Под максимальным стоком понимается наибольший расход воды, объем или слой стока за многоводную фазу – половодье или паводок.
Максимальный расход воды в реке может рассчитываться в целях:
а) оценки возможных масштабов затоплений в период половодья или паводка;
б) обеспечения безаварийной работы сооружений на водных объектах, в частности, при проектировании сооружений различного назначения: водоподпорных (плотин), транспортных (мостов), гидроэнергетических (ГЭС) и др., а также обеспечения безопасности прилегающих к водным объектам территорий, где предусматривается строительство объектов.
При этом максимальные расходы воды в реке для различных сооружений и территорий определяются с учетом расчетной вероятностью превышения (обеспеченностью) максимальных расходов воды в реке и регламентируется строительными нормами.
В частности, расчетная вероятность превышения (обеспеченность) определяется: для водоподпорных сооружений – классом (параметрами) плотин; для мостов – категорией моста; для территорий, подлежащих застройке – предназначением объектов.
|
|
В таблице 4.2.1.1 приведена расчетная вероятность превышения (обеспеченность) максимальных расходов воды в реке для мостовых переходов и дорожных труб.
Максимальные расходы воды в реке, как отмечалось выше, могут вызваться талыми водами (половодье) и дождевыми или ливневыми водами (паводок) в расчетах используют большее значение из этих двух видов максимальных расходов.
Рассмотрим определение максимальных расходов воды весеннего половодья.
Исходными данными для определения максимального расхода воды в реке (рис. 7.2.4.1) являются:
место расположения (координаты) створа реки;
размер площади водосбора F для заданного створа;
координаты центра площади водосбора;
относительная озерность площади водосбора, fоз, %;
относительная занесенность площади водосбора, fл, %;
относительная заболоченность площади водосбора, fБ, %;
относительная распаханность водосбора, fа; %;
расчетная вероятность превышения (обеспеченность) максимального расхода воды в реке, р (%).
При этом расчетная вероятность превышения (обеспеченность) максимального расхода воды в реке р (%) принимается:
при оценке возможных масштабов затоплений – по данным прогноза Федеральная служба по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды;
при строительстве сооружений – по данным строительных норм в зависимости от класса (категории) сооружения (см. табл. 4.2.1).
Максимальный расход воды в реке весеннего половодья.
При отсутствии данных гидрометрических наблюдений максимальный расход воды в реке весеннего половодья Qp (м3/с) расчетной вероятностью превышения (обеспеченностью) р (%) вычисляется по формуле
|
|
где ho – средний многолетний слой стока, мм, определяемый по карте «Среднемноголетний слой стока половодья рек РФ»;
Кр - модульный коэффициент слоя стока расчетной вероятностью превышения (обеспеченностью) р (%), определяемый в зависимости от коэффициента вариации СV, устанавливаемого по карте «Коэффициент вариации среднемноголетнего слоя стока половодья рек РФ», отношения СS /CV этой величины, устанавливаемого по карте «Районирование значений соотношения СS /CV для весеннего половодья рек РФ”» и величины отклонения ординат кривой распределения от середины ар, устанавливаемого по таблице.
При этом Кр вычисляется по формуле:
.
Здесь Квп – параметр, характеризующий дружность весеннего половодья, определяется по таблице.
М – коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов воды, принимается по таблице;
F – площадь водосбора, км2;
– параметр, учитывающий снижение интенсивности редукции максимального стока с уменьшением площади водосбора, принимается по таблице 4.6, приложение 4;
n – показатель степени редукции, принимается по таблице.
δ – коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды за счет озер, в залесенных и заболоченных бассейнах, а также под влиянием агротехнических мероприятий. Этот сборный коэффициент определяется по формуле
Здесь Ко – коэффициент, учитывающий снижение максимального стока реки за счет озер, определяется по формуле
где С – коэффициент, принимаемый в зависимости от величины среднего многолетнего слоя весеннего стока по таблице;
f03 – относительная озерность площади водосбора (%).
