Файл: Аполлов, Б. А. Курс гидрологических прогнозов учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 15.10.2024

Просмотров: 139

Скачиваний: 0

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

В отличие от довольно тесной связи соответственных уровней воды, зависимость между временем добегания и влияющими на него факторами (высотой уровня и уклоном) получается менее четкая

(рис. 13 б). Основной причиной являются погрешности вычисления

времени добегания по соответственным уровням,

обусловленные

в значительной мере неточностью определения самих этих уровней

по данным односрочных наблюдений на водомерных постах и про­

межуточной приточностыо. Например, существенная ошибка при

определении времени добегания часто появляется, когда сталкива­

емся с интерференцией паводочных волн основной реки и притоков.

На рис. 17 а видно, что время добегания пиков и ложбин на уча­

стке реки оказывается заниженным на Ат, когда паводок на при­

токе опережает паводок основной реки. Наоборот,

когда паводок

на притоке

запаздывает, время добегания преувеличивается

(рис. 17 б).

Надо сказать и о том, что определение времени добега-

Рис. 17. Схема интерференции паводочных волн.

і — паводок на притоке, 2

и 3 — паводок на главной реке выше

и ниже

впадения притока.

ния по пикам и ложбинам часто является не точным потому, что для них dQ /dt = 0. Из-за этого даже относительно небольшие коле­ бания промежуточной приточности могут значительно изменить время наступления максимального уровня (расхода) воды в ниж­ нем створе. Все это указывает на то, что при определении соответ­ ственных уровней необходим тщательный анализ колебаний уровней воды в верхнем и нижнем створах, а также промежуточной приточ­ ности.

При отсутствии данных о промежуточном (боковом) притоке надо учитывать метеорологические факторы, влияющие на его ве­ личину. При определении времени добегания следует отдавать пред­ почтение наблюдениям за периоды, когда промежуточный приток был практически постоянен и, следовательно, не вызывал измене­ ния сроков наступления соответственных уровней (расходов) воды. При вычислении времени добегания целесообразно использовать также расходы (уровня) воды, отвечающие точкам перегиба на гид­ рографе. В этих точках кривая гидрографа из выпуклой переходит в вогнутую или наоборот и им отвечают, очевидно, наибольшие приращения расходов (уровней) воды за малый интервал времени, т. е. величина dQ jdt будет самой большой по сравнению с соседними

61


участками кривой. Поэтому смещение во времени этих соответст­

венных расходов (уровнен) воды из-за колебания

промежуточного'

притока бывает относительно невелико.

воды иа сравни­

Прогнозы по методу соответственных уровней

тельно коротких участках рек можно разделить:

 

— на прогнозы при небольшой

промежуточной приточностн,

когда достаточно точными бывают зависимости вида:

 

 

(32. III)

Q..,/ + ,=/(Qn,/)>

(33.111)

Д ч і + - 7=1 ?

( Я „ , /);

(34.111)

— на прогнозы при значительной промежуточной приточностн, но небольшом распластывании паводка, когда достаточно точными бывают зависимости вида:

Q h, / + т

/ { Q а, I1 I

прит)>

Д „ Н - -

9 ( Д , , t<

Q прнт)

(35.111)

(36. Ill)

(обозначения прежние).

График соответственных расходов (и уровней) воды и график времени их добегания являются основой для составления многих краткосрочных прогнозов изменения водности рек. Нередко гра­ фики строятся отдельно для подъема и спада паводков; это позво­ ляет учесть для таких периодов средние условия распластывания паводка и средние величины промежуточного притока. Остановимся’ на некоторых способах построения графиков соответственных уров­ ней (расходов) воды и графиков времени их добегания.

О п р е д е л е н и е с о о т в е т с т в е н н ы х у р о в н е й ( р а с х о ­ дов) воды и в р е м е н и их д о б е г а н и я по х а р а к т е р - н ы м т о ч к а м г р а ф и к а к о л е б а и и й у р о в н е й (и ли р а с ­ ходов ) воды. Как отмечалось, наиболее просто эти уровни (рас­ ходы) воды и время их добегания находятся по совмещенным графикам колебаний уровней (расходов) воды на верхнем и ниж­ нем постах. На графиках отмечаются максимумы и минимумы в ходе уровня воды и точки перегиба. Разность сроков наступления

соответственных уровней (расходов) воды

на

нижнем и верхнем

створах дает время их добегания. Кроме

того,

используются как

соответственные те уровни (расходы) воды, которые в течение дли­

тельного времени — большего или равного

времени добегания —

не меняются или почти не меняются. По полученным таким образом данным строят графики соответственных уровней (расходов) воды

и времени их добегания (см. рис.

