книги из ГПНТБ / Быков В.Д. Гидрометрия учебник

вой расходов и вычисляют /(зимЗа уровень, соответствующий зим­ нему расходу, принимается уровень воды в лунке.

Определив значения /С3 „м для каждого измеренного при ледя­ ном покрове расхода, строят хронологический график зимних переходных коэффициентов. Обычно его строят в составе комплекс­ ного графика, пример которого показан на рис. 22.5. На этом графике, помимо Кэт\ = ! ( Т ) , наносят кривые хода температуры воздуха, уровня воды и толщины льда. Это представляет удобство

для анализа изменений коэффициента K3im- При недостаточном количестве измеренных расходов в периоды осеннего и весеннего ледоходов кривую K3aa=f(T) экстраполируют на концах, приэтом принимается, что в последний день редкого осеннего и первый день редкого весеннего ледоходов /С3 пм=1-

Ежедневные расходы воды определяются по летней кривой рас­

На практике расходы для зимнего периода определяют умно­ жением летнего расхода при данном уровне, взятого из расчетной таблицы, на коэффициент /С3 1 М для данного дня, снятый с хроноло­ гического графика /Сзим-

277

Применять описанный способ можно в случаях, когда колеба­ ния уровня связаны с изменениями расхода воды и последние происходят плавно. Если же связь между расходом и уровнем нарушена, как, например, при явлениях переменного подпора от заторов и зажоров, то применять этот способ не целесообразно — результаты могут быть неверными.

Уточнить значения зимних переходных коэффициентов /Сэим в периоды между измерениями расходов можно посредством по­ строения графика /Сзпм=/(а)1 . Величина а отражает степень

Способ предложен Л. М. Ковалевым.

278

При вычислении величин указанных площадей площади мертвых пространств исключают.

Лучшие результаты при применении этого способа получаются для рек с небольшими глубинами и однообразной толщиной льда.

Зимние кривые расходов. Если для зимнего периода удается установить зависимость С?зпм = / ( Я ) , то она используется для вы­ числения стока (рис. 22.7). Такие случаи встречаются редко, главным образом для больших рек с устойчивым ледоставом, где толщина льда незначительна по сравнению с глубиной реки.

279

Срезка подпорных уровней. Во всех случаях, когда для под­ счета стока в зимний период используются сведения об уровнях воды (способ переходных коэффициентов Кзим, кривая зависимости Q = f ( # ) и др.), необходимо подвергнуть тщательному анализу ход уровней за этот период и срезать те пики, которые не являются

ствием заторов или зажоров. Для установления причин резких подъемов уровня в зимний период следует проанализировать гра­ фики метеорологических наблюдений. Если ход температуры и осадков показывает, что подъем уровня не мог произойти от уве­ личения расхода, то повышение уровня не принимается в расчет, а производится графическая интерполяция, ориентируясь на вели­

Можно также воспользоваться данными близко расположен­

связи, а по ним и расходы. В этом случае необходимо убедиться, что на соседнем посту подпор отсутствует.

22.3. Зарастание русла

Водная растительность уменьшает площадь живого сечения и увеличивает сопротивление движению воды, вследствие чего про­

растительностью, при одинаковых уровнях проходят меньшие рас­ ходы. Наибольшее стеснение русла наблюдается в период полного

исходит только с момента начала ледовых явлений.

Основным способом вычисления стока в данном случае явля­ ется применение хронологического графика переходных коэффи­ циентов, выражающих отношение расходов в зарастающем русле к расходам в свободном русле при тех же уровнях. Коэффициент /Сзар характеризует уменьшение пропускной способности русла при зарастании.

Другим способом является вычисление стока по кривым расхо­ дов при зарастании русла. Кроме того, в отдельных случаях при­ меняют интерполяцию между измеренными расходами.

Вычисление стока по хронологическому графику переходных коэффициентов. Этот способ применяют при малых колебаниях расхода воды. Для каждого расхода, измеренного при заросшем русле, вычисляют переходный коэффициент

280

Ежедневные расходы воды определяют по кривой расходов для

Величину переходного коэффициента Л'зар для каждого дня бе­ рут с графика Л' а а р = f ( Т ) .

Рис. 22.8. Схема к способу переходных коэффициентов Къь-р-

Вычисление стока по кривым расходов. В некоторых случаях даже при зарастающем русле можно использовать для подсчета стока кривые расходов. Такие условия возникают, например,, в периоды паводков, когда вследствие возрастания расходов воды влияние растительности становится несущественным. При этом мо­

строятся по точкам измеренных расходов и имеют сроки действия,, соответствующие продолжительности паводков.

Интерполяция между измеренными расходами применяется при наличии большого числа измеренных расходов в период за­ растания, когда все дождевые паводки освещены расходами, изме­ ренными на подъеме и на спаде. По измеренным расходам строят (осредненно) зависимость Q=f(T). Ежедневные расходы опреде­ ляют по графику Q = f (Г) путем интерполяции.

22.4. Неустойчивые русла

Неустойчивость русла свойственна главным образом рекам горных и предгорных районов, режим которых характеризуется ча­ стыми паводками. Деформации русла могут быть периодическими и непрерывными. Периодические деформации связаны с прохожде­ нием наиболее высоких паводков, в промежутках между которыми

281.

русло сравнительно стабильно. Непрерывные деформации, наблю­ даемые на некоторых реках, происходят в течение всего годового цикла, меняется лишь их интенсивность.

Расходы, измеренные на реках с неустойчивым руслом, могут содержать погрешности за счет повышенной турбулентности по-

Рис. 22.9. Кривые со=/(Я) для неустойчивого русла.

