Задание 2. Характеристики среднего годового стока воды

В практике гидрологических расчетов основными количественными показателями определения водности для различных бассейнов служат характеристики стока. Стоком называется количество воды, протекающее через поперечное сечение в данном створе за определенный промежуток времени. Характеристики стока следующие: средний за рассматриваемый период времени расход воды (Qср, м3/с), объем стока (W, м3 или км3), модуль стока (М, л/с.км2), слой стока (ho, мм), коэффициент стока (η). Непосредственно на гидростворах измеряется расход воды, остальные характеристики получают расчетным путем. Основной характеристикой водности является норма стока средний годовой сток за многолетний период. Значение нормы стока можно выразить одной из характеристик стока, т.е. в виде среднего за многолетний период годового стока (Wо), расхода воды (Q0), слоя стока (ho), модуля стока (Мo).

Для характеристики распределения стока по территории и расчета стока неизученных бассейнов составляются карты среднемноголетнего годового стока (нормы стока). На карты наносятся изолинии модуля или слоя стока. Исходными данными для составления карт стока служат характеристики стока, рассчитанные по материалам многолетних фактических наблюдений для отдельных изученных речных бассейнов. Полученные данные относят к центрам тяжести бассейнов, нанося на карту и по ним проводят изолинии стока - плавные линии, соединяющие точки с одинаковыми величинами нормы стока, обычно выраженной модулем стока (Мo, л/с.км2).

Для определения нормы стока при отсутствии данных гидрометрических наблюдение в настоящее время рекомендуется использовать карту среднего годового стока (с изолиниями нормы стока в л/с.км2) рек CCСP государственного гидрологического института (ГГИ) в масштабе 1:5000000 или 1:10000000. Могут также использоваться карты стока, составленные для отдельных районов и приводимые в справочниках «Ресурсы поверхностных вод СССР».

Содержание:

1. Определить средний многолетний модуль стока /Mо/ в отмеченном пункте по карте среднего годового стока.

2. Вычислить основные характеристики нормы стока (Qo, Wo, h0).

3. Максимальный расход воды весеннего половодья Q_{p %}.

4. Слой суммарного весеннего стока h_{p %}.

5. Расход от дождевых паводков.

Выполнение:

На кальку речного бассейна (из задания I) наносятся изолинии модулей стока (в л/с.км2) с карты среднего годового стока, помещенной в “Указаниях по определению расчетных гидрологических характеристик”, СН 435-72 (приложение 1), Л., 1972 г. или в Атласе СССР (стр. 66).

1. Средний многолетний модуль годового стока (Mо) бассейна (водосбора) реки до расчетного замыкающего створа можно определить следующим образом.

а/ На водосборе с равнинной территорией или при незначительно меняющемся рельефе, большая часть которого ограничена изолиниями модуля стока, намечается центр водосбора (ставится точка Ц). Если точка находится между изолиниями, то Mо определяется путем прямолинейной интерполяции по перпендикуляру через точку Ц между изолиниями стока.

б) В случае пересечения водосбора несколькими изолиниями, как показано на рис. 5, Мо определяется как средневзвешенное значение из произведений величин модулей стока на величины тяготеющих к ним площадей водосбора, по формуле:

л/с.км2, где М1,М2…Мn - средние арифметические значения модулей стока между изолиниями в л/с.км2, f1, f2…fn - площади бассейна между изолиниями в км2, определяемые планиметрированием.

Данные расчетов заносятся в табл. 4, откуда средний многолетний модуль го дового стока (в нашем примере бассейна реки Вихры) равен:

2. Определив среднемноголетний модуль годового стока, можно вычислить основные характеристики стока:

а/ из формулы Mo = Qo· 10³ / F, средний многолетний расход:

б/ объем среднемноголетнего годового стока Wo = Qo ⋅ 31,54 ⋅10³ = 450,4 ⋅10⁶ м³/год;

в/ слой стока:

Расчетный максимальный расход воды весеннего половодья Q_{p %}, м³/с, определяют по редукционной формуле:

где K 0 – параметр, характеризующий дружность весеннего половодья; в процессе расчета расхода воды весеннего половодья значения K 0 принимают по таблице 5;

h_{p %} – расчетный слой суммарного весеннего стока (без срезки грунтового питания), мм, ежегодной вероятности превышения Р %;

μ – коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров кривых распределения слоев стока и максимальных расходов воды [3, приложение 7];

δ, δ1, δ2 – коэффициенты, учитывающие влияние водохранилищ, прудов и проточных озер (δ), залесенности (δ1) и заболоченности (δ2) речных водосборов на максимальные расходы воды; значения

коэффициентов можно принимать равными 1;

А – площадь водосбора до расчетного створа, км²;

A 1 – дополнительная площадь, учитывающая снижение интесивности редукции модуля максимального стока с уменьшением площади водосбора, км² [3, приложение 8];

п – показатель степени редукции [3, приложение 8].

