Вычисление стока при ледовых явлениях

Наличие ледовых явлений нарушает гидравлический режим реки, имевший место при свободном ее состоянии. Ледяные образования, в частности ледяной покров, уменьшают площадь живого сечения, увеличивают шероховатость русла. Движение льда в период ледохода, образование заторов, зажоров вызывают переменный подпор. Полыньи способствуют образованию внутриводного льда и скоплениям его на участках реки ниже по течению.

В этих условиях не удается получить достаточно устойчивую зависимость Q=f(H) и поэтому возникает необходимость в применении иных способов подсчета стока. Наибольшее распространение в этих случаях находит способ интерполяции между измеренными расходами воды (рис.8.6.) и способ переходных коэффициентов, рассматриваемых ниже.

Интерполяция между измеренными расходами

Применение этого способа возможно при наличии частых измерений расходов - не менее 5—6 расходов в месяц. По данным измерения расходов составляется хронологический график изменения расходов во времени. По наложенным на график точкам расходов проводится плавная кривая — гидрограф, или зависимость Q = f(Т). При резком отклонении отдельных точек от общего направления кривой следует произвести анализ причин этого, используя комплексный график. Вполне возможно, что причиной отклонений может быть повышение температуры до оттепели, в результате чего происходит увеличение стока и отклонение точек вверх на графике Q=f(T). Такая же картина возможна при наличии попусков. Ежедневные расходы воды определяются графически по кривой Q=f(T), т. е. путем криволинейной интерполяции.

Рис. 8.6. Интерполяция между измеренными расходами.

Построение хронологического графика зимних переходных коэффициентов

Вычисление ежедневных расходов воды с использованием зимних переходных коэффициентов (Кзим) основано на эмпирически установленном факте несколько меньшей изменчивости во времени отношения по сравнению с измеренной величиной расхода воды.

Для вычисления стока строится хронологический график Кзим=f(Т). Для каждого измеренного при ледяном покрове расхода воды по летней кривой Q=f((H) определяется величина расхода при свободном русле при том же уровне, а по ним вычисляется величина коэффициента К зим (рис. 8.7.). В результате наложения на график полученных величин Кзим и соединения их получаем плавную кривую. Обычно график Кзим=f(Т) строится в составе комплексного графика, пример которого показан на рис. 8.7. На этом графике, помимо Кзим=f(Т), наносятся кривые хода тем­пературы воздуха, уровня воды и толщины льда. Такой график представляет удобство для анализа изменений коэффициента Кзим.

При недостаточном количестве измеренных расходов в периоды осеннего и весеннего ледоходов кривая Кзим=f(Т) экстраполируется на концах, при этом принимается, что в последний день редкого осеннего и первый день редкого весеннего ледоходов Kзим = 1. Ежедневные расходы воды при ледовых явлениях определяются по летней кривой расходов с поправкой на Кзим: Q_зим = Q_св К_зим. Величины Кзим принимаются по графику Кзим =f(Т) для каждого дня.

Рис. 8.7. Схема к построению и анализу графика Кзим=f(Т)

Построение кривой расходов и вычисление стока при зарастании русла

Водная растительность уменьшает площадь живого сечения и увеличивает сопротивление движению воды, вследствие чего пропускная способность русла уменьшается, возникает подпор. По сравнению с незаросшим руслом в русле, заросшем водной рас­тительностью, при одинаковых уровнях проходят меньшие расходы. Наибольшее стеснение русла наблюдается в период полного развития растений; в периоды начального роста и отмирания водной растительности влияние ее на движение потока, сказывается в меньшей степени. Начало вегетации наблюдается после спада весеннего половодья; полное отмирание водной растительности происходит только с началом ледовых явлений.

Основным способом вычисления стока в данном случае является применение хронологического графика переходных коэффициентов, выражающих отношение расходов в зарастающем русле к расходам в свободном русле при тех же уровнях Кзар= .

Кроме того, применяется вычисление стока по кривым расхо­дов при зарастании русла. В отдельных случаях применяется интерполяция между измеренными расходами.

Вычисление стока по хронологическому графику переходных коэффициентов

Этот способ применяется при малых колебаниях расхода воды. Для каждого расхода, измеренного при заросшем русле, вычисляется переходный коэффициент:

Кзар= , (8.5.)

где Qзар — измеренный расход;

Qсв — расход, снятый с кривой расходов свободного русла при том же уровне.

По полученному ряду значений Кзар строится график Кзар=f(Т), обычно в составе комплексного графика (рис 8.8.).

Рис.8.8. Схема к вычислению стока при зарастании русла.

Ежедневные расходы воды определяются по кривой расходов для свободного русла, а затем вводится поправка на зарастание Qзар = Qсв х Кзар.

Величина переходного коэффициента Кзар для каждого дня определяется по графику Кзар=f(Т).

