Файл: Переходы через водотоки..pdf

Л. Т. Федорова, составленная для средней полосы европейской тер­ ритории Союза ССР, и т. д.

Расход снегового стока следует определять по методу СН 435-72 [142], в основу которого положена формула К. П. Воскресенского — А. А. Соколова. Метод применим как для малых, так средних и больших водосборов. Максимальный расход талых вод расчетной ВП определяется по формуле

где ко — параметр дружности половодья, определяемый по таблице в зависимости от природной зоны и рельефа местности; Ар — расчетный слой суммарного стока, мм, той же ВП, что и рас­ ход (несовпадение ВП /гр и Qp учитывает коэффициент ц, зна­ чение которого для ВП 1—3%' близко к 1,0) определяется по карте и параметрам кривой распределения Cvh и CSh слоя сто­ ка; п — показатель степени от 0,17 до 0,35 определяется по таб­ лице; F — площадь водосбора, км2-, ôi, ô2 — коэффициенты, учи­ тывающие снижение расхода на бассейнах, зарегулированных озерами (ôi), залесенных и заболоченных (ô2).

По сравнению с другими имеющимися формулами для расчета снегового стока формула (ѴІ-22) содержит физически ясные и лег­ ко определяемые параметры. Из недостатков формулы следует от­ метить неоправданное обобщение показателя степени п постоян­ ным для большей части территории СССР и n= 0,15 = const для всех горных рек. Между тем параметр п от северных до южных районов СССР может значительно изменяться [10]. Недостатком формулы (ѴІ-22) является также принятие изменения вероятност­ ного значения /гр по закону трехпараметрического гамма-распре­ деления, что для редких ВП 0,1% и менее по сравнению с распре­ делением Пирсона III типа дает завышение расходов на 5— 10%. Расход дождевого стока наряду с методом СН 435-72 можно опре­ делять по формуле Д. Л. Соколовского [122]:

где H0 и а — начальный слой осадков, мм, и вероятностный коэф­ фициент стока, определяемые по таблице для разных природ­ ных зон; tu — продолжительность подъема паводка; Я — расчет­ ный слой осадков, мм\ F — площадь водосбора, км2; f — коэф­ фициент, характеризующий форму гидрографа; ô — коэффициент, учитывающий местные условия формирования паводка (озера, болота, лесистость и почвы) ; Qrp — расход грунтового питания, предшествующий паводку.

Для определения параметра Н формулы (ѴІ-23) используют «Материалы по расчетным характеристикам дождевых осадков» [82], в которых даны суточные осадки Я р разной ВП, а также орди­

наты 'ф(т) кривых редукции осадков по их продолжительности. Расчетный слой осадков (в мм) определяется как произведение этих величин.

Недостатком формулы (ѴІ-23), что отмечает и сам ее автор, является недостаточная полнота и точность таблицы коэффициен­ тов стока, недостаточность учета почв (для малых водосборов) и неточность рекомендаций о времени подъема паводка. В связи с первыми двумя недостатками нарушаются те интерполяционные свойства формулы, которые могли бы ей дать закономерно изме­ няющиеся по территории дождевые характеристики (Я — Я 0).

Большое количество обычно применяемых эмпирических фор­ мул стока можно обобщить тремя типами:

по сравнению с расходом является более устойчивой (менее варьи­ рующей) характеристикой. Кроме того, модуль стока удобен тем, что позволяет сравнивать удельные расходы с водосборов, распо­ ложенных в различных физико-географических условиях. Поэтому

построение эмпирических зависимостей следует производить не по расходу, а по модулю стока.

Графически формулы (ѴІ-24) — (ѴІ-26) характеризуются пуч­ ком кривых на рис. VI-18.

Формула (ѴІ-24), выражающая уравнение политропы, на лога­

как это видно из графика, определяется точкой пересечения пря­ мой оси ординат, при F = 1, т. е. соответствует модулю стока с 1 км2 площади бассейна. Положение прямой на логарифмическом гра­ фике определяется, с одной стороны, климатическими условиями района, а с другой — ВП модулей стока, принимаемых к обобще­ нию. Чем влажней климат, тем выше на графике будет лежать прямая и тем больше будут значения параметра А. Аналогичным образом меньшим значениям ВП будут соответствовать большие величины А и относительно более высокое положение прямой на графике.

Формула (ѴІ-25) с добавочным членом С в знаменателе изги­ бает прямую, выражающую политропу, в зоне малых площадей бассейнов порядка 1—50 км2. При этом кривизна политропы в'этой

f,*Mz■

Рис. V I-18. Графики эмпирических зависимостей для обработки данных натурных наблюдений:

зоне тем больше (см. рис. V I-18), чем больше значение добавочноного члена С,. Д. Л. Соколовский в формуле снегового стока, ши­ роко распространенной в гидрологических расчетах с 1937 г., для площадей бассейнов более 50— 100 км2 принял С =1, а К. П. Вос­ кресенский (1951 г.) увеличил значение С для лесостепной и степ­

ной зон СССР до 10.

Формула (ѴІ-25) может быть заменена формулой (ѴІ-24), если показатель степени п принять переменным, как это показано

Е. В. Болдаковым (приложение 3).

Наконец, формула (ѴІ-26) со свободным членом ±& на лога­ рифмическом графике дает кривые выпуклостью вниз ( + Ь) или

вверх —Ь.

Эта формула при отрицательном свободном члене впервые была применена для расчетов снегового стока в различных районах

СССР Д. И. Дочериным (1927 г.), а в 1936 г. использовалась Б. Д. Зайковым для расчетов стока в Якутии.

Наиболее простой и в то же время обоснованной по своему фи­ зическому смыслу является формула (ѴІ-24), что и послужило причиной широкого распространения ее в гидрологических расче­ тах как в СССР, так и за рубежом. Формула (ѴІ-24) применяется как для расчетов снегового, так и дождевого стока, но с разными степенными показателями п.

В противоположность этому формулы (ѴІ-25) и (ѴІ-26) посвоему физическому смыслу неверны. Легко видеть, что при Е = 0

Из этого же графика по выражению

Аср — Ô1Ô2Ô3 п

определяют и второй искомый параметр ЛСр. В результате таких исследований получают формулу среднего максимального расхода:

Qcp = qc»F = Fb 1Ô2Ô3 = AcpF^Ô & ôs, (VI-29)

в которой параметр Лср выражает собой модуль нормы стока с 1 км2. Для получения максимального расхода заданной ВП необ­ ходимо знать параметры кривой распределения Сѵ и Cs, которые, как показывалось выше, также могут быть районированы.

Обобщения могут производиться и по менее устойчивым ха­ рактеристикам стока (модулям определенной ВП), в таком случае получают расход той же ВП.

Для массовых расчетов параметр Лср, который для дождевых расходов обычно обозначается буквой В сѵ, удобно районировать в виде изолиний, которые наносят на гипсометрическую карту по гео­ метрическим центрам водосборов.

Точность эмпирической формулы увеличивается, если при ее построении учесть большее число действующих факторов. Здесь на­ до отметить, что наиболее влияющими характеристиками водосбо­ ров при дождевом стоке являются их площади и высота над уров­ нем моря. Что касается других характеристик водосбора (длины, средней ширины, уклона), то они уже определенным образом учи­ тываются площадью водосбора и поэтому в формулу стока входят, как правило, с малыми степенными показателями порядка 0,10— 0,25, в редких случаях — несколько больше.