
книги из ГПНТБ / Поляков А.В. Водоотвод и дренаж на аэродромах
.pdf
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Т а б л и ц а |
I5a |
|
|
|
|
Максимальные количества |
осадков и максимальные интенсивности за интервалы |
|
||||||||||
V |
|
|
|
5, |
10, 15, |
20 |
мин и т .д . . |
|
|
|
|
|
||
(в первой строке указаны |
h мм, |
во |
второй 1 нм/мин и в третьей д |
л/сек на |
I га) |
|
||||||||
|
|
|||||||||||||
|
5 |
10 |
15 |
20 |
30 |
|
40 |
50 |
60 |
80 |
100 |
120 |
150 ' |
200 |
|
5,2 |
8,9 |
9,8 |
И , 7 |
13,8 |
15,1 |
15,2 |
15,2 |
15,2 |
15,2 |
1 5 ,4 |
15,7 |
15,7 |
|
2 ,0 |
1,04 |
0,89 |
0,65 |
0,58 |
0,46 |
|
0,38 |
0,30 |
0,25 |
0,19 |
0,15 |
0,13 |
0,1 |
0,079 |
|
173,2 |
148,2 |
108,9 |
97,5 |
76,7 |
63,0 |
50,7 |
42,3 |
31,7 |
25,3 |
21,4 |
17,4 |
13,1 |
|
|
4,7 |
6,8 |
8,0 |
■ 9,3 |
10,5 |
12,2 |
12,6 |
12,6 |
12,6 |
13,3 |
13,7 |
И . 2 |
14,2 |
|
1 , 0 |
0,94 |
0,68 |
0,53 |
0,46 |
0,35 |
|
0,30 |
0,25 |
0,21 |
0,16 |
0,13 |
0,11 |
0,095 |
0,071 |
|
156,8 |
113,2 |
88,9 |
77,5 |
58,4 |
50,8 |
42,0 |
35,0 |
26,2 |
22,2 |
19,0 |
15,8 |
11,8 |
|
|
3,5 |
5,3 |
6,2 |
6,8 |
7,5 |
|
7,8 |
8,8 |
8,8 |
8,8 |
8,8 |
10,1 |
10,6 |
10,6 |
0,50 |
0,70 |
0,53 |
0,41 |
0,34 |
0,25 |
|
0,19 |
0,18 |
0,15 |
0,11 |
0,088 |
0,084 |
0,071 |
0,053 |
|
116,7 |
88,3 |
68,9 |
56,6 |
41,6 |
32,5 |
29,3 |
24,4 |
18,3 |
14,7 |
14,0 |
11,8 |
8,8 |
|
|
2,7 |
4,3 |
4,9 |
5,2 |
5,4 |
|
5,5 |
5,5 |
5,6 |
5,8 |
5,8 |
5,8 |
5,8 |
5,8 |
0,33 |
0,54 |
0,43 |
0,33 |
0,26 |
0,18 |
|
0,14 |
0,11 |
0,093 |
0,073 |
0,058 |
0,048 |
0,039 |
0,029 |
|
90,0 |
71,6 |
54,5 |
43,3 |
30,0 |
22,9 |
18,3 |
15,6 |
12,1 |
9,7 |
8,1 |
6,5 |
4,8 |
161
к п , Кроме того, ввиду субъективноетм проведения линий,
отсутствует единое решение задачи. Субъективность в расположе нии линий и последуйцая неточность в установлении параметров
Д0 к п устраняются при определении данных параметров анали тически по способу наименьших квадратов.
|
t мин |
Рис.71. График к |
определению параметров Д0 и п в формуле |
^ = - |т г |
(пункта Оренбург) |
Метод наименьших квадратов позволяет находить по данным
наблюдений ( т .е . табл.15а) лишь одно положение линии расчет ных интенсивностей при вполне определенных, единственных зна
чениях Д0к п .
