ЧАСТЬ II
ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ
Г л а в а III
РЕЖИМ УРОВНЕЙ И ХАРАКТЕРИСТИКИ ЗИМНЕГО РЕЖИМА
Знание характера колебаний уровней воды в реке в различные периоды года в многолетнем разрезе имеет важное значение для решения ряда вопросов, возникающих в процессе проектирования сельскохозяйственных гидроэлектростанций. Так, например, для определения границ зон затопления необходимы данные об уровнях весеннего половодья; уровни ледохода используются при расчетах гидротехнических сооружений; уровни летних паводков — для расчетов перемычек при строительстве ГЭС; для определения судоходных и лесосплавных глубин требуются данные об уровнях летней межени; для водноэнергетических расчетов должны быть известны уровни летней и зимней межени, весеннего половодья и т. д.
Для оценки режима уровней строятся графики колебаний ежедневных уровней и составляются таблицы характерных уровней. Другие характеристики уровенного режима (повторяемость уровней, статистические характеристики распределения уровней и т. п.) имеют меньшее значение и при проектировании сельских ГЭС обычно не используются.
§ 6. Графики колебания ежедневных уровней
Графики колебания ежедневных уровней воды в реке строятся для характерных годов: многоводного, среднего по водности и маловодного. Они позволяют установить общую картину хода изменения уровней воды в реке в отдельные периоды года в интересующем створе. Для построения этих графиков используются среднесуточные данные из срочных наблюдений за колебаниями уровней в выбранном створе. По данным наблюдений составляется годовая таблица ежедневных уровней воды в реке с указанием средних, высших и низших месячных уровней, среднего годового уровня, высшего и низшего годовых уровней и дат их наступления. Высшие и низшие месячные и годовые уровни в таблице приводятся по данным срочных наблюдений. В таблице условными знаками отмечаются ледовые явления, наблюдавшиеся при тех или иных уровнях. В тех случаях, когда наблюдалось пересыхание реки, в таблицах против соответствующих дат делаются записи „прсх“, при промерзании указывается „прмз“. Эти же записи с указанием периодов пересыхания или перемерзания делаются в таблице вместо отметок низших уровней.
Для иллюстрации в табл. 1 приведены ежедневные уровни воды р. Шелони у водпоста Заполье за маловодный 1939 г., отсчитываемые от нуля графика водпоста.
Графики колебания уровней воды в реке по данным таблиц ежедневных уровней строятся с таким расчетом, чтобы по ним легко можно было проследить ход изменения ежедневных уровней в течение всего года. Для этого при построении графиков обычно выбирают следующие масштабы: изменение уровней в 1 см изображают на графике отрезком в 1 мм, по оси времени в 1 см откладывают 10 или 20 дней в зависимости от плавности хода уровней и величины амплитуды их колебаний.
По оси абсцисс откладывается время, по оси ординат — уровни.
Графики колебания ежедневных уровней за характерные годы строятся обычно совмещенными, т. е. изображаются на одной и той же оси абсцисс с общей начальной точкой и иногда накладываются один на другой. Это позволяет наиболее удобно оценить характер колебания уровней в различные по водности годы и выявить типичные фазы в режиме уровней.
На рис. 1 показаны совмещенные графики колебания ежедневных уровней для трех характерных по водности годов и соответствующими условными обозначениями отмечены ледовые явления на реке.
Указанные обозначения являются общепринятыми и применяются при обработке материалов наблюдений за уровнями. Изображения условных обозначений, используемых в таблицах ежедневных уровней и на графиках, приведены в табл. 2.
Анализ графиков ежедневных уровней и материалов метеорологических наблюдений позволяет оценить характер уровенного режима реки, дать качественную и количественную оценку колебаниям уровней и выявить факторы, влияющие на ход уровней.
Так, для приведенного примера весенний подъем воды р. Шелони у д. Заполье начинается приблизительно в двадцатых числах марта и достигает при интенсивном снеготаянии полутора и более метров в сутки. Пик половодья обычно наступает в первой декаде апреля; спад длится в течение апреля и первой половины мая. При выпадении интенсивных дождей на спаде половодья гидрограф имеет два пика, причем второй пик, образуемый за счет дождей, обычно бывает ниже первого. При образовании заторов льда в период весеннего половодья также образуются два пика, из которых первый бывает заторным и обычно ниже второго пика — незаторного.
Летняя межень наступает в конце июня и длится до сентября. Однако из-за обильных дождей она весьма неустойчива, и при прохождении дождевых паводков колебания уровней достигают 2—2,5 м над устойчивой меженью.
Ежедневные уровни воды 1939 г.
р. Шелонь, водомерный пост у д. Заполье. Отм. нуля графика 24,84 м (абс.)
Средний годовой 134. Высший 496 8/IV. Низший 78 22, 30/IX, 1—7/Х.
Наблюдения двухсрочные.
Осенние дождевые паводки на р. Шелони наблюдаются с сентября по декабрь и чаще всего в ноябре. В осенне-зимний период на реке наблюдается образование шуги. Длительность периода между началом осеннего ледохода и ледоставом достигает примерно 20—25 дней; в этот период под влиянием шуги происходят небольшие кратковременные подъемы воды. В зимнюю межень уровни воды в реке превышают на 10—20 см уровни летней межени и являются устойчивыми лишь в отдельные годы, когда питание реки происходит только за счет грунтовых вод. Очень часто в зимний период наблюдаются высокие подъемы уровней, происходящие за счет резких оттепелей.
Эта краткая характеристика режима колебания уровней наглядно подтверждается графиками, приведенными на рис. 1.
В целях контроля хода уровней за характерные годы на выбранном водпосту необходимо строить графики колебания ежедневных уровней за соответствующие годы по смежным водпостам. При этом необходимо стремиться к выбору водпостов, расположенных на бесприточных участках реки, так как в этом случае ход уровней на водпостах будет одинаковым. Несоответствие фаз хода уровней свидетельствует о необходимости проверки данных наблюдений водпоста, по которому имеются отклонения колебаний уровней от хода уровней по другим водпостам. При наличии боковой приточности между водпостами все же бывает целесообразным построение графиков колебания ежедневных уровней по этим водпостам, так как эти графики позволяют установить общий характер изменения уровней и соответствие отдельных фаз хода уровней.
Таблица 2
Условные обозначения ледовых явлений
На рис. 2 изображены графики колебания ежедневных уровней р. Шелони за 1950 г. по водпостам Лука, Порхов и Заполье, которые, несмотря на наличие боковой приточности между этими пунктами, подтверждают типичность совмещенных графиков уровней за характерные годы, приведенных на рис. 1.
Ход уровней на водпосту у д. Лука с 7 по 19/V отличается от хода уровней на нижележащих водпостах у г. Порхова и у д. Заполье за счет образования залома леса в этот период на верхнем водпосту; незаторные уровни в этот период показаны на графике пунктиром.
