ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 173
Скачиваний: 1
в формировании дождевого па водка. Причина такого необыч ного явления заключается в том, что осадки, выпадая на моховые и маревые почвы или лесную под стилку, легко проникают в ниже лежащие щебенистые грунты дея тельного слоя вечной мерзлоты; встречая водоупор вечномерзлого слоя, почвенно-грунтовой сток возвращается в тальвежную сеть
|
бассейна, |
превращаясь в поверх |
|||
|
ностный |
паводочный |
сток. Быст |
||
Рис. ХѴ-9. Совмещенные гидрографы |
рота выхода на поверхность поч |
||||
паводочного тока: |
венно-грунтового |
стока |
зависит |
||
/ — ги д р о гр а ф с т о к а с н и ж н ей ч а с т и б а с |
от интенсивности |
осадков, глуби |
|||
с е й н а ; 2 — ги д р о гр а ф с т о к а с в е р х н е й ч а |
|||||
с т и б а с с е й н а ; 3 — су м м а р н ы й ги д р о гр а ф |
ны деятельного слоя и его фильт |
||||
с т о к а в с т в о р е и с к у с с т в е н н о г о со о р у ж е н и я |
|||||
|
рационных свойств, |
а |
также от |
||
градиента вечномерзлого водо упора. При сильных дождях иногда наблюдается суффозия грунта деятельного слоя и резкое увеличение коэффициента фильтрации, что также ускоряет процесс превращения почвенно-грунтового сто ка в поверхностный.
Таким образом, часть осадков, впитывающихся в почвогрунты, не является потерей стока и при многосуточных обложных дождях непосредственно участвует в формировании пика паводка.
По исследованиям Ф. В. Залесского, для малых бассейнов рас сматриваемого района ( f< 2 5 0 км2) ввиду малого влияния русло вого добегания модуль максимального дождевого стока Мѵ% прак тически не зависит от площади водосбора; для таких бассейнов
Q P % ~ Мр % F .
В предгорных районах со сложным рельефом поверхности встре чаются случаи, когда к трассе проектируемой дороги тяготеют малые водосборные бассейны, имеющие в верховьях водораздель ную линию, непосредственно за которой расположено или озеро или сухая котловина (рис. ХѴ-10). Эта замкнутая емкость являет ся аккумулятором поверхностного стока с вышележащей, иногда значительной по размерам, водосборной площади. При выпадении осадков или таянии горных снегов и ледников редкой повторяе мости уровень воды в озере или в котловине может превысить не высокий водораздел с нижележащими малыми бассейнами. Ско пившаяся вода выплеснется из водоема и потечет по склонам и логам к трассе дороги. Не исключена возможность размыва водо раздела в наиболее пониженных местах и образования мощных потоков, которые опорожнят водоем. Малые искусственные соору жения не смогут пропустить эти потоки и будут разрушены так же, как и насыпь дороги.
При наличии описанных условий необходимо, помимо расчета стока с малых водосборов, прилегающих к проектируемой дороге,
В некоторых районах за рубежом, где приходится работать советским специалистам, условия стока настолько отличны от ус ловий любого района СССР, что бывает затруднительно пользо ваться методикой расчета стока с малых бассейнов, принятой
вВСН 63-67 или СН 435-72.
В1962 г. советским специалистам приходилось выполнять рас четы стока в Западной Африке (бассейн верховьев р. Нигер) в зоне тропического климата между 10 и 13° северной широты. Климат этого района характерен одним дождливым периодом (май— ок тябрь) и сухим периодом (ноябрь — апрель). Растительный покров представлен высокими (до 2 м высоты) травами в саванне на се вере и менее высокими травами с редколесьем в саванне на юге этого района.
Водосборные бассейны сложены маломощными ожелезненными коричнево-красными почвами на латеритном основании, часто вы ходящем на поверхность.
Годовая норма осадков изменяется от 1100 мм на севере до 1800 мм на юге; наблюденный за 30 лет суточный максимум осад ков на том же участке колеблется в пределах 160— 170 мм.
Первые дожди выпадают на раскаленную, иссушенную в тече ние шести месяцев почву и не дают стока.
