§ 31. Вычисление объемов меженного стока при отсутствии наблюдений
Меженный сток составляет примерно 30—40% от годового стока и охватывает период продолжительностью около 75—85% годового. Несмотря на относительно небольшую величину стока в этот период, межень является основным расчетным периодом при проектировании сельских гидроэлектростанций, так как последние обычно не имеют водохранилищ с сезонным регулированием стока и не могут перераспределять весенний сток в течение года с последующим его энергетическим использованием.
Период межени на равнинных реках Европейской территории СССР включает летний, осенний и зимний сезоны.
К летнему периоду относятся июль — сентябрь, к осеннему — октябрь — ноябрь и к зимнему — декабрь — март (на территории севернее широты Москвы) и декабрь — февраль (южнее широты Москвы).
Суммарная величина меженного стока за три сезона, или норма стока за межень, может быть получена как разность между величинами среднего годового стока и среднего стока за период весеннего половодья, определяемыми по картам изолиний (рис. 21—25 и 39-40).
Характер распределения меженного стока по сезонам может быть установлен по картам изолиний средних сезонных модулей стока (рис. 46, 47 и 48). Изолинии на этих картах показывают отнесенную к центру бассейна норму сезонного стока в л/сек. км2 для безозерных бассейнов или бассейнов с малой озерностью. Карты сезонных модулей стока хотя и позволяют установить картину распределения меженного стока по сезонам, однако их точность ниже точности карт изолиний нормы годового стока.
На картах модулей сезонного стока даются величины, лишь характерные для всего охватываемого изолинией района в целом.
Рис. 46. Карта изолиний средних сезонных модулей стока в л/сек. км2 за летний период (VII—IX).
Влияние же местных физико-географических условий в бассейне реки вызывает большую изменчивость сезонного стока по территории, чем нормы годового стока. Ввиду этого при оценке сезонных величин стока следует обязательно учитывать влияние местных факторов на сток (озерность, заболоченность, карст, лесистость и т. п.).
Найдем средний сток р. Ситни и распределение его по сезонам, пользуясь картами изолиний средних сезонных модулей стока. Как указывалось выше, норма годового стока для р. Ситни (бассейн
Результаты вычисления среднего суммарного стока межени по разности между годовым и весенним стоком и по картам изолиний сезонных модулей стока оказались достаточно близкими и приемлемыми для дальнейших расчетов.
Для вычисления величин среднего стока любой заданной обеспеченности при отсутствии наблюдений Г. И. Швецом предложена следующая методика расчета, разработанная им применительно к рекам УССР.
По картам изолиний сезонного стока определяются величины нормы стока для весны, лета с осенью и для зимы, а затем по картам изолиний коэффициентов вариации сезонного стока находятся значения Cv. Далее, пользуясь методом математической статистики, вычисляются величины сезонного стока заданной обеспеченности.
Расчет ведется не для всех сезонов года, а для одного или двух расчетных сезонов; сток за остальной период вычисляется как разность между годовым стоком заданной обеспеченности и стоком за расчетные сезоны той же обеспеченности.
Годовой сток разбивается на три сезона: зимний, весенний и летне-осенний. Средняя продолжительность зимы в зависимости от района расположения бассейна реки определяется по данным табл. 60.
Средняя дата начала весеннего половодья определяется по данным табл. 53; продолжительность весеннего периода можно вычислить по одной из формул (64—69).
Рис. 48. Карта изолиний средних сезонных модулей стока в л/сек. км2 за зимний период (XII—II и XII —III севернее широты Москвы).
Таким образом, зная дату начала весеннего половодья, его продолжительность и продолжительность зимы, можно установить длительность летне-осеннего сезона. При этом продолжительность зимы обычно принимается равной трем месяцам, продолжительность весны округляется до целых месяцев с соблюдением следующего правила: половина месяца округляется до целого месяца и присоединяется к весеннему сезону, часть месяца меньше половины присоединяется к следующему сезону. Такое округление длительности сезонов вызывается необходимостью установления распределения стока по месяцам по соответствующей расчетной схеме.
Для определения параметров сельскохозяйственных гидроэлектростанций решающее значение имеет величина стока в период летнеосенней и зимней межени. Весенний сезон, имеющий сток значительно большей величины, чем летний и зимний, не является лимитирующим при выборе параметров сельских ГЭС. Поэтому расчет сезонного распределения стока по описываемой методике производится для двух меженных сезонов, а весенний сток определяется по разности годового стока и стока межени.
Таблица 60
Средняя продолжительность зимы на территории УССР
№ п п | Районы и бассейны рек | Средняя продолжительность зимы, дней |
1 | Левобережные притоки Днестра от Збруча до устья, бассейн Ю. Буга, правобережные притоки Днепра от Роси до устья . | 80-90 |
9 | Притоки Припяти, Тетерева, Ирпени, лезобережная часть Украины на юг от линии Чернигов—Сумы—Валуйки | 90-105 |
3 | Левобережная часть территории на север от линии | 105-108 |
На рис. 49—52 представлены карты изолиний коэффициентов вариации зимнего и весеннего стока. На этих картах изолинии норм сезонного стока и коэффициентов вариации сезонного стока отнесены к центрам бассейнов, что следует учитывать при их использовании.
Анализ данных по распределению годового стока по сезонам и месяцам показывает, что даже в одинаковые по водности годы внутригодовое распределение стока разных рек в пределах одного района отличается значительным разнообразием. Поэтому вычисление сезонного стока различной обеспеченности по описываемой схеме является приближенным и может быть использовано для расчетов на стадии проектного задания с последующим уточнением по данным гидрологических изысканий и привлечением материалов по аналогам.
Рассмотрим пример вычисления внутригодового распределения стока р. Голтвы (бассейн р. Псел) по сезонам для годов обеспеченностью 25, 50, 75%· Площадь бассейна р. Голтвы до расчетного створа F=1560 км2, длина реки 110 км.
По данным табл. 53 средняя дата начала весеннего половодья приходится на 9—11 марта. Продолжительность весеннего половодья находим по формуле (71):
Средняя продолжительность зимы, определяемая по табл. 60, равна 90—105 дням.
Рис. 49. Карта изолиний нормы зимнего стока (в миллиметрах) для территории УССР.
Рис. 50. Карта изолиний нормы летнего стока (в миллиметрах) для территории УССР.
Рис. 51. Карта изолиний коэффициентов вариации зимнего стока для территории УССР.
Рис. 52. Карта изолиний коэффициентов вариации летнего стока для территории УССР.
Таким образом, продолжительность зимы устанавливаем в три месяца, продолжительность весны — один месяц. Поскольку начало весеннего половодья приходится в среднем на 10 марта, считаем март весенним и, округляя до целого месяца, расчетную продолжительность весны принимаем с 1 марта. Исходя из этого, устанавливаем следующую расчетную продолжительность сезонов: зимы — 3 месяца (XII—II), весны — 1 месяц (III) и летне-осеннего сезона — 8 месяцев (IV—XI).
Таблица 61
