident on a Horizontal Surface at 12 GMT
All Sky Insolation Incident on a Horizontal Surface at 09 GMT
All Sky Insolation Incident on a Horizontal Surface at 06 GMT
All Sky Insolation Incident on a Horizontal Surface at 03 GMT
All Sky Insolation Incident on a Horizontal Surface at 00 GMT
Submit and Process -> Submit

Скачивание исходных данных
с сайта «POWER Data Access Viewer»

Скачивание исходных данных
с сайта «POWER Data Access Viewer»
В блоке «Output Files» нажимаем на кнопку «CSV» и сохраняем файл .xls.

Скачивание исходных данных
с сайта «POWER Data Access Viewer»

Рекомендация: для того, чтобы не приходилось перебивать значения вручную следует воспользоваться инструментом «Данные» → «Текст по столбцам» с использованием разделителя «запятая» (не забудьте назначить ячейку для вставки данных).
Значения -999 трактуем, как 0. Для дальнейшей обработки рекомендуется также заменить разделитель дробной части значения с точки на запятую.
Скачивание исходных данных
с сайта «POWER Data Access Viewer»

Обработка исходных данных в файле «Генератор_ряда.xlsm»
Открываем файл «Генератор_ряда.xlsm»
Полученные значения прихода солнечной радиации на горизонтальную площадку вставляем во вкладку «NASA_3h_to_1h» в ячейки B3:M10 по смыслу.
Указываете часовой пояс в формате GMT+ в вашей точке в ячейке D12.
Нажимаете на кнопку «Сгенерировать график прихода СР с учётом часового пояса».

Обработка исходных данных в файле «Генератор_ряда.xlsm»

Обработка исходных данных в файле «Генератор_ряда.xlsm»
Открываете вкладку Разработчик, нажимаете иконку «Visual Basic», в папке «Модули» открываете «Module2».
Ищете строку: Open "/Users/evgenyignatiew/Desktop/nt.txt" For Output As #1
Создаёте на декстопе файл «nt.txt» (или где вам удобно) и указываете к нему путь в этой строке (не забудьте сохранить).
Переходите во вкладку «R_to_8760», нажимаете кнопку «Сформировать ряд среднечасовых значений мощности».
Файл «nt.txt» открыть через Excel и скопировать ряд значений вставить в отдельный файл.
Формат данных: 4 столбца – номер дня; номер часа в году; номер часа в сутках; приход солнечной радиации на горизонтальную площадку, Вт/м2.

Обработка исходных данных в файле «Генератор_ряда.xlsm»

Определение искомых параметров

Определение искомых параметров