Факторы формирования максимальных расходов воды

Максимальные расходы рек образуются:

1) От таяния зимних запасов снега на равнинах;

2) От таяния горных снегов и ледников;

3) От выпадения дождей и ливней;

4) От совместного действия снеготаяния и дождей;

5) От режима температур воздуха (дружность половодья);

6) От остаточной величины грунтового питания;

7) От суммы отрицательных температур за зимний период, которая характеризует и степень промерзания грунтов;

8) Высотная зональность, экспозиция склонов, формы водосбросов, наличия карста и т.д.

9) Синоптические процессы - основополагающие факторы в формировании величины и характера весеннего половодья.

10) Косвенные, но очень важные гидрометеорологические факторы - затененность снежного покрова лесом, наличие пойм, количество проток, характер подстилающей поверхности, наличие болот!, наличие озер!)

11) Многопиковость в гидрографе половодья - необходимо разделить (выделить) разнородные по происхождению максимальные расходы.

Многофакторность условий формирования максимального расхода не дает оснований говорить о существовании какой-либо зависимости между величинами наибольших расходов последующих лет ряда, поэтому ежегодно наблюдающийся наибольший расход и ряд, составленный из них, можно считать случайной величиной и случайным рядом.

Поэтому для расчетов Q_max применяются:

1. Статистические приемы исследования наибольших расходов воды, основанные на использовании многолетних или непродолжительных гидрологических наблюдений в расчетном или ближайших створах;

2. Расчеты по эмпирическим формулам (как метод предварительных решений);

При составлении проектных заданий и технических проектов сооружений (мостов, плотин и т.д.) для уверенности в правильности установления расчетного максимального расхода воды лучше принимать оба метода. Это диктуется тем, что при занижении Q_max будут разрушения объектов, а при завышении - увеличиваются финансовые расходы.

1.2. Вычисление максимальных расходов рек по гидрологическим наблюдениям

При наличии гидрологических наблюдений вычисление максимальных расчетных расходов воды в гидростворе (проектном створе) производится по кривой обеспеченности, определяемой по трем параметрам:

- среднему максимальному расходу Q_ср.max;

- коэффициенту вариации С_v;

- коэффициенту асимметрии С_s.

Кривая обеспеченности для рассматриваемого створа строится по ряду максимальных «секундных» расходов воды, определяемых по кривой Q=f(H) при наивысших уровнях и исторических, установленных по опросу старожилов и меткам высоких вод.

При непродолжительном периоде лет ряд в проектном створе должен быть удлинен по графику связи с ближайшим однородным створом (имеющим достаточный ряд).

Ряд наблюдений и расчетный ряд считается надежным, если:

а) период наблюдений расчетных Q_max составляет 20 и более лет;

б) стандартная ошибка определения расчетного максимального расхода (гарантированная поправка), определяемая по формуле DQ= м³/сек, где DQ - гарантированная поправка;

- максимальный расход, определенный по кривой обеспеченности максимумов;

a- коэффициент, равный 0,7- для рек в гидрологически изученных районах и 1,5- для рек слабо изученных областей;

Ер - средняя квадратическая ошибка ординаты кривой обеспеченности;

n - число лет наблюдений над максимальными расходами;

и она (DQ при а=1) должна не превышать 20% величины максимального расхода.

Средний максимальный расход вычисляется по формуле Q_ср.max= м³/сек;

Коэффициент вариации кривой обеспеченности Q_max определяется по формуле

С_V= или С_v= .

Коэффициент асимметрии кривой обеспеченности максимальных расходов вычисляется по формуле: С_s= , где

_- наинизший модульный коэффициент или отношение наинизшего из максимальных расходов к среднему расходу.

Рекомендуется принимать следующие соотношения между С_s и С_v:

а) для Q_max от снеготаяния С_s=2 С_v;

б) для Q_max дождевых паводков С_s =3 4 С_v.

1.3. Вычисление максимальных расходов дождевых паводков при отсутствии материалов наблюдений

При отсутствии гидрометданных для створа, где планируется строительство ГЭС, мостов и др. сооружений, расчеты выполняют по эмпирическим формулам Д.Л.Соколовского, А.В.Огиевского и других авторов.

1. Для бассейнов, площадью не более 50000 км² используется формула:

Q_max= м³/сек;

где Н_Т- слой осадков в миллиметрах за расчетный ливень, продолжительностью Т часов;

Н_о- начальный слой осадков, при котором начинается сток, зависящий от предшествующего увлажнения почвы в миллиметрах. Определяется c таблицы.

a - коэффициент стока (берется с таблицы),

F- площадь бассейна в км²;

t_n- продолжительность подъема паводка, принимаемая равной времени добегания t_n воды в русле в часах;

f - коэффициент формы гидрографа;

d₁- коэффициент снижения максимального расхода за счет озерно-болотной аккумуляции;

d₂-коэффициент учета влияния леса и проницаемых почв;

d₃ - коэффициент учета руслового регулирования;

Q_гр.- расход грунтового питания, предшествующий паводку, в м³/сек.