Определение площади водосборного бассейна и ее характеристик

Искусственные водопропускные сооружения

Определение площади водосборного бассейна и ее характеристик

Для того чтобы найти водосборную площадь на карте проводим границы исходя из точек водораздела. На полученный план водосборного бассейна накладывается палетка, разлиновывается на квадратики одинаковой площадью согласно масштабу карты. Отмечаем и пересчитываем все целые квадратные сантиметры (n₁), которые поместились на плане. Затем пересчитываем оставшиеся неполные квадратики (n₂). Так как рассматриваемый бассейн является двускатным, производим его разделение по главному логу и расчеты берутся как для двух самостоятельных бассейнов. Площадь водосборного бассейна определяется по формуле (4.1):

(4.1)

где М – площадь (в масштабе карты) 1 см², равная 0, 0625 км²;

n₁, n₂ – количество квадратов каждого размера, определяемого по карте.

2 Определение уклона главного лога

В общем случае уклон главного лога определяется между отметками лога у сооружения и отметкой верхней части лога, лежащей на водораздельной линии.

Определяем уклон главного лога (формула 4.2):

(4.2)

где – отметка у водораздела, м;

– отметка лога у сооружения, м;

Z – длина главного лога, принимаемая как длина от водораздела до сооружения вдоль трассы.

;

;

3 Определение уклона лога у сооружения

Уклон лога у сооружения определяется как уклон между точками, одна из которых находит­ся на 100 – 200 м выше сооружения, а другая – на 100 – 200 м ниже по главному логу.

Желательно назначать точки на горизонталях с тем, чтобы не заниматься расчетом их отме­ток. Но при этом стремиться к тому, чтобы определенный уклон лога был как можно ближе к реальному уклону местности.

Уклон лога у сооружения определяется по формуле (4.3):

(4.3)

где – отметка точки расположенной вверх на 100 м по главному логу;

– отметка точки расположенной вниз на 200 м по главному логу;

– расстояние от верхней и нижней точек.

28, 33‰

4 Определение коэффициента откосов берегов главного русла

Для того чтобы определить коэффициент откосов берегов необходимо построить живое сечение водотока. По формуле (4.4) определяем значение коэффициента.

(4.4)

где - расстояние от сооружения до точек водораздела, м;

- высота между отметкой сооружения до высоты водораздела, м;

= 25.55;

= 372.42;

5 Определение заложения склонов лога у сооружения.(трубы)

Форма поперечного сечения лога упрощенно представлена в форме треугольника.

Заложение правого склона определяется по формуле (4.5):

(4.5)

где – расстояние от правого водораздела до лога сооружения, м;

– отметка правого водораздела по оси дороги, м;

– отметка лога у сооружения, м;

– угол у сооружения, ˚.

м,

м,

Аналогично определим заложение левого склона (формула 4.6):

(4.6)

где – расстояние от левого водораздела до лога сооружения, м;

– отметка левого водораздела по оси дороги, м;

– отметка лога у сооружения, м;

– угол у сооружения, ˚.

= 30, 88м

= 100 м

Зная географическое положение бассейна определяем номер ливневого района по СНиП 2.01.14 – 83. Номер ливневого района –6.

Определяем потери слоя стока на смачивание растительности по таблице в зависимости от ливневого района, z = 5 мм.

Определяем коэффициент гидравлической шероховатости склона и коэффициент гидравлической шероховатости лога, m_с = 20, m_л = 10.

Коэффициент заболоченности σ.

Так как водосборные площади не имеют заболоченных участков, то σ = 1.

При больших площадях бассейна, когда его ширина или длина более 5 км, вводиться коэффициент неравномерности осадков γ = 1.

Коэффициент распластывания паводка Ƞ = 1, 0.

4.2 Максимальный сток воды рек весеннего половодья

Методы расчета максимальных расходов воды рек весеннего половодья, изложенные в настоящем разделе, следует применять при расчете для водосборов с площадями от элементарно малых (менее 1 км²) до 20000 км² на европейской и до 50000 км² на азиатской территориях РФ.

Расчетный максимальный расход воды весеннего половодья Q _р% м³/c, заданной ежегодной вероятностью превышения Р % для равнинных и горных рек следует определять по формуле (4т.7)

Q_p% = [ ] A, (4.7)

где К ₀ - параметр, характеризующий дружность весеннего половодья, определяемый по таблице 15.5 [8], для лесостепной зоны Европейской территории России принимается равным 0.02;

h _р% - расчетный слой суммарного весеннего стока (без срезки грун­тового питания), мм, ежегодной вероятностью превышения Р %, определяемый в зависимости от коэффициента вариации C_v и отношения C_s / C_v этой величины, а также среднего многолетнего слоя стока h₀, устанавливаемого по рекам-аналогам или интерполяцией;

(4.8)

- средний многолетний слой стока, определяется по карте 15.3 [1], с учетом поправочного коэффициента 1.1, принимается равным 88.

