§ 32. Расчет внутрисезонного распределения стока при отсутствии материалов наблюдений
При отсутствии гидрологических наблюдений на реке внутригодовое распределение стока по месяцам может быть установлено по распределению стока реки-аналога или по типовым схемам внутригодового распределения стока. При выборе аналогов оказываются полезными даже кратковременные гидрологические наблюдения на изучаемой реке. Если имеются материалы наблюдений за 1—2 года, то для сравнения характера водного режима обеих рек строят годовые гидрографы или графики колебания уровней и их анализируют. При достаточно близком совпадении характера колебаний рассматриваемых величин аналог может быть использован для расчета.
Расчет распределения стока по аналогам производится следующим образом. Вначале устанавливают обеспеченность средних годовых расходов реки-аналога и месячное распределение стока по материалам наблюдений на этой реке. Затем по карте изолиний по аналогии или по эмпирическим формулам определяется величина нормы стока изучаемой реки и методом математической статистики вычисляются величины средних годовых расходов требуемой обеспеченности. По данным о фактическом распределении стока аналога за годы с расчетной обеспеченностью устанавливается месячное распределение стока в расчетном створе.
Так, например, требуется установить внутригодовое распределение стока по месяцам в устьевом створе р. Мшаги, имеющей площадь водосбора F=1667 км3. Материалов наблюдений за стоком не имеется. Расчет производим методом аналогии. В качестве аналога принимаем р. Шелони (створ у д. Заполье), имеющую площадь бассейна F=6370 км2. Река Мшага является левым притоком р. Шелони, сходна с ней по условиям питания, характеру половодья и другим особенностям водного режима. Величины средних годовых расходов воды р. Шелони за 17 лет наблюдений и соответствующие им обеспеченности, вычисленные по формуле (44) и по теоретической кривой обеспеченности, помещены в табл. 63.
Норма годового стока р. Шелони у д. Заполье равна 7,2 л/сек. с 1 км2; эту же норму стока принимаем и для р. Мшаги. Средние годовые расходы рр. Шелони и Мшаги соответственно равны:
для р. Шелони
Для вычисления ординат кривой обеспеченности средних годовых расходов р. Мшаги коэффициент вариации годового стока принимаем по аналогии такой же, как и для р. Шелони: Сv=0,26. Коэффициент асимметрии принимаем равным Cs = 2Сv= 0,52. Используя таблицы С. И. Рыбкина, находим величины модульных коэффициентов и средних годовых расходов р. Мшаги за годы с обеспеченностью стока 25, 50 и 75% (табл. 64).
Для установления характера распределения стока р. Мшаги за эти годы по месяцам выбираем годы наблюдений за стоком р. Шелони с обеспеченностью, близкой к расчетной. Так, распределение стока р. Мшаги в году с обеспеченностью стока 25% принимаем таким же, как и распределение стока р. Шелони в 1924 г., имеющем обеспеченность 27% в 17-летнем ряду наблюдений и 25% — по теоретической кривой обеспеченности. Распределение стока в году обеспеченностью 75% устанавливается по фактическому распределению стока в 1938 г., имеющем обеспеченность 73% в многолетнем ряду. Что же касается распределения в году с обеспеченностью стока 50%, то близкую к ней обеспеченность имеет сток 1952 г.
Таблица 63
Средние годовые расходы воды р. Шелони у д. Заполье за 17 лет и их обеспеченность
Таблица 64
Однако в качестве аналога принимаем 1931 г., считая его за год обеспеченностью 50%, поскольку месячное распределение в этом году ближе соответствует среднемноголетнему распределению месячных расходов, хотя суммарный годовой сток 1931 г. и имеет меньшую обеспеченность (см. § 29). Установив таким образом характер внутригодового распределения стока по месяцам для р. Шелони, принимаем его и для р. Мшаги.
Внутригодовое распределение стока по месяцам реки-аналога и в расчетном створе приведено в табл. 65. Распределение указано в долях от средних годовых расходов и в м3/сек.
