Файл: Зайков Б.Д. Очерки гидрологических исследований в России.pdf

Прогноз может быть дан и раньше конца марта, уже в конце февраля, января и даже декабря, но, конечно, с меньшей точ­ ностью.

Расходы за отдельные летние месяцы могут быть предсказаны на основании расходов непосредственно предшествующих месяцев (коэффициент корреляции наибольший +0,96, наименьший +0,65),

при вычислении расходов данного месяца на основании как рас­

где у — расход июня в саж3 /с, Х\ — осадки с октября по май в мм и х2 — расход за май.

Средняя ошибка прогноза по этой формуле равна ±4,6 саж3 /с, или 7% нормальной величины июньских расходов.

Результаты произведенных исследований показали полную воз­ можность организации прогнозов стока рек снегового питания и вместе с тем указали на крайнюю недостаточность существующей метеорологической сети, особенно в горной области.

Разработанные Ольдекопом методы прогноза стока горных рек не потеряли своего значения и до настоящего времени.

Расчеты. При проектировании и строительстве капитальных гидротехнических сооружений, например железнодорожных мо­ стов через большие реки, гидросиловых установок на больших реках, использовались гидрологические и гидрометрические дан­

приближенных расчетов. Так, например, требовавшийся при рас­

Коэффициент среднего годового стока первоначально прини­ мался по данным западноевропейских (негорных) рек равным ѴзПозднее он стал определяться по данным непосредственных на­ блюдений, причем ограничивались обычно одногодичными дан­ ными, так как коэффициент годового стока считался постоянным.

Наконец, значения коэффициента стока брались из таблиц Ишковского [403], составленных по западноевропейским данным. Со­ гласно этим таблицам, в равнинных условиях коэффициент стока колеблется в пределах 0,20—0,35, причем нижний предел отно­ сится к болотистым низинам, а верхний — к волнистому рельефу. Указанные значения коэффициентов стока, как это установлено

182

в настоящее время, свойственны только средней полосе Европей­ ской России; на севере они значительно выше (до 0,60), а на юге ниже (до 0,10).

Характеристикой стока, представляющей, пожалуй, наиболь­ ший практический интерес, является максимальный сток, знание которого необходимо при расчетах разного рода водоотводных со­ оружений.

Расчет мостовых отверстий для водосборов более 50 квадрат­ ных верст производился на пропуск весенних вод, причем цирку­

того отверстия моста рекомендовалась особая таблица, состав­ ленная А. В. Белинским (см. статью Оппокова «Определение вели­ чины отверстия в искусственных сооружениях» в Технической эн­ циклопедии, т. 7, Изд. т-ва «Просвещение», стр. 238—241). Произ­ ведение приведенного в таблице коэффициента на площадь водо­ сбора давало живое сечение максимальных весенних вод. Разделив это сечение на среднюю глубину максимальных весенних вод под мостом, получали приблизительный размер (ширину) отверстия мо­ ста. В нормах Белинского лежит та же идея, что и в нормах Риппаса 1867 г. (см. стр. 65).

В1891 г. в связи с изысканиями Сибирской железной дороги

А.Ф. Здзярский [153] предложил два способа определения отвер­ стий мостов через большие реки.

Первый способ состоит в том, что измеряют расход и вычис­ ляют среднюю скорость потока при самом высоком горизонте, встретившимся во время изысканий; кроме того, определяют уклон и среднюю глубину и вычисляют среднюю скорость по формуле Шези, принимая величину С по существующим эмпирическим фор­ мулам. Далее, сравнивая среднюю скорость, полученную по изме­ ренному расходу, с вычисленной по формуле Шези, устанавли­ вают, какая из принятых эмпирических формул лучше всего со­ гласуется с результатами наблюдений и, исправив, если нужно, ее числовой коэффициент, принимают эту формулу для вычисле­ ния наибольшего расхода, соответствующего самому высокому горизонту реки, установленному по меткам или опросу.

Второй способ, судя по работам Навигационно-описной комис­ сии оказавшийся самым надежным, состоит в непосредственном определении расходов воды при 2—4 различных горизонтах и со­ ставлении формулы, дающей возможность вычислить расход для самого высокого горизонта.

Примеры расчета мостовых отверстий на р. Волге у Казани и Саратова приводятся А. И. Крыловым в его монографии «Гидро­ метрия» [204].

