Паводку
а) за формулою П.П. Кубишкіна
,
л/с∙км2,
(3.6)
де qл – модуль максимального літнього стоку розрахункової забезпеченості, л/с∙км2; F – площа водозбору, км2; Вк – географічний параметр, визначається по карті (рис. 3.4); Кр – коефіцієнт для переходу від середніх модулів заданої забезпеченості приймається з табл. 3.6.
б) за формулою Укрдіпроводгоспу
,
л/с∙км2,
(3.7)
де В – географічний параметр, визначається по карті (м3/км2) він відповідає модулю витрат забезпеченістю Р=10% (рис. 3.5); F – водозбірна площа, км2; n – коефіцієнт, що враховує похил і форму водозбірної площі, приймається за табл. 3.7; с – коефіцієнт руслової характеристики, приймається по табл. 3.8; β́- коефіцієнт, що враховує вплив залісненості, визначається за формулою:
,
(3.8)
де fл – площа басейну зайнята лісом площа басейну, зайнята лісом, км2; F – площа водозбору басейну, км2; φ`- коефіцієнт, який враховує вплив заболоченості і озерності, визначається за формулою:
(3.9)
де fб - площа басейну, зайнята болотами і озерами, км2; F – площа водозбору, км2; r – коефіцієнт штучної зарегульованості літнього стоку, табл.3.9.
Рис. 3.3. Ізолінії параметра А для розрахунку максимального весняного модуля стоку за формулою Укрдіпроводгоспу.
Рис 3.4. Ізолінії параметра Вк для розрахунку максимального літньо-осіннього дощового паводку за формулою П.П. Кубишкіна
Таблиця 3.6
Числові значення коефіцієнта Кр для формули П.П. Кубишкіна
№ |
Водозбори в басейні річок |
Забезпеченістю Р% |
||||||
1 |
5 |
10 |
20 |
25 |
30 |
50 |
||
1 |
Сейм, Клевень, Есмань |
3,10 |
1,90 |
1,67 |
1,38 |
1,27 |
1,19 |
0,92 |
2 |
Стир, Іква, Івотка, Псьол, Хорол, Ворскла |
3,80 |
2,60 |
1,94 |
1,50 |
1,34 |
1,22 |
0,85 |
3 |
Недра, Золотоноша, Терн, Сула – середня і нижня течія, Оскол, Айдар, Стрий, Тисмениця, Рибниця, Батіг, Бистриця |
4,60 |
3,40 |
2,06 |
1,54 |
1,37 |
1,22 |
0,80 |
4 |
Гнилопять, Гуйва, Рось, Остер, Труб, Супой, Удай, Сула – верхів’я, Грунь, Ворсклиця, Пд. Буг, з притоками, Десна, Ров, Удич, Синиця, Гнилий Тікич |
4,70 |
3,50 |
2,30 |
1,61 |
1,39 |
1,20 |
0,69 |
5 |
Гориць, Вірка, Случ |
4,00 |
3,70 |
2,40 |
1,63 |
1,40 |
1,18 |
0,63 |
6 |
Тетерев – верхів’я, Унава, Тясмин, Сухий Ізюмець, Борова, Лугань, Орава, Гнила липа |
4,90 |
3,90 |
2,50 |
1,65 |
1,40 |
1,16 |
0,58 |
7 |
Турія, Вижівка, Стохід |
4,20 |
4,00 |
2,60 |
1,66 |
1,39 |
1,13 |
0,52 |
8 |
Здвиж, Ірпінь, Орел, Згар, Вовча, Соб, Горний Тікич, Коропець, З.Липа |
4,50 |
4,10 |
2,77 |
1,63 |
1,38 |
1,05 |
0,40 |
9 |
Тня, Уборть, Ірша |
4,70 |
4,20 |
2,98 |
1,47 |
1,27 |
1,05 |
0,28 |
10 |
Уж, Тетерів – середня і нижня течія |
5,00 |
4,50 |
3,36 |
1,21 |
1,11 |
1,06 |
0,20 |
Рис 3.5. Ізолінії параметра В для розрахунку максимального літньо-осіннього дощового паводку за формулою
Укрдіпроводгоспу
Таблиця 3.7
Значення коефіцієнта n до формули Укрдіпроводгоспу
|
Похил водотоку |
||||||
0,0001 |
0,0002 |
0,0004 |
0,0006 |
0,0010 |
0,0020 |
0,0040 |
|
0,01 |
0,24 |
0,24 |
0,28 |
0,31 |
0,35 |
0,42 |
0,50 |
0,05 |
0,29 |
0,36 |
0,41 |
0,45 |
0,51 |
0,61 |
0,73 |
0,10 |
0,34 |
0,42 |
0,48 |
0,53 |
0,60 |
0,72 |
0,85 |
0,20 |
0,40 |
0,48 |
0,56 |
0,62 |
0,70 |
0,84 |
0,99 |
0,40 |
0,45 |
0,55 |
0,54 |
0,70 |
0,79 |
0,95 |
1,12 |
0,60 |
0,48 |
0,58 |
0,68 |
0,74 |
0,84 |
1,00 |
1,19 |
0,80 |
0,49 |
0,60 |
0,70 |
0,76 |
0,86 |
1,03 |
1,22 |
1,00 |
0,50 |
0,62 |
0,72 |
0,78 |
0,88 |
1,06 |
1,25 |
Таблиця 3.8
Величина коефіцієнта с до формули Укрдіпроводгоспу