В том случае, когда имеются материалы даже непродолжительных наблюдений за стоком на исследуемой реке, например за 2 — 3 года, они могут быть использованы в расчетах внутригодового распределения стока. Для этого определяют обеспеченность средних годовых расходов за годы наблюдений, и, если окажется, что сток за какой- либо из этих годов имеет обеспеченность, близкую к расчетной, то фактическое распределение стока этого года принимают за расчетное. Распределение стока для других расчетных обеспеченностей находят по распределению стока аналогов приведенным выше способом.
Для расчетов внутригодового распределения стока по месяцам могут быть использованы типовые схемы распределения. Эти схемы дают осредненные значения величин стока и не могут отражать особенностей гидрологического режима каждой реки, в силу чего расчет по типовым схемам имеет меньшую точность результатов, чем расчет по аналогам.
В табл. 66 приведены типовые схемы среднего распределения месячного стока для некоторых районов СССР и бассейнов рек.
Наличие озер в бассейне реки в сильной степени сказывается на внутригодовом распределении стока, выравнивая его месячные колебания. Чем больше зарегулированность стока озерами, тем более равномерным становится распределение стока в году.
Для рек Ленинградской области, имеющих озера в их бассейнах, распределение стока по месяцам в средневодном и маловодном годах может быть установлено по данным табл. 67.
Для рек УССР схема распределения сезонного стока по месяцам в годы с различной водностью приведена в табл. 68. Здесь средний месячный сток указан в процентах от среднего стока за соответствующий сезон.
Кроме приведенных типов схем внутригодового распределения стока по месяцам, К. П. Воскресенским разработаны подробные схемы помесячного распределения стока в среднем году с обеспеченностью 50% и в маловодном году с наиболее низкой меженью, обеспеченном на 97%. Эти схемы, составленные для разных районов лесостепной и степной зон Европейской территории СССР, приведены в приложении 5.
Внутригодовое распределение стока р. Шелони у д. Заполье и р. Мшаги в расчетном створе
Типовое распределение месячного стока средневодного года (в долях от нормы стока)
Район или бассейн | I | II | III | IV | V | VI | VII | VIII | IX | X | XI | XII | Год |
Районы | 0,25 | 0,20 | 0,20 | 0,7 | 4,20 | 2,0 | 1,0 | 0,6 | 0,6 | 1,0 | 1,0 | 0,35 | 1,00 |
Кольский полуостров . | 0,25 | 0,20 | 0,20 | 0,4 | 2,4 | 3,6 | 1,2 | 0,8 | 0,8 | 1,0 | 0,75 | 0,4 | 1,00 |
Карельская АССР ... | 0,35 | 0,3 | 0,35 | 0,7 | 3,6 | 1,4 | 1,0 | 0,7 | 0,7 | 1,2 | 1,2 | 0,5 | 1,00 |
Ленинградская обл .. | 0,3 | 0,25 | 1,0 | 4,2 | 1,8 | 0,6 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 1,1 | 0,35 | 1,00 |
Бассейны | 0,3 | 0,25 | 1,1 | 4,2 | 1,8 | 0,6 | 0,5 | 0,5 | 0,6 | 0,8 | 1,0 | 0,35 | 1,00 |
Верхней Волги | 0,3 | 0,25 | 1,0 | 4,2 | 2,0 | 0,6 | 0,5 | 0,45 | 0,5 | 0,8 | 1,0 | 0,4 | 1,00 |
Верхнего Днепра (без бассейна | 0,35 | 0,30 | 1,2 | 4,2 | 1,8 | 0,6 | 0,5 | 0,5 | 0,45 | 0,7 | 1,0 | 0,4 | 1,00 |
Припяти и Немана ... | 0,50 | 0,40 | 1,6 | 3,5 | 1,2 | 0,8 | 0,6 | 0,5 | 0,4 | 0,8 | 1,1 | 0,6 | 1,00 |
