книги из ГПНТБ / Кузник, И. А. Гидрология и гидрометрия учебник для сельскохозяйственных техникумов по специальности гидромелиорация

шение мощности гидроэлектростанции, прекращение или сокра­ щение судоходства, лесосплава и т. д. К основным сооружениям мелиоративных систем относятся те, прекращение работы кото­ рых в случае ремонта или аварии вызывает значительное и дли­ тельное уменьшение подачи воды в оросительную систему, под­ топление осушаемой и затопление обвалованной территории.

Второстепенными называют сооружения и конструкции, прекра­ щение работы которых не вызывает последствий, указанных для основных сооружений.

К постоянным относятся гидротехнические сооружения, исполь­ зуемые при постоянной эксплуатации объекта, к временным — сооружения, используемые только в период строительства или ремонта объекта (перемычки, строительные водоводы, водо­ сбросы ит. д.).

Временные гидротехнические сооружения относят к IV классукапитальности, если авария этого сооружения может вызвать последствия катастрофического характера для строительной пло­ щадки. В остальных случаях они относятся к V классу капиталь­ ности.

Расчетная ежегодная вероятность превышения максимальных: расходов для сооружений разных классов капитальности приведе­

печенностью, установленной раз­ личными ведомствами. В частности, водоспуски и водосбросные-

каналы прудов и водохранилищ рассчитывают в проектных инсти­ тутах Министерства мелиорации и водного хозяйства на макси­ мальный расход 5 —1 0 % и проверяют на расход вероятностью-

превышения 1-—3%.

В расчетах принимаются мгновенные максимальные расходы при продолжительности их стояния ^ 1 суток. При большей жепродолжительности стояния принимаются средние суточные значе­

ния.

При расчетах возможны следующие два случая:

1 ) имеются данные наблюдений, 2 ) данных наблюдений нет..

123

35. Расчет максимальных расходов воды при наличии данных наблюдений

Если для рассматриваемого створа имеются наблюденные мак­ симальные расходы за достаточно продолжительный ряд лет, то расчет сводится к построению эмпирической и теоретической кри­ вых обеспеченности аналогично изложенному в § 28. При этом продолжительность ряда непрерывных наблюдений должна со­ ставлять: в тундре и лесной зоне не менее 25 лет, в лесостеп­ ной 30, в степной зоне и в горных районах 40, а в сухостепной н полупустынной зонах не менее 50 лет.

Ряды меньшей продолжительности оказываются достаточными,

ными наблюдений можно принять иное соотношение, между Csmax и С„тах. Обеспеченность наблюденных ежегодных максимальных расходов воды рассчитывается по формуле (62).

Гарантийная поправка к максимальному расходу. Период гид-, рометрических наблюдений не охватывает всего многообразия ме­ теорологических условий, благоприятствующих формированию

•особенно высоких паводков, поэтому максимальный расход, рассчи­ тываемый по кривой обеспеченности может получиться занижен­ ным. Поэтому к расчетному расходу с вероятностью превышения

124

четной обеспеченности, в м3/с; п —-число лет наблюдений над мак­

Величина гарантийной поправки является критерием достаточ­ ной пли недостаточной длительности имеющегося ряда наблюден­ ных величин Qmasj а именно, если AQ < 0,2 Qmax> продолжитель­ ность наблюдений достаточна и удлинение ряда не требуется.

36. Расчет максимального расхода талых вод при недостаточности или отсутствии гидромет­ рических наблюдений

Расчет максимального расхода базируется на следующих со­ ображениях, положенных в основу формулы Д. Л. Соколов­ ского.

Допустим, максимальная интенсивность снеготаяния составляет а (мм/ч). Из этого слоя образовавшейся воды в русло реки стекает лишь часть г|. Следовательно, максимальная интенсивность стока составляет ар мм/ч. Умножив величину слоя стока на площадь

сток или максимальную водоотдачу соответствующей обеспечен­ ности в мм/ч. Заменив ар = А , получаем

где А р% — максимальная водоотдача обеспеченностью р% в мм/ч. С увеличением площади меняется интенсивность снеготаяния на отдельных участках бассейна, возрастает неодновременность добегания воды к расчетному створу со всей площади водосбора. Вследствие этого с увеличением площади бассейна происходит уменьшение (или редукция) максимального стока с единицы пло­ щади. Максимальный расход пропорционален на всей площади во­

досбора F, как это показано в формуле (71), а

125

Значения А для разных рек установлены по данным факти­ ческих наблюдений. Показатель степени п называется параметром редукции максимальных расходов.