для визначення максимальних літніх дощових модулів стоку
№ з/п |
Характер водотоку |
с |
1 |
Русло і прилягаючі ділянки заплави слабко заболочені і зарослі водяною рослинністю |
1,0 |
2 |
Русло і прилягаючі ділянки заплави помірно заболочене |
0,8 |
3 |
Русло і прилягаючі ділянки заплави сильно заболочені і зарослі деревною рослинністю |
0,6 |
4 |
Русло і прилягаючі ділянки заплави малих річок і струмків сильно заболочені і зарослі деревинною рослинністю |
0,50 |
Таблиця 3.9
Числові значення коефіцієнта літнього стоку, r
Заболоченість басейну, % |
40 |
30 |
20 |
10 |
5 |
2 |
1 |
0 |
Коефіцієнт r |
0,50 |
0,55 |
0,60 |
0,75 |
0,85 |
0,90 |
1,0 |
1,0 |
Кв – редукційний коефіцієнт, що враховує неодночасність охоплення дощем великих басейнів, приймається за формулою П.Ф.Вишневського:
,
(3.10)
де F – водозбірна площа, км2.
Ця формула справедлива для всіх водозборів, розмір яких більше 1000 км2 (для водозборів площа яких менша 1000 км2, а також для водозборів з будь-якою площею в басейні річок Прип’яті, Західного Бугу та Дністра, величина редукційного коефіцієнта рівна одиниці); Кр - коефіцієнт для переходу від максимальних модулів літнього стоку 10% забезпеченістю до модулів іншої забезпеченості, приймається з табл. 3.10.
Таблиця 3.10
Числові значення коефіцієнта Кр до формули
Укрдіпроводгоспу для літньо-осінніх дощових паводків.
№ з/п |
Басейн річок |
Забезпеченість |
|||
5 |
10 |
20 |
25 |
||
1 |
Західного Бугу |
1,8 |
1,0 |
0,75 |
0,50 |
2 |
Південного Бугу і Прип’яті |
2,0 |
1,0 |
0,80 |
0,55 |
3 |
Дніпра, Десни, Дністра |
2,5 |
1,0 |
0,85 |
0,60 |
Одночасно з визначенням максимальних розрахункових модулів стоку для водоприймача по картах визначаються наступні характерні модулі:
qнеж- літнього меженного стоку забезпеченістю 50%, л/с∙км2 (рис.3.6);
qниз- літнього самого низького стоку забезпеченістю 95% л/с∙км2 (рис.3.7).
Для зручності подальшого користування рекомендується всі отримані вище модулі стоку характерних періодів звести у табл. 3.11.
Далі за формулою
переходять
від модулів стоку до витрат. Таблиця
характерних розрахункових, тобто
прийнятих в проекті витрат, буде виглядати
таким чином (табл. 3.12).
Після розрахунку витрат води у водоприймачі приступають до визначення відміток горизонтів води, що відповідають даним витратам. Для цього по поперечному перерізі водоприймача, який знімається на місці при проведенні пошукових робіт, будується графік зв’язку між витратою і відмітками горизонтів води Н (рис. 3.8). Основою для побудови графіка є дані гідравлічного розрахунку, виконаного у формі табл.3.13.
Таблиця 3.11
Характерні розрахункові модулі витрат q для водоприймача у місці впадання в нього магістрального каналу, л/с км2
№ п/п |
Модулі |
Забезпеченість Р % (ймовірність повторюваності) |
||
10 |
50 |
95 |
||
1. |
Максимального паводку в період весняної повені, за формулою: |
|||
П.П.Кубишкіна |
18,5 |
--- |
--- |
|
Укрдіпроводгоспу |
15,5 |
--- |
--- |
|
Прийнято в проекті |
17,0 |
--- |
--- |
|
2. |
Максимального літньо-осіннього дощового паводку, за формулою: |
|||
П.П.Кубишкіна |
11,0 |
--- |
--- |
|
Укрдіпроводгоспу |
12,0 |
--- |
--- |
|
Прийнято в проекті |
11,5 |
--- |
--- |
|
3. |
Літні меженні |
|||
Прийнято в проекті |
--- |
0,25 |
--- |
|
4. |
Літні найнижчі |
|||
Прийнято в проекті |
--- |
--- |
0,03 |
|
Таблиця 3.12
Розрахункові витрати водоприймача у місті впадання у нього магістрального каналу для характерних періодів року.
