Гидрологические расчеты представляют собой один из основных разделов инженерной гидрологии. В задачу гидрологических расчетов входит разработка методов, позволяющих рассчитать величины различных гидрологических характеристик для строительного проектирования. Результаты гидрологических расчетов обычно представляются в виде величин различной вероятности появления. Некоторые авторы называют гидрологические расчеты «Учением о стоке».
Задачи, решаемые в процессе гидрологических расчетов, обычно разделяют на следующие основные группы:
1. Расчеты основных гидрологических характеристик стока воды:
-годовых расходов воды;
-максимального уровней и расходов воды весеннего и весенне-летнего половодья;
-максимальных уровней и расходов воды дождевых паводков;
-внутригодового распределения стока в годы различной обеспеченности;
-минимальных расходов и уровней воды летней и зимней межени;
-гидрографов половодий и паводков.
2. Расчеты испарения:
-с водной поверхности водоемов и водотоков;
-с поверхности суши;
-биологическое испарение или транспирация растительности.
3. Расчеты водного баланса отдельных водных объектов.
4. Расчеты стока наносов, переформирования берегов и заиление водохранилищ.
5. Расчеты динамики водных масс, в том числе элементов ветрового волнения, сгонно-нагонных явлений и течений.
6. Расчеты характеристик ледово-термического режима, в том числе, сроков замерзания и вскрытия водоемов, толщины льда и снежного покрова, температуры воды водоемов и водотоков как внутри года, так и от года к году, а также по глубине озер и водохранилищ.
7. Расчеты различных гидрохимических характеристик рек, озер и водохранилищ на основе применения вероятностно-статистических методов.
За неимением времени, мы сможем коснуться только первого раздела -основных гидрологических характеристик.
Максимальные уровни и расходы воды различной обеспеченности необходимы при проектировании таких гидротехнических сооружений, как плотины, мосты, водохранилища и др. для оценки возможного затопления местности при строительстве каких-либо сооружений в поймах рек и озер.
При расчете прочности гидротехнических сооружений важно знать горизонты воды при ледоходе, при заторах и зажорах и т.д.
Вероятные значения годового стока необходимы для оценки общих запасов водных ресурсов данной территории, при оценке объемов проектируемых водохранилищ и выработки энергии на ГЭС и т.п.
Летние и зимние минимальные расходы и уровни воды определяются для оценки степени обеспечения водой коммунального хозяйства, промышленности, оросительных систем, судоходства и т.д.
Все вышеприведенные характеристики обычно оцениваются по данным наблюдений Гидрометслужбы. Но в условиях сравнительно редкой сети наблюдений на территориях многих стран - России, Беларуси, Казахстана, Украины, Бразилии, Африки, Индии и других стран, возникает необходимость рассчитывать эти параметры в условиях отсутствия наблюдений, на основе косвенных методов. Наибольшего совершенства эти методы достигли на территории Советского Союза. Рассмотрим некоторые из них.
Расчет основных гидрологических характеристик при коротких рядах или отсутствии наблюдений.
1. Определение нормы стока.
Средний многолетний сток или норма стока относится к главнейшим характеристикам водного режима и используется при гидрологических расчетах водохранилищ, устраиваемых для целей гидроэнергетики, водоснабжения, борьбы с наводнениями, судоходства, орошения и др.
Нормой гидрологических величин называется среднее арифметическое значение характеристик гидрологического режима за многолетний период, при увеличении которой среднее значение существенно не меняется.
Погрешность определения нормы стока зависит как от продолжительности ряда наблюдений, так и от изменчивости годового стока: чем меньше колебания стока, тем меньше число лет наблюдений нужно иметь для установления нормы стока, исходя из следующей зависимости:
EQ=±Cv/√n· 100%
Where: EQ-средняя квадратическая ошибка средней многолетней величины или нормы ряда.
Cv- коэффициент вариации годового стока;
n-число членов ряда.
Для оценки абсолютной величины средней квадратической ошибки можно использовать зависимость:
EQ · Qo/100=ΔQ
Длина ряда считается достаточной для определения Qo, если ошибка не превышает 5-10%!
Истинное среднее значение наблюдаемой величины может быть получено только при бесконечно большом числе членов ряда, т.е когда “n” стремится к бесконечности.∞.
Определение нормы стока реки в каком-либо пункте может быть произведено:
-при достаточном периоде наблюдений
-при непродолжительном периоде наблюдений
-при полном отсутствии наблюдений за стоком.
При непродолжительном ряде наблюдений имеющийся ряд удлиняют:
1. По гидрологическим данным соседнего гидрометрического створа, располагающего более длительным рядом наблюдений
2. По данным о многолетних количествах осадков.
Для удлинения ряда по гидрологическим данным необходимо подобрать реку-аналог, т.е. реку, находящуюся в тех же физико-географических условиях, что и рассматриваемая река. Главное внимание при выборе реки аналога должно быть обращено на то, чтобы климатические условия и факторы подстилающей поверхности, такие как залесенность, заболоченность, озерность, мелиорированность, урбанизированность, распаханность и характер грунтов были бы те же, что и рассматриваемого бассейна.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
