Определение расчетных гидрологических характеристик

Техническая часть

Весеннее половодие, заданной обеспеченности в процентах определим по формуле

Q_р=K₀·h_p·μ·δ·δ₁·δ₂·А/(А+1)^0,2, (2.1.1)

где К₀ – параметр, характеризующий дружность весеннего половодья;

h_p – расчётный слой суммарного (с учётом грунтового питания) стока ежегодной вероятностью превышения (Р), мм;

μ – коэффициент, учитывающий неравенство статических параметров слоя стока и максимальных расходов воды;

δ - коэффициент, учитывающий влияние водохранилищ, прудов и проточных озёр;

δ₁, δ₂ - коэффициенты, учитывающие снижение максимального расхода воды, соответственно в залесённых и заболоченных водосборах.

Параметр К₀ определяется по специальной карте [9], К₀=0,012.

Расчётный слой стока определяется по формуле

h_p=k_p·h_o, (2.1.2)

где h_o - средний многолетний слой стока весеннего половодья (мм), определяемый по данным рек-аналогов или по картам изолиний приложения У [9], (h₀=75 см); k_p- модульный коэффициент расчетной обеспеченности, определяемый по приложению Ж.1 [9] для трехпараметрического гамма-распределения в зависимости от Cv и Cs/Cv, значения k_pсоответствующие им обеспечения приведены в таблице

Таблица 2.1.1 Значения k_p и расчетные обеспеченности

Р, %
kp	2,865	2,583	2,3	2,05	1,71	1,25	0,88	0,615	0,56	0,44	0,36
hp	214,88	193,73	172,5	153,75	128,25	93,75		46,13

 

 

Коэффициент вариации С_V=0,55,Cs=3Cv.

 

Коэффициент δ определим по формуле

δ=1/(1+С·А_оз) (2.1.3)

где С – коэффициент, принимаемый в зависимости от среднего многолетнего слоя весеннего стока, при h₀=49 мм, С=0,26;

А_оз – средневзвешенная озёрность водозабора в процентах, определяем по чертежу.

δ=1/(1+0,3∙1)=0,77.

Определим коэффициент δ₁ учитывающий снижение максимального расхода воды залесённых водосборов

δ₁=α₁/(А_л+1)^0,22 (2.1.4)

где α₁– параметр, учитывающий расположение леса на водосборе,

равный 1, тогда

δ₁=1/(8+1)^0,22=0,62

Коэффициент δ₂, учитывающий снижение максимального расхода воды заболоченных водосборов определим по формуле

δ₂=1-β·lg(0,1·А_б+1) (2.1.5)

где β – коэффициент, учитывающий тип болот и преобладающий механический состав почв вокруг болота, применяется по таблице 6.4 [10],

(β= 0,8);

А_б – заболоченность водосбора.

δ₂=1-0,8·lg(0,1·36+1)=0,47

Зная данные величины, рассчитаем максимальный сток воды весеннего половодья заданной обеспеченности:

Q_1%= 0,012·214,88·0,87·0,77·0,62·0,47·1130/(1130)^0.2=160,25м³/с;

Q_2%= 0,012·193,73·0,87·0,77·0,62·0,47·1130/(1130)^0.2=144,48м³/с;

Q_3%= 0,012·172,5·0,87·0,77·0,62·0,47·1130/(1130)^0.2=128,65м³/с;

Q_5%= 0,012·153,75·0,87·0,77·0,62·0,47·1130/(1130)^0.2=114,67м³/с;

Q_10%= 0,012·128,25·0,87·0,77·0,62·0,47·1130/(1130)^0.2=95,65 м³/с;

Q_25%= 0,012·93,75·0,87·0,77·0,62·0,47·1130/(1130)^0.2=69,92 м³/с;

Q_50%= 0,012·66·0,87·0,77·0,62·0,47·1130/(1130)^0.2=49,22м³/с;

Q_75%= 0,012·46,13·0,87·0,77·0,62·0,47·1130/(1130)^0.2=34,4м³/с;

Q_80%= 0,012·42·0,87·0,77·0,62·0,47·1130/(1130)^0.2=31,3 м³/с;

Q_90%= 0,012·33·0,87·0,77·0,62·0,47·1130/(1130)^0.2=24,61м³/с;

Q_95%= 0,012·27·0,87·0,77·0,62·0,47·1130/(1130)^0.2=20,13м³/с;

