Партнерский проект с компанией Руспроектэксперт

Тел.: 8-495-771-14-07

Проектирование


Расчеты стока с малых водосборов

Сток поверхностных вод. В зависимости от происхождения различают следующие виды стока: дождевой паводок (ливневый сток) и весеннее половодье (сток от снеготаяния). Количество воды, притекающей с водосбора к водопропускному сооружению в единицу времени, называется расходом стока Q, м3/с. Расход стока с конкретного водосбора изменяется в широких пределах. Наблюдения показали: чем больше расход, тем реже такой сток повторяется. На основе статистической обработки многолетних наблюдений метеорологических станций для различных районов страны установлены значения интенсивности ливней и снеготаяния, которые могут быть превышены в среднем один раз в п лет (например, раз в 50, 100, 300 лет). В таких случаях считают, что вероятность превышения соответствующих расходов стока р = 1: п (1:50, 1:100, 1:300 или, соответственно, 2, 1, 0,33 %).

Сток рассчитывают в соответствии с нормами главы СНиП 2.01.14-83 “Определение расчетных гидрологических характеристик” и Инструкцией по расчету ливневого стока воды с малых бассейнов (ВСН 63-76). Для предварительных расчетов и сравнения вариантов в полевых условиях применяется изложенная ниже методика, разработанная Б.Ф. Перевозни- ковым и рекомендованная Пособием по гидравлическим расчетам малых водопропускных сооружений [46].

Сток дождевых паводков. Формирование стока дождевых паводков — это сложный процесс, возникающий в результате выпадения атмосферных осадков на поверхность водосбора. Часть осадков просачивается (проникает в почвогрунты), заполняет впадины на поверхности склонов, расходуется на смачивание растительности, испаряется, и только оставшиеся после всех потерь осадки образуют слой воды, стекающей по склонам к руслу и по нему — к водопропускному сооружению.

Расход такого стока зависит от климатических характеристик района, которые определяют интенсивность ливней, температурный и ветровой режимы, влияющие на испарение, а также от характеристики почв данного водосбора, которые определяют интенсивность просачивания. На расход стока дождевых паводков влияют также геометрические характеристики водосбора: площадь водосбора и уклон главного лога.

Максимальный расход стока дождевых паводков вероятности превышения 1 % для водосборов с песчаными и супесчаными почвами определяют по номограмме (рис. 5.8) в зависимости от площади F водосбора и уклона / главного лога водосбора для каждого из 10-ти ливневых районов, устанавливаемых по карте-схеме (рис. 5.9), и пяти групп климатических районов:

Для определения расходов иных вероятностей превышения и в случае почв водосбора, отличных от песчаных, расход fllou, полученный по номограмме, умножают на поправочный

Поправочные коэффициенты к расходу стока дождевых паводков




Пример. Определить расход стока дождевых паводков вероятности превышения р = 0,33 % для водосбора площадью F = 4,5 км2 в районе южнее Якутска. Грунты — суглинки, уклон главного лога J = 23 %о.

По карте-схеме (см. рис. 5.9) район строительства относится к 5-му ливневому району, которому соответствует III группа климатических районов. В правой части номограммы на шкале F (см. рис. 5.8) находим точку, соответствующую площади водосбора 4,5 км2, и через нее проводим вертикальную прямую до пересечения с линией, которая относится к 5-му ливневому району. Через полученную точку проводим горизонтальную прямую до пересечения со шкалой У (точка а). В левой части номограммы на шкале J находим точку, соответствующую уклону лога 23 %о, и через нее проводим вертикаль до пересечения с линией, у которой указана группа климатических районов — III. Через полученную точку проводим горизонтальную линию до пересечения со шкалой X (точка б). Соединяем точки а и б прямой и в месте ее пересечения со шкалой Q находим QH0U = 26 м3/с. Вероятность превышения этого расхода 1 % и он соответствует песчаным и супесчаным почвам. Для суглинистых грунтов при р = 0,33 % находим по табл. 5.1 поправочный коэффициент кп = 1,46. Искомый расход Q = Q„ovk, = 26 • 1,46 = 38,0 м3/с.

Сток весеннего половодья. Этот вид стока определяют для районов, расположенных севернее штриховой линии, нанесенной на карту-схему изолиний элементарного модуля стока весеннего половодья (рис. 5.10). Южнее этой линии учитывают только сток дождевых паводков как преобладающий. Расход стока весеннего половодья зависит от климатических условий района, которые определяют элементарный модуль стока, и от ха-рактеристик данного водосбора: размеров площади, заболоченности и озерности.

Элементарным модулем стока весеннего половодья Ср% называется расход воды, м3/с, стекающей во время снеготаяния с 1 м2 площади водосбора минимальных размеров (когда площадь водосбора стремится к нулю). Элементарный модуль стока вероятности превышения 1 % С1% определяется по карте изолиний (см. рис. 5.10). Расположенные в пределах водосбора болота и озера, аккумулируя талые воды, уменьшают расход стока весеннего половодья. Озерность и заболоченность устанавливают по планам водосборов как выраженное в процентах отношение площади озер и болот к общей площади водосбора.

Максимальный расход стока весеннего половодья вероятности превышения р = 1 % определяют по номограмме (рис. 5.11) в зависимости от указанных факторов. Для определения расходов иной вероятности превышения расход, полученный по номограмме, умножают на поправочный коэффициент kL = 1,37 при р = 0,33 % и кс = 0,87 при р = 2 %. Если нет болот, то при пользовании номограммой условно принимают заболоченность равной 1 %. При степени озерности более 20 % влияние заболоченности не учитывают и сток определяют по номограмме для озерности 20 % и заболоченности 1 %.

Пример. Определить максимальный расход стока весеннего половодья вероятности превышения р = 0,33 % для водосбора (см. предыдущий пример) при заболоченности 4,5 % и озерности 2 %.


По карте (см. рис. 5.10) принимаем для района южнее Якутска элементарный модуль стока весеннего половодья С1% = 2,5 м3/с-км2. На шкале F номограммы (см. рис. 5.11) находим точку, соответствующую площади водосбора 4,5 км2, и через нее проводим вертикальную прямую до пересечения с линией элементарного модуля С, % = 2,5. От найденной точки проводим горизонтальную линию до пересечения с вертикальной шкалой X (точка а). На шкале "Заболоченность" находим точку, соответствующую 4,5 %, проводим через нее вертикальную прямую до пересечения с линией 2 % озерности. Через точку пересечения проводим горизонтальную линию до пересечения со шкалой Y (точка б). Точки а и б соединяем прямой и в месте ее пересечения со шкалой Q находим расход Qt % = 8,0 м3/с.

В рассмотренных примерах доминирующим является расход дождевых паводков, поэтому отверстие водопропускного сооружения рассчитывают исходя из этого расхода.

Изыскания и проектирование железных дорог. — М.: ИКЦ «Академкнига», 2003. - 288 с..

Экспертиза

на главную