§ 30. Определение характеристик весеннего половодья при отсутствии материалов наблюдений
Задачей расчета внутригодового распределения стока по сезонам является установление следующих элементов весеннего половодья и меженного стока: 1) средней даты начала половодья, 2) средней продолжительности весеннего половодья, 3) объемов весеннего половодья различной обеспеченности, 4) расчетного гидрографа весеннего половодья и 5) среднего объема меженного стока.
Эти элементы при недостаточно полных гидрологических данных или при их отсутствии для. рек Европейской территории СССР могут быть определены методами, разработанными рядом авторов. При этом нужно иметь в виду, что в основу расчетных методов положены гидрологические материалы, полученные в результате наблюдений, главным образом на крупных реках.
Поэтому для проверки и корректировки получаемых результатов для малых рек, на которых базируется строительство сельских ГЭС, крайне необходимой является организация наблюдений на изучаемой реке по крайней мере в течение 1—2 лет.
Поскольку весенний сток составляет значительную долю от годового стока, а в некоторых случаях равен ему, характеристики стока весеннего половодья рассматриваются с большей подробностью, чем характеристики меженного стока.
Вопрос о построении расчетного гидрографа весеннего половодья, связанный с вычислением максимальных расходов, рассматривается в параграфе 37.
1. Установление средней даты начала весеннего половодья. Средняя дата начала весеннего половодья может быть установлена по аналогии со сроками начала половодья на соседних реках. Если таких данных не имеется, то эта дата определяется по формуле, где tn — число дней от начала года до начала половодья, t0 — число дней от начала года до наступления положительных температур воздуха.
(63)
Рис. 38. Карта изолиний средних дат весеннего половодья в днях от начала года (по Н. Д. Антонову).
Сведения о средних многолетних датах наступления положительных температур берутся по ближайшим к створу метеостанциям.
При отсутствии этих сведений среднюю дату начала половодья можно определить по карте изолиний, составленной Н. Д. Антоновым (рис. 38). Изолинии, нанесенные на карте, показывают даты наступления половодья не в центрах бассейнов, а в гидрометрических створах. Средние даты, указанные на карте, относятся к большим рекам. Малые реки, вскрывающиеся обычно ранее больших рек, могут иметь несколько ранние даты начала половодья, что следует иметь в виду при пользовании картой изолиний.
Для отдельных географических районов имеются более уточненные сведения о сроках начала весеннего половодья. Так, для территории Украины, где переход от зимы к весне происходит за сравнительно короткие периоды времени и имеет четко выраженный зональный характер, в табл. 53 приведены средние даты начала весны.
2. Средняя продолжительность весеннего половодья может быть вычислена по эмпирическим формулам С. Н. Боголюбова, полученным им на основе анализа гидрологических материалов по 60 бассейнам рек Европейской территории СССР.
Средние даты начала весны на территории УССР
В табл. 54. даны величины продолжительности подъема и спада весеннего половодья для разных зон Европейской территории СССР в зависимости от длины водотока.
Для рек Украины Г. И. Швецом даются следующие формулы для определения средней продолжительности весеннего половодья в зависимости от длины реки и типов поймы:
а) для заболоченных рек с широкой поймой
(70)
Продолжительность снежного половодья t и периода подъема t1 и спада t2 (в днях) рек Европейской территории СССР
Рис. 39. Карта изолиний суммарного стока весеннего половодья в процентах от годовой величины стока.
Рис. 40. Карта среднего слоя весеннего стока рек лесостепной и степной зон Европейской территории СССР (по К. П. Воскресенскому).
Коэффициент вариации поверхностного стока весеннего половодья может быть определен по формуле:
Сvп=1,15Сvв (79),
где С — коэффициент вариации суммарного весеннего стока, вычисляемый по формуле (78).
Рис. 41. Карта изолиний параметра А для вычисления коэффициента вариации объемов весеннего половодья.
Для лесостепных и степных зон Европейской территории СССР величина коэффициента вариации суммарного весеннего стока может быть найдена по карте изолиний (рис. 42). Значение коэффициента асимметрии весеннего стока для лесостепной и значительной части степной зон может быть принято по соотношению Csв= 2Cvв.
Рис. 42. Карта изолиний коэффициентов вариации весеннего стока для лесостепной и степной зон Европейской территории СССР.
Для территории, ограниченной изолинией стока 30 мм на юго-
Рис. 43. Карта изолиний параметра А максимального весеннего стока 1 %-ной обеспеченности для Европейской территории СССР.
Суммарный весенний сток обеспеченностью 1% может быть определен по карте изолиний, составленной В. И. Мокляком (рис. 43), на которой сток выражен в миллиметрах. При этом считается, что объем суммарного весеннего стока с другими величинами обеспеченности пропорционален объему стока обеспеченностью 1%.
Величина переходного коэффициента λп от объема стока 1%-ной обеспеченности к объему стока другой заданной обеспеченности определяется по формуле
(80)
где λ—переходный коэффициент, определяемый для разных районов Европейской территории СССР по данным табл. 56.
Расчетные величины переходных коэффициентов
Рис. 44. Карта изолиний среднего слоя весеннего поверхностного стока мм (по П. С. Кузину),
Рис. 45. Карта коэффициента вариации слоя весеннего стока С (по П. С. Кузину).
Расчетные величины слоя стока весеннего половодья обеспеченностью 3, 5 и 10% hр получаются умножением модульных коэффициентов объемов весеннего половодья Ка на норму стока hв= 89 мм.
Полученные результаты для контроля сопоставим с результатами вычислений весеннего стока по карте изолиний суммарного весеннего стока обеспеченностью 1% (рис. 43) и по формуле (80).
Вычисление стока весеннего половодья той же обеспеченности с помощью карт изолиний П. С. Кузина и формулы Г. А. Алексеева дает следующие результаты (табл. 59).
Сопоставление результатов, полученных этими двумя методами, показывает их совпадение с достаточной для практических расчетов
точностью. Все рассмотренные методы в приведенном примере расчета дают сравнительно одинаковые величины стока; результаты расчета по карте и формуле Н. Д. Антонова очень мало отличаются от результатов, полученных с использованием карты П. С. Кузина и формулы Г. А. Алексеева.
Таблица 59