Рассчитаем модули стока:

q_1%= Q_1% /A= 160,25/1130= 0,142м³/с · км²

q_2%= Q_2% /A= 144,48/1130= 0,128м³/с · км²

q_3%= Q_3% /A= 128,65/1130= 0,114м³/с · км²

q_5%= Q_5% /A= 114,67/1130= 0,101м³/с · км²

q_10%= Q_10% /A= 95,65/1130= 0,085м³/с · км²

q_25%= Q_25% /A= 69,92/1130= 0,062м³/с · км²

q_50%= Q_50% /A= 49,22/1130= 0,044м³/с · км²

q_75%= Q_75% /A= 34,4/1130= 0,03м³/с · км²

q_80%= Q_80% /A= 31,3/1130= 0,0276м³/с · км²

q_90%= Q_90% /A= 24,61/1130= 0,022м³/с · км²

q_95%= Q_95% /A= 20,13/1130= 0,018м³/с · км²

Дождевые паводки (Q_p), м³/с при невозможности подобрать реку-аналог определим по формуле

Q_p=а·δ·λ_p·А/Ф^0,8 (2.1.6)

где а–параметр, характеризующий модуль максимального мгновенного расхода воды, определяемый по карте приложения Х [9] и принимаем равным 7;

Ф – морфологическая характеристика русла;

А – площадь водосбора, км²;

δ - коэффициент, учитывающий влияние водохранилищ, прудов и проточных озёр;

λ_p – переходной коэффициент от максимальных расходов воды дождевых паводков вероятностью превышения 10%, к максимальным расходам другой вероятностью превышения, принимаемый по таблице 6.7 [10].

Коэффициенты λ_pи заданные обеспеченности приведены в таблице 2.1.2.

Таблица 2.1.2 Значения λ_pи заданные обеспеченности

Вероятность превышения в процентах
Переходной коэффициент	1,96	1,65	1,47	1,29	1,0	0,64

Морфологическая характеристика русла определяется по формуле

Ф=1000·L/M_p·i_p^1/3·A, (2.1.7)

где L – длина реки, км;

i_p – средневзвешенный уклон русла реки, ‰;

M_p – гидравлический параметр русла, принимаемый по таблице 6.6 [10], (М_p= 7);

Ф=1000·126/7·0,37^1/3·1130=715,51

Зная морфологическую характеристику русла, определим максимальные мгновенные расходы воды дождевых паводков заданной обеспеченности

Q_1%= (7·0,77·1,96·1130)/ 715,51^0,8= 62,12м³/с;

Q_2%= (7·0,77·1,65·1130)/ 715,51^0,8= 52,29м³/с;

Q_3%= (7·0,77·1,47·1130)/ 715,51^0,8= 46,59м³/с;

Q_5%= (7·0,77·1,29·1130)/ 715,51^0,8= 40,89м³/с;

Q_10%= (7·0,77·1·1130)/ 715,51^0,8= 31,69м³/с;

Q_25%= (7·0,77·0,64·1130)/ 715,51^0,8= 20,28м³/с;

Рассчитаем модули стока:

q_1%= Q_1% /A= 62,12/1130=0,055 м³/с · км²

q_2%= Q_2% /A= 52,29/1130=0,046 м³/с · км²

q_3%= Q_3% /A= 46,59/1130=0,041 м³/с · км²

q_5%= Q_5% /A= 40,89/1130=0,036 м³/с · км²

q_10%= Q_10% /A= 31,69/1130=0,028 м³/с · км²

q_25%= Q_25% /A= 20,28/1130=0,018 м³/с · км²

Среднемеженный сток определяют по формуле

Q_ср.м=q_ср.м·А·10^-3

где q_ср.м – средний многолетний модуль средне меженного стока, принимаемый по приложению 1 [10],q_ср.м=1,8 л/с·км²;

А – расчётная площадь водосбора, А=1130км².

Q_ср.м=1,8·1130·10^-3=2,034 м³/с;

Рассчитаем модули стока:

q_10%= Q_ср.м /A= 2,034/1130= 0,0018м³/с · км²

Годовой расход расчетной обеспеченности определяется по зависимости из [10].

Q_р=q₀∙A∙k_p∙10^-3 (2.1.8)

где q — средний многолетний годовой модуль стока, л/(с∙км²);

А — площадь водосбора до расчетного створа, км²;

K_р — модульный коэффициент расчетной обеспеченности, определяемый по приложению Ж[9].

Среднее многолетнее значение стока (q) по карте изолиний приложения Л[9] определяется для центра водосбора неизученной реки путем прямолинейной интерполяции между изолиниями стока.

Значения k_pсоответствующие им обеспечения приведены в таблице 2.1.3.

