Файл: гдрлг.docx

1. Определение минимальных расходов различной обеспеченности при наличии гидрометрических наблюдений.

Для определения минимальных расходов воды рек используются данные наблюдений по стоку за зимный и летне-осенний сезоны. При этом под летне-осенним сезоном понимается период от конца весенного половодья до начала ледовых явлений на реках рассматриваемых территорий; за зимный сезон принимается период от начала появления ледовых явлений на реках до начала весенного половодья. В случае отсутствия ледовых явлений за зимний сезон принимается период от средней даты устойчивого перехода температуры воздуха через 0^о в сторону понижения до начала весенного половодья.

Основной расчетной характеристикой является минимальный средний месячный расход воды, наблюдающийся в меженный период зимнего или летне- осеннего сезона. В случае если меженный период является коротким ( меньше двух месяцев ) или прерывистым ( состоит из нескольких периодов, разделенных паводками ), вместо средного

месячного расхода воды используется средний расход воды за 30 суток с наименьшим стоком ( не календарный месяц ). Он определяется следующим образом: строятся гидрогра-

фы стока исследуемой реки за каждый год за весь период наблюдений; на гирографе опре-

деляется участок с наименьшими расходами воды в данном сезоне продолжительностью 30

суток и по таблицам ежедневных расходов воды производится подсчет среднего расхода воды за выбранный период. Минимальные 30-дневные расходы воды меньше или равны средним месячным календарным расходам воды.

Таким образом можно получить ряд минимальных 30-дневных расходов летне-осеннего или зимнего периодов, по которому производятся расчеты расходов заданной вероятности превышения (обеспеченности).

Минимальные расходы воды расчетной обеспеченности определяются методом,

аналогичным определению средних годовых расходов ,т.е. либо методами моментов либо методами нибольшего правдоподобия Построение кривых обеспеченности

производится отдельно для зимнего и летне-осеннего периодов. Если в составе ряда минимальных расходов воды имеются нулевые значения вследствие пересыхания или промерзания реки, величина C_v определяется графо-аналитическим способом ( по способу

Г.А. Алексеева ) по эмпирической кривой обеспеченности.

Согласно Указаниям СН 346-66, при проектировании объектов водопотребления и водопользования расчетная обеспеченность минимальных расходов воды принимается от 75% (при допустимости перебоев) до 95-97% ( при недопустимости перерывов или уменьшения подачи воды).

2.Опреденление расчетных минимальных расходов при отсутсвии или недостаточности гидрометрических наблюдений.

Расчет минимальных расходов воды на неизученных реках производится в основном двумя способами: по картам изолиний минимального стока и по эмприческим зависимостям.

Карты изолиний используются при расчетах минимального 30-дневного стока средних рек, с площадью 1000-2000 (критическая площадь) до 75000 км². Реки с площадью водосбора, меньшей критической, относятся к малым рекам. Карты изолиний нельзя использовать для водосборов с большими площадями озер и с распространением карста.

В Государственном гидрологическом институте (ГГИ) в 1970 г. построены карты изолиний минимального 30-дневного стока 80%-ной обеспеченности для зимнего и летне-осеннего сезонов по данным о стоке средных рек (К.П.Клибашев и И.Ф.Горошков «Гидрологические расчеты. – Л.: Гидрометеоиздат, 1970.-460 с.Приложение ХLV». Точность определения минимального стока по карте изолиний ГГИ составляет для увлажненных районов 10%, для районов недостаточного увлажнения и горных областей 20%.

Определение минимальных расходов воды иной обеспеченности производится по переходным коэффициентам, полученным по графику связи минимальных 30-дневных расходов воды 80%-ной обеспеченности с такими же расходами воды обеспеченностью

75%, 85%, 90%, 95%, и 97%.Значения переходных коэффициентов для каждой обеспеченности изменяются по территории незначительно и практически одинаковы для зимнего и летне-осеннегос езонов.

Минимальный 30-дневный сток на малых реках,с площадью водосборов не менее 50 км² для увлажненных районов и 100 км² для районов недостаточного увлажнения, рассчитывается по эмпрической зависимости вида

Q_мин= а ( F + c )ⁿ (1)

где, Q_мин- минимальный 30-дневный расход воды, средний за многолетний период, для зимнего или летне-осеннего сезонов; F- площадь бассейна реки в км²; а, n, c – параметры, определяемые в зависимости от географического местоположения реки. Их значения установливаются по таблице и картам районов для определения минимального 30-дневнего стока на малых реках бывшего Советского Союза.,приведенных в Указаниях СН-346-66.

Для расчета минимальных 30-дневных расходов воды различной обеспеченности коэффициент изменчивости C_v оределяется в зависимости от величины среднего многоглетнего минимального 30-дневного модуля стока за зимный или летне-осенний сезон для данного района. В качестве вспомогательного материала используется карта районов для определения коэффициентов изменчивости и таблица значений C_v, помещенные в Указаниях СН 346-66. Коэффициент асимметрии принимается по аналогии с окружающими

Изученными река или назначается по соотношению C_s= C_v для увлажненных 2 районов и

C_s= (1.0 – 1.5) C_v для районов недостаточного увлажнения.

Минимальный сток малых рек обеспеченностью 80% расчитывается по формуле (1).