Инженеры экспедиции по орошению на юге России и на Кав­ казе [138] при работах в Заволжье, не располагая опытными дан­ ными, производили расчет максимального расхода талых вод в предположении, что со всего бассейна за одни сутки в зависи­ мости от величины его пройдет половина или треть общего количества

183

e»„ t =( F ^ n r - +o,o6)F .

Эта формула была построена по 37 максимальным расходам, определенным при строительстве железнодорожных мостов по формуле Шези, и максимальным горизонтам, установленным оп­ росом жителей в различных географических районах, начиная от бассейна Западного Буга и кончая районами, через которые про­

вом Рязано-Уральской железной дороги, Новоузеньским уездным

тельным уклонам, мало вытянутым бассейнам и нераспаханным поверхностям степи.

Q M a K C =l,06F 0 ' 7 5 .

Г. И. Тарловский [382] в 1913 г. рекомендовал для условий Саратовской губернии положить в основу расчета максимального стока талых вод с малых водосборов (до 15 км2 ) наименее выгод­ ный случай, когда таяние происходит все время с максимальной интенсивностью, т. е.

184

стах бассейна в момент минимума, а в других — в момент макси­ мума таяния, общая норма максимального стока может быть при-

Q M . «=0,695/ ? .

Для бассейнов площадью от 15 до 50 км2 Тарловский рекомен­ дует принимать норму, среднюю между 1,39 и 0,695, т. е.

Q-.KC=1.04/7 .

Р. П. Спарро [366] в 1915 г. на основании данных о максималь­ ном стоке талых вод с 30 небольших водосборов (от 1 до 12 км2 ), расположенных в Тульской и Воронежской губерниях, рекомендо­ вал такие нормы максимального стока:

В «Инструкции Отдела земельных улучшений для производ­ ства мелиоративных работ» предлагалось определять максималь­

не превышает 3,5 м3 /с, в то время как в формуле Ланге она до­ стигает 9,27 м3 /с. По-видимому, при построении формулы Ланге были использованы для малых площадей водосборов также и лив­ невые максимумы.

Что же касается ливневых максимумов, представляющих осо­ бый интерес для железных дорог, то вплоть до 1884 г. никаких официальных нормативов для расчета притока ливневых вод к от­ верстиям железнодорожных сооружений не существовало. Толч­ ком к разрешению этого вопроса послужило крушение поезда на Московско-Курской железной дороге в районе ст. Кукуево, проис­ шедшее 30 июня 1882 г. из-за размыва насыпи в результате очень сильного ливня и недостаточности отверстия для пропуска ливне­ вых вод.

А. Н. Пушечников [323] сообщает, что этот дождь продолжался с 6 ч вечера 29 июня до 10 ч утра 30 июня, т. е. 16 ч, и дал 145 мм осадков, причем наиболее интенсивная часть дождя продолжалась 4 ч, с 10 ч вечера до 2 ч ночи, образовав, по подсчетам Пушечникова, слой воды не менее 115 мм.

Базируясь на 12 максимальных расходах воды, рассчитанных по зафиксированным особой комиссией отметкам уровня у труб, расположенных в районе ливня, Пушечников предложил нормы

185.

К группе с пологими скатами он отнес такие бассейны, в кото­ рых площадь с уклонами =^0,003 составляет не менее Ѵз всей площади бассейна, в противном случае бассейн должен отно­ ситься к группе с крутыми скатами.

Пушечников показал, что вычисленные им расходы, а следова­ тельно и установленные по ним нормы, в среднем на 40% ниже расходов, рассчитанных по формуле австрийского инженера Кестлина, опубликованной в 1868 г.

четная интенсивность ливня, принятая Кестлиным на основании одного случайного ливня (в гористой местности Банат в бассейне Дуная [369]) равной 0,96 мм/мин (ливень продолжался 10 мин и дал 9,6 мм осадков); а — коэффициент, зависящий от длины лога; F — площадь водосбора в км2 . При К= 16,67 и а = 0,96 формула Кестлина имеет вид

<2макс=16а^>

где <2макс в м3 /с. Коээффициент a = ctia2, где ai — коэффициент стока, принятый постоянным и равным 0,5, и аг — коэффициент неодновременности добегания вод к створу, или коэффициент пол­ ноты стока. Принимая скорость течения по руслу равной 6,67 м/с, Кестлин нашел, что при продолжительности ливня т = 1 0 мин весь бассейн будет подавать воду к створу одновременно, если длина лога будет не более 4 км. Для таких бассейнов коэффициент аг = = 1,0, a для бассейнов с L>4 км и т>1 0 мин площадь одновре­ менного стока будет меньше площади бассейна и а г < 1 . На основе

186