Брянская государственная инженерно-технологическая академия

Кафедра лесоводства, лесных культур и почвоведения

Утверждены научно-

методическим советом

БГИТА

Протокол №

От « » 2011г.

Гидротехнические

мелиорации

Методические указания к выполнению практических занятий

для студентов очного и заочного обучения по направлению

656200 – «Лесное хозяйство и ландшафтное строительство»

Часть I. Гидрология, гидрометрия, гидравлика

Брянск 2011

УДК 630 651.78 (075)

Шошин, В.И., Прутской, А.В. Гидротехнические мелиорации (Часть I. Гидрология, гидрометрия, гидравлика): методические указания к выполнению практических занятий / В.И. Шошин, А.В. Прутской. – Брянск: БГИТА, 2011. – 26 с.

Методические указания позволяют студентам ЛХФ усвоить основные разделы курса ГТМ и получить практические навыки при выполнении необходимых расчетов.

Рецензент: проф. Ткаченко А.Н. (БГИТА)

Рекомендованы учебно-методической комиссией лесохозяйственного факультета

Протокол № ____от _________________________ 2011г.

Дисциплина «Гидротехнические мелиорации» изучается студентами лесохозяйственного факультета и включает в себя такие разделы как «Гидрология», «Гидрометрия», «Гидравлика», «Осушение», «Орошение», «Водоснабжение и гидротехнические сооружения».

Методические указания (состоящие из трех частей) разработаны с целью помочь студентам лучше усвоить основные разделы курса ГТМ и получить практические навыки при выполнении необходимых расчетов.

При изучении «Гидрологии, гидрометрии, гидравлики» каждый студент получает индивидуальное задание по вариантам с последующей рейтинговой оценкой знаний.

1 Определение характеристик водосбора и объема стока

Цель занятия — закрепить теоретические знания по основным показателям водосборов бассейнов и характеристикам стока.

Материальное обеспечение занятий: топографические карты, карты стока.

Площадь, с которой стекает вода по поверхности и в толще горных пород в водоток (реку, ручей, канал), называется водосборной площадью (водосбором), Границей поверхностного водосбора служит водораздельная линия, проходящая по наиболее высоким отметкам поверхности.

Водосборы характеризуются физико-географическими и морфологическими показателями. Из морфологических показателей водосбора наиболее часто используют: площадь (А, км²), длину (L, км), среднюю ширину (В, км), средний уклон склонов (Jск, /), среднюю высоту (Нв).

Водоток водосбора характеризуют длиной, уклоном, гидравлическими параметрами потока.

Площадь водосбора, его длина, ширина устанавливаются по топографическим картам.

Средний уклон склона определяется по формуле:

Jв=[0.5(l₀ + l_n) + l₁ + l₂ + ... + l_n-1]h / А, (1.1)

где h — сечение горизонталей, м;

A — площадь, км²;

l — длина горизонталей, км.

Средняя высота водосбора над уровнем моря определяется по формуле:

Hв = ( f₁h₁ + f₂h₂ + ... + f_nh_n)/A , (1.2)

где f₁, f₂, ... , f_n — частные площади, заложенные между горизонталями;

h₁, h₂, ... , h_n — средние высоты, заключенные между горизонталями, м.

К физико-географическим характеристикам водосбора, наиболее влияющим на сток, относят географическое положение, климатические условия, геологическое строение и почвы бассейна, растительный покров, озерность, заболоченность, хозяйственную деятельность человека. Данные по указанным характеристикам получают в процессе изысканий.

Относительная лесистость ( залесенность ) водосбора (%) определяется отношением лесной площади к общей площади водосбора (за исключением площади лесов на болотах).

Средневзвешенная озерность определяется по формуле:

Аоз = ( 100S_i A_i / A ) % , (1.3)

где S_i — площадь зеркала озера, км²;

A_i — площадь водосбора озера, км².

Закарстованность (А_к, %), распаханность (А_п, %) водосборов определяют отношением площадей, подвергнутых указанным воздействиям, к общей площади водосбора.

Для характеристики почвогрунтов, слагающих поверхность водосбора, применяют шкалу из пяти граф по механическому составу: глинистые, суглинистые, песчаные, супесчаные и каменистые, а типы почв увязывают с рекомендациями СП 33-101-2003 (глеево-подзолистые на плотных породах, глеево-болотные оглеенные, подзолистые, серые лесные и др.)

Гидрографические характеристики водотока и водосбора определяются по новейшим топографическим картам, масштабы которых зависят от размеров водотока и водосбора. При площади водосбора менее 10 км² для слабо расчлененных районов используют топографические карты М 1 : 10 000 в соответствии с “Руководством по определению гидрографических характеристик картометрическим способом”. Остальные показатели устанавливаются на основании проведенных специальных изысканий.

Стоком называется движение воды по поверхности и в толще горных пород в процессе ее круговорота. Выделяют поверхностный и внутрипочвенный сток. Поверхностный сток делят в свою очередь на склоновый, русловой и речной. Для выражения интенсивности и количества стока используют основные гидрологические характеристики: расход воды (Q, м³/с), объем стока (V, м³), модуль стока (q, л/с*км²), слой стока (h, мм), а также коэффициент стока () и модульный коэффициент (К).

Зная отдельные характеристики стока, можно определить, и другие (таблица 1).

Таблица 1 - Соотношение между основными характеристиками стока

Характеристики	Q,м^3/с	q,л/с*км^2	h, мм	V, м^3
Q	—	10^-3·q·A	10^3·h·A·t^-1	V·t^-1
q	Q·A^-1 ·10^3	—	h·t^-1·10^6	V·A^-1·t^-1·10^3
h	Q·t·A^-1 ·10^-3	q·t·10^-6	—	V·A^-1·10^-3
V	Q·t	q·A·t·10^-3	10^3·h·A	—

При определении нормы стока приходится учитывать степень разрушения водотоком различных водоносных горизонтов. Среднемноголетний сток замкнутых водосборов (поверхностный и подземный водосбросы совпадают) зависит от осадков и испарения (Р и Е), а для висячих водосборов еще и от ряда других факторов, определяющих:

а) характер и размеры перераспределения климатического стока (Р и Е) на поверхностный и подземный (крутизна склонов, инфильтрационные свойства почвогрунтов, расчлененность рельефа, развитие гидрографической сети, растительность и др.);

б) степени дренированности водоносных горизонтов (глубина их залегания и расположения, характер водообмена верхних и нижних горизонтов).

В расчетах среднемноголетнего стока в нормы стока, снятые с карт, вводят поправки, учитывающие особенности водосбора (площади водосброса, рельеф, почвы, влияние леса, растительности, влияние озер, болот, физико-географических факторов).