Patikima didžiausio galimo potvynio per numatomą tilto perėjos eksploatavimo laikotarpį prognozė sudaroma remiantis ilgalaikiais upių vandens lygio stebėjimais. Tokie stebėjimai atliekami nuolatiniuose vandens matavimo postuose (3.1 pav.). Duomenys apie gautus vandens režimai upės Hidrologijos metraščiuose spausdinamos nuo 1936 m.
Remiantis šiuolaikinėmis pažiūromis, patikima prognozė yra įmanoma remiantis medžiaga iš stacionarių upės vandens režimo stebėjimų mažiausiai 20 metų. SNiP VADOVAS 2.05.03-84]. Šis laikotarpis yra susijęs su tuo, kad stebėjimai turėtų apimti ir mažo vandens metus, ir didelio vandens metus. Tik tokiu atveju galima nustatyti faktinį potvynių aukščių kintamumą, būdingą tam tikram vandens telkiniui.
Paprastai nuolatiniai vandens apskaitos postai yra derinami su hidrometeorologinėmis stotimis. Jeigu upėje yra hidrotechninių statinių, tai vandens posto vieta parenkama už jų įtakos zonos ribų.
Vandens posto aikštelėje yra išdėstytas geodezinis išlygiavimas. Taikinio vieta turi atitikti šiuos reikalavimus:
Jei įmanoma, kanalas turi būti tiesus, be staigių gylio pokyčių, be salų ar seklumos;
Jei įmanoma, kranto šlaitų nuolydis turi būti 1:5 – 1:2;
vieta turėtų būti už upelių ir atvirkštinių srovių;
Salpa, jei įmanoma, turėtų būti mažiausio pločio, be kanalų ir ežerų, su mažiausia augmenija;
kanalas ir salpos tikslinėje teritorijoje neturėtų būti erozijos paveiktos;
Kranto šlaitai neturėtų būti paveikti ledo lyčių ir rąstų smūgių.
Ant žemės išlygiavimas atsekamas teodolitu ir tvirtinamas nuolatiniais etapais, po du kiekviename krante. Lygiavimo eigoje ant žemės tvirtinamos geodezinės žymės. Atstumas tarp jų gali būti skirtingas, tačiau vienos žymos perteklius virš kito neturi būti didesnis nei 0,5 m Aukščiausia žyma turi būti 0,5 m virš aukščiausio potvynio lygio, žemiausia – 0,5 m žemiau žemiausio vandens lygio. Kadangi ženklai yra potvynių paveiktoje teritorijoje, jų žymės yra nuolatos stebimos. Ženklas ant geodezinių ženklų perkeliamas iš specialaus etalono, esančio už potvynio zonos ribų. Vandens lygis matuojamas 1 cm tikslumu, įrengiant geodezinį strypą ant atitinkamos žymos. Matavimų skaičius nuo 2 iki 24 matavimų per dieną. Įprasta horizontalioji palyginimo plokštuma, imama kaip atskaitos nulis matuojant vandens lygius, vadinama vandens apskaitos stoties grafiko nuliu. Atitinkamas ženklas yra vandens apskaitos stoties grafiko nulis.
Geodeziniai ženklai tvirtinami prie nuolatinių vandens stulpų naudojant polius, kurie įkalami arba prisukami žemiau užšalimo gylio. Poliai neturi pakilti virš žemės paviršiaus daugiau kaip 25 cm.
Remiantis stebėjimų vandens matavimo postuose rezultatais, sudaromi vandens matavimo grafikai (3.2 pav.), kurie publikuojami Hidrologijos metraščiuose.
Pavasario potvynių arba potvynių, einančių per vandens posto aikštelę, srautai apskaičiuojami pagal gerai žinomą formulę:
,
Kur V– vandens tekėjimo greitis;
– srauto skerspjūvio plotas aukščiausiame vandens lygyje.
Šiuo atveju nustatomas tiek bendras srautas visoje tikslinėje srityje, tiek srautai atskirose taikinio atkarpose. Skirstymas į zonas gali vykti priklausomai nuo vandens tekėjimo sąlygų, pavyzdžiui, plotai su skirtingais šiurkštumo koeficientais; plotai su dideliais gylio skirtumais ir pan. (3.3 pav.). Norint atlikti apytikslius skaičiavimus, bet kuriuo atveju reikia suskirstyti į bent tris dalis: kairiąją salpą, kanalą ir dešinę.
3.3 pav. Svetainės padalijimo į dalis, siekiant apskaičiuoti srauto greitį, pavyzdys
Vandens srauto greitį tam tikroje išlyginimo atkarpoje galima apskaičiuoti naudojant formulę,
Kur H– vidutinis vandens gylis aikštelėje;
i– išilginis laisvo vandens paviršiaus nuolydis ties RUVV;
a– kampas tarp srauto krypties ir statmens
į morfologinio tirpalo ašį;
m– šiurkštumo koeficientas;
b* – gyvos sekcijos formos parametras.
Natūralių kanalų gyvosios sekcijos formos parametras imamas priklausomai nuo kanalo sekcijos formos koeficiento
,
Kur H– vidutinis gylis rajone;
h maks – maksimalus gylis svetainėje.
|
a f | ||||||
|
b * |
· Metinio srauto apskaičiavimas esant nepilnas prieinamumas stebėjimo duomenys.
