28. З яких причин відбувається трансформація паводкової хвилі в руслі.

Трансформація поверхневої хвилі відбувається з таких причин:

• існування різниці між швидкістю та уклоном на підйомі та спаді повеневої хвилі;

• наявність русло заплавного регулювання;

• регулювання стоку берегами.

Частково трансформацію можна урахувати за допомогою третьої змінної. Чим більше наповнення русла, тим менше трансформація. Характеристикою наповнення русла може бути рівень у нижньому створі H_H,t або середня витрата на ділянці Q_cep на дату випуску прогнозу t:

Q_cep = , де - витрата води у верхньому створі у момент часу t; - витрата води у нижньому створі у момент часу t.

29. Лінійні і нелінійні моделі трансформації паводкових хвиль.

Закономірності руху води у руслах при проходженні паводку (несталий рух) описується система рівнянь нерозривності і рівняння руху без інерційних членів ,

де - об’єм води на ділянці русла довжиною L; - витрати води в вихідному та вхідному створі; - боковий приплив на всій ділянці русла; - середньозважена витрата води на ділянці річки рівняння (2) є крива об’ємів води.

Відмінність методів для розрахунку паводкової хвилі полягає у формулі (2) – при лінійній апроксимації кривої об’ємів використовуються лінійні моделі трансформації. При нелінійній формі – нелінійні види трансформації.

До лінійних моделей, які найбільш часто використовуються в практиці відносяться методи Калініна-Мелікова, Маскінгам, інтеграл Дюамеля. Нелінійні – це побудова кривих об’ємів визначення витрат води у нижньому створі.

1. Нелінійні моделі використовуються при не лінійності кривої , іноді для таких кривих застосовують частково лінійну апроксимацію для врахування не лінійності:

1.1 Визначення запасів води в річковій мережі. Запас води в річковій мережі – це кількість води , яка знаходиться в цій мережі в даний момент часу. Об’єм води в річковій мережі ( за Р.О Нежеховським) включає W=W_кр+W_cep+W_др, (3)

де W_кр ,W_cep ,W_др – запаси води крупної, середньої та дрібної мережі. На практиці визначення W за формулою (3) неможливе. Запас води в русловій мережі зазвичай застосовують як суму W на всіх ділянках цієї мережі: W=W₁+W₂+…+W_n=.

Розглянемо річкову мережу

Розрахунок W ведеться по ділянках припускаючи лінійну зміну гідрометричних і морфо метричних величин по довжині річки, що можливе лише для коротких слабко припливних ділянках річок. Розібємо річкову мережу на ділянки. Обєм води в русловій мережі можна визначити за допомогою кривих об’ємів, що побудовані на ділянках річок по даних:

• Морфо метричних характеристиках(морфо метричні методи) ;

• Гідрометричних (гідрометричні методи).

2. Лінійні моделі трансформації паводкової хвилі для безприпливних ділянок річок.

В природних умовах найбільш менш довгих ділянок річок розглянута безприпливна ділянка. Крива витрат води не є однозначною,тобто витрата води є функцією ухилу води Q=f(H,i) (4)

Н_уст – сталий рух; Н_неуст – несталий рух при проходженні паводку; L- найбільш довгих ділянок річок. Дану ділянку річки довжиною L розібєм на п розрахункових ділянок для кожної з яких приймемо лінійну модель руху паводку, тобто Q=f(H).

Система рівнянь, що дозволяє визначити рівні або витрати води в замикаючому створі матимуть вигляд:

де К – параметр для визначення середньозваженої витрати води .

Процес руху води розглядається:

1. Проходження паводків як через каскад водосховищ, ці водосховища лінійні для яких однозначно пов'язаний з витратою води у нижньому створі.

2. Кожне таке умовне водосховище – це характерна ділянка русла. Кількість ділянок дорівнює п, для кожної ділянки характерним є:

А) витрата води в кінці ділянки однозначно пов’язана з витратою води в середині ділянки Q_H=f();

Б) обєм води на ділянці однозначно пов'язаний з витратою води в кінці ділянки = f(Q_H);

В) час добігання на ділянках =const. На рисунку довжина характерної ділянки l. Час добігання є параметр кривої об’ємів = f(Н)і відповідає середньому часу добігання для і-ї розрахункової ділянки.

3) Врахування трансформації паводка ведеться за допомогою функції добігання або функції трансформації r(). Функція трансформації показує послідовність добігання до нижнього створу порцій води, що пройшли через верхній створ за час Δt.

Фізичний зміст функції трансформації

Графічний вигляд r() трансформації. Властивості функції трансформації такі:

• Функція трансформації має максимум і при збільшені часу t прямує до нуля;

• Площа фігури, що обмежує функція r=1, або сума ординат Ця властивість виражає властивість збереження об’єму води на ділянці;

• Визначення функції r ведеться за формулою, яка була одержана в методі Калініна-Мілюкова: r()= ,

де – розрахункова частина часу, - час добігання, п – кількість характерних ділянок, - момент часу.