Лекция №6

Лекция №6

Максимальные расходы дождевых паводков. Величина максимальных дождевых расходов воды в основном зависит от интенсивности и продолжительности выпадение дождя и от величины площади, на которую он выпадает. Для рек с малыми бассейнами интенсивные дожди (ливни) вызывают значительные максимальные расходы.

При наличии данных наблюдений строится теоретическая кривая обеспеченности максимальных за каждый год расходов дождевых паводков и по ней определяются расчетные максимальные расходы заданной обеспеченности. При построении этой кривой необходимо учитывать, что многолетняя изменчивость дождевых максимумов значительно больше, чем половодных. В связи с этим рекомендуется принимать соотношение С_s=4С_v.

Максимальный сток воды дождевых паводков в неизученных бассейнах можно рассчитывать:

по эмпирическим(редукционным) формулам, учитывающим в обобщенной форме лишь главные факторы формирования максимального стока и полученным на основе статистической обработки данных по дождевому стоку изученных рек;

по формулам генетического характера (предельной интенсивности), отражающим определенные теоретические представления о процессах формирования стока на склонах водосборов и в руслах рек.

Формулы первой группы используют, как правило, для больших и средних рек, а второй группы - для малых.

Большое распространение в практике гидрологических расчетов получила формула Соколовского для вычисления дождевых максимумов при отсутствии гидрологических данных.

Формула Соколовского основана на учете двух основных факторов дождевого стока - осадков и потерь. Эффективный слой осадков принимается как разность между общим слоем осадков за дождь Н и начальным слоем потерь Н₀, идущим на впитывание в почво-грунты до начала поверхностного стока. Дальнейшие потери воды учитываются коэффициентом стока a. Как это очевидно, при слое осадков за дождь Н меньшем, чем начальный слой потерь Н₀, поверхностного стока не будет.

Формула имеет следующий вид:

м³/сек

(1)

где 0,28 - коэффициент размерности; Н - слой осадков за дождь (расчетный) в мм; Н₀ - начальный слой осадков, идущий на увлажнения почвы в мм; h - коэффициент стока; F - площадь бассейна в км², t_п - продолжительность подъема паводка в часах, принимаемая равной времени добегания t; f - коэффициент формы гидрографа, определяемый по соотношению

Здесь W- объем стока паводка; d₁- коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды за счет озерно-болотной аккумуляции; d₂ - то же, за счет леса и проницаемых песчаных почв; d₃ - то же, за счет руслового регулирования; Q_гр - расход грунтового питания, предшествующий паводку в м³/сек.

При наличии рек-аналогов расчет максимальных расходов дождевых паводков выполняют по редукционной зависимости

(2)

где q_р,а - модуль максимального стока дождевых вод расчетной обеспеченности рреки-аналога, м³/(с км²); Fи F_а- площадь водосбора соответственно для исследуемой реки и реки-аналога, км²; dи d_а- коэффициенты, учитывающие снижение максимальных расходов проточными озерами, водохранилищами, соответственно для изучаемой реки и реки-аналога; d₂и d_2а- коэффициенты, влияние заболоченности водосбора; n₃ - коэффициент редукции модуля максимального дождевого расхода.

Коэффициент d вычисляют по формуле:

(3)

где c - коэффициент, принимаемый в зависимости от среднемноголетнего слоя паводка. с=0,2 для лесной и лесостепной зоны и с=0,4 - для степной зоны.

Коэффициент d₂ вычисляют по формуле:

(4)

где b - коэффициент, зависящий от типа болот, принимают по соответствующим таблицам; f_б - относительная площадь болот, заболоченных лесов и лугов в бассейне.

Область применения формулы (2) устанавливается по соответствующим таблицам и условием

(5)

где К_фи К_ф,а - коэффициенты формы водосбора соответственно для исследуемой реки и реки-аналога.

В случаях, когда К_ф > 1,5К_ф,а расчетный дождевой максимум определяют по редукционной формуле другого вида:

(6)

где Ф и Ф_a - гидроморфометрические характеристики соответственно исследуемой реки и реки-аналога;

(7)

где L и F- длина реки от наиболее удаленной точки до рассматриваемого створа, км, и площадь водосбора, км²; m_p и m - параметры русла, определяемые по соответствующей таблице СНиП 2.01.14-83 или "Пособия по определению расчетных гидрологических характеристик. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984." в зависимости от характеристик русла и поймы; I_p - средневзвешенный уклон русла реки, %₀ ; n₄ - коэффициент редукции модуля максимального мгновенного расхода воды с увеличением времени руслового добегания, определяют по той же таблице, что и n₃.

При отсутствии рек-аналогов максимальные мгновенные расходы дождевых паводков (м³/с)

(8)

где q₂₀₀ - модуль максимального мгновенного расхода воды ежегодной вероятности превышения р = 1% при d = d₂ = d₃ = 1, приведенный к площади водосбора 200 км²; определяют интерполяцией между данными наблюдений соседних гидрологически изученных рек в исследуемом районе или по карте изолиний, л/(с км²); F, n₃, d, d₂ - то же, что в формуле (2); d₃ - коэффициент, учитывающий изменение параметра с изменением средней высоты водосбора в горных реках; определяется по данным гидрологически изученных рек или по таблице Пособия; l_p_% - переходный коэффициент от максимальных мгновенных расходов воды обеспеченностью р=1% к максимальным расходам другой обеспеченности, определяют по приложениям к СНиП 2.01.14-83.