13).

 

О п р е д е л е н и е с о о т в е т с т в е н н ы х у р о в н е й в о д ы

по к р и в ы м о б е с п е ч е н н о с т и . Для

верхнего и нижнего

створов в отдельности можно

построить

кривые обеспеченности

уровней (расходов) воды по данным наблюдений за некоторый промежуток времени. В. Г. Клейбер полагал, что равнообеспечен­ ные уровни воды близки к соответственным. Этот путь построения

62


графика соответственных уровней воды целесообразно применять для участков рек, характеризующихся частым чередованием подъ­ ема и спада уровня, например для устьевых участков рек, подвер­ женных явлению сгона и нагона воды. На построенном таким спо­ собом графике соответственных уровней воды получаем лишь сред­ нюю линию связи уровней и не можем видеть того рассеяния точек, которое обычно имеется и должно учитываться при оценке точности

выявляемой графической связи. Поэтому к данному

способу на

практике следует относиться осторожно и обязательно

определять

точность установленной зависимости путем составления

провероч­

ных прогнозов.

О п р е д е л е н и е в р е м е н и д о б е г а н и я с п о м о щ ь ю г р а ф и к а с о о т в е т с т в е н н ы х у р о в н е й в оды. А. В. Огиевский предложил использовать график соответственных уровней воды для определения времени добегания.

Возьмем какой-либо уровень воды на верхнем посту и найдем по графику соответственных уровней отвечающий ему уровень воды на нижнем посту. Далее, пользуясь графиком колебаний уровня воды на нижнем посту или таблицей ежедневных уровней воды, определим дату наступления найденного уровня воды. Разность дат наступления соответственных уровней воды принимается за время добегания. Повторяя эти вычисления для ряда уровней воды, на­ блюдавшихся на верхнем посту, получаем данные для построения графика добегания. Заметим, что исходные уровни по верхнему по­ сту могут быть любыми, а не только характерными, что представ­ ляет существенное достоинство рассматриваемого способа опреде­ ления времени добегания. График добегания целесообразно строить отдельно для подъема и спада паводков.

О п р е д е л е н и е в р е м е н и

д о б е г а н и я

на

о с н о в е

п р и н ци п а н а и м е н ь ш и х п о г р е ш и о с т е й.

Построим не­

сколько графиков соответственных уровней воды для двух данных постов, исходя из различных приближенных значений времени до­ бегания между ними. Очевидно, в тех интервалах колебания уров­ ней воды, где принятое время добегания будет наиболее близко к действительному, связь окажется наиболее тесной. Порядок рас­ четов, рекомендуемый Г. П. Калининым, рассмотрим на примере участка Волги Куйбышев—Волгоград (в настоящее время участок имеет зарегулированный режим стока).

Вначале определим по данным за прошлые годы даты наступле­ ния на водомерном посту у г. Куйбышева какого-либо одного про­ извольно выбранного уровня воды отдельно для подъема и спада, скажем, уровня, равного 950 см. Затем будем для него задаваться наиболее вероятными для нашего участка Волги значениями вре­ мени добегания от 8 до 14 дней. Для каждого расчетного значения

этого времени

определяются те уровни воды на нижнем посту

(у Волгограда),

которые отвечают исходному уровню воды на верх­

нем посту (у г. Куйбышева). Далее, вычисляется средняя абсолют­ ная величина отклонения (без учета знака) этих уровней воды от их среднего значения (табл. 6). Наконец, строится график изменения

63


5: <і

а

о

N <3

о

<с

CJ

Си

н

о

âb?

— -

II N

N

N

о

<1

 

 

а

 

 

 

 

О

 

 

 

 

ю

 

 

 

 

S

 

N

 

 

 

 

 

 

о

 

 

 

 

£

 

 

 

 

 

 

*>

 

то

 

 

<3

 

 

 

 

 

X

 

 

 

 

то

 

 

 

 

U

 

 

 

 

0>

 

 

 

 

ѵо

 

 

 

 

о

 

 

 

 

Bt

к

 

 

со

 

 

а

CJ

О

CJ

то

s

а

5

о

CS

о

с

ю

а

си

 

 

 

а

у

 

 

ч

н

 

1C

3

5

о>

 

а

 

и

то

О

 

н

о.