В расчетах принимают, что годы максимальных расходов совпа­ дают с годами максимального стока, поэтому максимальную водо­

рис. 55), а модульные коэффициенты k расчетной обеспеченности— по приложению 2 с учетом коэффициента вариации.

Заменив 0,28/г буквой k0 и учитывая -неравенство Cv слоя стока и максимального расхода соответствующим коэффициентам ц„ формула (72) приобретает следующий вид:

(74)

где k0— коэффициент дружности половодья.

При наличии болот, проточных озер и лесов в бассейне мак­ симальный расход снижается. Поэтому в формулу (74) вводятся дополнительные эмпирические коэффициенты: 6 i — для учета сни­ жения максимального расхода воды в зависимости от зарегулиро­ ванное™ озерами и бг— в зависимости от залесенности и заболо­ ченности бассейна. Формула максимального расхода талых вод окончательно принимает следующий вид:57

и др.), а также реки, имеющие широкие заболоченные поймы. Категория рельефа может быть установлена по формуле

126

Т а б л и ц а 34

0,0030.

Для некоторых районов СССР составлены карты коэффициен­ та к0. Так, для Поволжья и Западного Казахстана такая карта составлена И. А. Кузником (рис. 60).

Согласно опытным данным, коэффициент

(76)

1 Т Сп:\1о

где с03— коэффициент, зависящий от слоя стока, fоз—средне­ взвешенная, а при отсутствии сведений — средняя относительная

127

Все буквенные обозначения с индексом «а» относятся к реке-аналогу.

Желательно исследовать несколько смежных бассейнов, отве­ чающих требованиям аналогии. Если полученные величины отли­ чаются друг от друга более чем на 2 0 %, то принимают в расчет большую из них.

Максимальные расходы снеговых половодий горных рек. В гор­ ных условиях редукция максимальных расходов талых вод не­ сколько меньше, чем на равнинных бассейнах. Исключается забо­

го— продолжительность стока Т секунд, а ордината — максималь­ ный расход Qmax Мэ/с (рИС. 61 б).

130

Расчет ведут по следующей, предложенной автором схеме:

W max = Qmax == У ш а х ^ Ю 3,

где г /т а х — слой максимального суточного стока.

Например, для условий Нижнего Поволжья слой максималь­

ного СУТОЧНОГО СТОКа J/maxlss = 35 ММ, i/max3;s = 30 ММ, Утах5%=

= 26 ММ И Ушах10% =23 ММ.

Продолжительность суточного стока Т в часах складывается из

Скорость v определяют по графику (рис. 62).

Так как величина Qmax является искомой и в то же время слу­ жит для определения и, то задача решается путем подбора.

Предложенный метод расчета применим только при tp ^ 14 ч.

и км /сут ' 1=50%* 30 20 10

1 2 3 4 5 6 8 1 0 2 0 3 0 4 0 6 0 1 0 0 2003005001000 Qm/3c

Рис. 62. Скорость добегания в зависимости от максимального расхода при разных уклонах.

37. Определение максимальных расходов дождевых паводков при отсутствии наблю­ дений

Максимальные расходы дождевых паводков при отсутствии на­ блюдений определяются: 1 ) формулой предельной интенсивности стока, 2) эмпирической редукционной формулой. Обе формулы раз­

работаны А. И. Чеботаревым с учетом теоретических положений Г. А. Алексеева, А. Н. Бефани и др.

В разных физико-географических зонах каждая из этих формул применима при определенных площадях водосборов (табл.. 35).

1. Ф о р м у л а п р е д е л ь н о й и н т е н с и в н о с т и с т о к а

обоснована следующими соображениями. Пусть сумма суточных осадков 1 %-ной вероятности превышения Н ]%. В соответствии с изложенным в § 8 сумма осадков продолжительностью т прини­ мается с коэффициентом редукции ф(т). При расчете максималь­ ных расходов продолжительность дождя принимается равной про­ должительности добегания т (в мин). Тогда сумма осадков (в

от ф(т), т. е. от типа кривой редукции осадков, от т — продолжи­ тельности добегания, а следовательно, от гидроморфометрических характеристик русла и склонов бассейна. Выражая коэффициент перехода от вероятности превышения р = 1 % к любой иной через и коэффициент снижения максимального расхода за счет озерности 6 i, получаем формулу для расчета максимального расхода

любой обеспеченности в окончательном виде

Значения величин, приведенных в формуле, определяются сле­ дующим образом:

132