Таблица 2.1.3. Значения k_p и расчетные обеспеченности

Р, %
kp	2,865	2,583	2,3	2,05	1,71	1,25	0,88	0,615	0,56	0,44	0,36	0,32

Q_1%=3,5·1130·2,865·10^-3=11,29 м³/с;

Q_5%=3,5·1130·2,05·10^-3=8,1 м³/с;

Q_10%=3,5·1130·1,71·10^-3=6,76 м³/с;

Q_25%=3,5·1130·1,25·10^-3=4,94 м³/с;

Q_50%=3,5·1130·0,88·10^-3=3,48 м³/с;

Q_75%=3,5·1130·0,615·10^-3=2,43 м³/с;

Q_80%=3,5·1130·0,56·10^-3=2,21 м³/с;

Q_90%=3,5·1130·0,44·10^-3=1,74 м³/с;

Q_95%=3,5·1130·0,36·10^-3=1,42 м³/с;

Q_97%=3,5·1130·0,32·10^-3=1,27 м³/с;

Рассчитаем модули стока:

q_1%= Q_1% /A= 11,29 /1130= 0,01м³/с · км²

q_5%= Q_5% /A= 8,1/1130= 0,007м³/с · км²

q_10%= Q_10% /A= 6,76/1130= 0,006м³/с · км²

q_25%= Q_25% /A= 4,94 /1130= 0,004м³/с · км²

q_50%= Q_50% /A= 3,48/1130= 0,003м³/с · км²

q_75%= Q_75% /A= 2,43/1130= 0,002м³/с · км²

q_80%= Q_80% /A= 2,21 /1130= 0,002м³/с · км²

q_90%= Q_90% /A= 1,74/1130= 0,002м³/с · км²

q_95%= Q_95% /A= 1,42/1130= 0,001м³/с · км²

q_97%= Q_97% /A= 1,27 /1130= 0,001м³/с · км²

Предпосевной сток (Q_10%), м³/с, определяем по формуле

Q_10%=А_10%^пп·А·δ_А·δ_(Аб+Ал)·δ_оз·δ_ат·10^-3, (2.1.9)

где А_10%^пп – параметр, представляющий собой модуль предпосевного стока с единицы площади водосбора, определяется по приложению Ю [9],А_10%^пп = 10;

А – площадь водосбора, км²;

δ_А – коэффициент, отражающий возрастание модуля предпосевного стока с увеличением площади водосбора;

δ_(Аб+Ал) – коэффициент учёта влияния заболоченности и лесистости;

δ_оз – коэффициент учёта влияния озёрности;

δ_ат – коэффициент учитывающий неравномерность схода снега по водосбору, принимаем δ_ат=1.

Коэффициентδ_Аопределяемпо формуле

δ_А=(А_р/200)^0,16, (2.1.10)

где А_р=А при А<А_кр^пос;

А_р – расчётная площадь водосбора, км², в пределах которой модули предпосевного стока возрастают;

А_кр^пос – критическая площадь водосбора, км², определяется по таблице 6.14 [10];

А_кр^пос=200 км², значит А_р=А_кр^пос=200км²;

δ_А=(200/200)^0,16=1

Коэффициент δ_(Аб+Ал) определяем по формуле

δ_(Аб+Ал)=1+0,0003·h₀·(А_б+А_л) (2.1.11)

где h₀ – среднемноголетний слой стока, определяемый по приложению У [10],h₀=75 мм;

А_б, А_л – заболоченность и залесённость, %;

δ_(Аб+Ал)=1+0,0003·75·87=2,9575.

Коэффициент δ_оз определяем в зависимости от величины средней озёрности. При А_оз=1<5% по формуле

δ_оз=1+0,01·А_оз (2.1.12)

δ_оз=1+0,01·1=1,01

Тогда предпосевной сток при Р=10%, равен:

Q_10%=10·1130·0.84·2,9575·1,01·1·10^-3=28,35м³/с;

Рассчитаем модули стока:

q_10%= Q_10% /A= 28,35/1130= 0,025м³/с · км²

Сводная таблица модулей приведена в таблице.

Таблица 2.1.4Сводная таблица модулей стока

Характеристика	Р,%	Модуль стока, м3/с · км2
Весеннее половодье		0,142
	0,128
	0,114
	0,101
	0,085
	0,062
	0,044
	0,03
	0,028
	0,022
	0,018

 

Продолжение таблицы 2.1.4

Дождевые паводки		0,055
	0,046
	0,041
	0,036
	0,028
	0,018
Среднемеженный сток		0,002
Предпосевной сток		0,025
Годовой расход		0,01
	0,007
	0,006
	0,004
	0,003
	0,002
	0,002
	0,002
	0,001
	0,001