Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы гидрологии. Учебное пособие для СПО
.pdf
δ
лее чем в пять раз при F ≥ 1000 км2 и в 10 раз при F < 1000 км2. Полученный по формуле (94) коэффициент дружности аналога (или среднее значение
по нескольким аналогам) подставляют в формулу
K
0
(91) для вычисления расчетного максимума неизученной реки.
7.1. Расчет максимальных расходов талых вод горных рек
Расчетный максимальный расход талых вод определяется по формуле:
⋅⋅
FhK
p
)1(
+
δ
⋅
.
1
15,0
(95)
Величину K
0
=
Q
p
F
определяют по таблице в зависимости от средней
0
высоты бассейна для различных географических горных районов.
Значение K
можно также получить из формулы (94) для аналога,
0
а затем полученное значение подставить в формулу (95). Расчет слоя
весеннего половодья заданной обеспеченности h
выполняется так
p
же, как и для равнинных рек по трем параметрам h
чения h
мают по соотношению: C
и Cvh определяют по картам изолиний; величину CSh прини-
N
= З – 4Cvh. Величину
sh
, Cvh и CS·h. Зна-
N
определяют по
1
формуле (92).
7.2. Построение гидрографа половодья
В соответствии с СП 33-101-2003 построение расчетного гидрографа половодья можно выполнить двумя способами: по аналогу –
путем пересчета координат гидрографа аналога в координаты расчетного гидрографа и по типовому уравнению Г.А. Алексеева [4, 17].
Расчет гидрографа половодья по аналогу. В качестве модели
для построения расчетного гидрографа принимается гидрограф аналога с высоким максимальным расходом и слоем стока, близким к
расчетному слою заданной обеспеченности. Гидрограф строится по
текущим координатам Q
и ti, по следующим соотношениям:
i
Q
py
Q
101
,
px
QQ ⋅=
ixiy
(96)
λ
λ
f
h
py
Ktt
oxixiy
где
Q и iyt – текущие координаты расчетного гидрографа (м
iy
,
⋅⋅=
′
q
py
тки);
(97)
3
/с, су-
Q
ix
и
– текущие координаты гидрографа модели аналога (м3/с,
t
ix
сутки);
Q
′
и
py
′
Q
– соответственно средние суточные максимальные рас-
px
ходы заданной обеспеченности расчетного створа и аналога, м
– коэффициент дружности половодья аналога;
К
ох
′
q
– максимальный средний суточный модуль в расчетном ство-
py
2
ре, л/с с 1 км
h
– слой стока заданной обеспеченности за период половодья,
py
;
мм.
7.3. Расчет гидрографа весеннего половодья по уравнению
Г.А. Алексеева
Типовое уравнение, описывающее волну половодья, имеет сле-
3
/с;
дующий вид:
−
y
= ,
x
(98)
2
x
)1(10−
a
где у и х – относительные координаты гидрографа;
Q
y′=
l
– ординаты расчетного гидрографа
Q
p
′
выраженные в долях
Q
i
,
среднего суточного максимального расхода заданной обеспеченности;
t
i
x =
должительности подъема t
– абсциссы расчетного гидрографа в долях от условной про-
t
n
;
n
а – параметр, зависящий от коэффициента формы гидрографа
a = .
)(
102
λ
ω
ω
ω
′
tQ
⋅
np
λ
=
1000
.
Fh
⋅⋅
p
(99)
Каждому значению формы гидрографа (
) соответствует опреде-
ленная величина коэффициента несимметричности гидрографа половодья (K
где
h
):
s
h
n
= ,
K
s
h
– слой стока за период подъема половодья, мм;
n
(100)
h – суммарный слой стока за половодье.
Величина
определяется по аналогу, преимущественно по дан-
K
s
ным, относящимся к одновершинным, наиболее высоким половодьям. Практически
может быть получен по гидрографу наиболее вы-
K
s
сокого половодья по аналогу следующим образом:
K
=
s
1
,
ωω
+
21
(101)
где
1
и
– соответственно площади гидрографа за период от начала
2
подъема до максимума и от максимума до конца спада.
В зависимости от K
по таблице Г.А. Алексеева определяются ве-
s
личины относительных координат гидрографа половодья.
Продолжительность подъема половодья вычисляется по формуле:
Fh
Q
⋅⋅
p
.
′
p
(102)
1000
t
=
n
Продолжительность подъема половодья можно получить при помощи специального графика в зависимости от коэффициента дружности и коэффициента несимметричности половодья (рис. 32).