Сущность метода наименьших квадратов состоит в том, что
расчетная линия на графике проводится по данным наблюдений (то чек) из расчета минимального значения суммы квадратов отклоне ний данных наблюдений от положения расчетной линии. Иными ело-
162
вами, суш а квадратов отклонений величин наблюдений от вы численных по установленной зависимости (с найденными парамет рами) долина иметь минимальное значение. Этому единственному
положению линии на графике соответствуют только вполне опреде
ленные значения параметров |
й0 к |
п |
|
|
|
|||||||||
|
Пользуясь способом |
наименьших квадратов для |
зависимости |
|||||||||||
|
а |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Р определить |
ц= -jg- , вначале следует для каждого значения |
||||||||||||||
величину параметра |
п |
|
: |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
П Ц ^ И Ц Ц - к Ц |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
кП hjhljti - £ |
KjtiTZljti |
|
|
|||||||
где |
^ и |
ti |
- |
величины максимальных интенсивностей и соот |
||||||||||
|
|
|
|
ветствующие им продолжительности при опреде |
||||||||||
|
|
к |
|
ленном |
значении |
Р |
, взятые из |
таблЛ 5а; |
||||||
|
|
- количество взятых периодов продолжительности. |
||||||||||||
|
После определения |
п |
для разных |
р |
необходимо взять одно |
|||||||||
осредненное |
значение |
пср |
|
и при этой величине пср следует под |
||||||||||
считать значения |
параметра |
А0 |
: |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
П п ° |
|
|
к |
|
|
||
|
Обозначения те же, что и в формуле для определения п • |
|||||||||||||
|
Связь между величинами |
й0 |
и |
Р |
по методу ЛНИИГОЫ938 г |
|||||||||
выражается |
зависимостью |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
А0 = ju P m л/сек |
на |
I |
га |
или |
4 = ju / P /” |
мм/мин, |
|||||||
где |
ju. -, fi^m - |
параметры, |
|
постоянные для данного пункта и |
||||||||||
|
|
p |
характеризующие |
осадки в данной местности; |
||||||||||
|
A-it’iHM/s/ff параметр, |
равный интенсивности дождя продолжи |
||||||||||||
|
|
|
тельностью |
|
I мин при |
определенном значении р , |
||||||||
|
|
|
в мм/мин. |
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Значения |
ju. |
, |
juf |
и |
т |
можно получить графическим пу |
тем или более точно по способу |
наименьших квадратов. Для опре |
|||
деления ju;jUy и щ |
графическим |
путем |
нужно построить |
логариф |
мический график с |
нанесением величин |
Яд (или Д |
) при со |
|
|
|
|
|
163 |
|
ответствующих |
значениях |
Р |
.П о полученным точкам на графи |
|||
ке |
проводится |
прямая линия (ри с.72), |
уравнение которой и будет |
|||
выражать принятую ЛНИЖХом зависимость Д0 = f (V) ; |
||||||
|
lj 4=Zy fif + mltjp |
или |
A = ju1Pm. |
|||
|
Величину jut |
на графике можно получить из условия ju,=A |
||||
при |
V - I году. |
Значение |
щ |
равно |
тангенсу угла наклона пря |
|
мой линии к оси |
Р . |
|
|
|
Рис.72. |
График к определению параметров |
iu.t и т в формуле |
|||||||
|
|
Д= ju.jP!” |
(пункт Оренбург) |
J l |
|
||||
|
По методу |
наименьших квадратов |
т |
и |
fif |
подсчитываются по |
|||
формулам: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
к Е Ц |
|
lqPi-LlqALLlqPi |
|
|
_ |
Е Ц - т Е |
Igfy |
|
т = |
к Е ЦЪ ltjPi- П |
ЦР^Е ЦРс |
'> |
1 Я " |
х |
’ |
|||
где |
и |
PL |
- значения одноминутных интенсивностей и.соот |
||||||
|
|
|
ветствующих им периодов повторяемостей; |
|
х- количество взятых значений Ai (количество точек на графике).
