Первичная обработка записей о выпадении дождя

Широко известен способ расшифровки данных о выпадении дождей по записям плювиографов, разработанный в Академии коммунального хозяйства им. К.Д. Памфилова (АКХ). Для получения зависимости интенсивности дождя от других параметров необходимы данные плювиографов за период не менее 25 лет. На практике поступают следующим образом:

Задаваясь периодом времени (5, 10, 15, 20 , … мин), для каждого из них по плювиограммам отыскивают участок, на котором средняя интенсивность дождя этой продолжительности будет м аксимальной.

Затем полученные интенсивности группируются в убывающем порядке по каждому периоду времени. И наконец, в каждой группе выделяют интенсивности, которые превышались за все время наблюдения 1 раз, 2 раза, 3 раза, … и т.д. Полученные таким образом ряды и образуют зависимости q = f(t). Если по полученным парам значений (q, t) построить точки в логарифмических координатах, то они образуют прямые (см. рис.), которые выражаются следующей зависимостью:

lgq = lgA - n∙lgt или q = A/tⁿ.

Параметры A и n к аппроксимирующему уравнению наиболее точно определяются по опытным данным методом наименьших квадратов. Если на такой график нанести линии, соответствующие наибольшей интенсивности дождей, выпавших в этой местности, например, за 20 лет, то эти линии будут параллельны друг другу и их количество будет больше 20-ти. Самая верхняя линия на графике будет соответствовать дождю с повторяемостью p = 20.

Формулы расчетной интенсивности дождя

Для расчета дождевой сети необходимо найти расчетный расход сточных вод. С этой целью необходимо установить зависимость между расчетной интенсивностью и расчетной продолжительностью дождя.

Для получения формул расчетной интенсивности применяют различную методику, которая зависит от наличия исходных данных. Возможны два случая:

Имеются данные только о среднегодовом слое выпавших осадков, или же данные наблюдений менее 25 лет, что недостаточно для вывода расчетной зависимости.

Имеется большой число наблюдений на метеорологических станциях за длительный период и с помощью расшифровки может быть получена расчетная формула.

В первом случае имеется несколько методов и расчетных зависимостей для получения численного значения параметров A и n. СНиП 2.04.03-85 рекомендована следующая формула для расчета A:

A = 20ⁿ∙q₂₀(1 + lgp/lgm_r)^γ ,

где q₂₀ – интенсивность дождя для данной местности, 20-минутной продолжительности с периодом однократного превышения 1 год, определяется по чертежу 1 СНиП, n – показатель степени, определяется по табл. 4 СНиП, m_r – среднее количество дождей за год, принимается по табл. 4 СНиП, γ - показатель степени, принимаемый по табл. 4 СНиП, p – период однократного превышения расчетной интенсивности дождя, принимаемый по СНиП.

Во втором случае значения A и n определяются по методу, разработанному в АКХ

 

Поля осадков, коэффициент неравномерности выпадения осадков

Поле атмосферных осадков – участок подстилающей поверхности, увлажненный выпавшими за разные интервалы времени осадками. Поля осадков характеризуются изогиетами – линиями, соединяющими точки с одинаковыми суммами осадков. Чтобы иметь представление о распределении осадков по площади, вычерчивают изогиеты через интервалы 0,1…50 мм.

Сформировавшееся поле обложных дождей характеризуется большой площадью пятна и плавным уменьшением суммы осадков от центра к краям. Изолированные ливневые поля имеют форму, близкую к эллипсу, причем с увеличением площади увеличивается и отношение большой полуоси эллипса к малой. Кратковременные дожди в своих полях имеют отдельные пятна в виде линий или полос. Различают 6 видов систем полос: полосы теплого фронта и теплого сектора циклона, узкого и широкого холодных фронтов, полосы волнового возмущения и полосы за фронтами.

При расчетах расходов дождевого стока с достаточно больших площадей необходимо учитывать: 1. Не вся площадь водосбора покрыта выпадающими осадками, 2. Суммы осадков в различных точках площади неодинаковы. Эти обстоятельства учитывает коэффициент неравномерности выпадения дождя η:

,

где F – площадь бассейна стока, га.

Этот коэффициент можно рассматривать как отношение средней интенсивности осадков по всей площади к максимальной интенсивности в одной точке этой площади. На небольших участках города и на однородной поверхности можно считать η = 1.