Файл: Переходы через водотоки..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 192

Скачиваний: 1

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

Расход воды от прорыва плотины для мостового перехода, рас­ положенного в верхнем бьефе водохранилища, определяется по формуле (ѴІ-40):

 

с ' =

д

д

^

< а я

: ' - ' , )( 'Ѵ І - 4 0 )

где

— объем водохранилища

выше

перехода;

W2— объем во­

 

дохранилища ниже перехода

при

наинизшей

отметке дна в

створе перехода; Ня — напор, определяемый как разность наинизших отметок дна водохранилища в створах перехода и пло­ тины; b — ширина водохранилища в створе плотины при напо­ ре h.

§ 28. ЗАРУБЕЖНЫЕ МЕТОДЫ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ РАСЧЕТОВ

Развитие инженерной гидрологии в зарубежных странах сопро­ вождается резкими контрастами. Новые прогрессивные методы рас­ чета паводков теряются в эмпирических часто грубейших зависи­ мостях, многие из которых имеют столетнюю давность. Этому спо­ собствует отсутствие каких-либо общегосударственных нормативов по методикам оценки стока и запасам для проектирования водо­ пропускных сооружений Б

Ведущее место в зарубежной гидрологии принадлежит США, что объясняется как климатическими особенностями этой страны (формирование стока от ураганных ливней исключительной силы), так и наибольшим по сравнению с другими странами Запада раз­ махом гидротехнического строительства. Довольно обширные раз­ работки по инженерной гидрологии имеются и в таких странах, как Франция, Англия, Индия, Италия, Австрия, а в последнее 20-летие

иАвстралия.

Вразвитии инженерной гидрологии в СССР можно провести четкую границу между старыми, вышедшими из употребления, и новыми методами расчета стока. В странах Запада, где и в настоя­ щее время широко используются старые методики, такой границы провести нельзя.

Более чем за ПО лет зарубежная гидрология накопила свыше 200 эмпирических и полуэмпирических формул для расчета непо­ средственно отверстия водопропускного сооружения или макси­ мального расхода воды. Из этого количества формул около поло­ вины используются и в настоящее время [157]. По своему построе­ нию и полноте охвата влияющих факторов используемые за рубежом формулы можно объединить в шесть групп (табл. VI-14). Исторически каждая из групп формул появлялась параллельно с другими, но в целом можно видеть, что прогрессивные методы на­ ходят применение все чаще.1

1 Это не относится j< малым сооружениям, для которых нормируются расчет­ ные ВП паводков (например, нормативы некоторых штатов США; нормативы Австралии).


Вид формулы Авторы

1. Т р е б у е м а я р а б о ч а я п л о щ а д ь с о о р у ж е н и я в з а в и с и м о с т и от п л о щ а д и б а с с е й н а :

И = C F n; С к+ к 1 F + К 2

ю — рабочая площадь сооружения; С — гео­ морфологический параметр; F — площадь бассейна; К, Кі, К2 — постоянные числа

Гевсклей, 1857; Фаннинг, 1878; Майерс, 1879; Пек, 1897; Винтворс, 1903; Юл, 1927; Пардон-Дан, 1926; Рамзер, 1935

2. Р а с х о д в з а в и с и м о с т и от п л о щ а д и б а с с е й н а :

Q =

C F n] Q = ---------------

;

 

K i +

V F

Q= ( ~ ~ Z + K I \F ;Q = У K ( * ! + F) - K 2

\ У F

!