В окончательной виде формулы для определения расчетных интенсивностей, получаемые по способу ЛНИИКХа1938 г . для ка
кого-либо пункта, выглядят следующим образом:
й |
М V m |
|
I |
га или |
A |
Mt |
— мм/мин. |
||
^ = -p f= -^ p -л/сек на |
|
|
|||||||
Например, |
для |
Оренбурга |
при |
р |
= 0,33-2 |
годам и |
t =5-150 мин |
||
|
5i2Pa,1i |
|
на I |
га |
или А= |
ялор°>и |
мм/мин. |
||
— f.0,72 |
л/сек |
|
— |
||||||
Подробный анализ |
получения формул расчетных интенсивностей |
способом ЛНИИКХапоказывает, что зависимость .связывающая вели
чины А и |
р , |
недостаточно совершенна. Закон изменения |
|
|
A =*f(P) в |
виде |
степенной функции A - juf Pm не |
обладает |
над |
лежащей гибкостью; экстраполяция подсчетов А |
при величинах |
Р , отличных от значений, принятых при обработке сведений
о дождях, малодостоверна. Ив графика рис.72 видно, что прямая на графике, соответствующая указанной зависимости, проводится
при значительном разбросе точек.
Более удачной зависимостью, связывающей величины А и V , является зависимость в виде показательной функции Р -гЮ аЛ , предложенная Государственным гидрологическим институтом (ГГИ)
в 1941 г . |
(Г.А.Алексеев ) . |
Эта зависимость может |
быть пред |
|
ставлена в |
виде: |
|
|
|
lijP - Ц г + аА |
■> |
A = --g -ly г + -^-1уР |
> |
|
|
A=A + B lqP |
мм/мин, |
|
|
где Д = --£-Цгж В = |
-jj- |
- параметры, характеризующие дож |
девые осадки в данной местности. |
|
|||
На полулогарифмическом графике зависимость ГГИ |
1941 г . |
|||
выражает уравнение |
прямой линии (рис.7 3 ). Прямая проводится |
|||
по точкам |
значений |
А |
, соответствующих различным |
Р . |
Из рис.73 |
видно, что закономерность изменения величин А и V |
|||
по зависимости ГГИ 1941 |
г . отражается более точно. |
Разброс |
||
точек относительно |
прямой иены е. Как показывает практика |
|||
проектирования, экстраполяция зависимости ГГИ 1941 |
г . на зна- |
165
чения Р , отличающиеся от принятых при обработке дождей, зна
чительно более надежна, чем экстраполяция зависимости ЛНИИКХа.
|
|
А -Д *В to Р * |
|
|
|
к |
|
||
|
|
=4 62*3,3» v |
W f <ми г |
f |
L |
tg 2 T - а |
|
||
|
|
|
|
|
, -C tg р |
|
|||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Т |
’ГГ |
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
* |
|
|
|
|
■ |
|
|
|
1 |
|
|
|
|
0,1 |
0,15 |
0,2 0,25 0,3 0,0 |
0,5 0,0 0,7(Щ0,9ф |
|
15 |
2,0 |
2,5 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
Рлет |
|
Рис.73. График к определению параметров |
Д и |
В в |
формуле |
||||||
|
A=A+Bl(jP (пункт Оренбург) |
|
|
|
|
|
|||
Применение |
зависимости |
А =Д +ВЦР |
в целом бояев' |
це |
|||||
лесообразно, чем зависимости |
А =р, Рт. |
|
|
|
|
|
|||
Значение параметров Д м |
В |
в зависимости ГГИ 1941 г . |
можно найти графически или по способу наименьших квадратов. В случав графического определения (рио.73)
й=А р.,г1 |
■ |
В * Д-&р*о; . |
||
По способу наименьших квадратов |
значения |
д и В опреде |
||
ляются с пошоцью формул: |
|
|
|
|
кТ. Ц Vj —С Aj TLPj |
|
|
EA j-BEPj |
|
к Е Ц Ъ Ц Ъ - Е Ч Ъ С Ц Ъ ’ |
|
Нш |
* |
Обозначения прежние.
Формула расчетных интенсивностей с использованием аавшсимости ГГИ 1941 г . будет иметь вид
166
Для рассмотренного нами примера (пункт Оренбург)
1 = - 3’62 +^'72 |
мм/мин или у= |
603 + 550 lg Р |
л/сек на I г а . |
{ 0,73 |
Точность подсчетов расчетных интенсивностей по полученным
формулам в значительной степени зависит от числа лет, за кото рые обрабатываются сведения о довдях. Для ориентировочной .