Vidutinė metinio debito vertė per ilgą laikotarpį esant pastovioms fizinėms-geografinėms sąlygoms, įskaitant bent du vienodus uždarus vandens kiekio svyravimų ciklus, vadinama metiniu debitu. Metinis debitas yra labai svarbu skaičiuojant debitą ir vykdant įvairaus pobūdžio vandentvarkos veiklą upėse, nes tai apibūdina potencialą vandens išteklių viename ar kitame regione. Puiki vertė debitą kaip skaičiuojamąją charakteristiką lemia jo nekintamumas, nes jį lemia kritulių ir garavimo santykis. Todėl srauto greitis, nustatytas iš stebėjimų per praėjusį laikotarpį, gali būti pratęstas iki būsimo laikotarpio. Skaičiuojant debitą, yra 3 skaičiavimo atvejai: 1) yra ilgas hidrometrinių stebėjimų laikotarpis; 2) stebėjimo laikotarpis yra nepakankamas nuotėkio charakteristikoms nustatyti; 3) hidrometrinių stebėjimų duomenų trūkumas.
Esant nepakankamumui.Šiuo atveju pagrindinis skaičiavimo būdas yra hidrologinės analogijos metodas, t.y. projektinės upės tėkmės greičiui nustatyti parenkama analoginė upė su ilgu stebėjimo periodu ir debitas nustatomas taip: 1) naudojant redukcijos formules, kai debitas nustatomas naudojant imperines formules, atsižvelgiant į kai kuriuos vandens parametrus. projektinė upė ir analogiška upė; 2) debitas nustatomas pagal kasmet atkurtus upės metinius debitus, t.y. yra upės skaičiavimo serijos pratęsimas. Naudojami 2 metodai: 1) grafinis; 2) analitinis. Grafinis metodas. Skaičiuojamos upės ir analogiškos upės bendram stebėjimų laikotarpiui sudaromas komunikacijos grafikas. Naudojant analoginės upės tėkmės diagramą, skaičiuojamos upės serija pratęsiama. Analitinis metodas. Naudojant regresijos kreivės lygtį, parenkami lygties parametrai ir pagal lygtį atkuriama apskaičiuotos upės serija
· Analogiškos upės pasirinkimas
Analogiška upė suprantama kaip upė, kuriai pateikiami hidrologinių stebėjimų duomenys ir kuri yra panašiomis nuotėkio formavimosi sąlygomis kaip ir upė, kuriai atliekamas skaičiavimas.
Renkantis analogišką upę, atliekamas vertinimas ir palyginimas:
· erdvinė struktūra nagrinėjamos hidrologinės charakteristikos svyravimai, atspindintys nagrinėjamos hidrologinės charakteristikos erdvinio ryšio pobūdį,
· analogiškų upių ir tiriamos upės tėkmės panašumas;
· geografinis vandens baseinų artumas;
· nuotėkio susidarymo sąlygų vienodumas, klimato sąlygų panašumas, dirvožemių (dirvožemių) vienodumas ir hidrogeologinės sąlygos, ežeringumo laipsnis, miškingumas, baseinų pelkėtumas ir arimas;
· vidutiniai vandens baseinų aukščiai, šlaitų ekspozicija ir hipsometrija;
· veiksniai, kurie reikšmingai iškreipia natūralų upės tėkmę (upės tėkmės reguliavimas, vandens išleidimai, tėkmės atitraukimas drėkinimui ir kitiems poreikiams).
24.Upės skersinis profilis. Srauto greitis. Jos nustatymo metodai.
· Upės skersinis profilis
Skersiniame upės profilyje skiriame dvi dalis: skersinį upės slėnio profilį ir skersinį pačios upės profilį. Norint susidaryti idėją apie pačios upės profilį arba, tiksliau, upės vagą, reikia išmatuoti upės gylį.
Matavimai atliekami arba rankiniu būdu arba mechaninis.
Rankiniams matavimams naudojama žyma arba rankinė partija. Bastingas yra lanksčios ir patvarios medienos apvalaus skersmens stulpas, kurio skersmuo 4-5 cm, o ilgis nuo 4 iki 7 m.
Apatinis bastingo galas apdailintas geležimi. Apvalkalas yra spalvotas baltas ir yra pažymėtas dešimtosiomis metro dalimis. Nulinis padalijimas atitinka apatinį bastingo galą. Nepaisant prietaiso paprastumo, bastingas duoda tikslius rezultatus.
Norint nubrėžti upės profilį, nubrėžiama horizontali linija, ant kurios matavimo taškai brėžiami pagal mastelį. Nuo kiekvienos rujos nubrėžiama statmena linija, ant kurios pagal mastelį taip pat brėžiami matavimų metu gauti gyliai. Sujungę apatinius vertikalių galus, gauname profilį. Dėl to, kad upių gylis yra labai mažas, palyginti su pločiu, braižant profilį vertikali skalė imama didesnė nei horizontalioji. Todėl profilis iškraipytas, bet labiau vizualinis.
Upės plotis tiesiog nustatomas pagal viršutinės dalies ilgį horizontali linija, vaizduojantis upės paviršių.
Sudrėkintas perimetras – tai upės dugno linijos ilgis profilyje nuo vieno upės kranto krašto iki kito. Jis apskaičiuojamas gyvojo upės skerspjūvio brėžinyje pridedant visų dugno linijos atkarpų ilgį.
Hidraulinis spindulys yra gyvenamojo skerspjūvio ploto, padalinto iš sudrėkinto perimetro ilgio (R=F/Р m), koeficientas.
Vidutinis gylis yra atviro upės skerspjūvio ploto, padalinto iš upės pločio, koeficientas (hav =F/Bm).
Žemumų upių hidraulinio spindulio vertė paprastai yra labai artima vertei vidutinio gylio(R≈hcp).
Didžiausias gylis atkuriamas remiantis matavimo duomenimis.
· Srauto greitis.
Skysčio srautas yra skysčio kiekis, tekantis per laiko vienetą per srauto skerspjūvį.
Yra tūrinis, masės ir svorio skysčio srautas.
