Наивысшие уровни воды рек и озер

7.68 Расчетные наивысшие уровни воды, обусловленные половодьями и паводками, определяют по кривым Q = f (H)через расходы воды Q _p%, рассчитанные способами, изложенными в разделах 5 - 7. При наличии широкой поймы кривые расходов устанавливают отдельно для русла и поймы, а затем их суммируют. Для средних и больших рек расходы воды в пойме могут быть определены с использованием соотношений, приведенных в таблице 7.3.

Таблица 7.3- Зависимость расхода воды в пойме q _пв долях суммарного расхода (Q _p + Q _n) и от отношения общей ширины реки (В _p + В_п) к ширине русла В _p

	0,02	0,05	0,17	0,40

Кривые расходов строят с помощью формулы

, (7.49)

где ω - площадь поперечного сечения русла или поймы при отметке уровня H, м²;

п - коэффициент шероховатости, с/м^0,33;

h - средняя глубина воды в русле или пойме, м;

I - уклон водной поверхности.

Кривые ω = f (H)и h = f (H)устанавливают путем промеров глубин в реке ниже уреза воды и нивелирования русла и береговых склонов выше уреза до предполагаемой высоты уровня воды 1 %-ной вероятности превышения плюс один метр.

Коэффициент шероховатости находят по приложению Б, таблица Б.12. Уклон I определяют при высокой воде или в первом приближении по приложению Б, таблица Б.13.

7.69 Исходной характеристикой при расчете подпорных уровней на устьевых участках рек является наивысший уровень водотока или водоема водоприемника расчетной вероятности превышения, определяемый приемами, изложенными выше. Перенос этого уровня вверх от устья реки производят по кривой подпора, которую строят путем соединения плавной вогнутой линией точек продольного профиля, соответствующих расчетному бытовому уровню воды в месте выклинивания подпора и в створе наибольшего подпора у его источника. Дальность распространения подпора L, км, определяют по формуле

L = a(h_Q + D h) / I_Q, (7.50)

где I_Q и h_Q - средние уклон водной поверхности, ‰, и глубина реки, м, на расчетном участке при отсутствии подпора;

D h - наибольший подпор, м;

а - коэффициент, зависящий от отношения D h / h_Q и определяемый по таблице 7.4.

Таблица 7.4

D h / hQ	5,0	2,0	1,0	0,5	0,3	0,2	0,1	0,05
а	0,96	0,91	0,85	0,76	0,67	0,58	0,41	0,24

7.70 Для определения наивысших уровней воды при зажорах и заторах требуется предварительно выполнить специальные исследования с целью установления вероятности образования скоплений льда, их местоположения и мощности.

Возможность образования зажоров определяют следующие признаки:

- замерзание, происходящее путем перемещения кромки ледяного покрова снизу вверх по течению, что имеет место на реках, которые текут с юга на север или выходят с гор на равнину;

- наличие в пределах участка проектирования или непосредственно ниже его перелома продольного профиля его водной поверхности с резким уменьшением к устью уклонов (в 3 раза и более), сужений русла, крутого поворота, островов и других русловых образований, уменьшающих льдопропускную способность русла;

- уклон водной поверхности выше очага зажорообразования, превышающий 0,05 ‰, при котором шуговые скопления вовлекаются под кромку ледяного покрова;

- интенсивный и длительный (6 сут и более) шугоход с расположенного выше по течению участка, что характерно для всех рек, процесс замерзания которых прерывается оттепелями, и для участков рек с большим тепловым стоком из глубоких озер и водохранилищ;

- большая осенняя водность (модуль стока более 3 л/с × км²).

7.71 При оценке возможности формирования заторов учитывают следующие факторы, способствующие заторообразованию:

- более позднее вскрытие участка реки, расположенного ниже по течению, которое имеет место на реках, текущих с юга на север, при выходе рек с гор на равнину и в устьях рек;

- интенсивное снеготаяние и быстрый сброс воды в русловую сеть, чему благоприятствуют большой уклон и малые залесенность, заболоченность и озерность бассейна;

- наличие в пределах участка реки перелома продольного профиля водной поверхности с резким уменьшением уклона и русловых образований, уменьшающих льдопропускную способность русла;

- большая толщина и прочность льда перед вскрытием, наличие зажорных скоплений и наледей в пределах исследуемого участка, интенсивное поступление льда после вскрытия с расположенного выше по течению участка реки, а также с раньше вскрывающихся крупных притоков.

