5.3 Расчет по формулам максимальных расходов дождевых паводков

Рассмотрим формулы Д. Л. Соколовского которые применимы для всех районов России. Указанные формулы содержат небольшое количество легко определяемых параметров, что является удобным в учебных целях.

Формула Д. Л. Соколовского. Эта расчетная формула максимальных расходов воды дождевых паводков относится к объемным формулам, связывающим максимальный расход с объемом и формой гидрографа паводка. В окончательном виде она записывается так:

(5.12)

где – слой осадков за время расчетного дождя продолжительностью Т часов в мм; Н₀ – слой потерь осадков, идущих на поверхностное смачивание, начальное увлажнение почвы и заполнение микрорельефа, в мм; – коэффициент дождевого стока; F – площадь водосбора в км², одновременно орошаемая дождем; – продолжительность подъема паводка в часах; f – коэффициент формы паводка; –коэффициент, учитывающий аккумулирующее влияние озер, болот и лесов; – коэффициент учета руслового регулирования; Q_rp – расход грунтового питания, предшествующий паводку; р – обеспеченность в %.

Формула (5.12) применима для малых и больших водосборов всех районов, за исключением лесостепной и степной зоны ETC, а также засушливых и полупустынных районов Азиатской части России, где она пригодна лишь для водосборов с F ≤ 200÷500 км².

Расчетный слой осадков определяется по формуле (5.13) с уточнением показателя редукции ливней и дождей n₁ при расчетах или по данным, приведенным в монографиях «Ресурсы поверхностных вод России». При наличии сведений о суточных максимумах осадков Н_ср обеспеченностью р% и значении n₁ слой осадков за время Т можно установить по формуле

(5.13)

Расчетная продолжительность осадков Т в часах определяется в зависимости от продолжительности подъема паводка по табл. 5.18.

Таблица 5.8

часы	Тчасы	часы	Тчасы
1,0	1,0	24	12,5
2,0	1,6	36	18,0
5,0	3.2	48	24,0
10	6,2	72	30
15	8,6	120	45

Приближенные значения слоя начальных потерь Н₀ мм и коэффициентов дождевого стока ар приводятся в табл. 5.9.

Таблица 5.9

Значения коэффициента стока а и слоя начальных потерь Н₀

Район, зона	Н0 мм	Значения а при расчетной обеспеченности р%
		10	2-3	1
Лесная зона	10	0,10-0,15	0,20-0,25	0,25-0,30
Лесостепная и степная зоны для водосборов с F≤ 500-1000км^2	20	0,10-0,15	0,20-0,30	0,30-0,40
Предгорные районы Урала и Карпат, горные и предгорные районы Средней Азии и Кавказа (кроме Черноморског побережья)	15	0,15–0,20	0,25–0,30	0,35–0,40
Дальний Восток (кроме южного Приморья), горные районы Карпат	10	0,20–0,25	0,30–0,40	0,40–0,60
Дальний Восток (южное Приморье), Черноморское побережье Кавказа, Западная Грузия	5	0,25–0,30	0,30–0,50	0,60–0,80

Продолжительность подъема паводка приравнивается времени добегания лика паводка τ_п и определяется по формуле

(5.14)

где L – длина реки от наиболее удаленной части бассейна до расчетного створа в км; –средняя скорость добегания пика паводка в м/сек, равная 0,7 от наибольшей скорости в расчетном створе, отвечающей фазе максимума

(5.15)

Значение может быть определено при наличии данных об уклоне и средней глубине по формуле Шези или формуле без коэффициента шероховатости

(5.16)

где I – продольный уклон тальвега в относительных единицах; –средняя глубина в расчетном створе в м.

Приближенное значение может быть установлено по табл. 5.10.

Таблица 5.10

Максимальные значения скорости течения рек в м/сек

Характер реки	Малые реки с глубинами менее 1 м	Прочние реки
Заболоченные	0,3–0,5	0,4–0,7
Обычные равнинные	0,6–1,0	0,8–1,2
Полуторные или с холмистым рельефом бассейна	0,8–1,5	1,2–2,0
Горные	1,5–2,0	2,0–2,4

Коэффициент формы паводка f зависит от показателей степени кривых подъема и спада паводка тили соотношения продолжительности спада и подъема γ. При m = 2 и n = 3 получим

(5.17)

где γ – отношение продолжительности спада и продолжительности подъема, определяемое по табл. 5.11.

Коэффициент учета влияния озер, болот и леса δ определяется по формуле (5.11).

Русловое регулирование учитывается на больших и средних реках при наличии значительных пойм по формуле

(5.18)

Таблица 5.11

Характер реки	γ	f
Малые реки и лога с безлесными бассейнами и слабопроницаемыми почвами	2,0–2,5	1,20–1,04
Малые реки и лога с бассейнами, покрытыми лесом или проницае­мыми почвами, а также средниереки с обычными поймами	3,0–4,0	0,92–0,75
Средние и большие реки со значительными поймами	4,0–7,0	0,75–0,48

где – глубина наполнения поймы при паводках; – площадь поймы; W – объем дождевого паводка, определяемый по формуле

, (5.19)

где Н_Т, Н₀, a, F – имеют те же значения, что и в формуле (5.12). Величина грунтового расхода Q_гp для суходолов, балок, логов принимается равной нулю, а для постоянных водотоков и рек определяется приближенно по равенству (5.20)

(5.20)

где M₀ – норма годового стока в л/сек с 1 км².

Пример 5.5.Определить максимальный расход воды ливневого паводка 1%-ной обеспеченности балки Крутой Яр в районе ж.-д. ст. Ясеноватой (Донбасс) по формуле (5.12).

Исходные данные: площадь водосбора балки F = 22,5 км², длина по тальвегуL– 8,5 км, рельеф бассейна крупнохолмистый, залесенность незначительная, озер, водохранилищ и болот в бассейне нет.

Установим расчетные параметры формулы. По табл. 5.10 принимаем = 1,5 м/сек, тогда= 0,7 • 1,5= 1,05 м/сек.

Продолжительность подъема паводка = 2,25 часа.

Продолжительность расчетного дождя по табл. 5.8 .Т = 1,7 часа. Слой осадков за дождь продолжительностью 1,7 часа по формуле (5.13)

=70 мм

По табл. 5.9 принимаем H₀= 20 мм иа_1%=0,40. Приf= 2,0 (см табл. 5.11) коэффициент формы гидрографаf=l,2

По формуле (5.12) при установленных параметрах максимальный расход ливневого паводка 1% – ной обеспеченности балки Крутой Яр равен =67,2 м³/сек.