7. Минимальный сток *

Минимальным стоком называется сток, который проходит в реках в летне-осеннюю и зимнюю межень, когда река переходит на грунтовое питание, а поверхностный сток прекращается.

В тундровой и лесной зонах минимальный сток обычно наблюдается зимой, в южных районах – летом, в западных и центральных – как летом, так и зимой.

Грунтовое питание, определяющее минимальный сток полностью зависит от почвенно-геологических и гидрогеологических условий водосбора. При глубоком залегании грунтовых вод и слабой степени дренирования территории ( в том числе глубины вреза водотока) минимальный сток бывает очень небольшим. В этих условиях он часто прекращается. Река пересыхает и ли промерзает.

Минимальный сток увеличивается в залесенных водосборах, при большой заболоченности и озерности, при неглубоком залегании грунтовых вод, а также в артезианских бассейнах при разгрузке грунтово-напорных вод.

Объем минимального стока, необходимый для расчетов водохранилищ или оросительных систем определяется методами внутригодового распределения стока.

Основной расчетной характеристикой минимального стока является среднемесячный расход воды за календарный месяц или за 30 дней расчетной обеспеченности, который наблюдается в летне-осенний или зимний период.

Для хозяйственно-питьевого водоснабжения расчетная обеспеченность принимается равной 95%, для орошения – 85%, для оценки предельно-допустимых сбросов сточных вод в реки – 90-95% обеспеченности.

При наличии данных наблюдений расчетный минимальный расход находится 1-ым способом. При этом статистические ряды формируются по выборкам из таблиц ежедневных расходов воды, опубликованных в Гидрологических ежегодниках.

При недостаточности или отсутствии данных используются данные по рекам-аналогам, картограммы минимального стока, эмпирические региональные формулы.

Например, «Пособием по определению РГХ» (приложение к СП) для определения минимального среднемесячного расхода воды в малых реках с площадью водосбора от 20 до 2000…3000 км2 рекомендована эмпирическая формула ГГИ:

Q_80% = 0,001 а ( А + Ао ) , м3/с

где а, Ао, п - параметры, определяемые в зависимости от географического района РФ,

А - площадь водосбора реки, км2.

Для пересчета минимального расхода 80% обеспеченности на расчетную обеспеченность вводится переходной коэффициент, который изменяется в среднем в пределах 0,65…0,8 (при Р = 95 %).

8. Расчетные гидрографы стока воды

Расчетные гидрографы (РГ) стока необходимы для проектирования водохранилищ, в расчетах отверстий при пропуске высоких вод, при затоплении пойм и лиманов и др.

Форма расчетных гидрографов принимается по моделям наблюденных высоких половодий и дождевых паводков с наиболее неблагоприятной их формой.

Для расчета отверстий и других искусственных сооружений допускается применять схематизацию гидрографов стока по геометрическим формам, обычно, треугольной или более адекватной – параболической (степенной) форме.

Основные элементы гидрографа, а именно, расчетный расход и расчетный объем должны быть близки к принятой расчетной обеспеченности.

Для перехода от гидрографа-модели к расчетному гидрографу определяются коэффициенты перехода в зависимости от соотношений:

максимальных среднесуточных расходов воды весеннего половодья или мгновенный для дождевого паводка соответственно для модели и расчетного гидрографа, м3/с,

модулей максимального расхода воды для модели и РГ соответственно, м3/(с км2),

слоев весеннего или дождевого стока соответственно для модели и РГ, мм.

Расходы воды и время (ординаты и абсциссы) РГ находятся путем умножения этих характеристик модельного гидрографа на коэффициенты перехода.

Необходимо учесть, что для построения РГ весеннего половодья используются среднесуточные расходы воды, а для дождевого паводка – мгновенные расходы воды.

При недостаточности данных наблюдений параметры элементов РГ приводятся к многолетнему периоду (см. 2-ой способ) Если не подобрать модель РГ по одному наблюденному гидрографу, то берутся несколько гидрографов стока и путем их осреднения строится модельный гидрограф (в относительных единицах).

При отсутствии данных наблюдений ординаты и абсциссы РГ определяются по данным рек-аналогов или по коэффициенту формы гидрографа .

В СП и Пособии приведены расчетные таблицы, по которым рассчитывается РГ для этих случаев.

. Тема 6

Основные закономерности движения

воды в реках.

1. Закономерности движения воды в реках изучаются гидравликой и гидромеханикой.

Вода двигается под действие силы тяжести. Скорость течения зависит от величины составляющей силы тяжести, сил сопротивления - внутреннего трения о дно и берега.

Различают несколько видов движения воды в реках и каналах.

Установившееся – это такое движение воды, при котором в любом створе участка гидравлические параметры потока (площадь живого сечения, скорость и уклон) не изменяются во времени. Характерно для меженного периода.

Равномерное – это такое установившееся движение потока, при котором его гидравлические параметры сохраняют постоянное значение в пределах участка (ограниченный участок русла в период межени, прямолинейный), например, участок гидрометрического створа.

Неравномерное установившееся – параметры потока неизменны во времени, но изменяются от створа к створу (русла переменной формы, участки в подпоре).

Неравномерное неустановившееся – параметры потока изменяются во времени и ои створа к створу (период половодья, паводков, движение паводочной волны). Все виды движения в настоящее время достаточно хорошо описаны. Разработаны различные способы расчета параметров потока, создано программное обеспечение этих расчетов, которое используется в практике при проектировании ГТС в целях энергетики, судоходства и т.д., а также для составления гидрологических прогнозов на крупных и средних реках.

Уклон водной поверхности водотока (I) может характеризовать его энергию. В общем виде:

I = I₀ – = + ,

где I₀ – уклон дна;

V – скорость потока;

h – глубина;

t – время

При движении потока изменяется его кинетическая энергия , т.к. изменяется скорость и площадь живого сечения. В случае равномерного движения мы будем иметь:

I = или V = C