Глава 2. Инженерные гидрологические расчеты

Расчет гидрологических характеристик является одной из основных составляющих водохозяйственного расчета водохранилища.

2.1. Общие сведения о гидрологических расчетах

Главная задача инженерной гидрологии – определение гидрологических характеристик, количественно описывающих гидрологический режим рек.

Гидрологические характеристики, которые используют при проектировании водохозяйственных объектов различного назначения (речных гидротехнических сооружений, гидромелиоративных систем, систем водоснабжения и т.д.) и обеспечении их надежной эксплуатации, называют расчетными. К числу основных гидрологических характеристик, количественно отражающих гидрологический режим реки и являющихся расчетными при строительном проектировании, относятся: норма стока, максимальные и минимальные расходы, внутригодовое распределение стока, гидрографы половодий и паводков, расходы и сток наносов.

При гидрологических исследованиях и расчетах речного стока применяют следующие методы:

- генетические, основу которых составляет изучение зависимостей между стоком и факторами, определяющими его формирование, качественные и количественные характеристики;

- статистические, рассматривающие гидрологические процессы как случайные (стохастические) и опирающиеся на математическую статистику и теорию вероятностей.

Процессы формирования стока исключительно сложны и являются результатом действия большого числа факторов (климатических, ландшафтных, почвенно-гидрогеологических и др.), которые, в свою очередь, подвержены колебаниям случайного характера. В связи с этим в инженерной гидрологии, особенно при расчетах стока, применяют статистические методы, позволяющие получать количественные характеристики стока путем статистической обработки гидрометрических и других материалов наблюдений за стоком и влияющими на него факторами. Генетические методы в основном используют при изучении гидрологических процессов, выявлении и анализе причинно-следственных связей между стоком и стокообразующими факторами, а также при физическом и математическом моделировании процессов формирования стока.

Основной источник сведений о стоке – непосредственные наблюдения за гидрологическим режимом водных объектов, элементами водного баланса, другими стокоформирующими факторами, которые систематически осуществляются на государственной сети гидрологических и региональных водно-балансовых станций и постов и в обобщенном виде публикуются в материалах Государственного водного кадастра. Кроме того, при изучении водных объектов проводят экспедиционные исследования, когда необходимо в сравнительно короткие сроки получить нужные материалы о гидрологических характеристиках и особенностях водного режима, а также лабораторные и полевые эксперименты, позволяющие более глубоко раскрыть физическую сущность и взаимосвязь гидрологических явлений и процессов.

В зависимости от полноты исходной информации в практике гидрологических расчетов могут встречаться следующие случаи:

- при наличии данных гидрометрических наблюдений расчеты выполняются непосредственно с их использованием;

- при недостаточности данных гидрометрических наблюдений – приведением их к многолетнему периоду по данным рек-аналогов с более длительными рядами наблюдений;

- при отсутствии данных гидрометрических наблюдений – по формулам с применением данных о реках-аналогах и картам, основанным на совокупности наблюдений всей сети гидрометрических станций и постов изучаемого района.

Методы определения расчетных гидрологических характеристик в каждом из указанных случаев регламентированы СНиП 2.01.14-83 и СП 33-101-2003, и все гидрологические расчеты при проектировании речных гидротехнических сооружений, железных и автомобильных дорог, сооружений гидромелиоративных систем, систем водоснабжения и других должны осуществляться в строгом соответствии с этим нормативным документом.