Skysčio tūrinis srautas yra skysčio tūris, tekantis per laiko vienetą per srauto skerspjūvį. Tūrinis skysčio srautas dažniausiai matuojamas m3/s, dm3/s arba l/s. Jis apskaičiuojamas pagal formulę
kur Q yra skysčio tūrinis srautas,
W yra skysčio, tekančio per įtemptą srauto skerspjūvį, tūris,
t yra skysčio tekėjimo laikas.
Skysčio masės srautas – tai skysčio masė, tekanti per laiko vienetą per įtemptą srauto skerspjūvį. Masės srautas paprastai matuojamas kg/s, g/s arba t/s ir nustatomas pagal formulę
čia QM yra skysčio masės srautas,
M yra skysčio, tekančio per įtemptą srauto skerspjūvį, masė,
t yra skysčio tekėjimo laikas.
· Jos nustatymo metodai
Vandens srautas atviruose upeliuose (Q) dažniausiai randamas per atvirą skerspjūvį (W) ir vidutinis greitis srautas (V) pagal formulę: Q = W V
Taip pat vandens suvartojimas nustatomas naudojant bet kokias medžiagas, kurių fizinės ar žinomos cheminės savybės. Žinomos koncentracijos medžiaga, nuvažiavusi tam tikrą atstumą kartu su srautu, dėl maišymosi sumažins pradinę koncentraciją. Koncentracijos sumažėjimo laipsnis priklauso nuo vandens srauto, todėl medžiagos koncentracijos sumažėjimas yra vandens telkinio tėkmės kriterijus.
28.07.2015
Upės tėkmės svyravimai ir jo vertinimo kriterijai. Upės tėkmė – tai vandens judėjimas jo cirkuliacijos gamtoje metu, kai jis teka upės vaga. Upės tėkmė nustatomas pagal vandens kiekį, tekantį upės vaga per tam tikrą laikotarpį.
Srauto režimą įtakoja daugybė veiksnių: klimatas – krituliai, garavimas, drėgmė ir oro temperatūra; topografinis – reljefas, upių baseinų forma ir dydis bei dirvožemio geologinis, įskaitant augalinę dangą.
Bet kuriame baseine kuo daugiau kritulių ir mažiau išgaruoja, tuo didesnė upės tėkmė.
Nustatyta, kad didėjant baseino plotui, ilgėja ir pavasarinio potvynio trukmė, o hidrografas įgauna pailgesnę ir „ramesnę“ formą. Lengvai pralaidūs dirvožemiai turi daugiau filtravimo ir mažiau nuotėkio.
Atliekant įvairius hidrologinius skaičiavimus, susijusius su hidrotechnikos statinių, melioracijos sistemų, vandentiekio projektavimu, potvynių kontrolės priemonėmis, keliais ir kt., nustatomos šios pagrindinės upių tėkmės charakteristikos.
1. Vandens suvartojimas yra vandens tūris, tekantis per atitinkamą tikslinę vietą per laiko vienetą. Vidutinis vandens suvartojimas Qcp apskaičiuojamas kaip tam tikro laikotarpio T išlaidų aritmetinis vidurkis:
2. Drenažo tūris V- tai vandens tūris, pratekantis per tam tikrą tašką per nagrinėjamą laikotarpį T
3. Drenažo modulis M yra vandens srautas 1 km2 F baseino ploto (arba nutekantis iš vienetinio baseino):
Skirtingai nuo vandens srauto, nuotėkio modulis nėra susietas su konkrečia upės atkarpa ir apibūdina srautą iš baseino kaip visumą. Vidutinis ilgalaikis nuotėkio modulis M0 nepriklauso nuo atskirų metų vandens kiekio, o tik nustatomas geografinė padėtis upės baseinas. Tai leido hidrologiškai suskirstyti mūsų šalį į regionus ir sudaryti vidutinių ilgalaikių nuotėkio modulių izoliacijų žemėlapį. Šie žemėlapiai pateikti atitinkamoje norminėje literatūroje. Žinodami upės baseino plotą ir iš izoliacinio žemėlapio nustatę jo reikšmę M0, galime nustatyti vidutinį ilgalaikį šios upės vandens debitą Q0 pagal formulę.
Arti esančių upės ruožų nuotėkio moduliai gali būti laikomi pastoviais, ty
Iš čia, remiantis žinomu vandens srautu viename skyriuje Q1 ir garsios aikštės baseinai šiuose F1 ir F2 ruožuose, vandens srautą kitame ruože Q2 galima nustatyti pagal santykį
4. Kriauklės sluoksnis h- tai vandens sluoksnio aukštis, kuris būtų gautas, jei vienodas paskirstymas per visą nuotėkio tūrio V baseino plotą F tam tikrą laikotarpį:
Vidutinio ilgalaikio pavasario potvynio nuotėkio sluoksnio h0 izoliacijos žemėlapiai sudaryti.
5. Modulinis nutekėjimo koeficientas K yra bet kurios iš pirmiau nurodytų nuotėkio charakteristikų santykis su jo aritmetine vidutine verte:
Šiuos koeficientus galima nustatyti bet kuriai hidrologinės savybės(srautai, lygiai, krituliai, garavimas ir kt.) ir bet kokiems tekėjimo laikotarpiams.
6. Drenažo koeficientas η yra nuotėkio sluoksnio ir kritulių sluoksnio, iškritusių į baseiną x, santykis:
Šis koeficientas taip pat gali būti išreikštas per tą patį laikotarpį nuotėkio tūrio ir kritulių kiekio santykį.
7. Srauto greitis- labiausiai tikėtina vidutinė ilgalaikio nuotėkio vertė, išreikšta bet kuria iš pirmiau nurodytų nuotėkio charakteristikų per ilgalaikį laikotarpį. Norint nustatyti debitą, stebėjimų serija turi būti bent 40...60 metų.