 

 

 

со

2

1

2

+

 

00

со

СО

05

со

СО

со

со

і

+

 

СО

N

05

N

со

то*

 

I

+

 

N-

ТО*

N

СО

N-

то*

со

N

7

I

 

N-

N-

СО

Ю

 

N

05

 

I

+

 

7 5 0

7 7 7

 

СО

1

+

7 6 3

7 9 2

СМ

ю

1

+

Ю

см

N

о

N-

со

то* 1

СМ о - СО

о

05

05

СО

+

СМ

СМ

N

ТО*

+

Ю

ТО* N

N

+

7 6 6

О

+

ТО-

со

N

со

+

о

о

со

ю

О)

СО

г -

 

+

Т

7

1

 

 

 

 

со

г -

05

05

N-

ю

СО

СО

СО

со

со

СО

со

со

см

СО

N

1

7

+

1

СО

 

 

СО

N

N-

СМ

05

05

СО

О

05

05

СО

СО

N

СО

 

то*

СМ

со

 

 

 

+

+

 

 

N

СО

ТО*

СМ

г—■

О

СМ

СМ

СМ

см

N

N

N

N

N

7

СМТО*

+

I

+

 

N

05

О

СМ

г—<

1—1

ТО*

N

ТО*

ТО*

N

N

N

N

СО

со

см

со

 

+

I

7772

 

I

 

 

 

 

7 2 8

7 6 2

7 5 7

7 5 9

СО

ТО*

СМ

О

СО

со

-

1

см

 

1

1

+

 

7 3 6

7 7 8

7 7 2

7 9 2

7 7 4

ю

со

О

СО

1

4 -

 

 

 

 

 

 

со

N

05

N

то*

05

СО

О

СО

N

N

N

ОО

N.

и

U

U

с

U

и

и

 

СМ

со

то*

ю

N.

со

05

 

СМ

см

см

СМ

СМ

см

СМ

 

0 5

05

0 5

05

05

05

0 5

 

 

*“1

 

 

 

 

1

X

>

>

 

>

>

>

>

О

 

о.

ю

со

см

со

05

ТО*

N

и

6 t


величии этого отклонения уровней в зависимости от принятого вре­ мени добегания. Отклонение достигает минимума, когда принятое расчетное время добегания ближе всего к действительному. В на­ шем примере время добегания на Волге от г. Куйбышева до г. Вол­ гограда около 12 суток (табл. 6). Расчеты, аналогичные рассмот­ ренному, проводятся для разных исходных уровней воды на верхнем посту. После этого нетрудно построить уже знакомые нам графики

соответственных уровней и график времени добегания.

у р о в н е й

Об

о п р е д е л е н и и

с о о т в е т с т в е н н ы х

в о ды

д л я у ч а с т к о в

рек с н е у с т о й ч и в ы м

р у с л о м .

Для таких участков графики соответственных уровней воды часто приходится строить не только для отдельных фаз колебаний расхо­ дов воды, но и по годам, и по сезонам. Для рек с неустойчивым рус­ лом целесообразно шире пользоваться данными о расходах воды.

§ 5. ПРОГНОЗЫ ПО МЕТОДУ СООТВЕТСТВЕННЫХ УРОВНЕЙ НА ПРИТОЧНЫХ УЧАСТКАХ РЕК. ПРАКТИЧЕСКИЕ ПРИЕМЫ УЧЕТА РАСПЛАСТЫВАНИЯ ПАВОДКА

Под приточными участками рек будем понимать такие, на кото­ рых величина промежуточного притока составляет значительную часть расхода воды.

Основой при разработке методики прогнозов уровней (расхо­ дов) воды для речной системы является карта изохрон руслового добегания воды в бассейне до замыкающего створа. Для ее построе­ ния полученные по отдельным участкам рек значения времени добеганпя выписывают в сводную таблицу и затем наносят на карту или схему речной сети. Потом проводят линии с одинаковыми зна­ чениями времени руслового добегания — изохроны (рис. 18). Можно строить изохроны для периодов разной водности реки (сред­ них, низких, высоких уровней воды). Для тех участков, где из-за влияния промежуточной приточности не удается определить доста­ точно точно время добегания, оно устанавливается путем интерпо­ ляции по длине реки величины скорости добегания. Интерполяция должна проводиться с учетом таких характеристик участков рек, как уклон, средняя глубина, шероховатость русла.

Изохроны руслового добегания в действительности не имеют та­ ких плавных очертаний, как это представлено на рис. 18. Вследствие наличия большого количества водоразделов, ограничивающих бас­ сейны притоков, время добегания воды по руслам с близких, даже смежных, участков территории может существенно различаться. Следовательно, линии, соединяющие точки с одинаковым временем добегания, окажутся прерывистыми, а площади, ограниченные со­ седними изохронами ті и тг, могут перемежаться с площадями, ограниченными изохронами с иными значениями времени добе­ гания.

Нередко целесообразно строить графики нарастания площади бассейна в зависимости от времени руслового добегания до замы­

кающего створа.

Они дают наглядное представление о том, какова

5 За к. № 708

65