Если озера расположены на водосборе, вне главного русла и основных протоков (внутриболотные озера), значение коэффициента Ко следует принимать равным 0,8, независимо от степени озерности.
При относительной озерности площади водосбора менее 2% (f03 < 2%) коэффициент Ко принимается равным единице.
Для горных рек коэффициент Ко также принимается равным единице.
Кл – коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды в залесенных бассейнах, определяется по формуле
где n' – коэффициент редукции, принимаемый по таблице;
а – параметр, учитывающий расположение леса на водосборе, принимается по таблице 4.8., приложение 4;
fл – относительная заселенность площади водосбора, %.
При залесенности менее 3% или при проточной озерности более 20% коэффициент Кл принимается равным 1.
Для горных рек коэффициент Кл также принимается равным единице.
Кδ – коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды заболоченных водосборов, определяется по формуле
где β – коэффициент, учитывающий тип болот и состав почвогрунтов вокруг болот, принимаемый по таблице.
fδ – относительная площадь болот на водосборе (заболоченность), %.
При заболоченности водосбора менее 3% или при относительной озерности более 6,4% коэффициент Кδ принимается равным единице.
Ка – коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды под влиянием агротехнических мероприятий (распашки водосбора под сельскохозяйственные угодья). Рассчитывается для рек с площадью водосбора F 200 км2, определяется по таблице.
На реках с площадью водосбора F > 200 км2 коэффициент Ка принимается равным единице. Для горных рек коэффициент Ка также принимается равным единице.
Максимальные расходы воды дождевых паводков.
Максимальные расходы воды дождевых паводков расчетной вероятностью превышения (обеспеченностью) р% определяются по формуле
где q200 – модуль максимального мгновенного расхода воды ежегодной вероятностью превышения (обеспеченностью р = 1%, приведенный к площади водосбора 200 км2, определяется по карте «Параметр q200 вероятность превышения р = 1%», м3/с км2;
|
|
F – площадь водосбора, км2;
n – показатель степени редукции максимального модуля дождевого стока, определяется по карте.
λр% - переходный коэффициент от максимальных мгновенных расходов воды ежегодной вероятностью превышения р = 1% к максимальным расходам воды другой вероятностью превышения (обеспеченностью) р%; принимается по карте и таблице.
δ1 – коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды дождевых паводков за счет озер, заселенных и заболоченных бассейнов, агротехнических мероприятий, средней высоты водосбора.
Этот сборный коэффициент определяется по формуле
Здесь Ко1 – коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды дождевых паводков за счет озер, определяется как и при расчете максимальных расходов воды весеннего половодья по формуле
где коэффициент с принимается равным 0,11.
Для горных рек коэффициент Ко1 принимается равным единице.
Кл1 – коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды дождевых паводков в залесенных бассейнах, определяется как и при расчете максимальных расходов воды весеннего половодья по формуле
Для горных рек коэффициент Кл1 принимается равным единице.
Кδ1 – коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды вследствие заболоченности водосбора, определяется, как и при расчете максимальных расходов воды весеннего половодья по формуле
где коэффициент β принимается равным 0,5.
Для горных рек коэффициент Кδ1 принимается равным единице.
Ка1 – коэффициент, учитывающий снижение максимальных мероприятий (распаханности водосбора). Определяется для рек с площадью водосбора F 200 км2, как и при расчете максимальных расходов воды весеннего половодья.
На реках с площадью водосбора F > 200 км2, коэффициент Ка1 принимается равным единице.
Для горных рек коэффициент Ка1 также принимается равным единице.
КВ1 – коэффициент, учитывающий изменение параметра q200 с изменением средней высоты водосбора в горных районах, определяется по таблице.
|
|
Для равнинных районов коэффициент КВ1 принимается равным единице.
Вычисленные максимальные расходы воды весеннего половодья Qр,т и дождевого паводка Qр,л сравниваются, и берется наибольший из них, который принимается за максимальный расчетный расход Qр,макс и учитывается при оценке затоплений местности или при проектировании сооружений.