Виды гидрологических расчётов СХЕМА ИЗУЧЕНИЯ НОВОГО МАТЕРИАЛА
| №
п/п
| Тема занятий
| Тип занятий
| Вид занятий
| Количество часов
| | 1.
| Общие сведения о гидрологических расчётах.
Виды гидрологических расчётов
| Изучение нового материала
| Лекция
| 2 часа
| | 2.
| Применение математической статистики для определения расчётных гидрологических характеристик
| Углубление и систематизация учебного материала.
| Практика
| 1 час
|
Общие сведения о гидрологических расчётах.
Главная цель гидрологических расчетов — определение характеристик, количественно описывающих гидрологические процессы и явления. Их называют гидрологическими характеристиками или гидрологическими параметрами. Гидрологические расчеты сложнее гидравлических, что обусловлено разнообразием физико-географических условий формирования речного стока и его изменением по территории и во времени. Гидрологические расчеты должны сопровождаться гидрологическим анализом и главным образом изучением природной среды, с которой гидрологический процесс находится в тесном взаимодействии. Такой анализ был характерен для исследований основоположника инженерной гидрологии Д. И. Кочерина. Его основные положения четко сформулированы в дальнейшем Б. В. Поляковым, который внес большой вклад в разработку методов гидрологического анализа и расчетов.
Виды гидрологических расчётов
В зависимости от изучаемых гидрологических процессов выделяется несколько видов гидрологических расчетов:
1) водного режима (жидкого стока); 2) термического и ледового режима; 3) режима наносов (твердого стока) и русловых процессов.
Гидрологические расчеты осложняются, если на речной поток воздействуют гидротехнические сооружения.
В зависимости от цели гидрологических расчетов их можно также подразделить на несколько основных видов:
1. Расчеты для обобщения натурных измерений параметров водных объектов. Такие измерения производятся на гидрологических станциях и постах Государственного комитета СССР по гидрометеорологии и контролю природной среды и других организаций СССР. В СССР около 16000 постов. На основании их данных составляется и публикуется систематизированный свод сведений о водных ресурсах страны — водный кадастр.
2.Определение расчетных гидрологических характеристик. Расчетные характеристики необходимы для проектирования и обеспечения надежной эксплуатации с наибольшим экономическим эффектом сооружений различного назначения (гидроэлектростанции, речные порты, водопропускные сооружения автомобильных и железных дорог, аэродромы, гидромелиоративные системы, системы водоснабжения и др.). Так, расчетные расходы воды входят в фор
мулы гидравлики для определения водосбросных отверстий плотин, размеров каналов, отверстий мостов, дорожных труб и др. За критерий при определении величины/расчетной гидрологической характеристики принята вероятность превышения (обеспеченность р) этой величины за ряд лет. Следовательно, расчетная гидрологическая характеристика отличается/от любой другой тем, что для нее должны быть указаны ее числовое значение и обеспеченность р. Знание обеспеченности р не позволяет решить вопрос о том, когда произойдет превышение расчетной характеристики. Так, р = 2% означает, что превышение расчетной характеристики может произойти в среднем один раз в 50 лет, но это не значит, что расчетный расход будет превышен в пределах первых пятидесяти лет эксплуатации сооружения.
3. Гидрологические расчеты (предвычисления) для предсказания будущего гидрологического режима. Этот вид расчетов требует повышенного внимания к гидрологическому анализу. Научно обоснованное предсказание ожидаемого гидрологического режима называется гидрологическим прогнозом. Гидрологические прогнозы подразделяют на краткосрочные (до 15 сут) и долгосрочные (до нескольких месяцев). В зависимости от предсказываемых явлений различают прогнозы водного режима (экстремальных уровней и расходов воды и времени их наступления, объемов половодья и паводков), ледового режима (сроков вскрытия и замерзания рек, толщины льда, образования заторов) и русловых деформаций. По
назначению различают гидрологические прогнозы для железнодорожного и автодорожного транспорта, гидроэнергетики, водного (речного) транспорта, ирригации и др. В методах гидрологических прогнозов используются закономерности движения воды на водосборах и в русловой сети, связи гидрологических и метеорологических элементов и др. Гидрологические прогнозы — самостоятельный крупный раздел гидрологии.
4. Гидрологические расчеты для регулирования речного стока и составления проектов использования водных ресурсов. Перераспределение во времени объемов речного стока в замыкающем створе реки — увеличение или уменьшение его в отдельные периоды по сравнению с ходом поступления воды на поверхность водосбора —
называется регулированием речного стока. Регулирование стока осуществляется путем накопления воды в водохранилищах в период половодий и паводков и расходования ее в период превышения потребления воды над ее естественным поступлением в реки с водосборов. Одна из главных задач в таких гидрологических расчетах —определение емкости водохранилища. Одновременно решаются и
такие задачи, как определение водохозяйственного эффекта от эксплуатации водохранилища, установление правил эксплуатации водохозяйственной установки, обеспечивающих получение наибольшего экономического эффекта, и др. Совокупность подобных расчетов, тесно связанных с расчетами регулирования стока, называют водохозяйственными расчетами. Регулирование стока и водохозяйственные расчеты — большой раздел инженерной гидрологии.
При проектировании водохранилищ необходимо рассчитать процессы заиления водохранилищ, размыв русла в нижних бьефах, сроки замерзания и вскрытия рек, параметры ветровых ноли и их воздействие на берега водохранилищ, переформирование русла реки ниже сооружений и др.
Расчеты регулирования стока и водохозяйственные расчеты, связанные с проектированием и эксплуатацией ГЭС, называются водноэнергетическими. Они дают возможность определить мощность гидроэлектростанции и ее выработку.
Гидрологические расчеты различаются также в зависимости
от полноты информации о режиме рек на участке строительства
гидротехнических сооружений, мостов и других строительных объ
ектов: 1) при наличии гидрометрических данных, т. е. измеренных
характеристик потока за длительный (многолетний) период; 2) при
недостаточности гидрометрических данных, т. е. данных за корот
кий период; 3) при отсутствии гидрометрических данных. Прежде
чем приступить к гидрологическому обоснованию проектов мостов, "
гидротехнических и других- сооружений, необходимо изучить опуб
ликованные материалы по данному водному объекту.
В последнем издании указаны места образования заторов и за
жоров на реках, уровни и даты, при которых эти ледовые явления
наблюдаются (это надо учитывать при эксплуатации мостов).
Гидрологические процессы обусловлены влиянием большого числа различных факторов, которые трудно учесть, поэтому в гидрологии получили большое распространение вероятностные методы
расчетов гидрологических характеристик, нашли широкое применение для оценки колебаний стока кривые распределения.
В результате широкого применения в гидрологии теории вероятностных процессов сформировался большой раздел гидрологии — стохастическая гидрология.
Однако применение статистических методов не должно ослаблять внимание к основному генетическому методу исследования гидрологических процессов. Только разумное сочетание генетического и стохастического методов исследования гидрологических процессов могут обеспечить успех дальнейшего развития гидрологии.
В инженерной гидрологии широко используется картирование гидрологических параметров. Соответствующие карты, а также различные графики и таблицы, необходимые для выполнения гидрологических расчетов, помещены в нормативных документах
Результаты сопоставления имеющихся в бассейне или на данной территории водных ресурсов с их использованием на различных уровнях развития народного хозяйства называют водохозяйственным балансом. Они составляются по бассейнам рек, экономическим районам, союзным республикам и Союзу ССРГ то дает возможность установить территории с 'дефицитом водных ресурсов (временным или постоянным).
|