7.72 Расчетный наивысший уровень воды h _з.р.%, обусловленный зажором или затором, вычисляют по формуле

h _з.р.% = (μ - 1) + , (7.51)

где μ - коэффициент зажорности или заторности речного участка;

; и - уклон водной поверхности, ‰, средняя глубина реки, м, и уровень воды в расчетном створе, м, при расходе Q _з.р.%, и свободном от льда русле;

Q _з.р - расход воды в период зажоро- или заторообразования вероятности превышения Р _%

Коэффициент μ определяют путем полевых исследований, в ходе которых на временном гидрологическом посту ведут учащенные наблюдения за ледовыми явлениями и уровнем воды в период замерзания или вскрытия. Путем измерения скоростей перемещения льдин или расчета модулей стока оценивают расход Q _з и уровень воды. Последний может быть определен и с помощью графической срезки уровней с учетом данных о стоке воды. Уклон водной поверхности измеряют в период со свободным от льда руслом.

При отсутствии полевых работ значение μ может быть определено по аналогии. При выборе речных участков-аналогов учитывают следующие условия:

- возможную географическую близость расположения;

- однонаправленность течения;

- одни и те же факторы формирования осеннего (весеннего) стока;

- подобие поперечных и плановых форм русла в пределах участков;

- равенство уклонов водной поверхности;

- отсутствие факторов, существенно искажающих естественное развитие процессов зажоро- и заторообразования.

Ориентировочно коэффициент зажорности (заторности) μ может быть определен также по таблице 7.5 в зависимости от вида ледяного образования и приращения ширины реки в пределах подъема уровня от до h _з.р.%.

Таблица 7.5 - Значения коэффициента μ

Вид ледяного образования	Коэффициент μ при D В / ВQ з.р%, равном
	0,2	0,4	0,6	0,8	1,0
Зажор	27,1	22,2	18,2	14,9	12,2	10,0
Затор	17,3	14,2	11,6	9,5	7,8	6,4
Зажор + затор	22,2	18,2	14,9	12,2	10,0	8,2

Расход воды Q _з рассчитывают через модуль стока, который определяют методом гидрологической аналогии. Помимо обычных требований к реке-аналогу по условиям формирования стока воды в данном случае принимают также во внимание одновременность и направление замерзания (вскрытия) и равенство уклонов.

7.73 Расчетные значения наивысших уровней воды при подвижках льда и ледоходе оценивают по кривой Q = f (H)через расходы, вычисленные по формуле

Q′ _P% = (η / K_Q) Q _P%, (7.52)

где η - коэффициент, учитывающий соотношение расходов воды при подвижке (ледоходе) и на пике весеннего половодья Q _{P %} и несовпадение по годам этих расходов одной вероятности превышения;

k_q - коэффициент, характеризующий изменение гидравлических характеристик водного потока льдом.

Значения коэффициентов ηи k_q определяют методом аналогии.

7.74 Для ориентировочных расчетов наивысших уровней воды проточных озер в зоне избыточного увлажнения используют зависимость

H = β (A / Ω)^0,5, (7.53)

где H - средний многолетний весенне-летний подъем уровня воды в озере над порогом стока, см;

А - площадь водосбора озера, км²;

Ω - площадь зеркала озера, км²;

β - коэффициент, определяемый по данным наблюдений на соседних озерах с близкими соотношениями морфометрических характеристик и режимом стока из водоема.

Для Кольского полуострова и Карелии β принимают равным 20, для озер северных и центральных областей европейской территории России - 32.

Переход от среднего многолетнего подъема уровня к подъему расчетной вероятности превышения производят по кривым обеспеченности с параметрами C_v и отношением C_s / C_v,установленным также по данным наблюдений на соседних, изученных морфологически однородных озерах.

Зависимость (7.52) применима для отношения A / Ωменее 250.

В значения расчетных уровней вводят поправки на нагон D H _н и ветровое волнение D H _в, которые рассчитывают по методикам, приведенным в СНиП 2.06.04. При расчете D H _н учитывают расчетную скорость ветра, среднюю глубину водоема и расстояние пункта, для которого производят расчет, от центра тяжести зеркала водоема. Поправку D H _в определяют с учетом ветровой защищенности исследуемой береговой зоны, длины разгона волны и других факторов.

Для карстовых, периодически исчезающих озер, а также для озер с искаженным естественным режимом обязательно производство полевых исследований.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(рекомендуемое)