§ 20. Вычисление нормы стока при коротком ряде наблюдений
При непродолжительном периоде наблюдений за стоком в рассматриваемом створе норма стока может быть определена путем удлинения ряда гидрологических наблюдений по данным о стоке реки-аналога, имеющей длительный период наблюдений. С этой целью строится график связи средних годовых расходов или модулей рассматриваемого створа и створа реки-аналога за период наблюдений общий для обоих створов. По графику связи находятся средние годовые расходы в расчетном створе за период отсутствия наблюдений. По полученному таким путем удлиненному ряду наблюдений вычисляется норма стока.
В табл. 30 приведены величины средних годовых расходов воды и модулей стока р. Луги у ст. Толмачево за 29 лет и р. Шелони у д. Заполье за 12 лет, для которой необходимо вычислить норму стока.
Таблица 30
Средние годовые расходы воды и модули стока р. Луги у ст. Толмачево и р. Шелони у д. Заполье
За период наблюдений 12 лет, общий для обоих створов, построен график связи модулей расходов (рис. 19).
По графику связи определены среднегодовые модули стока р. Шелони за годы отсутствия наблюдений и помещены в табл. 30 (показаны в скобках). Средний многолетний модуль стока р. Шелони за 29 лет, вычисленный как среднее арифметическое средних годовых модулей стока, полученных из материалов наблюдений и восстановленных по графику связи, равен
с 1 км2.
Рис. 19. График связи средних годовых модулей стока р. Луги у ст. Толмачево и р. Шелони у д. Заполье.
Величину нормы стока р. Шелони можно также получить непосредственно из графика связи по норме стока р. Луги.
В условиях проектирования сельских ГЭС нередки случаи, когда наблюдения за стоком ограничиваются непродолжительными периодами — 3—5 лет. В этих случаях норму стока определяют по норме стока аналога, используя способ коэффициентов.
Для вычисления характера связи модулей стока рассматриваемой реки и реки-аналога строится график связи этих величин по данным за период наблюдений, общий для обеих рек. Если построенная зависимость имеет прямолинейный характер, то в дальнейшем поступают так: вычисляют средний многолетний модуль стока реки- аналога М0 за весь имеющийся период наблюдений, а также вычисляют средние модули стока реки-аналога М1 и неизученной реки м2 по кратковременным наблюдениям за период, общий для рассматриваемых створов.
Далее, средний многолетний модуль стока неизученной реки М0 определяют по соотношению
откуда искомая норма стока неизученной реки будет
(38)
При вычислении нормы стока способом коэффициентов следует иметь в виду, что более надежный результат может быть получен в том случае, если водность рассматриваемого короткого периода близка к норме стока и график связи модулей стока проходит через начало координат. Если график связи не проходит через начало координат, то точность вычисления нормы стока будет зависеть от водности короткого периода, для которого строится график связи.
При небольшой величине коэффициента вариации среднего годового стока бассейна-аналога по сравнению с коэффициентом вариации стока в створе, для которого вычисляется норма стока, и при многоводном коротком периоде получают завышенное значение нормы стока; при маловодном коротком периоде — заниженное. Такие результаты обычно получаются, когда в качестве аналога выбирают бассейн с большей водосборной площадью и меньшими колебаниями стока, чем у реки, для которой ведется расчет.
Если же амплитуда колебаний стока и соответственно коэффициент вариации реки-аналога больше, чем у изучаемой реки за период наблюдений, то при многоводном коротком ряде наблюдений получается преуменьшенное значение нормы стока, при маловодном— преувеличенное.
Отсюда следует, что использование способа коэффициентов для •определения нормы стока без тщательного анализа характера колебаний стока и зависимости между модулями стока за период наблюдений может повлечь значительные ошибки.
Поэтому при наличии хорошей графической связи средних годовых модулей стока лучше пользоваться этим графиком, позволяющим наглядно установить характер связи рассматриваемых величин.
Полученная величина нормы стока р. Шелони у д. Заполье М0=7,05 л/сек. с 1 км2 оказалась выше нормы стока М0=6,66 л/сек. с 1 км2, найденной при вычислении ее путем приведения короткого ряда наблюдений к длинному по графику связи модулей стока. Этот результат подтверждает сказанное выше. График связи не проходит через начало координат, водность короткого периода наблюдений оказалась ниже водности периода в 29 лет и коэффициент вариации стока аналога Cv=0,28 больше коэффициента вариации Cv=0,22 исследуемой реки за короткий период наблюдений.
Рис. 20. График связи среднемесячных расходов воды р. Шелони у Д. Заполье и р. Луги у ст. Толмачево.
В том случае, когда из-за краткости периода наблюдений (1—2 года или даже сезон) график связи среднегодовых модулей стока не может быть построен, для вычисления нормы стока прибегают к построению графика связи среднемесячных расходов или модулей стока.
Для этого выбираются среднемесячные величины стока за один и тот же период для реки с непродолжительными наблюдениями и для реки-аналога с длительным рядом наблюдений. По этим данным строится график связи. Из полученного графика по величинам средних многолетних расходов или модулей стока по месяцам реки- аналога находятся средние многолетние величины месячных расходов или модулей для реки с краткосрочными наблюдениями. Норма стока в этом случае определяется как средняя величина из средних многолетних месячных величин стока.
Рассмотрим пример вычисления нормы стока по среднемесячным данным о стоке. По материалам наблюдений на р. Шелони у д. Заполье за 1932—1933 гг. и на р. Луге у ст. Толмачево за этот же период по данным табл. 31 построен график связи среднемесячных расходов воды (рис. 20).
Средине многолетние расходы рр. Луги и Шелони по месяцам (в м’/сек.)
Т а б л и ц a 32
В качестве аналога принята р. Луга у ст. Толмачево с рядом наблюдений в 16 лет (1931—1940 и 1945—1951 гг.). Из графика связи по средним многолетним расходам воды по месяцам р. Луги у ст. Толмачево найдены среднемесячные величины средних многолетних расходов р. Шелони у д. Заполье (табл. 32).
Определенная таким путем норма стока р. Шелони у д. Заполье за 16 лет оказалась равной 43,2 м3/сек., в то время как вычисленный за два года наблюдений средний расход равен 53,0 м3/сек. Модули стока за эти же периоды получились соответственна 6,82 л/сек. с 1 км2 и 8,30 л/сек. с 1 км2.
