Файл: Переходы через водотоки..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 184

Скачиваний: 1

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

Рис. V I-16. Определение уровня при Q на прижимном берегу реки

Период, в течение которого наблюдался единичный максималь­ ный расход, может быть определен по возрасту старожилов, пока­ завших метки выдающегося паводка. При этом единичный расход рассматривается как наибольший или один из наибольших в ста­ тистической выборке, состоящей из пв членов. Период, в течение которого единичный расход не был превышен, определяется по формуле H. Н. Чегодаева

яв -j- 0,4

 

N - 0 , 3

(ѴІ-21)

 

 

где «в — общее

число членов выборки;

N — порядковый номер

члена (N = 1

для наибольшего по величине члена выборки).

Расчеты будут более достоверны, если

период Т определяют

по нескольким независимым расходам или по непрерывному, хотя


и короткому ряду расходов. В последнем случае может быть про­ изведено удлинение коротких рядов по косвенным данным, напри­ мер по наблюденным на метеостанциях осадкам. Для этого строят графики связи расходов с осадками. Для бассейнов площадью до 300—500 км2 используют суточные максимумы осадков. При больших площадях в зависимости от уклонов водосборов можно брать сумму осадков за двое — пять суток.

Пример 1. На р. Лопань вблизи Харькова

старожил в возрасте 68 лет

в

1950 г. показал, что на его памяти наибольший

расход на реке наблюдался

в

1897 г. Определенный по меткам расход 1897 г. составил QH= 270 мгДек. Площадь бассейна реки F = 760 км2\ L = 90 км. ГМВ = 102,4 м\ отметка водораздела бассей­

на—■ 138,4 м. Требуется

ориентировочная оценка

ВП расхода 1'897 г.

 

Считая сознательный возраст

старожила с

10 лет,

получим

ив= 68— 10=

= 58 лет. Определим период Т:

 

 

 

 

 

 

 

Г=

58 + 0,4

= 83 года, что соответствует ВП = 1,2%.

 

 

 

 

1—0,3

 

 

 

 

 

 

 

 

По карте

изолиний

параметра

Д

(см. рис. ѴІ-14) определим

для

геометри­

ческого центра бассейна Д = 30.

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент изменчивости С*

найдем

по формуле

(VI-15),

при

L =90 км

и //= 0 ,5 (138,4+102,4) =120,4 м:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

90°’2

| / 120,4 + 2

 

 

 

 

Параметр С„ принимаем по СН 435-72: CS = 3C„ = 3,3, тогда по таблице Фос­

тера — Рыбкина имеем:

К12о, = 3 , 5 1

•1,1 +

1 = 4 ,8 6 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

К 1% = 4 , 0 5

•1,1 +

1 = 5 , 4 5 ;

 

 

 

 

 

 

К03% = 5 , 6 2

•1,1 +

1 = 7 , 2 0 .

 

 

 

Расчетные расходы:

 

 

 

 

 

 

 

 

5

45

 

 

 

7

20

 

 

 

Q i% = 270 ^

 

= 302 мЦсек\

Qo,3% = 270 ^

= 400 мЦсек.

 

 

Пример 2. В районе Южной Сибири по

показаниям

старожилов

в 1972 г.

для бассейна

 

F = 540 км2 определены

расходы, отнесенные к годам;

1908 г.

200 м3/сек; 1941 г. — 120 м2/сек и 1959 г. — 130 м^/сек. Период, за который опре­

делены расходы, составляет 1972—1908= 64 года. Считая за опорный 1941 г. с 64 + 0,4

наименьшим расходом (третий член ряда), определим период Г; Г = —г—~г~ =

6—ÜO

=24 года, что соответствует ВП 4,2%.

-При Сѵ 2,0 (табл. ѴІ-12) по КрВП-65 (приложение 4) определим:

Расчетный расход

9,4

= 120 — ■ = 217 м31сек, т. е. близок к расходу

°

5,2

1908 г.

Р а с с м о т р е н н ы й

с л у ч а й п о с р а в н е н и ю с п р и м е р о м

№ 1

д а е т б о л е е д о с т о в е р н ы е

результаты, т

а к к а к

н а л и ч и е т р е х р а с х о д о в п о з в о л я е т

н а и

м е н ь ш и й и з н и х с ч и т а т ь

за третий ч л е н

р я д а .

 

 

 

Пример 3. На р. Бадам (предгорная часть бассейна Сырдарьи) 29 апреля І967 г. прошел редчайший паводок, который в течение часа полностью разрушил

ІЗО


мост 4X15 м на железнодорожной ветке, построенной в 1957 г. Отверстие моста было рассчитано на расход 200 м3/сек, в то время как наивысший паводок 1953 г. до постройки моста имел расход 180 м3/сек. Расход паводка 1967 г. был определен

в 1090 м3/сек.

 

 

 

 

 

 

 

 

на

Площадь бассейна 600 км2, длина реки 30 км, средний уклон бассейна 60 м

1 км. Наибольший максимум осадков до 1967 г. был

зарегистрирован 57 мм,

а 28 апреля 1967 г. на увлажненные почвы

бассейнов выпало в среднем 120 мм

за

6 ч.