 

C — географический параметр; K, Ki, K2 — постоянные числа

Диккенс, 1865; О'Коннел, 1868; Гангюлье, 1869; Фаннинг, 1878; Кресмик, 1886; Кули, 1906; Грей, 1911; Хорн, 1924; Джервис, 1926; Вильямс, 1937; Миткалф и Эдди, 1941; Инглис, 1957; Багадур, 1957; Марьянович, 1962; Франку-Родье, 1967

3. Р а с х о д в з а в и с и м о с т и от и н т е н с и в н о с т и о с а д к о в и п л о щ а д и б а с с е й н а :

 

: ад/7; а =

К

т + Къ

 

Кюхлинг, 1889; Дор, 1892; Кларк,

 

V + КО

 

1892; Грегори, 1907; Гендрик, 1911;

К

 

 

к

 

Брекенвери, 1912; Брайн, 1912; Ко­

К

 

 

митет

топографических

исследо­

 

 

t +

К і

:

+

 

ваний

(США),

1914;

Хилл,

1914;

 

 

 

Аллен — Беббитт,

1921;

Мейер,

 

 

 

 

(t ко”

а — коэффициент

стока; а -— интенсивность

1928; Блейх, 1928; Институт Граж­

осадков;

t — продолжительность

дождя;

К,

данских инженеров (Англия), 1937;

К 1, К2 — постоянные числа

 

 

 

Вильямс,

1937;

Шефмеер,

1938;

 

 

 

 

 

 

 

Вебстер, 1940; Гроу, 1943; Мак

 

 

 

 

 

 

 

Клейн,

1946; Стил,

1947;

Гхош,

 

 

 

 

 

 

 

1960

 

 

 

 

 

 

 

4. Р а с х о д в з а в и с и м о с т и от и н т е н с и в н о с т и о с а д к о в ,

г е о м е т р и ч е с к и х и ф и з и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к

 

б а с с е й н а :

Q ■

K F ; Q =

K a I mF n;

Q =-- K a F

;

Дредж и Бурже, 1878; Бюркли—

 

L2

 

 

 

tm

Циглер, 1881; Криг, 1884; Ишков-

 

 

 

 

 

 

 

ский,

1884; Адамс,

1893;

Грегори,

Q =

K aaF ;

Q =

K a F

 

!

 

1907;

Поссенти,

1914;

Грунски,

 

 

1922;

Валкер,

1922;

Ринд,

1924;

 

 

 

 

 

 

 

Швитцер, 1929; Бессон, 1933; Кан-

 

Q = (.KHm' + K0 ~

 

 

 

нисон

и

Колби,

1945;

Рибейро,

 

 

 

 

1951; Рамандженейлу,

1961

 

a — коэффициент стока; a — интенсивность осадков; t — продолжительность дождя; /; L; H — уклон, длина и средняя высота водосбора; г — коэффициент, учитывающий озерность; К, Кі — постоянные числа


Вид формулы Авторы

5. С о о т н о ш е н и е в е р о я т н о с т н о г о и с р е д н е г о р а с х о д о в :

Qp — QCp (1 + 0,8 Ig T)',

Qcp = Qp ( l - e - kTn);

Qp = / C I g ( 7 ’ + ^ i ) ; Qp — Qcp (Ф СѴ + 1);

Фуллер, 1914; Хортон, 1914; Xaзен, 1917; Холл, 1921; Фостер, 1923; Лане, 1926

Qp— расход заданной

ВП; Qcp — средний

расход; Т — интервал

повторяемости в го­

дах; Ф — коэффициент Фостера; Сѵ — коэф­

фициент вариации; К, К\ — постоянные чис­

ла

 

€ . В е р о я т н о с т н ы й р а с х о д в з а в и с и м о с т и от и н т е н с и в н о с т и о с а д к о в , г е о м е т р и ч е с к и х и ф и з и ч е с к и х х а р а к т е р и с т и к

 

 

 

 

в о д о с б о р а :

 

 

 

 

Qp = KTmF;

 

Хортон, 1914; Фуллер, 1914; Бер­

 

 

 

 

 

нард,

1934; Петтис,

1934; Поттер,

.Qp = C F0,S (1 +

0,8

Ig T) (1 + 2F ~ 0’3);

1950;

Ричардс, 1950;

Родье,

1959;

Девди, 1961; Вень дэ Чжоу,

1962

 

 

 

 

 

Qp = од/7, о =

omax ^

 

 

 

 

Qp =

C kb1,25; Qp =

C F Ul;

 

 

 

 

 

QP = K R zF ;

 

 

 

 

 

Т — интервал

повторяемости

в годах; С

 

 

 

 

географический параметр; а — коэффициент

 

 

 

 

■ стока; а — интенсивность осадков; b — сред­

 

 

 

 

няя ширина водосбора; п\— степенной по­

 

 

 

 

казатель, зависящий от ВП паводка; h — су­

 

 

 

 

точный максимум

осадков; R — сток р% в

 

 

 

 

•единицу времени;

z — фактор редукции пи-

 

 

 

 

ка паводка; К — постоянное

число.