Полученные относительные значения координат гидрографа пересчитываются в абсолютные путем умножения ординаты (у) на максимальный средний суточный расход заданной обеспеченности (Q'
p
)
и абсциссы (х) на продолжительность подъема половодья (
).
t
n
Расчет максимальных расходов дождевых паводков. При наличии многолетних наблюдений за дождевыми максимумами вы-
103
ϕ
ϕ
f
числение расчетного максимума заданной обеспеченности производится общеизвестным методом: определяются по тем же формулам,
что и для максимального стока талых вод, параметры аналитической
кривой обеспеченности (Q
ся Q
%. При недостаточно длинных рядах наблюдений параметры
gP
, Cvg и Csg) и на их основании вычисляет-
gN
кривых обеспеченности обычно приводят к многолетнему периоду,
однако в связи с тем, что ливни на водосборах выпадают не синхронно, приведение Q
, Cvg и Csg к длительному периоду обычно не произ-
g
водится за исключением рек Дальнего Востока и иногда рек Прибалтики и северо-запада Европейской территории России [9, 10, 17]. Для
этих районов при наличии хорошего аналога строятся графики связи
равнообеспеченных дождевых максимумов или слоев за период паводка короткорядного пункта и аналога, которые используются затем
для
определения параметров аналитической кривой обеспеченности
графоаналитическим методом Г.А. Алексеева (см. п. 5 и максимальный сток талых вод).
При отсутствии данных наблюдений расчеты выполняются
в основном тремя методами: по слою осадков и величине потерь на
инфильтрацию, по районным эмпирическим формулам на основе
суммарного учета основных факторов формирования максимального
стока, по формуле
Расчет по слою осадков выполняется по формуле Д.Л. Соколовского:
предельной интенсивности стока.
⋅⋅⋅
Q
28,0
= f
Т
t
n
FH
δδδ
⋅⋅⋅⋅
,
321max
(103)
где 0,28 – коэффициент размерности;
– слой осадков за расчетный ливень продолжительностью Т
H
Т
часов, мм;
– коэффициент стока;
– продолжительность подъема паводка, принимаемая равной
t
n
времени добегания, т;
– коэффициент формы гидрографа;
104
δ
δ
δ
γ
δ
γ
δ
δ
– коэффициент снижения максимального расхода за счет влия-
1
ния озер и болот:
01
ffK
б
(104)
,
)120,0lg(1
+−⋅−=
где
и
f
0
– площадь озер и болот в процентах от площади водосбо-
f
б
ра;
К – коэффициент, изменяющийся в пределах 0,6÷0,8;
– коэффициент, учитывающий влияние леса и песчаных почв;
2
,
)1lg(1
f+⋅−=
где
0,3÷0,4;
– для лесных почв равно 0,2÷0,3, для песчаных под лесом –
1
– коэффициент учета руслового регулирования; при отсут-
3
ствии материалов наблюдений
12 л
=1.
3
(105)
Рис. 32. Номограмма для определения продолжительности подъема половодья
105
Расчет максимальных расходов с учетом времени добегания ливневых осадков выполняется по формуле Г.А. Алексеева, основанной
на теории изохрон:
max
rBhVQ ⋅⋅⋅=
(106)
,
где V – скорость добегания воды по руслу, м/с;
h – слой стока в период паводка, мм;
B – средняя ширина водосбора, км:
F
B =
;
L
(107)
L – длина главного водостока, км;
r – коэффициент зарегулированности максимального стока озера-
ми и прудами:
f
+
1
оз
,
f
25,01
+
оз
где
r
=
– общая площадь озер и прудов в долях от площади водосбора.
f
оз
Скорость добегания воды по руслу определяется по формуле:
1
1
3
4
QIaV ⋅⋅= ,
max
где I – уклон водостока в промилле;
а – параметр, значение которого определяется в зависимости от
коэффициента шероховатости (п) по формуле:
3
⋅⋅=n
4
.
1
a
15,0
20
Так как для вычисления скорости добегания необходимо знать
(108)
(109)
(110)
, то расчет по формуле (106) ведется методом последовательного
Q
max
приближения. В первом приближении принимают V = 0,5 м/с.
Слой стока в период паводка h определяют по аналогу и подставляют в формулу (106).
Расчет по районным эмпирическим формулам. В 1970 г.
А.И. Чеботарев и Б.И. Серпик предложили формулу для вычисления
дождевых максимумов для
степной зонах и более 200 км
водосборов более 50 км2 в лесной и лесо-
2
– в степной зоне:
106
δ
δ
λ
λ
λ
λδϕ
n
200
F
F
,
λδδ
⋅⋅⋅⋅
p
21200
qQ
⋅=
p
где
Q – расчетный мгновенный максимальный расход воды заданной
p
обеспеченности, м
3
/с;
(111)
q
200
приведенный к площади водосбора 200 км
модуль максимального расхода воды 1 % обеспеченности,
–
2
, л/с км2. Величина
определяется по карте изолиний;
n
200
– коэффициент редукции максимального модуля стока;
F
п – показатель степени редукции (уменьшения) модуля максимального стока, определяемый по карте;
– коэффициент, учитывающий влияние озерности, определяется
1
по формуле (104);
– коэффициент, учитывающий влияние леса, определяется по
2
формуле (105);
– переходный коэффициент от обеспеченности 1 % к другим
p
обеспеченностям.
q
200
По значению
каждому из которых значения
территория России разделена на 6 районов, по
p1
даны для обеспеченностей: 0,1; 0,3;
2; 5; 10; 25 %.
Широкое распространение имеет приближенная эмпирическая
формула Д.Л. Соколовского, Б.В. Полякова и А.В. Огиевского:
FBQ
где В
,
pp=max
– элементарный максимальный модуль притока заданной обес-
р
(112)
печенности, рекомендованный Д.Л. Соколовским по укрупненным
зонам. Для лесостепной и степной зоны европейской части России
значения параметра В уточнены К.П. Воскресенским.