оценки точности определения расчетных интенсивностей по фор
мулам можно воспользоваться зависимостью, предложенной М.В.Мо локовым [15] :
|
|
Co.=2i({-0,60l^)^V |
%, |
|
|
|
||
где |
С#- вероятная ошибка, или коэффициент изменчивости |
ин |
||||||
|
|
тенсивностей, |
в %; |
|
|
|
|
|
|
N - число лет наблюдений; |
|
|
|
|
|
||
|
V - период повторяемости расчетных интенсивностей |
в го- |
||||||
|
|
дах. |
|
|
|
|
|
|
|
Фориула U.В.Молокова номографирована (рис.7 4 ). Из графи |
|||||||
ка |
рис.74 видно, что для определения интенсивностей с точ |
|||||||
ностью |
5% в диапазоне |
Р = 0,2 |
- |
0,5 |
года |
необходимое |
коли |
|
чество |
лет наблюдений должно быть |
10 - |
15 |
лет. |
|
Получение формул расчетных интенсивностей дождей по спо собу ЛНМКХа1938 г . достаточно трудоемко и возможно линь, как
видим, при наличии многолетних записей дождей местных метео
рологических станций. В готовом виде эти формулы получены толь
ко для 34 пунктов территории Союза.
При отсутствии необходимости и невозможности получения
формул расчетных интенсивностей способом ЛНИИКХа1938 г . сле
дует пользоваться другими способами для определения расчетных интенсивностей. К таким способам относятся способ Государст венного гидрологического института 1941 г . (ГГИ 1941 г .) и
способ Ленинградского научно-исследовательского института
Академии коммунального хозяйства 1949 г . (ЛНИИАЮ&1949 г . ) .
167
Рис.74. График для оценки точности подсчетов расчетных интенсивностей в зависимости от числа лет наблюдений (составлен по формуле И.В.Молокова)
Для аэродромных расчетов следует отдать предпочтение вто
рому способу.
Рассмотрим эти способы.
Способ ГГИ 1941 г . Г4; 25~\ . Способ разработан Г.А.Алек
сеевым и другими под руководством Д.Л.Соколовского. Способ
получил широкое распространение в практике расчетов дождевого
стока. Так же, как и способ ЛНИИКХа1938 г . , способ ГГИ 1941 г .
базируется на использовании расшифрованных записей дождей са мопишущих дождемеров. Осадки расшифровывались по пятиминутным
интервалам. Всего в ГГИ было расшифровано с лент дождемеров-
самописцев более 16000 записей по 627 метеостанциям СССР. Рас шифровке и последующей обработке путем выборки максимальных
интенсивностей за интервалы 5, 10, 15 и т .д . минут подверга
лись лишь дожди и части дождей, относящиеся по норнам Ю.Э.Бер
га к ливням. Продолжительность ливней ограничивалась при этом интенсивностью 0,08 мм/мин. Считалось, что осадки с текущей интенсивностью 0,08 мм/мин и менее полностью впитываются поч
вой и стока не дают.
|
168 |
|
Основным отличием способа ГГИ 1941 г . ох способа получения |
формул расчетных интенсивностей по методике ЛНИИКХа1938 г . |
|
является использование в опособе ГГИ 1941 г . в качестве исход |
|
ных данных линь "ливневых", как правило, кратковременных перио |
|
дов |
дождей (5-20 мин). Кроме того, в способе ГГИ 1941 г . не |
предусматривался учет "условных интенсивностей" (по Н.Н.Бело- |
|
в у ), |
отражающих сток с водосборов после окончания коротких лив |
ней. |
' |
На основе графической и аналитической обработки большого количества данных о ливнях в ГГИ была получена для всей терри
тории СССР обобщенная формула расчетных интенсивностей
А |
|
А+ВЦР |
|
|
тлф+вцр) . |
|
|
|
ъ п р — |
“ |
/ t o ™ * 9” — (t + i)i |
л / с в к г а 1 г |
|
где ( |
I |
у - |
расчетные |
интенсивности ливней продолжитель |
||
|
|
|
ностью |
t |
минут при периоде |
повторяемости |
&=A+BljPкм/мин - |
Р лет; |
|
|
|||
параметр, равный интенсивности одноминутного |
||||||
|
Л и В - |
дождя при каком-либо значении Р ; |
||||
|
параметры |
характеризующие |
ливни в данной |
|||
|
|
|
местности; |
|
|
п*%*0,67~ показатель степени при t , характеризующий изменение интенсивности ливней по времени.