Таблица 5 – Определение параметра дружности весеннего половодья

Расчетный слой суммарного весеннего стока h_{p %} определяют в зависимости от коэффициента вариации Cv и отношения Cs / Cv (Cs – модульный коэффициент слоя стока), a также среднего многолетнего слоя стока h 0 (формула 2):

h_{p %} = h₀Kp·k', (2)

где h ₀ – средний многолетний слой стока, мм (приложение А);

Kp – коэффициент, учитывающий вероятность расчетного слоя стока [5, рисунок 15.7; 4, рисунок 9.6];

k ' – поправочный коэффициент, определяемый по формулам:

а) для лесостепной зоны при средних уклонах водосборов i в ≤ 70 %:

k '= 0,18(i _в +1)^0.45

б) для рек со средними уклонами водосборов i в > 70 % значения

k ' принимаются равными единице.

Расчетный расход от дождевых паводков определяется по формуле:

где q '_1% – относительный модуль максимального срочного расхода воды ежегодной вероятности превышения Р = 1 %, который определяют для исследуемого района в зависимости от гидроморфометрической характеристики русла Ф_p и продолжительности склонового добегания τ_ск, мин [3, приложение 21];

φ – сборный коэффициент стока; определяют по формуле:

где C ₂ – эмпирический коэффициент, который для тундры и лесной зоны принимают равным 1,2, для остальных природных зон – 1,3;

φ ₀ – сборный коэффициент стока для условного водосбора с площадью А, равной 10 км², и средним уклоном водосбора i в равным 50 ‰ [3, приложение 24];

n ₅ – степенной коэффициент, определяемый в зависимости от механического состава почв и природной зоны [3, приложение 24];

n ₃ – степенной коэффициент, принимаемый для лесотундры и лесной зоны равным 0, 07, для остальных природных зон – 0,11;

i в – средний уклон водосбора, равный уклону лога, ‰:

H 1% – максимальный суточный слой осадков вероятности превышения Р = 1 %, мм (приложение А);

А – площадь водосбора до расчетного створа, км²;

δ – коэффициент, учитывающий влияние водохранилищ, прудов и проточных озер, значения коэффициента можно принимать

равным 1;

λ_р% – переходный коэффициент от максимальных срочных расходов воды ежегодной вероятности превышения Р = 1 % к значениям другой вероятности превышения Р < 25 % [3, приложение 19 и 20].

СПИСОК РЕКОМЕНДУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1. СНиП 2.05.03-84*. Мосты и трубы [Текст] / Госстрой СССР. –М.: ЦИТП Госстроя СССР, 1991. – 216 с.

2. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик [Текст] / Госстрой России. – М.: Стройиздат, 2003. – 59 с.

3. СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик [Текст] / Госстрой СССР. – М.: Стройиздат, 1985. – 36 с.

4. Бабков, В. Ф. Проектирование автомобильных дорог [Текст] /В. Ф. Бабков, О. В. Андреев. – М.: Транспорт, 1987. – 368 с.

5. Федотов, А. Г. Проектирование автомобильных дорог: справочник инженера-дорожника [Текст] / под общ. ред. Г. А. Федотова. – М.:Транспорт, 1989. – 437 с.

6. Красильщиков, И. М. Проектирование автомобильных дорог[Текст]: учеб. пособие для техникумов / И. М. Красильщиков, Л. В. Елизаров. – М.: Транспорт, 1986. – 215 с.

7. СНиП 2.05.02-85*. Автомобильные дороги [Текст] / Госстрой СССР. – М.: ЦИТП Госстроя СССР, 2003. – 56с.

8. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик [Текст]. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 448 с.

Дата добавления: 2015-07-25