Гидрологические расчеты при проектировании плотинных водоемов

Рассмотрим основные виды расчетов, для проведения которых используют сведения, содержащиеся в соответствующих СНиПах и справочниках проектировщиков.

При проведении гидрологических расчетов необходимо пользоваться действующим СНиПом. В настоящее время действует СНиП 2.01.14−83.

Гидрологические расчеты при проектировании и строительстве плотинных водоемов на местном стоке преследуют три основные цели: определение объема годового стока, определение максимальных расходов нормативной вероятности превышения весеннего половодья и дождевых паводков, построение гидрографов максимальных расходов весеннего половодья и дождевых паводков нормативной вероятности превышения (необходимо для определения расчетного расхода через водосброс и связанного с ним форсированного подпорного уровня (ФПУ)).

Так как местный сток, как правило, формируется на водотоках и в бассейнах небольшого размера, фактических гидрометрических наблюдений на них может и не быть. Поэтому для расчетов целесообразно пользоваться следующими разделами СНиП 2.01.14- 83: «Определение расчетных гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений», «Расчетные гидрографы стока воды рек весеннего половодья и дождевых паводков при отсутствии данных гидрометрических наблюдений».

Далее приведены основные формулы, для применения которых необходимо пользоваться СНиПами и справочниками проектировщиков.

Величины среднего многолетнего годового стока и коэффициента вариации допускается определять по современным картам этих параметров, опубликованным в официальных документах.

Средний многолетний сток (определенный не менее чем за.

40…50 лет) называется нормой стока. Обычно норма стока выражается в виде среднего годового модуля стока, представляющего собой расход воды, л/с, стекающей с 1 км² бассейна.

Значения средних многолетних модулей стока q

Зная модуль стока, можно определить объем среднего многолетнего стока К₀, м³, по формуле.

где А — площадь водосбора (бассейна), км²; q — средний много;

" л/с летнии модуль стока, -Ц-.

км²

Однако для проектирования водоема недостаточно знать только величину среднего многолетнего объема стока. Необходимо также знать колебания годового стока в многолетнем разрезе, для чего, в свою очередь, надо знать норму стока, модульные коэффициенты, зависящие от коэффициентов вариации и асимметрии. Эти вычисления проводятся в соответствии с действующими СНиПами.

Коэффициент вариации годового стока С" следует определять по формуле.

где а — параметр, определяемый по данным рек-аналогов, л/с; q —.

* «л/с .

средним многолетним годовой модуль стока, -Чг Л — площадь км²

водосбора до расчетного створа, км².

В качестве примера можно привести значения ординат кривой вероятности превышения при значениях коэффициента асимметрии Q, равном 2С_у (табл. 9.3).

С помощью значений модульных коэффициентов (ординат кривой вероятности превышения) можно определить модули стока выбранной вероятности превышения путем умножения модуля среднего многолетнего стока на модульный коэффициент, зависящий от коэффициента вариации С", вероятности превышения, %, при определенном отношении C_s/C_v Таким же путем можно определить и объем стока в аккумулирующем водоеме, а с учетом потерь на испарение и фильтрацию — так же полезный объем водоема.

Величины объема годового стока различной вероятности превышения имеют большое значение при хозяйственном использовании водоема и сезонном регулировании стока.

В ландшафтной архитектуре при использовании объема водоема только в ландшафтных и рекреационных целях (без значительного расходования воды) многолетнее колебание стока имеет меньшее значение, так как водоем бывает в основном заполнен до нормального подпорного уровня. В этом случае большое значе;

Таблица 9.3.

Ординаты кривой вероятности превышения при С₅ = 2С_У

ние приобретает пропуск максимальных расходов весеннего половодья и дождевых паводков, так как значительно уменьшается регулирующая роль водоема.

9.3. Максимальные расходы весеннего половодья Приведенный далее метод предусматривает расчет максимального расхода для водосборов достаточно малых (менее 1 км²) и больших (до 20 тыс. км² на европейской части территории России и до 50 тыс. км² на азиатской части территории России).

Расчетный максимальный расход воды весеннего половодья Q_p, м³/с, с заданной ежегодной вероятностью превышения р, %, определяют по формуле где К₀ — параметр, характеризующий дружность весеннего половодья, определяемый по данным рек-аналогов или принимаемый по рекомендациям СНиП; И_р — расчетный слой суммарного весеннего стока (без срезки грунтового питания), мм, с ежегодной вероятностью превышения р, %, определяемый в зависимости от коэффициента вариации С" и отношения CJC_V этой величины, а также от среднего многолетнего слоя стока Л₀, устанавливаемого по рекам-аналогам или интерполяцией; р. — коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока и максимальных расходов воды, принимаемый по рекомендуемому приложению СНиП; 5 — коэффициент, учитывающий влияние водохранилищ, прудов и проточных озер; б! — коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в залесенных бассейнах; 6₂ — коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в заболоченных бассейнах; А — площадь водосбора, км²; А, — дополнительная площадь водосбора, учитывающая снижение редукции, км², принимаемая по рекомендуемому приложению СНиП; п, — показатель степени редукции, принимаемый по рекомендуемому приложению СНиП.

После определения максимальных расходов весеннего половодья определяют максимальные расходы дождевых паводков.