По предложению Г.А.Алексеева в способе ГГИ 1941 г . была
использована знакомая уже нам показательная зависимость, свя зывающая повторяемость и интенсивность ливней:
р = г !0 ал = гЮа‘Г .
После преобразований
1уР = lyr + a it n ;
где Д---£-Цг\ В |
и А=А+ВЦР мм/мин. |
Параметры Л ж В |
подсчитаны З.П.Богомазовой * З.П.Пет |
ровой для 189 пунктов территории СССР при периодах наблюдения за дождями от 4 до 39 лет.
|
|
|
|
|
|
|
|
169 |
|
|
|
|
|
|
Параметры |
й |
ж |
В |
даются в |
таблицах или в виде карто |
|||||||||
грамм (приложение 2 ) . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Введение в |
знаменатель формулы ГГИ 1941 г . единицы, |
в |
ви |
|||||||||||
де слагаемого |
к величине |
t |
вызвано главно! образом теорети |
|||||||||||
ческими соображениями. Бели в |
знаменателе |
формулы будет |
t n , |
|||||||||||
то при |
t = |
0 |
i |
= |
«о |
. |
При практическом использовании фор |
|||||||
мулы эту единицу не следует принимать во внимание, |
так |
как при |
||||||||||||
t » 8 - 1 0 |
мин она перестает отражаться |
на результатах под |
||||||||||||
счетов. |
|
|
|
|
|
|
|
|
п |
|
|
|
|
|
Величина |
показателя степени |
получена ГГИ |
в пределах |
|||||||||||
от 0,5 до 0,76 . Для удобства |
расчетов |
и обобщений значение |
/7 |
|||||||||||
было принято для всей территории СССР одинаковым, |
равным |
2/3 |
||||||||||||
или 0,67 . |
|
|
|
|
|
|
значения п |
|
„ |
|
|
|||
По способу ЛНИИЮЫ938 г . |
для 34 |
пунктов Сою |
||||||||||||
за были получены в |
пределах 0,62 |
- 0,78 . |
|
|
|
|
||||||||
Ввиду наличия параметров |
й |
ж |
В |
для большого числа |
||||||||||
пунктов |
территории СССР и принятия удачной зависимости |
b=f(P) , |
позволяющей осуществлять экстраполяцию подсчетов на значения |
||
р , даже превышающие число лет! наблюдений, способ ГГИ 1941 |
г . |
|
является весьма распространенным до настоящего времени. При |
|
|
меняется он и при |
расчете водоотводных систем на аэродромах. |
|
К недостаткам |
способа следует отнести: |
|
1. Так как выводы ГГИ основаны на результатах обработки |
|
одних лишь редко выпадающих кратковременных ливневых частей дождей и при полном неучете "условных интенсивностей", то под
счеты расчетных интенсивностей по этому способу для часто по
вторяющихся дождей (например, Р = 0,2 - 0,5 года) будут иметь
погрешность. Точность подсчетов будет часто зависеть только от экстраполяционных свойств формулы ГГИ 1941 г . А определе
ние расчетных интенсивностей при Р = 0,2 * |
0,5 |
года как раз |
и необходимо при расчете водоотводных систем |
на |
аэродромах. |
Подсчеты |
интенсивностей по |
способу ГГИ 1941 г . следует |
||
в основном производить в |
случае |
Р >/ I году. |
||
2 . Принятие для всей |
обширной территории СССР одного осред- |
|||
невного значения |
п * 0,67 нежелательно. Фактически показа |
|||
тель степени |
п |
, отражающий характер изменения интенсивности |
с увеличением продолжительности, изменяется для территории Сою
за в пределах 0,5 - 0 ,8 .
3. Для многих пунктов Союза выводы ГГИ основаны на недо
статочно длительных наблюдениях.