Файл: Кузник, И. А. Гидрология и гидрометрия учебник для сельскохозяйственных техникумов по специальности гидромелиорация.pdf

Скачать файл
Заказать решение

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 135

Скачиваний: 0

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

35. Расчет максимальных расходов воды при наличии данных наблюдений

Если для рассматриваемого створа имеются наблюденные мак­ симальные расходы за достаточно продолжительный ряд лет, то расчет сводится к построению эмпирической и теоретической кри­ вых обеспеченности аналогично изложенному в § 28. При этом продолжительность ряда непрерывных наблюдений должна со­ ставлять: в тундре и лесной зоне не менее 25 лет, в лесостеп­ ной 30, в степной зоне и в горных районах 40, а в сухостепной н полупустынной зонах не менее 50 лет.

Ряды меньшей продолжительности оказываются достаточными,

•если значения Qmax,

Ситах

и Csшах, рассчитанные за те же годы

 

 

 

 

 

для рекп-аналога, отличаются

 

 

 

 

 

от тех же величин для

ряда

 

 

 

 

 

большей

продолжительности

 

 

 

 

 

не больше чем на 10—15%.

 

 

 

 

 

Для

построения

 

кривой

 

 

 

 

 

обеспеченности

параметры

 

 

 

 

 

Qmax,

Cvщах И

Cs max

рЗССЧИ-

 

 

 

 

 

тываются

согласно изложенно­

 

 

 

 

 

му в п. 26 и 27.

 

 

 

 

 

 

 

 

При построении теоретиче­

 

 

 

 

 

ской

кривой

обеспеченности

 

 

 

 

 

снеговых

максимумов

коэффи­

 

 

 

 

 

циент асимметрии Csmax при­

 

 

 

 

 

нимают

равным

2 Свтах —

 

 

 

 

 

2,5Ситах; для дождевых мак­

 

 

 

 

 

симумов равнинных рек и гор­

 

 

 

 

 

ных .рек с муссонным клима­

Рис.

59.

Ошибка Е р максимального рас­

том

Cs max:=3C1) maxН-4С« maxi

для

остальных горных рек

четного

расхода обеспеченностью

0,01%

лри

разных значениях

коэффициента

Csmax = 4 C Bmax.

При

значи­

 

 

вариации С»т .

 

тельном

несоответствии

меж­

 

 

 

 

 

ду теоретической кривой и дан­

ными наблюдений можно принять иное соотношение, между Csmax и С„тах. Обеспеченность наблюденных ежегодных максимальных расходов воды рассчитывается по формуле (62).

Гарантийная поправка к максимальному расходу. Период гид-, рометрических наблюдений не охватывает всего многообразия ме­ теорологических условий, благоприятствующих формированию

•особенно высоких паводков, поэтому максимальный расход, рассчи­ тываемый по кривой обеспеченности может получиться занижен­ ным. Поэтому к расчетному расходу с вероятностью превышения

■0 ,0 1 % прибавляют

гарантийную поправку

 

 

AQ = - ^ = Q max,

(67)

тде AQ — величина

У п

рас­

поправки, прибавляемой к расходу воды

124

четной обеспеченности, в м3/с; п —-число лет наблюдений над мак­

симальными расходами; а —■коэффициент, равный

0,7 для хо­

рошо изученных рек и 1,5 — для слабо изученных рек;

Ev — ошиб­

ка максимального расхода, определяемая по рис. 59.

 

Расчетный расход

 

Qp = Qmax + ^ Q -

(6 8 )

Величина гарантийной поправки является критерием достаточ­ ной пли недостаточной длительности имеющегося ряда наблюден­ ных величин Qmasj а именно, если AQ < 0,2 Qmax> продолжитель­ ность наблюдений достаточна и удлинение ряда не требуется.

36. Расчет максимального расхода талых вод при недостаточности или отсутствии гидромет­ рических наблюдений

Расчет максимального расхода базируется на следующих со­ ображениях, положенных в основу формулы Д. Л. Соколов­ ского.

Допустим, максимальная интенсивность снеготаяния составляет а (мм/ч). Из этого слоя образовавшейся воды в русло реки стекает лишь часть г|. Следовательно, максимальная интенсивность стока составляет ар мм/ч. Умножив величину слоя стока на площадь

водосбора F

(км2),

получаем

после

приведения всех

величин

к метрам

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Q

p u

—

jJJ, F -1000

- 1 0 0 0

— ap/MO

3

3

(69)

 

 

 

м 'ч,

 

или в 1 секунду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

/V

 

а -v-F lOOO

n по с-

 

 

(70)

 

 

Q P% = — !збоб— =

° ’28a7^ m ■c>

 

 

 

где Qp%— максимальный расход обеспеченностью p%.

