1 2Рисунок 5.2 – Эмпирическая (1) (табл.5.2) и (2) аналитическая кривые обеспеченности (табл.5.1)

6 Внутригодовое распределение стока по методу реального года

Сущность данного метода состоит в том, что из числа фактических гидрографов в качестве расчетного выбирается тот, у которого обеспеченность годового стока, лимитирующего периода и сезона близки к расчетной обеспеченности.

Если необходимо отобрать маловодный год, то есть если расчетная обеспеченность имеет значение, например, 75% или 97%, анализируются только маловодные годы с обеспеченностью от 66 до 100% (последняя треть убывающего ряда расходов).

Для выполнения расчетов требуются маловодные годы, расчетной обеспеченности Р_% = 75% – 97 %. Применяемые при расчетах в мелиорации и водохозяйственном водоснабжении.

Метод реального года используется для предварительных расчетов, как наиболее простой и менее трудоемкий в исполнении.

Для распределения по месяцам расхода заданной обеспеченности в контрольной работе принимаем Q_80%.

C эмпирической кривой обеспеченности снимается значение К_80% обеспеченности К_80%=0,7.

Определяем расход

Q_80%= Q_O* К_80%=83,7*0,7=58,59 м³/с

В таблице исходных данных находится год, в котором средний годовой расход близок по величине к расходу заданной обеспеченности Q_80% =58,59 м³/с. Близок по величине расхода расход 1975 года Q_1975г =66,9 м³/с, что показывает, что ход формирования стока в 1975 году считается близким к расчетному стоку, в связи с этим 1975 год принимается за аналог для расчетного года.

Так как Q_р% может превышать или быть меньше расхода года – аналога требуется определить переходный коэффициент:

_{, (6.1)}

где Q_р% – расход заданной обеспеченности, м³/с;

Q_n – среднегодовой расход года – аналога, м³/с.

Составляется расчетная таблица внутригодового распределения стока в маловодный год заданной обеспеченности Р_80% (табл. 5.1).

При составлении таблицы среднемесячные расходы года – аналога умножаются на переходный коэффициент К. Сумма приведенных месячных расходов, разделенная на 12 месяцев дает Q_80% м³/с.

Определяется объем стока заданной обеспеченности за каждый месяц W_80% . Для этого среднемесячные секундные расходы умножаются на число секунд в каждом месяце.

По данным табл. 6.1 строится расчетный гидрограф заданной обеспеченности (рис. 6.1).

Таблица 6.1 - Внутригодовое распределение стока в маловодный год обеспеченностью Q_80% по методу реального года

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Q1975г, м^3/с	62,8	56,4	113	1090	131	82,6	71,1	57,7	56,4	65,3	77,4	52,3
Q80% м^3/с	55,00	49,39	98,96	954,61	114,73	72,34	62,27	50,53	49,39	57,19	67,79	45,80
n, млн.с	2,68	2,42	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68	2,68	2,59	2,68	2,59	2,68
W80%, млн.м^3	147,40	119,53	265,22	2472,43	307,47	187,36	166,88	135,43	127,93	153,27	175,57	122,75

=

Рисунок 6.1‒ Гидрограф стока

_{7 Определение расчетного максимального расхода талых вод Р%=1% при отсутствии гидрометрических наблюдений}

В общем случае максимальным стоком называют процесс формирования высокого стока в форме весенних половодий или дождевых паводков. В гидрологической практике это понятие отождествляют с объемом или слоем стока за основную волну половодья или за наибольший дождевой паводок. Часто под максимальным стоком подразумевают максимальный расход, соответствующий наибольшему расходу воды в период весеннего половодья или наивысшего дождевого паводка (наибольший средний суточный расход и наибольший мгновенный срочный расход воды).

Максимальным расчетным расходом называют расход, на пропуск которого рассчитывают водопропускные и водосбросные отверстия гидротехнических сооружений, мостовые отверстия и т. д. Занижение максимального расчетного расхода приводит к переполнению водохранилищ и разрушению сооружений, что влечет за собой значительный материальный ущерб. В случае заселенности местности, расположенной ниже сооружения, выбор максимального расчетного расхода выходит за пределы экономических соображений и перерастает в социальную проблему, связанную с безопасностью людей. Завышение расчетного максимального расхода удорожает стоимость сооружения, что снижает его экономическую эффективность.