Оки ... . . . | 0,30 | 0,25 | 1,0 | 5,4 | 1,8 | 0,6 | 0,45 | 0,35 | 0,35 | 0,5 | 0,6 | 0,4 | 1,00 |
Верхнего и Среднего Дона | 0,3 | 0,25 | 1,8 | 5,4 | 1,8 | 0,5 | 0,35 | 0,30 | 0,30 | 0,30 | 0,4 | 0,3 | 1,00 |
Северного Донца . | 0,4 | 0,35 | 3,0 | 4,8 | 1,0 | 0,5 | 0,35 | 0,30 | 0,25 | 0,30 | 0,35 | 0,4 | 1,00 |
Нижнего Днепра .. | 0,35 | 0,35 | 2,4 | 4,8 | 1,1 | 0,6 | 0,5 | 0,35 | 0,25 | 0,35 | 0,5 | 0,5 | 1,00 |
Южного Буга .. | 0,35 | 0,8 | 4,2 | 3,6 | 0,75 | 0,5 | 0,35 | 0,25 | 0,20 | 0,25 | 0,35 | 0,4 | 1,00 |
Нижнего Дона . | 0,35 | 0,3 | 4,2 | 4,8 | 0,6 | 0,25 | 0,25 | 0,20 | 0,10 | 0,20 | 0,35 | 0,4 | 1,00 |
Великой . | 0,35 | 0,3 | 1,8 | 3,7 | 1,1 | 0,4 | 0,35 | 0,6 | 0,7 | 0,9 | 1,1 | 0,7 | 1,00 |
Плюссы | 0,4 | 0,3 | 1,3 | 4,1 | 1,1 | 0,6 | 0,35 | 0,5 | 0,75 | 0,8 | 1,1 | 0,7 | 1,00 |
Шелони. | 0,2 | 0,15 | 0,15 | 4,15 | 1,1 | 0,7 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,8 | 1,5 | 0,7 | 1 до |
Распределение стока рек Ленинградской
области (в долях от нормы стока)
Распределение сезонного стока рек УССР по месяцам (в процентах от сезонного стока)
Примечания. 1. При промерзании рек сток за зимние месяцы распределяется так: за 1-й месяц —33%, за 2-й месяц — 0, за 3-й месяц —37%.
- При пересыхании сток за месяцы пересыхания принимается равным нулю.
- Для многоводных годов условия пересыхания не принимаются во внимание и основная расчетная схема внутрисезонного распределения стока на пересыхание не корректируется.
Внутрисезонное распределение стока р. Голтвы (по типовой схеме распределения) в процентах от сезонного стока и в миллиметрах слоя стока
Типовые схемы внутригодового распределения стока используются при отсутствии материалов гидрологических наблюдений, поэтому они должны уточняться на основании гидрологических изысканий и показаний старожилов о характере колебаний уровней, об имевших место случаях пересыхания и перемерзания реки и о других особенностях водного режима реки. Все эти данные используются для
поверочных расчетов стока по гидравлическим формулам и другими косвенными методами, на основании чего производится корректировка типовой схемы распределения.
Рассмотрим внутрисезонное распределение стока р. Голтвы за годы с обеспеченностью 25, 50, 75% по данным о величинах сезонного стока (см. § 31), используя схему типового распределения стока по месяцам (табл. 68). Длительность весеннего половодья, установленная выше (§ 31), для р. Голтвы равна 1 месяцу, длительность летне-осеннего сезона — 8 месяцам и зимы — 3 месяцам. Река Голтва не пересыхает и не перемерзает (см. приложение 6), поэтому распределение стока принимаем по основной схеме табл. 68. Распределение стока для года с обеспеченностью 25% принимаем по схеме распределения стока многоводных лет. Для года с обеспеченностью 50% принимаем распределение среднего года и для года 75%-ной обеспеченности расчет внутрисезонного распределения стока производится по распределению маловодных лет.
Распределение стока по месяцам в табл. 68 указано в процентах от сезонного стока за соответствующий период. Внутрисезонное распределение стока р. Голтвы в процентах и в слое стока приведено в табл. 69.