Metinis nuotėkio greitis Q0 nustatomas pagal formulę
Kadangi daugumoje vandens matavimo stočių stebėjimų metų skaičius paprastai yra mažesnis nei 40, reikia patikrinti, ar šio metų skaičiaus pakanka patikimoms debito Q0 reikšmėms gauti. Norėdami tai padaryti, apskaičiuokite nuotėkio greičio vidutinę kvadratinę paklaidą pagal priklausomybę
Stebėjimo laikotarpio trukmė yra pakankama, jei vidutinės kvadratinės paklaidos σQ reikšmė neviršija 5%.
Kasmetinio nuotėkio pokyčiams daugiausia įtakos turi klimato veiksniai: krituliai, garavimas, oro temperatūra ir tt Visi jie yra tarpusavyje susiję ir, savo ruožtu, priklauso nuo daugelio atsitiktinių priežasčių. Todėl nuotėkį apibūdinantys hidrologiniai parametrai nustatomi atsitiktinių dydžių rinkiniu. Projektuojant medienos plaustų veiklą, būtina žinoti šių parametrų reikšmes su reikiama tikimybe jas viršyti. Pavyzdžiui, hidrauliškai skaičiuojant medienos plaustų užtvankas, būtina nustatyti maksimalų pavasarinio potvynio debitą, kuris per šimtą metų gali būti viršytas penkis kartus. Ši problema išspręsta naudojant metodus matematinė statistika ir tikimybių teorija. Norint apibūdinti hidrologinių parametrų reikšmes - debitus, lygius ir kt., naudojamos šios sąvokos: dažnis(kartojimas) ir prieinamumas (trukmė).
Dažnis parodo, kiek kartų per nagrinėjamą laikotarpį hidrologinio parametro reikšmė buvo tam tikrame intervale. Pavyzdžiui, jei vidutinis metinis vandens srautas tam tikroje upės atkarpoje per kelerius stebėjimo metus pasikeitė nuo 150 iki 350 m3/s, tuomet galite nustatyti, kiek kartų šios vertės vertės buvo 150 intervalais. ..200, 200...250, 250.. .300 m3/s ir kt.
Saugumas parodo, kiek atvejų hidrologinio elemento vertė buvo lygi tam tikrai vertei ir didesnė už ją. Plačiąja prasme saugumas yra tikimybė viršyti nurodytą vertę. Bet kurio hidrologinio elemento prieinamumas yra lygus prieš srovę esančių intervalų dažnių sumai.
Dažnis ir gausa gali būti išreikšti atvejų skaičiumi, tačiau hidrologiniuose skaičiavimuose jie dažniausiai nustatomi procentais bendras skaičius hidrologinės serijos nariai. Pavyzdžiui, hidrologinėje serijoje yra dvidešimt vidutinio metinio vandens debito verčių, šešios iš jų buvo lygios arba didesnės nei 200 m3/s, o tai reiškia, kad šis debitas yra 30 proc. Grafiškai dažnio ir prieinamumo pokyčiai pavaizduoti dažnio (8a pav.) ir prieinamumo (8b pav.) kreivėmis.
Hidrologiniuose skaičiavimuose dažniau naudojama tiekimo kreivė. Iš šios kreivės aišku, kad didesnę vertę hidrologinis parametras, tuo mažesnis aprūpinimo procentas, ir atvirkščiai. Todėl visuotinai pripažįstama, kad metai, kurių nuotėkio tikimybė, ty vidutinis metinis vandens srautas Qg, yra mažesnis nei 50%, yra aukšto vandens, o metai, kurių Qg tikimybė yra didesnė nei 50%, yra mažo vandens. 50% debito metai laikomi vidutinio vandens prieinamumo metais.
Vandens prieinamumas per metus kartais apibūdinamas vidutiniu jo dažnumu. Vandens metais pasireiškimo dažnis rodo, kaip dažnai vidutiniškai būna tam tikro ar didesnio vandens kiekio metais, kai vandens kiekis būna toks arba mažesnis. Pavyzdžiui, vidutinis metinis debitas didelio vandens metais, kai tiekiama 10 %, vidutiniškai pakartojama 10 kartų per 100 metų arba 1 kartą per 10 metų; Vidutinis mažo vandens metų pakartojamumas su 90% tiekimo taip pat yra 10 kartų per 100 metų, nes 10% atvejų vidutinės metinės išlaidos bus mažesnės.
Tam tikro vandens kiekio metai turi atitinkamą pavadinimą. Lentelėje 1 jiems suteikiamas saugumas ir pakartojamumas.
Ryšys tarp dažnio y ir tikimybės p gali būti parašytas tokia forma:
drėgniems metams
mažo vandens metams
Visi hidraulinės konstrukcijos reguliuoti upių tėkmę ar tėkmę, jos apskaičiuojamos pagal tam tikro tiekimo metų vandens kiekį, garantuojantį konstrukcijų patikimumą ir be rūpesčių.
Skaičiuojamą hidrologinių rodiklių teikimo procentą reglamentuoja „Medienos plaukiojančių įmonių projektavimo instrukcijos“.
Pasiūlos kreivės ir jų skaičiavimo metodai. Hidrologinių skaičiavimų praktikoje tiekimo kreivėms sudaryti naudojami du metodai: empirinis ir teorinis.
Protingas skaičiavimas empirinė dovanojimo kreivė gali būti atliekami tik tuo atveju, jei upės tėkmės stebėjimų skaičius yra didesnis nei 30...40 metų.
