Гидро расчеты сельских ГЭС - Вычисление нормы стока при отсутствии наблюдений

§ 21. Вычисление нормы стока при отсутствии наблюдений
При отсутствии данных непосредственных наблюдений в интересующем створе норма стока может быть определена приближенно по картам изолиний, методом аналогии, по эмпирическим формулам и методами, основанными на уравнении водного баланса.
Плавный характер изменения по территории основных величин, определяющих сток, — осадков и испарения — позволяет производить построение карт изолиний среднего многолетнего стока. Карты изолиний среднего многолетнего годового стока рек составлены на основании обработки материалов наблюдений за стоком главным образом больших рек. Различными авторами составлены карты изолиний модулей стока для. разных географических районов СССР. Наиболее полной картой является карта, составленная Б. Д. Зайковым (рис. 21).
Для отдельных районов СССР составлены уточненные карты изолиний средних многолетних модулей стока. Такие карты имеются для территории УССР (рис. 22), для юга Европейской территории СССР (рис. 23), для БССР (рис. 24), для Северо-Западной зоны СССР (рис. 25), а также для горных районов Кавказа.
Норма стока малых равнинных рек Европейской территории СССР, полученная по картам изолиний средних многолетних модулей стока, оказывается на 15—30% больше фактической. Это объясняется· отличием гидрологического режима малых рек от режима больших рек, данные о стоке которых использованы для построения карт изолиний нормы стока.
Главную роль в снижении нормы стока с малых бассейнов. по сравнению с большими играет уменьшение доли подземного питания в формировании стока. Однако в отдельных случаях, например в районах распространения карста, при усиленном притоке грунтовых вод, норма стока с малых бассейнов может оказаться даже несколько больше, чем с больших бассейнов.

Рис. 21. Карта изолиний нормы годового стока Европейской территории СССР (по Б. Д. Зайкову).

Рис. 22. Карта изолиний нормы годового стока для УССР.

Так, гидрологические исследования Государственного гидрологического института (ГГИ), проводимые в последние годы в Кустанайской, Кокчетавской и Акмолинской областях, показали, что в Казахстане в районах распространения бессточных понижений и озер норма годового стока существенно уменьшается с уменьшением площади водосбора.
Поэтому при использовании карт изолиний для вычисления нормы стока следует полученные результаты корректировать материалами хотя бы кратковременных наблюдений за стоком.

Рас. 24. Карта изолиний нормы годового стока для территории БССР. Mг= 0,0317 hгл/сек. с 1 км².
Для различных районов юга Европейской территории СССР К. П. Воскресенским даны поправки на уменьшение нормы стока с малых бассейнов по сравнению с нормой, определяемой по картам изолиний (табл. 33).

Рис. 23 Карта изолиний нормы годового стока для юга Европейской территории СССР.

Рис. 25. Карта изолиний нормы годового стока для Северо-Западной зоны СССР.

Т а б л и ц a 33
Поправки на уменьшение годового стока в зависимости от площади водосбора водотока

Изолинии на карте показывают величину нормы стока, отнесенную не к какому-либо определенному гидроствору, а ко всей водосборной площади бассейна. Поэтому при определении нормы стока по карте для выбранного створа должна быть оконтурена водосборная площадь до этого створа и найден центр бассейна. Центр бассейна определяется точкой пересечения прямых, проведенных в разных направлениях и делящих площадь бассейна на четыре примерно равные части. Величина нормы стока для центра бассейна получается по интерполяции между соседними значениями изолиний нормы стока. Если через площадь бассейна проходит несколько изолиний, то более точно величину нормы стока можно найти как средневзвешенную· из величин нормы для каждой части бассейна, ограниченной соседними изолиниями и линией водораздела между бассейнами. В этом случае норма стока определяется по формуле
(39>
где М1, м², Мп — частные модули стока для частей бассейна, лежащих между изолиниями и границами бассейна, определяемые по интерполяции между значениями соседних изолиний, f1, f2, ..., fn — частные площади бассейна между отдельными изолиниями и границами бассейна, определяемые планиметрированием.
Через бассейн р. Шелони, представленный на рис. 26, проходят пять изолиний модулей стока. Для нахождения центра бассейна проведено две прямых, точка пересечения которых соответствует приближенному значению модуля стока 6,7 л/сек. с 1 км².
Для уточнения величины модуля стока всю площадь бассейна, разделенную изолиниями на шесть частей, планиметрируем и находим среднее значение модуля для каждой частной площади. По полученным значениям находится норма стока для всего бассейна (табл. 34).

Таблица 34
Вычисление нормы стока бассейна р. Шелони по карте изолиний

Для бассейнов, расположенных в районах, слабо освещенных изолиниями, норма стока может быть определена по аналогии с нормой стока с бассейнов, сходных с рассматриваемым в отношении основных физико-географических характеристик.

Рис. 26. Изолинии модулей стока в бассейне р. Шелони.

При выборе аналогов должны быть подвергнуты оценке следующие их характеристики и характеристики рассматриваемого неизученного бассейна:
а)  высотное положение бассейнов и рельеф местности;
б)  климатические условия и особенно характер распределения осадков по бассейнам и колебания температуры;
в)   типы растительного покрова и его распределение по бассейнам;
г)   размеры озер и болот и распределение их по территории бассейнов;
д)  наличие особых условий в бассейне, например карста.
Если сравниваемые бассейны близки между собой по величине и сходны в отношении остальных физико-географических условий, то норма стока неизученного бассейна может быть принята такой же, как и для изученного бассейна-аналога. При достаточно близкой аналогии сравниваемых бассейнов в отношении перечисленных характеристик выводы, получаемые для аналогов, могут быть перенесены на неизученный бассейн, не только расположенный рядом, но даже и при значительном удалении его от аналога.
Вычисление нормы стока по эмпирическим формулам, основанным на зависимости ее от величины осадков и дефицита влажности, и методами, основанными на уравнении водного баланса, может быть рекомендовано лишь для предварительных расчетов при отсутствии подходящих аналогов и слабой освещенности территории изолиниями. Точность расчетов при этом невысока, поэтому основными методами определения нормы годового стока при отсутствии материалов наблюдений следует считать метод изолиний и метод аналогий. Желательно расчет проводить одновременно обоими этими методами в целях контроля получаемых результатов.