№ з/п |
Розрахункові витрати і їх забезпечення |
м3/с |
1. |
Максимальний весняний (в повінь) забезпеченістю 10% |
25,50 |
2. |
Максимально літньо-осінній (від дощів) забезпеченістю 10% |
17,80 |
3. |
Літній меженний, забезпеченістю 50% |
0,40 |
4. |
Літній, самий низький забезпеченістю 95% |
0,05 |
Рис. 3.6. Ізолінії модулів літнього меженного стоку забезпеченістю 50%, л/с км2
Рис. 3.6. Ізолінії модулів літнього самого низького стоку забезпеченістю 95% л/с км2
Якщо з тих чи інших причин відомості про поперечний переріз водоприймача в місці впадання в нього магістрального каналу, тобто на ПКО, автор проекту не має, то він може сам побудувати цей переріз, виходячи з наступних міркувань:
а) з табл. 3.12 визначається числове значення максимальної витрати води у водоприймачі, наприклад Q = 30 м3/с;
б) дану витрату ділимо на середню ймовірну швидкість руху води v в руслі водоприймача. Для річок Українського Полісся вона приблизно дорівнює 1,0 м/с;
в) поділивши Q на v (у даному випадку це: 30:1,0=30 м2), ми отримаємо ймовірну площу живого перерізу водоприймача;
г) прийнявши максимальну глибину водотоку Нр (у межах від 1,0 до 3,0 м) можна отримати очікувану ширину русла річки Вр поділивши w на Нр. Наприклад Нр = 2,0, тоді у нашому випадку, очікувана ширина русла річки буде рівна: Вр = 30:2,0 = 15м.
Користуючись цими основними даними про переріз водоприймача, будується переріз, близький до нескладного полігонального профілю із збереженням числових значень Вр і максимальної глибини Нр (рис. 3.8.).
Очікувана відмітка бровки (тобто берега) основного русла водоприймача в місці впадання в нього магістрального каналу, визначається за формулою:
,
м, (3.11)
де Нп – найменша відмітка поверхні покладу на плані осушуваного масиву в тому місці, де робоча частина магістрального каналу переходить в холосту частину, м; Io – середній похил русла водоприймача; lx- довжина холостої частини магістрального каналу, м.
е) далі до основного русла добудовується частина заплави, вліво і вправо від основного русла на 100 – 200 м.
При всіх ординатах профілю надписуються відмітки. Так будується очікуваний переріз водоприймача в місці впадання в нього магістрального каналу, тобто на ПКО його загальної траси (рис.3.8).
При заповненні граф тал. 3.13. розрахунок виконується за формулами рівномірного руху води у відкритих руслах:
,
м/с;
,
м3/год;
,
м;
;
,
(3.12 – 3.16)
де w - площа живого перерізу водоприймача при відмітці горизонту води, м2; v - середня швидкість течії води у перерізі, м/с; І - п’єзометричний похил водотоку. У даному розрахунку він умовно приймається рівний похилу дна водоприймача у розрахунковому перерізі тобто Іо; λ - змочений периметр живого перерізу w, м, який визначається за прийнятим перерізу водоприймача при різних відмітках горизонту води H; R - гідравлічний радіус поперечного перерізу при різних значеннях Н; С - коефіцієнт швидкості, який приймається за табл.3.14 при відповідних значеннях коефіцієнта шорсткості, числові значення якого дані в табл. 3.14. Отримані дані зводяться у табл. 3.13, у якій наведені результати розрахунку, виконані стосовно перерізу русла водоприймача зображеного на рис. 3.8.
За даними табл. 3.15 будують графік залежності H = f(Q) (рис. 3.8), за яким потім для кожної із розрахункових витрат Q характерних періодів, наведених в табл. 3.12 визначаються відповідні значення відмітки H. Результати розрахунків зводяться до табл. З.16.
Таблиця 3.13
Пропускна здатність русла водоприймача у місті впадання в нього запроектованого магістрального каналу при n = 0,04 і І = 0,0004
H |
h |
B |
w |
χ |
R |
|
c |
v |
Q |
13,00 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
0 |
4,00 |
1,0 |
13,5 |
6,75 |
|
|
|
|
|
|
15,00 |
2,0 |
20,0 |
23,50 |
|
|
|
|
|
|
16,00 |
3,0 |
220 |
243,50 |
|
|
|
|
|
|
Відмітки Н1, Н2, Н3 та Н4 є розрахунковими при проектуванні спряження магістрального каналу осушувальної мережі з водоприймачем, тому вони виносяться на поздовжньому профілі магістрального каналу навпроти пікету нуль у прийнятій шкалі висот. Ці відмітки дозволяють вирішити задачу гідравлічного розрахунку холостої частини магістрального каналу в умовах його спряження з водоприймачем, як у межень так і у повноводдя.