Skaičiuodami hidrologinės serijos narių prieinamumą metiniams, sezoniniams ir minimaliems srautams, galite naudoti formulę N.N. Čegodaeva:
Norint nustatyti maksimalius vandens srautus, naudojama S.N. Kritsky ir M.F. Menkelis:
Empirinės pasiūlos kreivės sudarymo procedūra:
1) visi hidrologinės serijos nariai parašyti mažėjančia tvarka absoliuti vertė gerai;
2) kiekvienas serijos narys yra priskirtas serijos numeris, pradedant nuo vieno;
3) kiekvieno mažėjančios eilutės nario saugumas nustatomas naudojant (23) arba (24) formules.
Remiantis skaičiavimo rezultatais, sudaroma pasiūlos kreivė, panaši į pavaizduotą pav. 8b.
Tačiau empirinės pasiūlos kreivės turi nemažai trūkumų. Net ir pakankamai ilgas laikotarpis stebėjimai negali būti garantuoti, kad šis intervalas apima visą galimą maksimalų ir minimalios vertės upės srautas. Apskaičiuotos 1...2% nuotėkio tikimybės reikšmės nėra patikimos, nes pakankamai pagrįstus rezultatus galima gauti tik atlikus keletą stebėjimų per 50...80 metų. Atsižvelgiant į tai, ribotą upės hidrologinio režimo stebėjimo laikotarpį, kai metų skaičius yra mažesnis nei trisdešimt arba jų visiškai nesant, jie stato teorinės pasiūlos kreivės.
Tyrimai parodė, kad atsitiktinių hidrologinių kintamųjų pasiskirstymas geriausiai atitinka Pirsono kreivės lygtį III tipas, kurio integrali išraiška yra saugumo kreivė. Pearsonas gavo lenteles šiai kreivei sudaryti. Pasiūlos kreivė gali būti sudaryta pakankamai tiksliai praktikai pagal tris parametrus: eilės elementų aritmetinę vidurkį, variacijos ir asimetrijos koeficientus.
Eilučių narių aritmetinis vidurkis apskaičiuojamas pagal (19) formulę.
Jei stebėjimų metų skaičius yra mažesnis nei dešimt arba stebėjimai iš viso nebuvo atlikti, vidutinis metinis vandens srautas Qgcp laikomas lygus ilgalaikiam vidutiniam Q0, tai yra, Qgcp = Q0. Q0 reikšmę galima nustatyti naudojant modulinį koeficientą K0 arba nutekėjimo modulį M0, nustatytą pagal izoliacinius žemėlapius, nes Q0 = M0*F.
Variacijos koeficientas Cv apibūdina nuotėkio kintamumą arba jo svyravimo laipsnį, palyginti su vidutine verte ši serija, jis yra skaičiais lygus santykiui vidutinė kvadratinė paklaida iki serijos narių aritmetinės vidutinės vertės. Cv koeficiento reikšmei didelę įtaką daro klimato sąlygos, upės maitinimosi tipas ir jos baseino hidrografinės savybės.
Jei turimi stebėjimų duomenys mažiausiai dešimt metų, metinio nuotėkio variacijos koeficientas apskaičiuojamas pagal formulę
Cv reikšmė labai skiriasi: nuo 0,05 iki 1,50; mediena plaustais plaukiojančioms upėms Cv = 0,15...0,40.
Per trumpą upės tėkmės stebėjimo laikotarpį arba jų metu visiškas nebuvimas variacijos koeficientas galima nustatyti naudojant formulę D.L. Sokolovskis:
Atliekant baseinų, kurių F > 1000 km2, hidrologinius skaičiavimus taip pat naudojamas Cv koeficiento izoliacijų žemėlapis, jei bendras ežerų plotas yra ne didesnis kaip 3% baseino ploto.
Normatyvinis dokumentas SNiP 2.01.14-83 rekomenduoja apibendrintą formulę K.P., kad būtų nustatytas neištirtų upių variacijos koeficientas. Voskresenskis:
Asimetrijos koeficientas Cs charakterizuoja nagrinėjamosios serijos asimetriją atsitiktinis kintamasis palyginti su jo vidutine verte. Kuo mažesnė serijos elementų dalis viršija nuotėkio normą, tuo didesnis asimetrijos koeficientas.
Asimetrijos koeficientą galima apskaičiuoti pagal formulę
Tačiau ši priklausomybė duoda patenkinamus rezultatus tik stebėjimo metų skaičiui n > 100.
Netirtų upių asimetrijos koeficientas nustatomas pagal Cs/Cv santykį analogiškoms upėms, o nesant pakankamai gerų analogų, priimami vidutiniai Cs/Cv santykiai upėms duotoje teritorijoje.
Jeigu analogiškų upių grupei Cs/Cv santykio nustatyti neįmanoma, tai Cs koeficiento reikšmės netyrinėtoms upėms priimamos dėl reguliavimo priežasčių: upių baseinams, kurių ežero koeficientas didesnis kaip 40 proc.
per didelės ir kintamos drėgmės zonoms - arktinė, tundra, miškas, miško stepė, stepė
Norėdami sukurti teorinę pasiūlos kreivę, pagrįstą aukščiau nurodytais trimis parametrais - Q0, Cv ir Cs - jie naudoja Foster - Rybkin pasiūlytą metodą.
Iš aukščiau pateikto modulinio koeficiento (17) ryšio išplaukia, kad vidutinė ilgalaikė tam tikro tiekimo nuotėkio vertė - Qp%, MP%, Vp%, hp% - gali būti apskaičiuota naudojant formulę
Modulinis tam tikrų tiekimo metų nuotėkio koeficientas nustatomas pagal priklausomybę
Nustačius daugybę bet kokių nuotėkio charakteristikų per kelerių metų laikotarpį, kurio prieinamumas skiriasi, naudojant šiuos duomenis galima sudaryti tiekimo kreivę. Tokiu atveju patartina visus skaičiavimus atlikti lentelės forma (3 ir 4 lentelės).