- модульный коэффициент, учитывающий вероятность превышения паводка и зависящий от коэффициента вариации асимметрии .

- принимается по карте 15.4 коэффициентов слоев стока талых, для Курской области принимается равным 0, 5, вводится поправочный коэффициент равным 1.25, для площадей водосбора менее 50 км² [8].

-для северо-запада, где выпадают средние дожди, [8].

-по рис. 15.5 [1] кривые модульных коэффициентов слоев стока, принимаем равным 3.00.

m - коэффициент, учитывающий неравенство статистических пара­ метров слоя стока и максимальных расходов воды, принимаемый по рекомендуемому прил. 7 [8] равным 1;

d - коэффициент, учитывающий влияние водохранилищ, прудов и проточных озер, принимаем равным 1 [8];

d₁ - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды в залесенных бассейнах, принимаем равным 1 [8];

d₂ - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода во­ды в заболоченных бассейнах, принимаем равным 1 [8];

А ₁ - дополнительная площадь водосбора, учитывающая снижение ре­дукции, км², принимаемая по рекомендуемому прил. 8 равным 2 [8];

п ₁ - показатель степени редукции, принимаемый по рекомендуемому прил. 8 равным 0.25 [8].

Q_p2%1= [ ] 2.01 = 8.24

Q_p2%2= [ ] 0.44 = 2.04

4.3 Максимальный сток воды рек дождевых паводков

Максимальные мгновенные расходы воды рек дождевых павод­ков Q_р%, м³/с, для водосборов с площадями, указанными в рекомен­дуемом прил. 17 [8], следует определять по формуле (4.9) предельной интен­сивности стока

(4.9)

где q^/_1% - максимальный модуль стока ежегодной вероятности пре­вышения Р = 1%, определяемый по рекомендуемом прил. 21 [8];

Н^/_1% - максимальный суточный слой осадков вероятностью пре­вышения Р = 1%, определяемый по данным ближайших к бассейну исследуемого водотока метеорологических стан­ций, имеющих наибольшую длительность наблюдений принимаем равным 100 [8];

j - сборный коэффициент стока, определяемый по формуле (4.11);

l_р% - переходный коэффициент от максимальных мгновенных расхо­дов воды ежегодной вероятности превышения Р = 1% к максимальным расходам воды другой вероятности превыше­ния, принимаемый по рекомендуемым прил. 19 и 20 [8] равным 0, 82;

А – площадь водосбора

Гидроморфометрическая характеристика русла исследуемой реки определяется по формуле (4.10)

(4.10)

где - средняя длина безрусловых склонов водосборов;

n_ск – коэффицент, характеризующий шероховатость склонов водосбора, принимаемый по рекомендуемому прил. 26 [8] равный 0, 3;

i_в - средний уклон водосбора;

j - сборный коэффициент стока для равнинных рек при отсутствии рек-аналогов определяется по формуле (4.11):

(4.11)

где С₂ - эмпирический коэффициент, принимаемый равным 1.3 для лесостепной зоны [8].

j_о - сборный коэффициент стока для водосбора, со средним уклоном водосбора i_в =39‰, принимается по рекомендуемому прил. 24 [8], равным 0.54.

п₅ – эмпирический коэффициент, принятый по прил 24 [8], равный 0, 7;

Определяем длину главных логов. Главный лог – расстояние от водопропускного сооружения до верхней точки водосборного бассейна:

L₁ = 3, 125км;

L₂ = 0, 325км;

Определяем густоту речной сети водосбора, формула (4.12):

(4.12)

где L – длина главного лога;

А – водосборная площадь

;

;

Определяем среднюю длину безрусловых склонов водосбросов, формула (4.13):

(4.13)

;

;

Определяем гидроморфометрические характеристики склонов водосборов по формуле (4.10):

;

;

Определяем продолжительность склонного добегания воды по рекомендуемому прил. 25 [8]:

τ ₁ = 39 мин;

τ ₂ = 85 мин;

Определяем средневзвешенный уклон русел водосборов по формуле (4.14):

(4.14)

где h_л, h_п – высота левого и правого водораздела;

l_л, l_п – длина склонов водосбросного бассейна.

;

;

Определяем гидроморфологические характеристики русел водосбросов, формула (4.15):

(4.15)

где – гидравлический параметр русла, принимаемый по рекомендуемому прил. 18 [8], равным 11;

L – длина главного лога;

χ – параметр, определяемый по рекомендуемому прил. 18 [8], равный 0, 33;

i_p – средневзвешенный уклон русла реки;

φ – сборный коэффициент стока для равнинных рек при отсутствии рек-аналогов [8];

А – водосбросная площадь.

;

;

Определяем максимальный мгновенный модуль стока ежегодной вероятности превышения 1% по рекомендуемому прил. 21 [8]:

Определяем максимальный мгновенный расход воды от дождевых паводков заданной ежегодной вероятности превышения 2%:

;

;

К расчету принимаем максимальный расход воды, т.е. дождевого паводка.