Кривые связи расходов и уровней воды в реке

Если на гидрометрическом посту имеется ряд наблюдений, то можно также построить кривые связи расходов, площадей и средних скоростей по­тока и ширины потока с уровнями воды в реке H, то есть графики Q = Q(Н), W = W(Н), V = V(Н), В = В(Н).

При этом график зависимости расхода от уровней воды Q = Q(H) принято называть кривой расхода (рис. 6.2.3.3).

Рис. 6.2.3.3. Кривые связи расходов воды (кривая расходов), площадей живых сечений, средних скоростей по­тока и ширины потока с уровнями воды в реке H

При отсутствии данных гидрометрических наблюдений за уровнями и расходами воды в заданном створе производится экстропаляция кривых расходов воды в следующей последовательности:

1. Строится график зависимости ширины реки от уровня В = В(Н).

Для этого используют данные топографической карты (схемы местности). При этом уровни определяют по горизонталям местности, а ширину – по расстояниям между ними. Для определения ширины при промежуточных отметках, а также расчета площади водного сечения может строиться поперечный профиль реки.

2. Строится график зависимости площади водного (живого) сечения от глубины ω= ω(Н).

При этом площадь водного сечения для соответствующего глубины определяется путем планиметрирования по поперечному профилю реки (если он строится) или по упрощенной формуле

где В – ширина реки при соответствующих уровнях (отметках), м; Н – глубина реки при тех же уровнях, м.

3. Строится график зависимости скорости течения от глубины V = V(Н).

При этом средняя скорость течения для соответствующей глубины реки определяется по формуле

где R – гидравлический радиус, м; для рек принимается равным R = 2/3 Н. Здесь Н – глубина реки при соответствующих отметках уровня воды. I – продольный уклон реки, определяется по данным топографической карты. С – коэффициент Шези, который определяется по формуле

Здесь n – коэффициент сопротивления.

Максимальная скорость течения реки для соответствующей глубины может определяться по формуле

где V_ср – средняя скорость течения воды в реке, м/с.

4. Строится график зависимости расхода воды от уровня Q = Q(Н).

При этом расход воды в реке для соответствующей глубины определяется по формуле

где ω площадь водного сечения, м²; V_ср – средняя скорость течения воды в реке, м/с.

5. С использованием подготовленных графиков по данным расчетного расхода воды (Q_р,м или Q_р,макс) определяют прогнозируемые (ожидаемые) характеристики реки: глубину (уровень) воды и соответствующие ей ширину В, скорость течения V_ср (V_макс) и площадь живого (водного) сечения ω.

2.3. ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