Рис. 3.8. Крива залежності H=f(Q) для перерізу водоприймача в місці впадання в нього холостої частини магістрального каналу
Таблиця 3.14
Числові значення коефіцієнта С до формули Шезі, обчислені за формулою акад. Н.Н.Павловського
R, м |
При коефіцієнті шорсткості, |
|||
0,013 |
0,025 |
0,030 |
0,040 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
0,10 |
45,3 |
22,4 |
17,3 |
11,2 |
0,12 |
55,8 |
23,5 |
18,3 |
12,1 |
0,14 |
57,2 |
24,5 |
19,1 |
12,8 |
0,16 |
58,4 |
25,4 |
19,9 |
13,4 |
0,18 |
59,5 |
26,2 |
20,6 |
14,0 |
0,20 |
60,4 |
26,9 |
21,3 |
14,5 |
0,22 |
61,3 |
27,6 |
21,9 |
15,0 |
0,24 |
62,1 |
28,3 |
22,5 |
15,5 |
0,26 |
62,9 |
28,8 |
23,0 |
16,0 |
0,28 |
63,6 |
29,4 |
23,5 |
16,4 |
0,30 |
64,3 |
29,9 |
24,0 |
16,8 |
0,35 |
65,8 |
31,1 |
25,1 |
17,8 |
0,40 |
67,1 |
32,2 |
26,0 |
18,6 |
0,45 |
68,4 |
33,1 |
26,9 |
19,4 |
0,50 |
69,5 |
34,0 |
27,8 |
20,1 |
0,55 |
70,4 |
34,8 |
28,5 |
20,7 |
0,60 |
71,4 |
35,5 |
29,2 |
21,3 |
0,70 |
73,0 |
36,9 |
30,4 |
22,4 |
0,80 |
74,5 |
38,0 |
31,5 |
23,4 |
0,90 |
75,5 |
38,9 |
32,3 |
24,1 |
1,00 |
76,9 |
40,0 |
33,3 |
25,0 |
1,50 |
81,5 |
43,6 |
36,7 |
28,0 |
2,00 |
84,8 |
46,0 |
38,9 |
30,0 |
2,50 |
87,3 |
47,9 |
40,6 |
31,5 |
3,00 |
89,4 |
49,3 |
41,9 |
32,5 |
4,00 |
92,6 |
51,2 |
43,6 |
33,9 |
Таблиця 3.15
Числові значення коефіцієнта шорсткості, n
№ п/п |
Характеристика каналів і русел рівнинних річок |
Коефіцієнт шорсткості |
1. |
Груба бутова кладка. |
0,020 |
2. |
Канал в мінеральних і торфових ґрунтах при хорошому утриманні і систематичному ремонті. |
0,025 |
3. |
Теж при поганому утриманні і рідких ремонтах |
0,030 |
4. |
Русла річок і струмків слабо звивисті, місцями зарослі очеретом, заплава вкрита лугом без чагарників. |
0,035 |
5. |
Русла річок і струмків сильно звивисті, суцільно зарослі очеретом, заплава вкрита чагарником або рідким лісом. |
0,040 |
6. |
Заплава річок і похили водотоків густо зарослі трав’яною і чагарниковою рослинністю, вкриті пеньками зрізаних дерев |
0,060 |
Таблиця 3.16
Розрахункові витрати Q і горизонт води H водоприймача у місці впадання в нього запроектованого магістрального каналу
№ з/п |
Період року |
Одиниці вимірювання |
Витрати |
|
Символ |
Вели-чина |
|||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
1. |
Максимальний весняний в період повноводдя |
|||
Витрати забезпеченістю 10% |
м3/с |
Qв |
25,5 |
|
Горизонт води |
м |
Н1 |
|
|
2. |
Максимальний літньо-осінній від дощів |
|||
Витрати забезпеченістю 10% |
м3/с |
Qл |
17,8 |
|
Горизонт води |
м |
Н2 |
|
|
продовження табл. 3.16
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
3. |
Літній меженний |
|||
Витрати забезпеченістю 50% |
м3/с |
Qмеж |
0,40 |
|
Горизонт води |
м |
Н3 |
|
|
4. |
Літній найнижчий |
|||
Витрати забезпеченістю 95% |
м3/с |
Qниз |
0,05 |
|
Горизонт води |
м |
Н4 |
|
|