 

Величина

ар представляет

собой

максимальный мгновенный

сток или максимальную водоотдачу соответствующей обеспечен­ ности в мм/ч. Заменив ар = А , получаем

Qp%— 0,28 AP%F,

(71)

где А р% — максимальная водоотдача обеспеченностью р% в мм/ч. С увеличением площади меняется интенсивность снеготаяния на отдельных участках бассейна, возрастает неодновременность добегания воды к расчетному створу со всей площади водосбора. Вследствие этого с увеличением площади бассейна происходит уменьшение (или редукция) максимального стока с единицы пло­ щади. Максимальный расход пропорционален на всей площади во­

досбора F, как это показано в формуле (71), а

125

( F + 1)«

(72)

 

Значения А для разных рек установлены по данным факти­ ческих наблюдений. Показатель степени п называется параметром редукции максимальных расходов.

В расчетах принимают, что годы максимальных расходов совпа­ дают с годами максимального стока, поэтому максимальную водо­

отдачу А рк

следует рассматривать в зависимости

от слоя весен­

него стока.

Установлено, что интенсивность водоотдачи А р% прямо-

пропорциональна слою стока уРа или

 

 

 

(73)

Норма -стока талых вод определяется по карте

изолиний (см.

рис. 55), а модульные коэффициенты k расчетной обеспеченности— по приложению 2 с учетом коэффициента вариации.

Заменив 0,28/г буквой k0 и учитывая -неравенство Cv слоя стока и максимального расхода соответствующим коэффициентам ц„ формула (72) приобретает следующий вид:

(74)

где k0— коэффициент дружности половодья.

При наличии болот, проточных озер и лесов в бассейне мак­ симальный расход снижается. Поэтому в формулу (74) вводятся дополнительные эмпирические коэффициенты: 6 i — для учета сни­ жения максимального расхода воды в зависимости от зарегулиро­ ванное™ озерами и бг— в зависимости от залесенности и заболо­ ченности бассейна. Формула максимального расхода талых вод окончательно принимает следующий вид:57

 

 

 

 

 

 

(75)

В этой формуле qP% = Q,>%:F,

где qP%— максимальный модуль

стока, или максимальный расход с 1 км2.

 

 

Значения k0 и п даны в табл. 34.

В таблице приняты следующие

категории рельефа:

рек

расположены в пределах

холми­

I категория — бассейны

стых

и платообразных возвышенностей

(Среднерусская,

Струго-

Красненская, Судомская, Среднесибирское'плоскогорье и др.).

II категория — холмистые возвышенности чередуются с пониже­

ниями между ними.

низменности

(Молого-Шекснинская,

III

категория — плоские

Мещерская, Белорусское Полесье,

Приднепровская, Васюганье

и др.), а также реки, имеющие широкие заболоченные поймы. Категория рельефа может быть установлена по формуле

126

Т а б л и ц а 34

 

 

Параметры п,

k 0 и р для равнинных рек

 

 

 

 

 

 

 

 

ко Для категорий рельефа

Природная зона (район)

 

п

 

I

п

 

Ш

 

 

 

 

 

 

 

Зоны тундры и лесная:

 

 

 

 

 

 

 

Европейская часть, Восточная Сибирь

0,17

0,010

0,008

 

0,006

Западная С ибирь..........................

.... .

0,25

 

 

0,013

0,010

Лесостепная и степная зоны:

 

 

 

 

 

 

 

Европейская часть (без Северного

0,25

0,030

0,017

0,012

К авказа)...............................................

 

Северный К авказ..................................

 

0,25

0,030

0,025

0,015

Западная

Сибирь ..................................

 

0,25

0,030

0,020

0,015

Зона засушливых степей и полупустынь:

 

 

 

 

 

 

Западный

и Центральный Казахстан

0,35

0,060

0,040

 

0,030

 

 

 

 

 

 

 

П родолж ение

 

 

 

 

р. при вероятности превышения, %

 

 

Природная зона

 

од

1

3

5

10

25

 

 

 

 

Зоны тундры и лесная:

 

 

 

 

 

 

 

Европейская территория СССР . .

1,16

1,0

0,95

0,92

0,88

0,80

Восточная

и Западная Сибирь . .

1,04

1,00

0,98

0,96

0,94

0,89

Лесостепная и степная зоны:

 

 

 

 

 

 

 

При F

»

200 км2 ..............................