Modulinių koeficientų skaičiavimo metodai. Norint išspręsti daugelį vandentvarkos problemų, būtina žinoti debito pasiskirstymą sezonais ar metų mėnesiais. Metinis nuotėkio pasiskirstymas išreiškiamas moduliniais mėnesinio nuotėkio koeficientais, rodančiais vidutinių mėnesinių debitų Qm.av ir vidutinio metinio debito Qg.av santykį:
Metinis nuotėkio pasiskirstymas skirtingo vandens kiekio metais yra skirtingas, todėl praktiniais skaičiavimais moduliniai mėnesio nuotėkio koeficientai nustatomi trims būdingiems metams: didelio vandens metais su 10% aprūpinimo, vidutiniu vandens tiekimu. 50% tiekimas, o mažai vandens metais - 90% tiekimas.
Moduliniai mėnesinio debito koeficientai gali būti nustatyti remiantis faktinėmis žiniomis apie vidutinius mėnesinius vandens srautus, turint bent 30 metų stebėjimo duomenis, analogiškoje upėje arba standartinėmis mėnesio debito pasiskirstymo lentelėmis, kurios sudaromos skirtingiems upių baseinams. .
Vidutinis mėnesio vandens suvartojimas nustatomas pagal formulę
(33): Qm.cp = KmQg.av
Maksimalus vandens suvartojimas. Projektuojant užtvankas, tiltus, salpas, krantų stiprinimo priemones, būtina žinoti maksimalius vandens debitus. Priklausomai nuo upės šėrimo tipo, didžiausias pavasarinio potvynio arba rudens potvynio vandens srautas gali būti skaičiuojamas kaip didžiausias debitas. Šių išlaidų numatomas atidėjimas nustatomas pagal hidrotechnikos statinių kapitalo klasę ir yra reglamentuojamas atitinkamų norminius dokumentus. Pavyzdžiui, III kapitalinės klasės medinės plaustinės užtvankos yra suprojektuotos taip, kad pratekėtų iki 2% vandens srauto, o IV klasės - 5% tiekimo kranto apsaugos konstrukcijos neturėtų būti ardomos esant maksimaliam vandens srauto greičiui 10% pasiūlos.
Qmax vertės nustatymo metodas priklauso nuo upės tyrimo laipsnio ir nuo pavasario potvynio ir potvynio didžiausių debitų skirtumo.
Jeigu yra stebėjimo duomenų daugiau nei 30...40 metų laikotarpiui, tada sudaroma empirinė Qmax saugumo kreivė, o trumpesniam – teorinė. Skaičiuojant daroma prielaida: pavasario potvyniams Cs = 2Сv, o lietaus potvyniams Cs = (3...4)CV.
Kadangi upių režimų stebėjimai atliekami vandens matavimo stotyse, dažniausiai šioms aikštelėms sudaroma tiekimo kreivė ir pagal santykį skaičiuojami didžiausi vandens debitai tose vietose, kur yra statiniai.
Žemumų upėms maksimalus pavasario potvynio vandens srautas duotas saugumo p% apskaičiuojamas pagal formulę
Parametrų n ir K0 reikšmės nustatomos priklausomai nuo gamtos zona ir reljefo kategorijas pagal lentelę. 5.
I kategorija - upės, esančios kalvotose ir plokščiakalnio aukštumose - Vidurio Rusijos, Strugo-Krasnenskaya, Sudomo aukštumos, Vidurio Sibiro plynaukštė ir kt.;
II kategorija - upės, kurių baseinuose kalvotos kalvos kaitaliojasi su įdubomis tarp jų;
III kategorija – upės, dauguma kurių baseinai yra plokščiose žemumose - Mologo-Sheksninskaya, Meshcherskaya, Baltarusijos Polesė, Padniestrėje, Vasjugane ir kt.
Koeficiento μ reikšmė nustatoma priklausomai nuo gamtinės zonos ir atidėjimo procento pagal lentelę. 6.
Hp% parametras apskaičiuojamas pagal priklausomybę
Koeficientas δ1 apskaičiuojamas (kai h0 > 100 mm) naudojant formulę
Koeficientas δ2 nustatomas pagal ryšį
Pavasario potvynio didžiausi vandens srautai apskaičiuojami lentelės pavidalu (7 lentelė).
Aukšti apskaičiuoto tiekimo vandens lygiai (HWL) nustatomi pagal vandens srauto kreives atitinkamoms Qmaxp% reikšmėms ir projektiniams ruožams.
Apytiksliais skaičiavimais galima nustatyti didžiausią lietaus potvynio vandens debitą pagal priklausomybę
Atliekant kritinius skaičiavimus, didžiausių vandens debitų nustatymas turėtų būti atliekamas pagal norminių dokumentų nurodymus.
Už kiekybinis įvertinimas Taikomos šios upių sulčių savybės.
Drenažo tūris W m 3 arba km 3 – vandens kiekis, tekantis upės vaga per tam tikrą ištekėjimo tašką per laikotarpį T paros, W = 86400 QT [m 3 ] = 8,64 * 10 -5 QT [km 3 ], kur Q yra vidutinis debitas m 3 /s laikui T dienos; 86 400 yra sekundžių skaičius per dieną.
Drenažo modulis M l/(s*km 2) – vandens kiekis, nutekantis iš ploto vieneto per laiko vienetą, M = 103 Q/F, kur F – baseino plotas km 2.
Drenažo sluoksnis Y– vandens sluoksnis milimetrais, tolygiai paskirstytas F plote ir ištekantis iš baseino per tam tikrą laikotarpį T paros, Y = 86,4TQ / F. Nuotėkio sluoksnis per metus milimetrais: Y = 31,54M.