 

 

 

 

В табл. V I-14 не включены два из наиболее прогрессивных мето­ да расчета максимального стока (метод единичного гидрографа и метод вероятного максимального количества осадков), появившихся в США в 1932— 1936 гг. Эти методики заслуживают более подроб­ ного рассмотрения, приводимого ниже.

Из рассмотрения табл. VI-14 можно сделать следующие вы­ воды.

1. Зарубежные гидрологи не пренебрегают и самыми грубыми эмпирическими зависимостями (например, требуемая рабочая пло­ щадь сооружения в зависимости от площади водосбора, связь рас­ хода лишь с географическим параметром и площадью водосбора


и т. п.). По-видимому, выбор той или иной формулы определяется эрудицией инженера, которая, однако, не всегда высока.

2. Во всех формулах не учитываются факторы местного порядка (залесенность, заболоченность, зарегулированное™ бассейна) и такая важная физическая характеристика водосбора, как высота местности. Исключение составляет лишь формула Каннисона и Колби (1945 г.). Игнорирование этих факторов свидетельствует о- грубой оценке максимального расхода, значение которого может не совпадать с действительным на сотни процентов. Это обстоя­ тельство в то же время значительно сужает применимость эмпири­ ческих формул до малых регионов.

Каждая из групп формул имеет свой в большей или меньшей степени односторонний подход к рассмотрению явления без попы­ ток обусловить хотя бы главнейшие черты его генезиса. Это и поро­ дило большое количество частных и неполноценных решений.

Перечисленные характерные черты зарубежных (в частности, американских) эмпирических и полуэмпирических формул говорят о том, что в СССР разработки по максимальному стоку носят более прогрессивный характер, так как направлены на создание теории, опирающейся на генетические связи.

Можно выделить три этапа в развитии зарубежной гидрологии, все они связаны с применением (впервые в США) методов мате­ матической статистики: а) до 1914 г., когда максимальный расход не связывался с фактором повторяемости; б) 1914— 1936 гг.— вве­ дение в практику инженерных расчетов ВП максимальных расхо­ дов; увлечение методами статистических связей; в) позже 1936— 1938 гг., когда в результате сильнейших ливневых паводков в США были разрушены гидротехнические и транспортные сооружения, в том числе сооружения, рассчитанные на весьма редкие паводки ВП 01 и 0,01% [10]. Это событие породило сомнение в правомернос­ ти метода математической статистики и ограничило применение это­ го метода.

Дискуссия, развернувшаяся в США вокруг вопроса о правомерности приме­ нения метода математической статистики, нашла отклик во многих странах мира, и в том числе в СССР. В инженерной гидрологии образовались два направления. Ряд наших и зарубежных ученых выступили с предложениями о генетических обоснованиях расчетных максимумов. Так в нашей стране появился композици­ онный метод определения максимумов, а в США его разновидность — метод веро­ ятного максимального количества осадков (ВМКО). Другая, к сожалению, более многочисленная, группа ученых заняла негативную позицию, направленную на усовершенствование статистического метода путем модернизации кривых распре­ деления и их математического аппарата (распределение крайних членов выборки, трехпараметрическое гамма-распределение, кривые вероятности вероятностей, усе­ ченные кривые, метод наибольшего правдоподобия и др.).

Недостатки статистического метода показаны в работе [10]. Здесь мы лишь отметим, что дискуссия о правомерности его приме­ нения продолжается и сейчас, принимая все более острый характер, что видно, например, из докладов на Международном симпозиуме по паводкам, состоявшемся в Ленинграде в 1967 г.