При этом коэффициент а уменьшается путем умножения на переходный коэффициент от среднего многолетнего минимального 30-дневного расхода воды (для которого предназначена формула) к минимальному расходу воды 80%-ной обеспеченности. Величина

Коэффициента устанавливается по соответствующим графикам связи. Расходы воды других

обеспеченностей определяются по тем же переходным коэффициентам, что и для средних

рек.

Минимальный средний суточный расход воды 80%-ной обеспеченности рассчитывается по переходному коэффициенту, полученному по связи суточных и 30-днев-

ных расходов воды 80%-ной обеспеченности. Минимальные суточные расходы воды иной

обеспеченности рассчитываются по переходным коэффициентам от суточного 80%-ного

расхода воды . При этом в качестве переходных коэффициентов используется те жи переходные коэффициенты, что требовались при переходе минимальных 30-дневных расходов воды 80%-ной обеспеченности с такими же расходами воды иной обеспеченности.

Минималный сток малых рек обеспеченностью 80% также может быть расчитаны по формуле

Q_80%=10^-3a ( F + f₀ )ⁿ ( 2 )

где Q_80%- минималный 30-дневный расход 80%-ной обеспеченности для зимнего или летне-осеннего сезона, м³/с; F-площадь водосбора,км²; а, n, f₀-– параметры, определяемые в зависимости от географических районов и зимнего или летне-осеннеёго периода.

Лекция n 14

Русловые процессы.

Основные характеристики русла. Изменение морфологического строения русла водотока под действием текущей воды называют русловым процессом., или же под русловым процессом понимают морфологическое строение речного русла и речной поймы вызванные гидродинамическим воздействием потока.

Приведем некоторые термины связанные с русловым процессом:

0. Русло реки ( меженное) - наиболее пониженная часть долины, выработанная потоком, по которой осуществляется перемещение основной части донных отложений и стока воды в междупаводочный период;

1. Пойма - часть дна речной долины, затопляемая в период паводков и половодий; формируется в результате отложений переносимых потоком взвешенных наносов при плановых деформациях речного русла.

2. Перекат - форма донного рельефа равнинных рек, сформированная отложениями наносов в виде гряды, пересекающей русло под некоторым углом к общему направлению течения. Перекат можно представить как затопленную часть гребня гряды.

3. Плес - более глубокий участок реки; при меандрировании - затопленное подвалье гряды.

Основными характеристиками русла являются: продольный и поперечный профиль, плановые очертания берегов и распределение глубин.

Структура речного потока. Как уже отмечалось в предыдущих лекциях, распределение скоростей по живому сечению потока и по длине его носит довольно сложный характер. Помимо постоянного перемешивания водных масс и потоков, свойственного турбулентному движению, для него характерно еще и наличие циркуляционных течений. Вследствие большой скорости на стрежне потока но поверхности воды происходит вытягивание водных струй, в результате чего возникает некоторое повышение уровня. Вследствии этого в плоскости, перпендикулярной к направлению течения, образуются два циркуляционных течения по замкнутым контурам, сходящиеся у поверхности и расходящиеся у дна. (рис. 1).

Рис. 1. Схема возникновения поперечной циркуляции (по Н.С. Лелявскому).

а - поверхностные струи, б - циркуляционные течения в вертикальной плоскости, в - винтообразные течения.

На изогнутых участках русла струи воды встречаясь с вогнутым берегом, либо движутся вдоль него, либо отбрасываются от него. Соседние с ними струи встречаются уже не с берегом, а с отклоненными вдоль берега струями и подпирают их. В результате этого возникает перекос водной поверхности, и струи, находящиеся вблизи берега, опускаются вниз и образуют придонное течение от берега к средней части реки. Так образуется циркуляционное течение на изогнутых участках русла. (рис. 2).

Рис. 2. Циркуляционное течение на изгибе.

Русло реки в плане всегда характеризуется чередованием излучин, изогнутых то вправо, то влево. Между ними находятся прямолинейные участки.

Плановые очертания речных русел и их изменение. Плановые очертания речных русел отличаются значительным разнообразием и вместе с тем для них характерна отчетливо выраженная извилистость. Опыты показали, что даже искусственно созданные водотоки с прямолинейным руслом со временем стремятся к образованию извилин. Очертания речных русел в плане у большинства рек изменяются со временем. Эти изменения носят различный характер. На одних реках образуются излучины или меандры , на других прямолинейные участки русел перемещаются параллельно самим себе.

Не все излучины следует называть меандрами. Этот термин вошел в гидрологическую литературу по названию р.Меандр (Турция). Для р.Меандр характерны постоянные и непрерывные плановые деформации русла вследствие воздействия на него потока. Такого рода изменения плановых очертаний русла и следует называть меандрированием, а извилины русла - меандрами. Таким образом, под меандрированием следует понимать не изменение плановых очертаний русла в виде извилин по длине реки, а определенный процесс, заключающийся в изменении этих очертаний во времени. Причиной образования извилин является: на прямолинейном участке реки под влиянием каких - либо случайных причин водный поток может отклониться от своего первоначального направления (рис. 3). Струи воды, ударившись о образовавшуюся вогнутость будут увеличивать ее в результате размыва.. Последний усиливается под действием силы Кориолиса (если размывается правый берег) и центробежной силы на участке с закругленным руслом реки.