Вычисленные расходы воды за все периоды года в разрезе суток оформляются в таблицу 8.7. Все таблицы по всем водомерным постам одного и того бассейна моря, куда они впадают, образуют Гидрологический Ежегодник за рассматриваемый год. Таким образом, вычисляется сток по всем постам, находящимся на территории России. По всем расчетным ведомостям «Ежедневные расходы воды» вычисляются среднедекадные значения, среднемесячные, высшие и низшие значения расходов воды, а также среднегодовой расход.

Таблица 8.7.

Таблица ежедневных расходов воды р. Вычегда, с. Помоздино F= 4660 км²

Дата	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
1	20,3	19,7	19,9	22,0	362	53,3	44,6	18,4	31,6	30,0	29,0	51,2
2	19,9	19,7	19,7	22,0	411	51,0	37,1	18,4	32,7	30,0	28,7	47,1
3	20,3	19,7	20,2	22,0	420	47,5	32,7	18,4	32,7	31,6	27,6	42,2
4	19,9	20,0	21,1	22,5	376	45,2	31,0	17,9	32,7	37,1	26,7	37,1
5	19,9	20,0	21,5	22,5	326	44,0	30,5	17,9	31,0	49,2	26,7	33,9
6	19,9	20,0	21,8	23,1	281	40,5	31,6	17,3	29,4	61,6	25,6	31,7
7	19,9	20,0	21,8	23,9	225	38,2	30,5	17,3	28,3	72,0	25,6	30,8
8	19,9	20,3	22,0	24,8	172	37,6	28,9	17,3	27,2	71,4	25,6	30,2
9	19,5	20,3	22,0	24,8	142	36,0	26,7	17,3	26,1	66,3	25,9	29,0
10	19,5	20,3	22,2	24,8	122	34,9	24,5	17,3	25,0	60,4	26,2	28,4
сред	19,9	20,0	21,2	23,2	284	42,8	31,8	17,8	29,7	51,0	26,8	36,2
11	19,5	20,6	22,0	24,8	107	33,8	22,9	17,3	24,5	58,1	26,7	28,4
12	19,4	20,5	22,0	24,5	103	32,7	21,8	17,3	24,5	54,5	27,2	27,8
13	19,4	20,6	22,3	24,5	110	30,5	22,9	17,3	24,5	49,8	27,8	27,5
14	19,4	20,5	22,1	24,8	127	30,5	22,9	16,8	24,5	47,0	29,0	27,2
15	19,6	20,5	22,1	24,8	144	29,4	22,9	16,8	25,0	41,9	30,8	26,6
16	19,4	20,1	22,1	24,8	169	29,4	23,4	16,8	26,7	39,2	33,3	26,6
17	19,4	20,4	21,5	25,4	196	29,4	22,9	16,8	29,4	41,3	37,1	26,0
18	19,4	20,4	21,1	25,6	226	28,9	22,3	16,4	32,7	41,7	41,1	25,7
19	19,4	20,3	22,0	26,6	236	28,5	21,8	17,3	35,4	42,2	46,3	25,4
20	19,4	20,3	22,3	28,2	204	27,2	22,3	17,3	37,6	42,3	51,5	25,4
сред.	19,4	20,4	22,0	25,4	162	30,0	22,6	17,0	28,5	45,8	35,1	26,7
21	19,1	20,6	22,0	29,8	170	26,1	21,8	18,4	39,4	45,6	54,7	24,8
22	19,1	20,2	22,2	31,6	134	25,0	22,3	21,8	39,4	42,8	55,6	24,2
23	19,1	20,2	22,0	33,5	110	25,0	22,3	22,3	39,4	42,5	54,5	23,8
24	19,1	20,5	22,0	36,7	97,1	25,6	22,9	21,8	38,2	41,8	55,0	23,3
25	19,1	20,0	22,3	41,4	84,8	29,4	22,3	21,8	36,0	38,9	55,8	23,0
26	19,1	20,0	22,3	51,5	74,0	34,9	21,8	22,9	34,9	37,2	56,6	23,0
27	19,1	20,3	22,3	70,8	65,7	44,0	21,8	27,2	33,2	35,4	57,4	23,0
28	19,4	19,9	22,3	116	60,4	56,9	21,8	29,4	31,6	33,3	57,4	22,7
29	19,4	-	22,0	214	56,3	60,4	21,2	30,5	30,5	32,0	54,1	22,7
30	19,4	-	22,0	298	54,5	58,1	20,7	31,0	30,0	30,8	53,3	22,4
31	19,7	-	22,0	-	53,3	-	19,5	31,6	-	29,5	-	22,1
сред.	19,2	20,2	22,1	92,3	87,3	38,5	21,7	25,3	35,3	37,2	55,4	23,2
средн.мес.	19,5	20,2	21,8	47,0	175	37,1	25,2	20,2	31,1	44,4	39,1	28,5
высш.мес.	20,3	20,6	22,3	312	426	60,4	46,9	31,6	39,9	73,4	57,8	52,0
низш.мес..	18,8	19,7	19,7	22,0	53,3	24,0	19,0	16,4	24,5	29,5	25,6	22,1

Среднегодовой расход 42,4 м³/с Наибольший 426 3/V.