Для расчета дождевых максимумов малых водосборов (F < 200
2
) рекомендована формула предельной интенсивности стока:
км
FHAQ
⋅⋅⋅⋅⋅=
,
pp
1%1%1
(113)
107
ϕ
λ
λ
δ
ϕ
τ
τ
где
– суточный слой осадков вероятностью превышения
H
%1
р=1 %. Определяются по карте, приведенной в [14];
– коэффициент стока в период паводка. Определяется по табли-
цам, опубликованным в [14] в зависимости от характера почвогрунтов, слагающих водосбор, суточного слоя осадков
и площади во-
H
%1
досбора;
– переходный коэффициент от вероятности превышения
p
р = 1 % к расчетной вероятности. Величина
определяется по таб-
p
лице, в зависимости от физико-географического района, в котором
находится неизученная река.
– максимальный модуль стока (при
A
%1
лях от произведения (
H
):
%1
A⋅=
%1
ϕ
q
%1
,
H
%1
= 1), выраженный в до-
1
(114)
где
– максимальный модуль стока 1%-ной обеспеченности.
q
%1
Величина
определяется по таблице, приведенной в [14], в за-
A
%1
висимости от:
а) гидроморфометрической характеристики русла Ф
б) времени склонового добегания
ск
;
;
Р
в) типа кривых редукции осадков, приведенных в [14].
Гидроморфометрическая характеристика русла реки вычисляется
по формуле:
Ф
=
p
1
3
Время склонового добегания
1000
L
⋅
1
4
HFIm
⋅⋅⋅
ϕ
устанавливается по СП 33-101-
ск
.
1
4
)(
%1
(115)
2003, в зависимости от гидроморфометрической характеристики
склонов Ф
и типа кривых редукции осадков. Величина Фск опреде-
ск
ляется по формуле:
108
τ
1
2
)1000(
l
ск
⋅
,
1
4
HIm
⋅⋅
ϕ
1
2
)(
%1
(116)
Ф
ск
=
1
где l – средняя длина склонов, определяемая приближенно по формуле:
1
=
Bl
, км,
(117)
2
где В – средняя ширина водосбора, км (формула 108);
– коэффициент шероховатости склонов, определяемый по таб-
m
1
лице 11 [15] в зависимости от характеристики поверхности склонов и
характера растительного покрова.
Для водосборов площадью более 10 км продолжительность склонового добегания
при отсутствии данных может быть принята для
ск
разных географических зон следующей (таблица 6).
Таблица 6
Величина времени добегания
Географическая зона Значения, мин
лесной и тундровой зон
- незаболоченные бассейны 80÷100
- заболоченные бассейны 150
лесостепной 40÷60
степной и сухостепной 20÷40
полупустынной 10÷15
в горных районах 10÷60
При относительно пересеченном рельефе или небольшой залесенности, скальных грунтах принимается нижний предел, при плоских
или заросших склонах, горных склонах, покрытых слоем делювия, –
верхний предел значений времени склонового добегания.
Для мельчайшей ручейковой сети с неясно выраженным тальвегом максимальный модуль стока определяется по таблице, приведенной в [14] в зависимости от склонового
добегания.
109
δλϕ
τ
ψ
τ
ψ
τ
τ
τ
ϕ
ϕ
ϕ
Если имеются многолетние наблюдения на малых реках-аналогах,
величина модуля стока
где
где
– ордината кривой редукции осадков, представляющая
)(
a
δ
q
может быть вычислена по формуле:
p
ϕ
H
)(
HAq
)(
=⋅
a
%1
⋅⋅⋅=
1%1%1
pap
,
q
%1
)(67,16
δ
,
δτψ
⋅⋅⋅
aa
1
(118)
(119)
собой среднюю интенсивность осадков за расчетное время добегания
в долях от суточной величины осадков, вероятности превышения
р = 1 %.
– определяется по таблице, приведенной в [14];
)(67,16
⋅⋅
a
δ
– расчетное время добегания, определяемое по формуле:
a
δ
1,1
δ
2,1
τττ
⋅⋅= ,
а
скpaa
(120)
где
– время руслового добегания, определяемое по формуле:
pa
l
=
1000
τ
pa
⋅
a
1
1
3
4
⋅⋅⋅
.
1
4
qFIm
aaaa
%1
Индекс а во всех формулах означает, что данная величина относится к реке-аналогу. Время склонового добегания
по ранее изложенной рекомендации; при F < 10 км
по ранее вычисленной величине
таблице.
денной в [14], при
для расчетного створа определяется по таблице, приве-
A
%1
=
)(%1H
H )(
%1
.
a
и Фсk по соответствующей
)(%1H⋅
Гидроморфометрическая характеристика русла Ф
определяется
а ск
2
оно уточняется
вычисляется по
р
формуле:
1000
Ф
=
l
p
1
1
3
4
HFIm
⋅⋅⋅
ϕ
.
1
4
)(
%1
a
(121)
(122)
110
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]