 

1,05

1,00

0,96

0,94

0,92

0,87

При F

<

200 км2 ..............................

 

1,10

1,00

0,93

0,87

0,79

0,64

Зона засушливых степей и полупустынь

1,02

1,00

0,98

0,97

0,96

0,92

где / ср— средневзвешенный

уклон главного

водотока;

It =

= 25 \srF + l .

 

категории

I,

при а — 1,0 0,5

При а = 1 ,0 бассейн относится к

к категории II, а при а < 0 ,5

к категории III.

 

 

 

 

Для бассейнов горных рек с летне-весенним половодьем (Урал,

Карпаты,

Алтай, Камчатка, Сахалин)

п — 0,15, a ft0 = 0,0010 -н

0,0030.

Для некоторых районов СССР составлены карты коэффициен­ та к0. Так, для Поволжья и Западного Казахстана такая карта составлена И. А. Кузником (рис. 60).

Согласно опытным данным, коэффициент

(76)

1 Т Сп:\1о

где с03— коэффициент, зависящий от слоя стока, fоз—средне­ взвешенная, а при отсутствии сведений — средняя относительная

площадь озер в бассейне'.

Коэффициент с0з равен 0,2

при у ^

^ 1 0 0 мм; 0,2 — 0,3 при

у = 100 -г- 50 мм; 0,3 — 0,4

при у =

= 50 -г- 20 мм и 0,4 при у<С 20 мм.

 

127

Рис. 60. Значения коэффициента дружности половодья /г0 в Поволжье и Западном Казахстане.

При наличии в бассейне большого числа малых озер, рассредо­ точенных по всему бассейну и расположенных вне главного русла, Si = 0 , 8 независимо от степени озерности.

При озерности менее 1%, если озера расположены вне главного русла, коэффициент снижения не учитывается.

Коэффициент, учитывающий снижение.,максимального расхода

в залесенных и заболоченных районах,

составляет

 

32 = 1 - 0 , 8 lg (0,05/ л +

0,1/ б +1),

(77)

где /л ■— площадь лесов и fe ■— площадь болот в % от площади водосбора.

Залесенность менее 5%, озериость менее 2% и заболоченность менее 3% не учитываются. При заболоченности более 50% и пре­ обладании верховых болот коэффициент может быть увеличен до 30—40%. При озерности, превышающей 20%, влияние залесенности и заболоченности не учитывается.

Слой весеннего стока ур% в формуле (75) определяют по пара­

метрам кривой обеспеченности у и С„ (см. рис. 55) с учетом по­ правок (ом. 1 0 1 и 105). Cs принимают рапным 2 Cv. В районах, где в формировании стока принимают участие и дождевые па­ водки, Cs = 3CV. Для водосборов, меньших 200 км2, в коэффи­ циент изменчивости Cv вносятся следующие поправки а: при F = = 0ч-50 км2 а = 1,25; при F = 50-е 100 км2 а =1,25 -е 1,20; для F = = 100-е 150 ,км2 а=1,20-Ы,15 и для F = 150=200 км2 а=1,15-М,05.

Определение максимальных расходов талых вод методом ана­ логии. При недостатке и отсутствии наблюдений максимальные расходы талых вод могут быть определены методом аналогии. При недостатке наблюдений строят кривые связи максимальных рас­ ходов исследуемых рек, имеющих короткие ряды наблюдений, и реки-аналога с длинным рядом наблюдений. Эти кривые служат для удлинения ряда исследуемой реки. Аналогами могут служить лишь реки с однородными физико-географическими условиями, если площадь бассейна аналога отличается от площади бассейна исследуемой реки не более чем в 5 раз при F ^ 1000 км2 и в 10 раз при А<С Ю00 км2. Такое приведение к многолетнему ряду допус­ кается при наличии не менее пяти — семи одновременно наблюден­ ных максимумов, из которых 1 — 2 относятся к высоким паводкам.

Используя данные реки-аналога, по формуле (75) можно рас­ считать максимальный расход талых вод в расчетном створе QP%> исходя из следующего соотношения:

Qp% а _ V p . / a f " 5la62a ( ? +

' ) “

 

Qp%

(Fz +

>)"

'

 

Сократив k0 и p, и заменив Qp% а

= У!р %а>получаем максимальный

~ К ~

 

 

 

 

 

расход в расчетном створе

 

 

 

 

 

Ур%

f a + l

У

5,03

(78)

Qp% — йр%а

F + 1

J

 

31а62а

Ур% а

 

 

 

 

 

 

 

5 Заказ № 586

 

 

 

 

129

Смотрите также файлы