 

 

паводка 1967 г. по реке-аналогу Ангрен, протекающей в том

 

Определяем ВП

же районе. По данным приложения 3, на

р. Ангрен QCP = 306 м3/сек;

С„ = 0,68,

Е=3900 км2;

F n = 245; для р. Бадам F n =

85 (приложение 3). Переносим

QCp

с.

р. Ангрен

на

р.

Бадам — Qcp =306 —

= 106

м3/сек.

Коэффициент

С„

для

р.

Бадам по табл.

V I-11 равен 1,0—1,5. Площади

бассейнов этих двух

рек раз­

нятся почти в 7 раз. Пользуясь приложением 3, выписываем значения модульных

коэффициентов К,

произведения

которых с

Qcp дадут

расходы разной ВП

(табл. ѴІ-11).

 

 

 

Т а б л и ц а

ѴІ-11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

сг,= 1.6

 

ВП, %

К

Q, мг1сек

в

к

Q, м91сек

В

 

20

1,61

170

2,0

1,63

175

2,1

10

2,30

240

2,8

1,80

300

3,5

3

3,51

370

4,4

4,8

510

6,0

1

4,61

490

5,8

7,1

750

8,8

0,1

6,10

650

7,8

9,7

1030

12

0,01

7,30

810

8,5

12,0

1260

15

0

10,0

1060

12

15,5

1650

19

Из табл. ѴІ-11 вытекает, что в 1967 г. на р. Бадам прошел паводок, ВП ко­ торого в зависимости от принятого С„ по Кр-65 колеблется от 0 до 0,1%. Выпав­ шие осадки 120 мм превышают наблюденные до 1967 г. в 2,1 раза. Известно, что при увеличении слоя стока пик паводка увеличивается в степени 3/г- В данном

случае

расход увеличится в 2,1-4-3,0

раза. Исходя

из этого' при принятом

Сѵ= 1 прошедший расход 1090 м3/сек больше расхода

ВП = 3%

в 3 раза. Таким

образом, наблюденные осадки до 1967 г.

(57 мм) имеют ВП от 3 до 10%. Считая

их близкими к ВП 3%, можно заключить, что значение С„ = 1,0

более вероятно,

чем С„ =

1,5.

 

 

 

Как видно из табл. ѴІ-11, отверстие разрушенного моста и заложение опор были рассчитаны на ВП 15%, т. е. на паводок 1 раз в 7 лет. До более подробного обследования можно считать прошедший паводок 1967 г. чрезвычайно редким, по Кр-65 порядка 1 : 10 000.

Пример 4. Рассмотрим случай сближения редких расходов на периодическом

водотоке Аджи-Дере (Копет-Даг)

с площадью водосбора 2790 км2, длиной

132 км, при среднем уклоне 7 ж на

1 км.

На изысканиях 1948 г. Л. Л. Лиштваном получена отметка высокого паводка, прошедшего в середине XIX в. с расходом 1250 м3/сек, и отметки паводков с рас­ ходами по 430 м3/сек, прошедших в 1943, 1939 и 1918 гг.

По данным инж. Б. М. Цепелевича, 1 августа 1963 г. на этом водотоке прошел паводок с расходом 1270 м31сек, и второй паводок прошел в ноябре того же года

с расходом 1240 м31сек.

т. е.

за

30 лет,

повторился

Расход

430

м3/сек за период 1918— 1948 гг.,

3 раза. Его

ВП,

следовательно, можно принять 1 : 10.

Обработаем

имеющиеся

материалы для получения расчетных расходов.

 

 

 

 

Задача состоит в определении СѴ За основу

принимаем

Q ю% =430 м3[сек.

Исследуем возможные колебания Сѵ в диапазоне от 1 до 3 Примем Сѵ= 3. Тогда


при ВП 10% имеем /(=3,9. Определим

Qcp из соотношения

430 : Qcp= /(= 3 ,9 .

Откуда Qcp= 110 м3/сек. Такой же расчет для Qcp сделан для

других значений

С ѵ (табл. ѴІ-12).

 

 

 

 

В 1948 г. при максимальном расходе

1250 м3/сек

косвенными

методами был

■ определен Qcp= 9 0 мг/сек, а ВП редкого

паводка XIX

в. 1 : 200.

Однако данные

табл. ѴІ-12 показывают, что этот паводок имел более

частую ВП, равную 1 : 70.

Поэтому для дальнейших расчетов следует принять Сѵ= 2 и Qcp= 134 м3/сек. Сближение двух паводков с ВП 1 : 70 до трех месяцев в одном году является

исключительным явлением.

В некоторых случаях на изысканиях для датировки ВП выдаю­ щихся паводков могут применяться инженерно-геологические и геофизические методы исследования.

