Файл: Вопросы водного хозяйства [сборник]..pdf

в таблице М. Ф. Срибного более крупные и словесное описание растительности менее конкретно, однако эта таблица характеризует влияние не только растительно­ сти, но и существенных элементов рельефа. В осталь­ ных шкалах [1, 3, 7] при описании поймы влияние релье­ фа не упоминается. Сравнение шероховатости по типам растительности в некоторых градациях дает расхожде­ ние я в 2—2,5 раза. Например, «негустые заросли ку­ старника» [1] и «редкие кусты и деревья летом» [5] со­

величиной я = 0,105, а в {3] я = 0,045—0,060. Гидравличе­ ское сопротивление «густых зарослей ивы» в (4] и [5] соответственно оценивается я = 0,15 и я = 0,40. То есть даже при попадании в одну и ту же градацию описания поймы вполне возможны ошибки на значения я по раз­ ным шкалам в 2 раза.

Впрактике проектирования коэффициенты шерохо­ ватости обычно назначаются в целом для всей поймы, несмотря на большие ширины, пестроту растительности

иморфологические особенности в пределах одного участка поймы. Ограниченность существующих рекомен­ даций по определению коэффициента шероховатости за­ ключается в том, что все они подразумевают постоянст­ во я в пределах некоторого гидрометрического створа при различных горизонтах затопления поймы.

Впериод паводка на реках с поймами значительная часть расхода проходит по пойме. Трудности получения

исходного гидрометрического материала и пестрота геоботанических и гидроморфологических условий форми­ рования пойменного потока чрезвычайно ограничивают возможности создания методики расчета пропускной способности поймы.

Для анализа изменения коэффициента шероховатости по ширине реки и по мере изменения уровня воды на пойме нами были проведены специальные наблюдения на пойменных реках (Перетуть, Сож, Неман) и привле­ кались материалы наблюдений, проведенных Государст­ венным гидрологическим институтом под руководством Д. Е. Скородумова [4].

При анализе результатов натурных наблюдений ко­ эффициент шероховатости определялся по полной фор­ муле Н. Н. Павловского методом обратного пересчета. Имея в виду неразрешимость относительно я в конеч­

80

ном виде трансцендентного уравнения применялись при­ ближенные методы решения. Вычисления проводились на ЭВМ «Минск-22» с выводом на печать характеристик потока, приуроченных к некоторой вертикали: глубина, скорость, уклон, уровень, коэффициент шероховатости, показатель степени (у) при глубине.

Наиболее подробно рассматривались результаты гид­

створе измерения производились на 20—60 вертикалях при 15—40 паводочных горизонтах. При расчетах п ис­ пользованы результаты более трех тысяч измерений на скоростных вертикалях. Для анализа полученных коэф­ фициентов шероховатости построены поперечные профи­ ли по всем рассмотренным створам.

В качестве примера на рис. 1 по результатам иссле­ дований гидрометрической экспедиции 1970 г. на р. Сож приведены данные изменения коэффициента шерохова­ тости по периметру односторонней поймы при двух го­ ризонтах затопления. Все измерения соответствуют периоду формирования на пойме транзитных потоков. Анализ полученных результатов показывает, что п в пределах одного гидроствора р. Сож при одном гори­ зонте затопления поймы изменяется в пределах от 0,02 до 0,4, что превышает весь диапазон возможных изме­ нений коэффициента п согласно нормативным данным (табл. 1). На рис. .2 представлено изменение п под влия­ нием рельефа и растительности при различных горизон­ тах затопления поймы, на характерных вертикалях поймы р. Сож. Хотя в весенний период высота отмершей травы на пойме не превышает 3—8 см, при изменении горизонта затопленной поймы менее чем на 1,5 м для одной и той же вертикали п изменяется в 1,5—2 раза. Кривые 4 и 5 (рис. 2) показывают, что влияние, оказы­ ваемое группой кустов, расположенных перед гидромет­ рическим створом, определяется расстоянием между ку­ стами и местом измерения гидравлических параметров. Чем ближе расположены кусты к гидроствору, тем при всех горизонтах рассчитанная шероховатость больше. На рис. 2 представлена кривая изменения п в случае, когда кусты расположены ниже гидроствора и создают на участке измерения подпор. Коэффициент шерохова­ тости в этом случае в несколько раз превышает анало­ гичные значения при расположении створа за кустами.

81

п

Рис. 1. Изменение коэффициента шероховатости по ширине реки во всем диапазоне паводочных горизонтов.

Характерное влияние на п местного понижения рель­ ефа может быть проиллюстрировано кривой 1 (рис. 2). Местное заболоченное понижение особенно при малых горизонтах затопления поймы оказывается значитель­

с повышением горизонта затопления поймы. Последние исследования [8, 9] пропускной способности русл, зараста­ ющих травяной растительностью, показали, что с увели­ чением напора по мере полегания стеблей сопротивление травяной растительности уменьшается. Поэтому для пой­ мы, покрытой травяной растительностью, повышение уровня воды на пойме должно приводить к уменьшению коэффициента шереховатости.

83

р. Луга наблюдается возрастание п с повышением уров­ ня воды на пойме. На реках Ока, Сож, Луга (створ 3) в пределах поймы наблюдается стабильное уменьшение п по мере затопления поймы. Градиенты отрицательных

приращений — j наиболее существенны при малых

со слабой изрезанностью рельефа (для р. Луга в районе створа 3 среднеквадратическое отклонение отметок рель­ ефа а = 0,14 и для р. Сож о=0,38). По мере возрастания уровня воды на пойме уменьшается относительная высо­ та выступов элементов микрорельефа и под влиянием

84