10.3. Определение нормы стока

Норма стока является главнейшей гидрологической характеристикой водного режима реки. С определения ее величины начинается любой гидрологический расчет при проектировании различных технических сооружений на водных объектах.

Применение того или иного способа определения нормы стока зависит от полноты имеющихся исходных данных. При этом различают три основных расчетных случая:

когда имеются данные фактических наблюдений за стоком реки за многолетний период;

при наличии данных наблюдений за короткий промежуток времени;

когда данные наблюдений отсутствуют.

Расчет нормы стока по данным многолетних наблюдений. Если имеются данные наблюдений за многолетний период, норму стока определяют как среднеарифметическую величину из всех средних годовых значений интересующей характеристики стока. Например, норма стока, выраженная среднемноголетним расходом Q₀, вычисляется по формуле (10.14).

Точность расчета нормы стока зависит от числа лет, по которым имеются данные наблюдений, и от степени колебания (изменчивости) годового стока. Чем больше период наблюдений и чем меньше отличаются друг от друга значения характеристик стока в разные годы, тем точность расчета нормы стока будет выше.

Расчет нормы стока по короткому ряду наблюдений. Если число лет, охваченных гидрологическим изучением, недостаточно для определения нормы стока с требуемой точностью, прибегают к удлинению имеющегося ряда наблюдений. Для этой цели выбирают поблизости другую реку с многолетним периодом наблюдений, бассейн которой сходен по своим физико-географическим условиям с бассейном рассматриваемой реки.

Река с многолетним периодом наблюдений называется в этом случае а н а л о г о м, а метод гидрологических расчетов с использованием характеристик стока реки-аналога – методом г и д р о л о г и ч е с к и х а н а л о г и й.

Бассейны рассматриваемой реки и реки-аналога должны иметь по возможности одинаковые климатические условия, рельеф, лесистость, озерность, заболоченность и другие факторы, влияющие на сток. Площади водосбора рассматриваемых рек не должны отличаться больше чем в 1,5–2 раза.

Удлинение ряда наблюдений по рассматриваемой реке при помощи данных по реке-аналогу производится путем построения графика связи годовых характеристик стока по этим рекам (рис. 10.2).

Qср.i
	Qср.A

Рис. 10.2. График связи среднегодовых расходов в

изучаемой реке и реке-аналоге

На координатную сетку наносят точки среднегодовых расходов изучаемой реки Q_ср.i в зависимости от среднегодовых расходов реки-аналога Q_ср.А за период параллельных наблюдений в обеих реках. По этим точкам проводят линию связи так, чтобы точки равномерно расположились по обе ее стороны. Для построения удовлетворительной прямолинейной связи необходимо не менее шести соответственных точек. Отклонение большей части точек от линии связи не должно превышать 15%. Далее по графику определяется угловой коэффициент к_А полученной прямой и с помощью его ведется пересчет данных с реки-аналога на изучаемую реку за оставшейся период недостающих наблюдений.

Q_ср.i = к_А Q_ср.А

Определение нормы стока при отсутствии данных наблюдений. Многие реки, особенно малые, еще очень слабо изучены в гидрологическом отношении. В практике гидрологических расчетов приходится часто встречаться с полным отсутствием фактических сведений по стоку. Нормы стока неизученных рек устанавливают по методу аналогии или по картам изолиний нормы стока.

Определение нормы стока по методу аналогии сводится к выбору реки-аналога и вычислению для нее среднемноголетнего значения модуля стока. Если физико-географические условия сравниваемых бассейнов достаточно близки, для рассматриваемой реки принимается такое же значение модуля стока, как и для реки-аналога. Иногда к норме стока реки-аналога вводятся поправки, отражающие те или иные отличия в физико-географических условиях сравниваемых бассейнов. Если бассейны реки-аналога и рассматриваемой реки характеризуются различным количеством осадков, норма стока изучаемой реки определяется по формуле

, (10.19)

где М₀ и М_0а – нормы стока изучаемой реки и реки-аналога;

х₀ и х_0а – нормы годовых осадков для бассейнов этих рек.

Для определения нормы стока по карте изолиний нужно оконтурить площадь бассейна реки до расчетного створа и установить положение ее центра (рис.10.3). Норма стока находится по изолинии, проходящей через центр бассейна, или интерполяцией, если последний расположится между двумя изолиниями.

Рис. 10.3. Определение нормы стока по карте изолиний