Максимальные расходы дождевых паводков. Величина максимальных дождевых расходов воды в основном зависит от интенсивности и продолжительности выпадение дождя и от величины площади, на которую он выпадает. Для рек с малыми бассейнами интенсивные дожди (ливни) вызывают значительные максимальные расходы.
При наличии данных наблюдений строится теоретическая кривая обеспеченности максимальных за каждый год расходов дождевых паводков и по ней определяются расчетные максимальные расходы заданной обеспеченности. При построении этой кривой необходимо учитывать, что многолетняя изменчивость дождевых максимумов значительно больше, чем половодных. В связи с этим рекомендуется принимать соотношение Сs=4Сv.
Максимальный сток воды дождевых паводков в неизученных бассейнах можно рассчитывать:
по эмпирическим (редукционным) формулам, учитывающим в обобщенной форме лишь главные факторы формирования максимального стока и полученным на основе статистической обработки данных по дождевому стоку изученных рек;
|
|
по формулам генетического характера (предельной интенсивности), отражающим определенные теоретические представления о процессах формирования стока на склонах водосборов и в руслах рек.
Формулы первой группы используют, как правило, для больших и средних рек, а второй группы - для малых.
Большое распространение в практике гидрологических расчетов получила формула Соколовского для вычисления дождевых максимумов при отсутствии гидрологических данных.
Формула Соколовского основана на учете двух основных факторов дождевого стока - осадков и потерь. Эффективный слой осадков принимается как разность между общим слоем осадков за дождь Н и начальным слоем потерь Н0, идущим на впитывание в почво-грунты до начала поверхностного стока. Дальнейшие потери воды учитываются коэффициентом стока a. Как это очевидно, при слое осадков за дождь Н меньшем, чем начальный слой потерь Н0, поверхностного стока не будет.
Формула имеет следующий вид:
м3/сек | (1) |
где 0,28 - коэффициент размерности; Н - слой осадков за дождь (расчетный) в мм; Н0 - начальный слой осадков, идущий на увлажнения почвы в мм; h - коэффициент стока; F - площадь бассейна в км2, tп - продолжительность подъема паводка в часах, принимаемая равной времени добегания t; f - коэффициент формы гидрографа, определяемый по соотношению
Здесь W - объем стока паводка; d1 - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды за счет озерно-болотной аккумуляции; d2 - то же, за счет леса и проницаемых песчаных почв; d3 - то же, за счет руслового регулирования; Qгр - расход грунтового питания, предшествующий паводку в м3/сек.
|
|
При наличии рек-аналогов расчет максимальных расходов дождевых паводков выполняют по редукционной зависимости
(2) |
где qр,а - модуль максимального стока дождевых вод расчетной обеспеченности р реки-аналога, м3/(с км2); F и Fа - площадь водосбора соответственно для исследуемой реки и реки-аналога, км2; d и dа - коэффициенты, учитывающие снижение максимальных расходов проточными озерами, водохранилищами, соответственно для изучаемой реки и реки-аналога; d2 и d2а - коэффициенты, влияние заболоченности водосбора; n3 - коэффициент редукции модуля максимального дождевого расхода.
Коэффициент d вычисляют по формуле:
(3) |
где c - коэффициент, принимаемый в зависимости от среднемноголетнего слоя паводка. с =0,2 для лесной и лесостепной зоны и с =0,4 - для степной зоны.
Коэффициент d2 вычисляют по формуле:
(4) |
где b - коэффициент, зависящий от типа болот, принимают по соответствующим таблицам; fб - относительная площадь болот, заболоченных лесов и лугов в бассейне.
Область применения формулы (2) устанавливается по соответствующим таблицам и условием
(5) |
где Кф и Кф,а - коэффициенты формы водосбора соответственно для исследуемой реки и реки-аналога.
В случаях, когда Кф > 1,5 Кф,а расчетный дождевой максимум определяют по редукционной формуле другого вида:
(6) |
где Ф и Фa - гидроморфометрические характеристики соответственно исследуемой реки и реки-аналога;
(7) |
где L и F - длина реки от наиболее удаленной точки до рассматриваемого створа, км, и площадь водосбора, км2; mp и m - параметры русла, определяемые по соответствующей таблице СНиП 2.01.14-83 или "Пособия по определению расчетных гидрологических характеристик. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984." в зависимости от характеристик русла и поймы; Ip - средневзвешенный уклон русла реки, %0; n4 - коэффициент редукции модуля максимального мгновенного расхода воды с увеличением времени руслового добегания, определяют по той же таблице, что и n3.
При отсутствии рек-аналогов максимальные мгновенные расходы дождевых паводков (м3/с)
(8) |
где q200 - модуль максимального мгновенного расхода воды ежегодной вероятности превышения р = 1% при d = d2 = d3 = 1, приведенный к площади водосбора 200 км2; определяют интерполяцией между данными наблюдений соседних гидрологически изученных рек в исследуемом районе или по карте изолиний, л/(с км2); F, n3, d, d2 - то же, что в формуле (2); d3 - коэффициент, учитывающий изменение параметра с изменением средней высоты водосбора в горных реках; определяется по данным гидрологически изученных рек или по таблице Пособия; lp% - переходный коэффициент от максимальных мгновенных расходов воды обеспеченностью р =1% к максимальным расходам другой обеспеченности, определяют по приложениям к СНиП 2.01.14-83.
Лекция № 13