Drenažo koeficientas η – nuotėkio sluoksnio iš tam tikros teritorijos per tam tikrą laikotarpį ir atmosferos kritulių sluoksnio, iškritusio ant šios teritorijos per tą patį laikotarpį, kiekio santykis, t.y. η = Y / X, 0 ≤ η ≤ 1. Nuotėkio koeficientas yra bematis dydis.
Būdingas vidutinio ilgalaikio nuotėkio pasiskirstymo SSRS teritorijoje bruožas yra platumos zonavimas tai, ryškiausiai išreikšta žemumose šalies dalyse, ir tendencija mažėti nuotėkio kryptimi iš vakarų į rytus, veikiant žemyniniam klimatui. Lygiose mūsų šalies vietose debitas mažėja iš šiaurės į pietus. Tuo pat metu Rusijos lygumoje yra plati padidinto srauto (> 300 mm) juosta, apimanti Vygos, Kemo, Onegos, Šiaurės Dvinos, Pečoros ir kt. upių baseinus. Į pietus ir šiaurę nuo šios juostos , srautas mažėja. Mažiausios vertės Juodojoje jūroje ir ypač Kaspijos žemumose tėkmės greitis siekia 20–10 mm ar mažiau. Teritorijoje Vakarų Sibiro lyguma didžiausias debitas stebimas 64–66° platumos ir yra 250 mm (Pūro upės baseinas). Pakrantėje Kara jūra Debitas mažesnis, apie 200 mm, mažėja į pietus ir stepių zonoje apie 10 mm. Reljefas taip pat turi įtakos nuotėkio pasiskirstymui. Nedideli Rusijos lygumos plokščiojo reljefo trikdžiai padidina nuotėkį (Valdajų, Volgos ir Vidurio Rusijos aukštumų regionai). Uralo ketera– dauguma didelės vertės srautas vakariniuose šlaituose, palyginti su rytiniais. upės baseine Shugor yra didžiausias srautas Europoje. SSRS dalių – apie 800 mm. Krituliai taip pat turi įtakos nuotėkiui (> krituliai iškrenta, > nuotėkis). Pietiniuose Pagrindinio Kaukazo kalnagūbrio šlaituose srautas didesnis nei šiauriniuose. trečia. drenažo modulis SSRS = 6,2 l/(s*km 2), kuris yra ats. nuotėkio sluoksnis yra maždaug 195 mm.
Upės tėkmę įtakojantys veiksniai
Klimatas, dirvožemis, geologinė struktūra upės baseinas, augmenija, reljefas, ežerai, namų ūkiai. veikla.
Vandens lygties analizė. balansas Y = X – Z per ilgą laikotarpį leidžia mums tai spręsti klimatas Reiškia. turi įtakos nuotėkiui. Pavyzdžiui: garavimas (kuo > t, tuo intensyvesnis naudojimas), vandens kiekis dirvožemyje (> krituliai, tuo > vanduo). Vidutinei metinei garavimo vertei apskaičiuoti naudojami M. I. Budyko ir A. R. Konstantinovo metodai. Budyko metodas pagrįstas teritorijos šilumos ir vandens balanso ryšio lygiu. Apskritai ši lygtis yra tokia: Z/X = f(R/LX), kur L – latentinė garavimo šiluma, Z/X – koeficientas. garavimas, R – rad. pusiausvyrą.
Įtaka dirvožemis ant nuotėkio ir jo požeminių bei paviršinių komponentų vyksta infiltracijos ir garavimo procesais.
Geologiniai struktūra upės baseinas lemia kaupimo ir vartojimo sąlygas požeminis vanduo, maitina upes. Puiki karstinio nuotėkio vertė akmenys sudaryti upių baseinus. Intensyvumas Ši įtaka priklauso ir nuo karsto amžiaus. Karstinėse vietose dažniausiai nėra paviršinio nuotėkio, krituliai sugeriami į smegduobes, laukus, prasisunkia pro plyšius ir papildo gruntinio vandens atsargas.
Augalijos įtaka nedidelė. Jį sudaro žemės šiurkštumo didinimas. paviršiaus, dėl to sulėtėja vandens tekėjimas žemės paviršiumi ir padidėja drėgmės prasiskverbimo į dirvą galimybė. Miško įtaka atskiriems elementams vandens balansas didelis (išsiliejimas, garavimas, daliniai krituliai).
Šlaitaiįtaka upės tėkmei yra santykinai maža, nes dirvožemio infiltracinio pajėgumo vaidmuo viršija vandens tėkmės greičio padidėjimą ar sumažėjimą, kuris priklauso nuo šio veiksnio. žemės paviršiaus. Bol. reljefas turi įtakos atskiriems vandens elementams. balansas: krituliai, drėgmės įsiskverbimas į dirvą ir išgaravimas. Ši įtaka pasireiškia priklausomai nuo reljefo formų dydžio.
Su pasikeitimu ežeringumas keičiasi vandens padengtų ir žemės užimamų plotų santykiai.
Hidrografas – vandens tėkmės laiko pokyčių upėje ar kitoje vandens telkinyje grafikas per metus, kelerius metus ar dalį metų (sezono, didelio vandens ar potvynio).
Hidrografas sudarytas remiantis duomenimis apie dienos vandens srautus toje vietoje, kur stebima upės tėkmė. Ordinačių ašyje brėžiamas vandens suvartojimo kiekis, o abscisių ašyje – laiko intervalai.
Hidrografas atspindi vandens srauto pasiskirstymą per metus, sezoną, potvynį (potvynį) ir žemą vandens kiekį. Hidrografas naudojamas kanalus formuojančių vandens srautų diagramai apskaičiuoti.