Так, после прохода селя 1921 г. на р. Малой Алмаатинке возник вопрос о повторяемости такого явления. Инженеры Н. С. Дюрнбаум и Г. Д. Рождественский сделали шурфы на конусе выноса реки (рис. ѴІ-17), по которым стало видно, что сели на этой реке проходили неоднократно. В разрезе шурфа до глубины 9,5 м можно выделить два-три слоя крупных камней.

Из исторических источников известно, что в 1841 г. на реке про­ шел сель, аналогичный селю 1921 г. Возможно, след его соответ­ ствует глубине шурфа 4,0 м.

В 1949 г. под Москвой (Барвиха) на площади бассейна 5— 6 км2 зарегистрировано выпадение 100 мм осадков за 2 ч. Вероят­ ность выпадения такого количества осадков порядка 1 : 2000— 1 : 5000. В результате стока за этот дождь в низовой части бассей­ на площадью 1,5 км2 образовался плоский супесчаный конус выноса, который через три — пять лет зарос травой. На этой основе Е. В. Болдаковым сделано следующее исследование. Был за­ ложен шурф до морены, чтобы увидеть прослойки гумуса, образо­ вавшиеся после прохода ливней. Глубина шурфа до морены ока­ залась всего 0,63 м, (рис. ѴІ-18). В 800 м от шурфа имеется сква­ жина водоснабжения, устье которой на 20 м выше отметки шурфа. В скважине оказался слой супеси примерно на ту же глубину без всяких прослоек гумуса. Далее шли суглинки и глины еще на 50 м — до известняка.

Из рассмотрения разреза шурфа видно, что после образования современного рельефа прошло пять сильных ливней, нанесших слой песка от 2 до 12 см.

По А. В. Шнитникову, климат на земном шаре обратимо ме­ няется каждые 1500—2000 лет, но резкое изменение его произошло

 

 

 

 

 

 

 

Т а б л и ц а

ѴІ-12

 

 

 

 

 

 

Q,

м г ісек

 

В

 

 

K w%

^ср

* -

Q xlX

ВП <ЭХІХ

 

 

 

 

 

 

лет

 

0 %

 

 

 

 

 

^ср

1%

1%

0%

 

 

 

 

3

3 , 9 0

п о

 

1 1 , 4

1 : 5 0

1500

3 8 0 0

7 , 5

19

 

2

3 , 2 0

1 3 4

 

8 , 9

1 : 7 4

1250

2 8 0 0

6 , 3

14

 

1 , 5

2 , 8 0

153

 

7 , 9

1 : 2 5 0

1100

2 4 0 0

5 , 5

12

 

1

2 , 3 0

187

 

6 , 7

1 : 3 0 0 0

9 6 0

1 9 0 0

4 , 8

9

, 5


Рис. ѴІ-17. Разрез шурфа: а) 6/ а — на р. Малой Алмаатинке; б

вБарвихе (цифрами 1—5 слева обозначены наносы от 5 сильных дождей, прошедших за 10000лет);

в— положение пяти дождей в Барвихе в хронологическом изме­

нении

влажности

климата

по

 

А. В. Шнитникову

 

около

10 000 лет назад

пос­

ле последнего

оледенения.

По отложению песка можно

судить

о мощности

ливней.

На рис. ѴІ-17, в показано

расположение пяти ливней в

хронологическом

 

 

порядке,

пропорционально

 

накопле­

нию слоев гумуса. Из этого

рисунка

видно,

 

что

если

климат

в среднем

считать

стабильным, то за

10 000 лет

прошли два очень больших дождя, в том числе один в

1949 г.

Средняя их

ВП

1 : 5000,

один дождь

в ВП — 1 : 3000 и два дождя с ВП 1 ; 2000.

Дожди № 1 и 2 прошли в засушливой климатической зоне, что при континентальном климате возможно.

Подобные исследования проводились и за рубежом Л. Вулли и П. Г. Дженсом, что описано в § 28.

§ 26. РАСЧЕТ РАСХОДОВ ПО ОБОБЩЕННЫМ ФОРМУЛАМ

Для определения максимальных расходов со средних и больших бассейнов в проектных организациях наиболее часто пользуются формулами Д. Л. Соколовского, Г. А. Алексеева, А. В. Огиевского, Л. Т. Федорова, а в последние годы — формулой СН 435-72. В за­ висимости от генезиса стока структура формул, за исключением формулы Г. А. Алексеева, разная. Формула Г. А. Алексеева имеет одинаковую структуру как для снегового, так и дождевого стока.

Как показано в работе (10], точность той или другой расчетной формулы — понятие условное. Критерием применимости формулы является продолжительность наблюдений, использованных для составления формулы, и соответствие ее тем природным усло­ виям, для которых формулу хотят применить. Например, формула Д. Л. Соколовского 1968 г. лучше его формулы 1932 г., так как в формуле 1968 г. использованы исходные данные за период наблю­ дений, увеличившийся на 35 лет. Для районов Украины, где имеется своя специфика формирования стока, лучший результат даст фор­ мула А. В. Огиевского — П. Ф. Вишневского, а не формула