ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 192
Скачиваний: 1
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; (О 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.