Vienetas hidrografas – hidrografas, rodantis vandens tėkmės pokyčius vieno potvynio metu.
Tipiškas hidrografas – hidrografas, atspindintis bendruosius vandens tėkmės upėje pasiskirstymo per metus ypatumus.
Ilgalaikio potvynio hidrografas- apskaičiuota potvynio banga tam tikroje vandentakio atkarpoje, kuriai būdingas tam tikras ilgalaikis debitas, tipinis hidrografas ir atitinkamas tūris.
Hidrografo paskirtis – nustatyti debitą pagal sezoną ir upės maitinimosi tipą.
Dalies kiekybinis įvertinimas įvairių tipų mityba nuotėkio formavime dažniausiai atliekama naudojant grafinį hidrografo padalijimą pagal mitybos tipą. Tokiu atveju vienos ar kitos mitybos (pavyzdžiui, sniego, lietaus, po žeme) dalis nustatoma proporcingai atitinkamoms hidrografo sritims.
Didžiausi sunkumai iškyla izoliuojant požeminį papildymą didelio vandens ar didelių potvynių metu. Atsižvelgiant į paviršinio ir požeminio vandens sąveikos pobūdį, B. V. Polyakovas, K. V. Lvovičius, O. V. Labiausiai bendri modeliai yra tokie. Nesant hidraulinio ryšio tarp upės ir požeminio vandens, kuris paprastai būdingas kalnų upėms, požeminis pasipildymas potvynių ar potvynių metu bendras kontūras kartoja hidrografo eigą, bet sklandžiau ir su tam tikru delsimu maksimaliam požeminiam papildymui, lyginant su maksimaliu vandens srautu. Esant nuolatiniam arba laikinam hidrauliniam ryšiui tarp upės ir požeminio vandens potvynio pakilimo metu, dėl to, kad požeminis vanduo yra sulaikomas upės, požeminis pasipildymas mažėja ir pasiekia minimumą esant aukščiausiam upės vandens lygiui. Ilgai stovint aukštus lygius, kuris labiau būdingas didelėms upėms, upių vandenys filtruojami į žemę („neigiamas požeminis pasipildymas“), o potvynio pabaigoje arba prasidėjus žemam vandeniui šie vandenys grįžta į upę (upės pakrantės reguliavimas). srautas).
Didelės ir vidutinio dydžio upės nuolat stebimos skirtinguose taškuose, nes upės yra labai permainingos. Vandens lygis ir debitas juose priklauso nuo: lietaus kiekio ir tirpimo. Norint apsisaugoti nuo potvynių, būtina ištirti elgesį. Tam visame pasaulyje sukurtas didžiulis stočių tinklas, kuris nuolat stebi vandens lygio pokyčius, jo tėkmę, kokybę, temperatūrą, ledo reiškinius. Dabar tokių stočių yra 60 tūkstančių Be to, vandens baseinuose įrengta 150 tūkstančių kritulių skaitiklių ir 10 tūkstančių stočių garavimui matuoti. Informacija iš visų stočių patenka į apdorojimo centrus, kur kompiuterių pagalba gaunami upės elgseną apibūdinantys duomenys ir skelbiami specialiuose „Hidrologiniuose metraščiuose“, kurių pagrindu sukuriamas „hidrologinis kadastras“, t.y. viso stebėjimo laikotarpio upių duomenų suvestinė.
Esamas didžiulis hidrologinių stočių tinklas apima mažiau nei 1% visų pasaulio upių, kurių ilgis yra 10 km. Remdamiesi surinkta informacija, hidrologai sukūrė patikimus metodus, leidžiančius nustatyti netirtų upių elgseną. Tai leido nustatyti visas pasaulio upes, o tai sudaro beveik 42 tūkst. km3 per metus. Jei prie to pridėtume metinį ledo nuotėkį iš ledo lakštų ir (3 tūkst. km3) ir požeminio nuotėkio (2,2 tūkst. km3) į vandenyną, tada iš sausumos į vandenyną iš viso kasmet nuteka 46 tūkst. km3 vandens. Tačiau 1 tūkst. km3 upės tėkmės nepasiekia, nes ji patenka į ežerus ir prarandama smėlyje, vadinamosiose drenažo zonose, esančiose visuose žemynuose, kurių pavyzdys yra jūros baseinas, kurį sudaro.
Kartu su vandeniu upės į vandenyną neša ištirpusias medžiagas, kurių litre vidutiniškai yra apie 90 mg. Per metus upės išneša 3570 mln. tonų ištirpusių medžiagų. upės vanduo taip pat yra kietų medžiagų dalelių – nuosėdų. Jie gali maišytis pakibę vandenyje (suspenduotos nuosėdos) ir riedėti bei „šokinėti“ išilgai dugno (apačioje arba velkamose, nuosėdose). Jų bendra masė yra 17 milijardų tonų per metus. Ištirpusios medžiagos ir nuosėdos yra vandens veiklos rezultatas, kuris eroduoja ir dėl to krenta žemės lygis. Šis procesas vadinamas. Per 1000 metų vanduo ištirpsta ir nuplauna maždaug 5 cm storio sluoksnį vidutinis aukštisŠiuolaikinė 700 m virš jūros lygio žemė būtų nuplaunama į vandenyną tik po 14 milijonų metų. Bet taip nebūna, nes žemė nuolat auga. Upė perneša nuosėdas kanaluose, estuarijose, ežeruose ir jūrose įvairių formų dugno nuosėdų pavidalu. Taigi upės pasirodo esąs naikintojos ir skulptoriai, apdorojantys žemės paviršių, kurio reljefas formuojamas privalomai dalyvaujant vandeniui.