тока, больших скоростей течения и резкого изменения их по ши­ рине реки, деформации русла за время измерения расхода и др. Все это необходимо учитывать при анализе материалов для под­ счета стока. Кроме того, необходимо проанализировать зависи­ мость со=/(Я) (рис. 22.9) и совмещенные поперечные профили русла.

Для вычисления стока рек с неустойчивым руслом применяются следующие способы:

1)построение системы временных кривых,

2)приведение кривой расходов к основному сечению,

3)способ Стаута,

4)интерполяция между измеренными расходами.

Построение системы временных кривых расходов производят в случае периодических изменений русла. Каждая кривая соответ­ ствует определенному состоянию русла. Отдельные кривые соеди­ няют переходными кривыми, освещающими периоды неустойчивого состояния русла при прохождении паводков. Построение системы временных кривых производят в следующем порядке:

— выделяют хронологически связанные группы точек измерен­ ных расходов, каждую из которых можно отнести к одной времен­ ной кривой;

— устанавливают сроки перехода с одной кривой на другую,

аследовательно, и сроки действия кривых;

—проводят кривые.

Схема построения временных кривых показана на рис. 22.10. Кривая 1 соответствует устойчивому состоянию русла до паводка. При. подъеме паводка происходил размыв русла; по измеренным в этот период расходам проведена кривая 2. При высоких уров-

282

нях расходы не измерялись. По измеренным расходам на спаде паводка проведена кривая 3. Обе ветви (2 и 3) соединены пере­ ходной кривой, показанной пунктиром (в этот период происходил дальнейший размыв русла). После спада паводка зависимость Q=f(H) снова выражается однозначной кривой 4, но положение

ется в случае, когда деформации русла носят характер лишь вер­ тикального смещения без изменения уклона водной поверхности (в этом случае возможно также применение временных кривых). Для удобства применения этого способа желательно иметь данные промеров в периоды между измерениями расходов. Профили створа, полученные при измерении расходов и по промерам, сопо­ ставляют между собой и из них выбирают на глаз средний по глу­

вать, чтобы измеренные уровни воды не оказались ниже самой низ­ кой точки дна на профиле.

точек. Затем строят хронологический график поправок, который на­ зывается «кривая поправок уровня на деформацию водного сече­ ния». Поправки на графике откладывают в сторону, противопо­ ложную отклонению соответствующих точек от кривой площадей основного сечения.

После этого для каждого измеренного расхода по кривой по­

283-

Окончательно кривую расходов строят по измеренным расходам

с частым чередованием паводков и происходят непрерывно, что затрудняет построение временных кривых расходов.

а)

Рис. 22.11. Схема приведения кривой расходов к основному сечению.

а — профиль основного сечения; б — кривая площадей основного сечения; / — пло­ щади, вычисленные по профилю основного сечения; 2 — площади, определенные при измерениях расходов воды; 3— площади, полученные по промерам; в — кривая поправок; г — кривая расходов с исправленными уровнями (приведенная кривая

ра с х о д о в ) .

Для вычисления ежедневных расходов делают следующие по­ строения (рис. 22.12):

284

правки Стаута АН для данного числа по хронологическому гра­ фику.

Интерполяцию между измеренными расходами применяют в случае непрерывной и интенсивной деформации русла и при до-

нсм а)

Нг-йН2

+ АН см

Рис. 22.12. Схема к построению стандартной кривой и графика поправок Стаута.

статочной частоте измерений расходов, позволяющей осветить ха­ рактерные переломы на графике A H = f ( T ) .

22.5. Переменный подпор

При наличии переменного подпора необходимо выявить его при­ чину и характер.

Для вычисления стока в условиях переменного подпора важное значение имеют надежные данные об уклонах водной поверхно­ сти; для определения ежедневных расходов в этом случае необхо­ димо располагать данными об ежедневных уклонах.

Для вычисления стока применяются следующие способы:

1)интерполяция между измеренными расходами,

2)построение кривых расходов неустойчивой связи при пере­ менном подпоре,

285

3)срезка подпорных уровней,

4)вычисление ежедневных расходов воды по кривой расходных характеристик,

5)вычисление ежедневных расходов по семейству кривых рас­

измеренных уклонов водной поверхности; при наличии надежно из­ меренных уклонов применяют четвертый и пятый способы.

Интерполяцию между измеренными расходами применяют при

Рис. 22.13. Схемы кривых расходов при переменном подпоре.

Построение кривых расходов неустойчивой связи при перемен­ ном подпоре рекомендуется при медленно изменяющемся подпоре в сочетании с быстрыми изменениями расхода.

Кривые связи при этом могут иметь сугубо индивидуальные очертания, поэтому для надежного их обоснования необходимы до­ статочно частые измерения расходов.

На рис. 22.13 а приведен пример временной кривой при под­ поре, вызванном стеснением живого сечения ниже створа и нося­ щем устойчивый характер; в этом случае кривая для периода под­ пора в верхней части приближается к кривой устойчивой связи.

На рис. 22.13 б показан пример временной кривой при подпоре, вызванном значительным, но постепенным повышением уровня воды ниже створа, когда при прохождении паводка через данный гидроствор в нем был подпор от паводка на главной реке.

Если кривая расходов неустойчивой связи достаточно обосно­ вана измеренными расходами, то за период подпора ежедневные расходы определяют по ней.

Срезка подпорных уровней применяется в случаях кратковре­ менных подпоров, вызывающих значительные подъемы уровня при медленно изменяющемся расходе, что может наблюдаться при на-

286