Даже сильные осадки, выпадающие в начале дождливого сезо на, дают меньший сток, чем менее интенсивные осадки в конце дождливого сезона.
Сказанное иллюстрируют данные наблюдений на ливнесточной
станции Диалабо (площадь водосбора 24 км2), |
расположенной на |
|||||||
юге рассматриваемого района (табл. ХѴ-2). |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а ХѴ-2 |
|
|
|
|
С л о и о с а д к о в , мм |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И н т е р в а л |
Д а т а л и в н я |
|
|
|
О б ъ е м |
К о э ф ф и М а к с и м а л ь н ы й м е ж д у д а н н ы м |
|||
|
м а к с и |
с р е д н и й |
с т о к а , |
ц и е н т |
р а с х о д , |
л и в н е м и п р е |
||
|
|
|
по б а с |
тыс. мя |
с т о к а |
м^ісек |
д ы д у щ и м и |
|
|
|
|
м а л ь н ы й |
|||||
|
|
|
|
с е й н у |
|
|
|
д о ж д я м и |
12/VI |
1958 |
г . |
108,0 |
70,6 |
50 |
0,03 |
1,4 |
8 суток |
17/ IX |
1958 |
г . |
74,0 |
56,5 |
258 |
0,19 |
8,1 |
12 ч |
Определять категорию не встречающихся у нас латеритных поч- во-грунтов по водовпитывающей способности их методом искусст венного дождевания в таких условиях невозможно. Поэтому вместо расчета по нормам стока, действующим в СССР, представилось более целесообразным применить формулу Д. Л. Соколовского [422], основные параметры которой определяют по натурным данным,
0,28 (Ht — H0)aF
Qшах fô -f- Qrp (XV-16)
Рис. ХѴ-11. Зависимости коэффи |
|||
циента стока а |
от вероятности пре |
||
вышения |
паводка р%: |
||
1 — д л я м а л о п р о н и ц а е м ы х |
п о ч в о - г р у н - |
||
т о в ( п а н ц и р н ы й л а т е р и т , м о н о л и т н ы й |
|||
п е с ч а н и к , |
п о ч в е н н о г о п о к р о в а н е т ) ; 2 — |
||
д л я с р е д н е п р о н и ц а е м ы х |
п о ч в о - г р у н т о в |
||
( л а т е р и т |
н о з д р е в а т ы й , с ц е м е н т и р о в а н |
||
н ы й л а т е р и т н ы й |
г р а в и й , м а л о м о щ н ы й |
||
с л о й к р а с н о й п о ч в ы ) ; 3 — п р о н и ц а е м ы е |
|||
ц о ч в о - г р у н т ы ( р ы х л ы й л а т е р и т н ы й г р а |
|||
в и й , л а т е р и т н ы й г р а в и й с с у п е с ь ю , н о р |
|||
м а л ь н ы й с л о й к р а с н о й п о ч в ы ) ; |
станциям Тин-Адьяр |
(F —29 км2) |
и Кумбака |
||||||
Л — данные по ливнесточным |
|||||||||
(F = 26 км2) — непроницаемые |
грунты; |
X — то |
же |
по |
станции |
Булоре |
(F = |
||
= 3,8 |
км2) |
— малопроницаемые |
грунты; |
О — то |
же |
по |
станциям |
Диалабо |
(F = |
= 24 |
км2), |
Алокото (F —49 км2) и Тьеморо (F = 53 км2) — среднепроницаемые |
|||||||
грунты; 0 |
— то же по станциям Флакоо |
{F = 31 |
км2) |
и Дунфинг (F=17,4 км2) — |
|||||
|
|
|
проницаемые грунты |
|
|
|
|
||
где Ht — расчетный слой осадков, с учетом редукции его по пло щади водосбора, мм; Но — слой начального увлажнения почвы, мм; а — объемный коэффициент стока, равный отношению объема
стока |
Wст к объему выпавших осадков Woc; і7- - площадь водо |
||
сбора, |
км2; tn-— продолжительность |
подъема |
паводка, равная |
для малых водосборов (.FClOO км2) |
времени |
добегания пика |
|
паводка, определяемого обычным приемом, задаваясь скоростью течения в логу, в соответствии с его уклоном и шерохова тостью, ч; 6 — обобщенный коэффициент учета аккумулирую щих факторов стока (озера, болота и др.); / — коэффициент формы гидрографа паводка; Qrp — расход грунтового питания, предшествующий паводку.