Расчетная ежегодная вероятность превышения (обеспеченность) максимальных расчетных расходов устанавливается нормативными документами, которые определяют ее в зависимости от рода сооружения, класса капитальности и условий эксплуатации.

Все постоянные сооружения разбиты по капитальности на четыре класса; I, II, III и IV; для них принимаются соответственно обеспеченности 0,01, 0,1, 0,5 и 1,0 %.

Максимальные расходы разделяют по их происхождению на максимумы, формирующиеся от снеготаяния (с учетом возможной составляющей от дождя), максимумы, формирующиеся от дождей (с учетом возможной составляющей от снеготаяния), максимумы смешанные, которые рассчитывают раздельно.

При проектировании сооружений принимают наибольший расчетный расход(исходя из трех случаев расчета).

При отсутствии гидрометрических данных максимальные расходы весеннего половодья на реках с площадью водосбора до 20000 км² в европейской части и площадями водосбора до 50000 км² в азиатской части РФ определяют по эмпирическим формулам.

Расчетный максимальный расход воды весеннего половодья при отсутствии данных наблюдений Q_p% м³/с_., заданной ежегодной вероятностью превышения Р_% для равнинных и горных рек, определяют по формуле:

м³/с (7.1)

где Q_p– расчетный мгновенный максимальный расход талых вод заданной обеспеченности Р_%, м³/с;

М_р – модуль максимального расчетного расхода заданной обеспеченности Р_%, м³/с км²;

h_p – расчетный сток половодья, мм;

μ – коэффициент, учитывающий неравенство статистический параметров слоя стока и максимальных расходов при Р=1% μ=1;

F– площадь водосбора, км²;

n₁ – показатель степени редукции;

k₀ – параметр дружности половодья;

δ,δ₁,δ₂ – коэффициенты, учитывающие снижение максимальных расходов рек, зарегулированных озерами ( водохранилищами) и в залесенных и заболоченных бассейнах;

F₁ – площадь водосбора, учитывающая снижение редукции, км²; принимаемая по приложению 3.

Параметр k₀ определяется по данным рек аналогов, в контрольной работе k₀ выписывается из приложения 3.

Параметр n₁ зависит от природной зоны, определяется из приложения 3.

Расчетный слой стока половодья вычисляется по формуле

h_р= K_p х h (7.2)

где Кр – ордината аналитической кривой трехпараметрического гамма-распределения заданной вероятности превышения, определяется по приложению 2 в зависимости от коэффициента вариации C_V для максимальных расходов (приведенного в приложении3 ) при C_S=2C_V с точностью до сотых интерполяцией между соседними столбцами;

h – средний слой половодья, устанавливается по рекам – аналогам , в контрольной работе по приложению 3.

Коэффициент δ, учитывающий снижение максимального стока рек, зарегулированных проточными озерами, следует определять по формуле

, (7.3)

где С – коэффициент, принимаемый в зависимости от величины среднего многолетнего слоя весеннего стокаh;

f_оз- средневзвешенная озерность .

Так как в расчетных водосборах нет проточных озер, а расположенные вне главного русла f_оз< 2% принимаем δ=1.

Коэффициент δ₁, учитывающий снижение максимальных расходов воды в залесенных водосборах, определяется по формуле

, (7.4)

где n₂ – коэффициент редукции принимаемый по приложению 3. Коэффициент α₁ зависит от природной зоны, расположения леса на водосборе и общей залесенности f_л в %; выписывается по приложению 3.

Коэффициент δ₂, учитывающий снижение максимального расхода воды заболоченных бассейнов, определяется по формуле:

δ₂=1– β log(0,1· f_б +1), (7.5)

где β – коэффициент, зависящий от типа болот, определяется по приложению 3;

f_б - относительная площадь болот и заболоченных лесов и лугов в бассейне,%.

Река Сура, с. Кадышево, площадь водосбора F = 27900 км², залесенность 30%, болот нет, среднемноголетнее количество осадков 682 мм.

Рассчитать максимальный расход % вероятности превышения талых вод для р. Сура с. Кадышево F=27900 км², залесенность - 30 %, болот нет.

По приложению 3 определяем

F₁=2 км², h= 80 мм; Cv=0,40, n₁=0,25, μ=l, k_o=0,020; α₁=1,3; n₂=0,20; β =0,8;

по приложению 2 К_р=2,16.

δ=1;

δ₁=1,3/ (30+1)^0,20= 0,65;

h_р= K_p х h =2,16*80=172,8 мм