Гидрологические расчеты

Гидрологические расчеты проводят для вычисления расчетных модулей стока, необходимых для определения размеров поперечных сечений водоприемников, каналов проводящей сети (магистральных и собирателей) и сооружений. При гидрологических расчетах устанавливают также модули стока для поверочных расчетов каналов на устойчивость против размыва и заиления и проверки сооружений на пропуск воды.

При осушении лесных земель гидрологические расчеты проводят для следующих фаз режима стока: весеннего половодья, летне-осенних паводков, меженного периода (Лекция 3). Каналы проводящей сети, а также водоприемники рассчитывают на пропуск летне-осенних паводков 25%-ной обеспеченности. По модулям стока 25%-ной обеспеченности производится проверка таких каналов на устойчивость размыву. При осушении в лесах зеленых зон проводящие каналы и водоприемники рассчитывают по модулям стока летне-осенних паводков 10%-ной обеспеченности. Устойчивость русел каналов на размыв проверяется по модулям стока весенних половодий 25%-ной обеспеченности. Проверку каналов на заиление при осушении лесных земель и высоту крепления откосов в неустойчивых грунтах проводят по модулям стока 50%-ной обеспеченности. Расчет мостов и труб на осушительных системах проводят по расчетным модулям 1-5%-ной обеспеченности. Трубы рассчитывают на безнапорный режим, не допуская полного затопления труб в расчетный период.

Определение расчетных модулей стока. Расчетные модули определяют по фактическим наблюдениям, по аналогам или рассчитывают по формулам. Для определения модулей стока по фактическим наблюдениям необходимо иметь длительный (50-70-летний) ряд наблюдений на гидрологических постах за расходами воды. Минимальный срок наблюдений, допустимый для гидрологических расчетов осушительных систем, принимается в 10-15 лет. Обработка наблюдений производится по методике, изложенной в Лекции 3 (табл. 8, 9). Расчетные модули стока определяются по теоретической кривой обеспеченности (рис. 21) и по табл. 9.

При отсутствии фактических наблюдений на гидрологических постах, выполненных в той же природной зоне, где производится проектирование осушительных систем, подбирают бассейн-аналог. Площадь водосбора бассейна-аналога может отличаться от площади неизученного бассейна, где ведется проектирование, не более чем в 5 раз при площади водосбора 1000 км² и в 10 раз - менее 1000 км².

Для перехода от модулей стока, определенных по аналогам, к модулям стока с другими водосборными площадями можно использовать редукционную формулу:

, или приближенно (91)

где q_р и F_p - модуль стока и площадь водосбора для расчетного сечения; q_H и F_H - те же значения для аналога, где проводились наблюдения; С - добавка к площади водосбора (табл. 26).

Таблица 26 - Параметры величин формулы (92)

Максимальный модуль стока весеннего половодья с частично заболоченных водосборов можно определять по формуле Д.Я. Соколовского:

, (92)

где q_max - максимальный модуль стока весеннего половодья, м3/с·км²; А_с - элементарный модуль максимального стока; F - площадь водосбора, км²; а_с - максимальная часовая интенсивность снеготаяния (табл. 26); 0,28 - коэффициент размерности при выражении а_с; - коэффициент стока (табл. 27); n - коэффициент редукции; - коэффициент снижения пика половодья, находящийся в зависимости от озерности, заболоченности и лесистости водосбора, определяемый по формуле:

, (93)

где - площади озер, болот и лесов в % от площади водосбора; а - коэффициент, учитывающий влияние озерности, равный 1,0; 0,9; 0,8, и 0,7 для озерности соответственно 0,5; 5-10; 10-15 и 15 %; К - районный коэффициент, в среднем равный 0,72 для Карелии и Кольского полуострова, 0,82 - для района Балтийского, Белого и Баренцева морей, 0,95 - для районов Верхней Волги, Камы и восточных склонов Урала.

Максимальные модули стока дождевых паводков в летне-осенний период с частично заболоченных водосборов можно определить по формуле:

, (94)

Обозначения в формуле те же, что и в формуле (92). Значения недостающих величин, входящих в формулу, приведены в табл. 27.

Бытовой модуль стока по исследованиям Государственного гидрологического института рекомендуется принимать равным 50 % обеспеченности и определять по формуле:

, (95)

где q_быт- бытовой модуль стока, л/с·км²; q - норма стока л/с км²; F - площадь водосбора, км²; m_к - параметр, учитывающий влияние климатических факторов и гидрологических условий, m_к при 25 %- ной обеспеченности колеблется от 0,90 до 1,60; максимальные значения m_к применяются для условий северо-западной части Кольского полуострова и склонам Уральского хребта, а наименьшие для Ильменско-Ладожской низины; - коэффициент, определяемый по формуле:

(96)

Таблица 27 - Параметры величин формулы (94)

где - площадь озер и болот, % от площади водосбора. Бытовой модуль стока мало зависит от площади водосбора, при водосборе до 100 км² F^0,04 можно принять равным 1,15.

Средневысокий летний модуль стока (л/с·га) можно приближенно вычислить по формуле А.Д. Дубаха:

(97)

где F - площадь водосбора, га; i - средний уклон рассчитываемого канала; К_пр - коэффициент прихода-расхода влаги.

Коэффициент прихода-расхода влаги по областям принимается равным: Архангельская - 1,66, Вологодская - 1,5 1, Нижегородская - 1,10, Карелия -1,66, Тверская - 1,62, Кировская -1,10, Ленинградская - 1,67, Московская - 1,58, Новгородская - 2,00, Пермская - 1,20, Псковская - 1,77.

По расчетным модулям стока рассчитывают расход воды с водосбора:

(98)

где q_p - расчетный модуль стока; F - площадь водосбора.