1.Гидрологические расчеты

1.1.Расчет гарантированного водосъемного уровня

Под гарантированным водосъемным уровнем понимают минимальный уровень весеннего половодья, который обеспечивается с вероятностью 95% в течение заданного периода вывода плотов с плотбища.

Гарантированный водосъемный уровень определяют путем статистической обработки многолетних гидрометрических наблюдений по опорному водомерному посту. Результаты расчетов оформляются в таблицах (табл.1.1 и 1.2).

Таблица 1.1. Расчет эмпирической кривой обеспеченности водосъемного уровня

Год	Hоп,см	Н, см	m	Нi, см	ki	ki-1	(ki-1)2	P,%

Таблица 1.2. Расчет теоретической кривой обеспеченности водосъемного уровня на шестые, девятые, двенадцатые и пятнадцатые сутки после окончания ледохода

Показатель	Обеспеченность Р, %
	1	5	10	20	30	40	50	60	70	80	90	95	99
t = 6 cуток
Фр
kр
Нр, см
t = 9 суток
ФР
kр
Hр,см
t = 12 суток
Фр
kр
Нр, см
t = 15 суток
Фр
kр
Нр, см

Расчеты выполняются в следующем порядке.

1.Из таблицы 1 приложения 3 устанавливают для каждого года уровни весеннего половодья по опорному водомерному посту Н_оп на шестые, девятые, двенадцатые и пятнадцатые сутки после окончания ледохода. При этом следует учитывать, что вывод плотов можно начинать не ранее, чем на следующий день после окончания ледохода (приложение 3, таблица 4). Например, в 1983 году при дате окончания ледохода 4 мая минимальный уровень на шестые сутки был 335 см, на девятые сутки - 310 см, на двенадцатые - 280 см, на пятнадцатые - 250 см.,

2 .Используя таблицу 2 приложения 4, строят график связи уровней опорного водомерного поста Н_оп и водомерного поста на плотбище Н (рис.1.1.).

Рис. 1.1. График связи уровней Н = (Н_оп)

3. По графику связи уровней при известных уровнях для опорного водомерного поста Н_оп определяют соответствующие уровни для водомерного поста на плотбище Н. В результате, получают для всех периодов стояния четыре статистических ряда уровней с числом членов равным числу лет наблюдений.

4. Заполняют таблицу 1.1. При этом в графе Н_i числовые значения уровней располагают в убывающем порядке.

Модульные коэффициенты вычисляют по формуле

k_i = Н_i / Н_ср, . (1.1)

где Н_i - значение уровня убывающего ряда;

Н_ср - среднее арифметическое значение уровней в ряду.

Среднее арифметическое значение уровней в ряду

Н_ср =H_i / n . (1.2)

Обеспеченность, процентов

Р = . (1.3)

где m - порядковый номер уровня в убывающем ряду (табл. 1.1. графа 4)

n - число лет наблюдений.

Правильность расчетов в таблице проверяют по условиям

k_i = n k_i - 1) = 0.

5.Определяют коэффициент вариации для каждого ряда:

С_v = . (1.4)

Коэффициент асимметрии принимают

C_s = 2 C_v . (1.5)

Из таблицы Фостера - Рыбкина [3] при C_v = 1 выписывают отклонения ординат Ф_р ( приложение 5, таблица 1) теоретической кривой обеспеченности для принятого значения C_s и определяют модульные коэффициенты k_Р (P = 1…99 %) по формуле

k_Р = C_v Ф_Р + 1 . (1.6)

Величина k_Р называется еще ординатой теоретической кривой обеспеченности, она может быть определена по таблице 2 приложения 5 при С_s = 2 C_v.

6. Вычисляют уровни разного процента обеспеченности

H_P = k_P H_ср (1.7)

и строят как показано на рис. 1.2 теоретическую кривую обеспеченности. На этот же рисунок наносят значения эмпирической кривой (табл 1.1) При этом теоретическая кривая обеспеченности должна проходить вблизи эмпирических точек. Расчеты удобно вести с использованием таблицы 1.2.

Р ис. 1.2.Теоретические кривые обеспеченности уровней

1 – пик весеннего половодья; 2 – срок стояния уровней 6 дней; 3 - срок стояния уровней 9 дней; 4 – срок стояния уровней 12 дней; 5 – срок стояния уровней 15 дней

7.По теоретической кривой обеспеченности определяют минимальный съемный уровень маловодного года с обеспеченностью 95 % с приведением всех промежуточных расчетов, таблиц и графиков. .Затем выполняют расчеты для других периодов стояния и для пика весеннего половодья с приложением распечаток, делают их анализ.

8. Строят график зависимости съемных уровней от продолжительности их стояния (продолжительности вывода плотов) (рис. 1.3, кривая 1)

Рис 1.3. Зависимость съемного уровня от времени Н_с.у. = f (t)

9.Задавшись предельной продолжительностью вывода плотов t₁ (приложение 4, таблица 1) по графику,приведенному на рис. 1.3 устанавливают расчетное значение гарантированного съемного уровня H_с.у. Отметку заложения дна плотбища ( в системе водомерного поста на плотбище) рассчитывают по формуле

_ПЛ = _ + H_С.У. - (Т + Z), (1.8)

где _- отметка нуля графика водомерного поста на плотбище (приложение 4, таблица 1);

T - максимально допустимая осадка пучков (приложение 4, таблица 1)

Z - донный запас, принимаемый равным 0,2…0,3м для сортиментных плотов и 0,4…0,5 м для хлыстовых.

Чтобы не допустить примерзания пучков к грунту, отметка плотбища не должна быть ниже отметки уровня ледостава обеспеченности 5% для плотбищ первой и второй категории и обеспеченности 10% для плотбищ третьей категории. Если отметка плотбища Z_ПЛ ниже отметки ледостава Н_Л (рис. 1.3), то отметку плотбища принимают на уровне Z_Л, уменьшив при этом расчетную продолжительность вывода плотов до t₂ или уменьшив осадку пучков до T₁.