Для малых бассейнов в условиях саванны Qrp= 0, а 6=1; на чальный слой потери осадков на увлажнение также надо принять Яо= 0, так как расчетные осадки могут выпасть в конце дождли вого сезона, когда почва предельно увлажнена.
В рассматриваемом районе имеются метеостанции с многолет ним периодом наблюдений, а также ливнесточные станции, обо рудованные водомерными створами и сетью плювиографов. Водо мерные створы замыкали площади бассейнов от 7 до 80 км2, при чем для каждого дождя, давшего сток, обязательно составляли планы изогнет.
Материалы этих наблюдений послужили для определения пара метров Ht, а и f в формуле (ХѴ-16).
Исследование одномодальных гидрографов ливневого стока с водосборов ливнесточных станций показало, что они имеют пара болическую форму со средним отношением времени спада к вре мени подъема паводка, равным 2,5, и коэффициентом /=1,04 .
Объемный коэффициент стока а в указанных пределах водо сборных площадей не обнаруживает связи с площадью водосбора, но имеет определенную связь с вероятностью превышения того
расхода, для которого он вы
A ' . W ' f C T T " : " - 'Т 1 |
|
|
числялся, так как эти вели |
||||||
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
чины |
функционально |
свя |
|||
|
|
|
|
заны. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
На рис. XV-11 представ |
|||||
|
|
|
|
лены три зависимости ал= |
|||||
|
|
|
|
= f(p%) |
для тРех характер |
||||
|
|
|
|
ных типов латеритных поч- |
|||||
|
|
|
|
во-грунтов различной водо |
|||||
|
|
|
|
проницаемости. |
|
|
|||
|
|
|
|
Обработка планов изогн |
|||||
1 2 3 5 |
10 !5 20 30 30 30 ВО 70 80 S3 90 95 |
р, % |
ет дождей и статистический |
||||||
Рис. ХѴ-12. |
Зависимость |
водосборных |
пло |
анализ |
площадей |
макси |
|||
мальных |
изогнет AF |
пока |
|||||||
щадей АF, |
охваченных |
максимальной |
изо- |
||||||
гнетой дождя, от вероятности превышения их |
зал, |
что |
даже малые |
пло |
|||||
|
|
|
|
щади |
бассейнов не |
всегда |
|||
|
|
|
|
охвачены |
максимальными |
||||
осадками |
(рис. ХѴ-12). Следовательно, для |
бассейнов F <100 |
км2 |
||||||
также надо вводить поправку на редукцию максимальных осадков по площади ’бассейна, что предусматривалось Д. Л. Соколовским только для /7>100 км2.
Редукционная поправка к максимальному слою осадков и сам этот слой являются независимыми переменными. Поэтому, чтобы в формуле (ХѴ-16) получить результат с заданной вероятностью превышения, необходимо принять среднее значение АF, равное, согласно рис. ХѴ-12, 5 км2. Исходя из этого условия для площадей бассейнов б ^ /^ Ю О км2 были вычислены коэффициенты ре дукции осадков Дн, равные отношению среднего по бассейну слоя к максимальному слою осадков; эмпирическая формула редукции
получена в виде |
1 |
|
АН |
||
(XV-17) |
||
|
— 0,08 |
Расчетный слой осадков заданной вероятности превышения за расчетную продолжительность их, равную для малых бассейнов tn, будет
H t= |
нр% |
(XV-18) |
||
F 0,05 |
-0,08 |
|||
|
||||
Слои осадков вероятности превышения р, равные 1 и 10%, по лученные статистической обработкой материалов наблюдений ме теостанций северного и южного участков района, приведены в табл. ХѴ-3. Осадки плавно увеличиваются с севера на юг, что по зволяет применять интерполяцию их величин.
Наиболее резко увеличиваются к югу слои коротких дождей; с увеличением продолжительности их эта разница сглаживается.
С учетом сказанного для саванного и лесисто-саванного ланд шафтов в бассейне Верхнего Нигера (10°— 13° с. ш.) при расчетах
