ReferatFolder.Org.Ua — Папка українських рефератів!


Загрузка...

Загрузка...

Головна Географія фізична. Геофізика. Геологія. Геодезія. Геоморфологія → Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України

Насьогодні в країнах колишнього союзу, в тому числі й в Україні, діє нормативний документ по розрахунках максимальних витрат води на річках, який було запропоновано ще в 1972 році, а потім дещо змінено в 1983 році. Фахівцями неодноразово на авторитетних конференціях і симпозіумах приверталася увага розробників на невідповідність у багатьох випадках розрахункових максимумів паводків і повеней матеріалам спостережень, особливо у випадках, коли місцеві особливості формування стоку суттєво відрізняються від фонових. Удосконалення діючої нормативної бази не можливо в принципі – через емпіричний підхід при її створенні. Досить звернутися до відомих базових структур БНіПу, щоб переконатися в цьому.

Так, для весняної повені (без наведення поправок) використовується формула 7:

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (1)

де qm – максимальний модуль повені, ko – коефіцієнт \"дружності\" повені, Ym – розрахунковий шар стоку, F – площа водозбору, Fo – додаткова площа, за допомогою якої ураховується зменшення інтенсивності редукції на малих водозборах.

Згідно з дослідженнями 4, чисельник є максимальний модуль схилового стоку qm, тоді

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України . (2)

Коефіцієнт редукції максимального модуля qm/qm дорівнює

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України . (3)

Його верхньою фізичною границею повинно бути qm/qm=1.0 при F0. Але якщо з цього боку розглянути (3), то легко переконатись, що при F0

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (4)

за винятком, коли Fо=1.0.

З структури (1) не ясно, до котрого з параметрів (ko чи Ym) відносяться поправки на залісеність та заболоченість. При розрахунках дощових паводків в залежності від розмірів водозбірних площ використовується не одна, а дві формули (зауважимо, що їх \"склеювання\" не забезпечується:

а) при F>100-200 км2

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України ; (5)

б) при F<100-200 км2

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (6)

де Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України - ординати кривих редукції середньої інтенсивності опадів у часі, Н1% - добовий максимум опадів,  - коефіцієнт стоку.

У теоретичному відношенні (5) взагалі ну відповідає фізичним вимогам до граничних значень qm, бо qm/qm дорівнює одиниці не за умови F0, а при F=200 км2. Вважаємо, що більш обгрунтованим було б (5) записати у загальному вигляді

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України . (7)

Щодо функції Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , то вона використовується помилково, бо як показано в 3, замість неї в (6)повинна входити інша величина, а саме:

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (8)

де (n+1)/n – коефіцієнт нерівномірності схилового припливу, То – тривалість схилового припливу, tp – час руслового добігання паводкових хвиль.

Таким чином, використана (майже безпідстевно) в СНіПі функція Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України тотожня осередненому в межах tp коефіцієнту повноти схилового припливу

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України . (9)

Наведене вище дає змогу прийти до висновку про суттєві недоліки структурного плану в діючому БНіПі 2.01.14-83 і необхідність розробки більш досконалої нормативної бази, яка б відповідала світовим досягненням сучасної гідрології, а саме головне – достовірно описувала процеси трансформації схилового припливу в русловий стік.

Як на думку авторів, побудувати розрахункову схему для визначення максимальних витрат води під час паводків чи повіней досить надійно можна, виходячи із рівняння руслових ізохрон

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (10)

де fi – міжізохронні площі, і – коефіцієнти русло-заплавного регулювання в межах міжізохронних ділянок.

Максимальна витрата води буде дорівнювати:

а) за tp

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (11)

де Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України - шар стоку, найбільший у межах tp, тобто

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (12)

k1 – гідрографічний коефіцієнт, який співпадає з раніше запропонованим А.М.Бефані 1

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України ; (13)

б) за tpTo

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (14)

де V – швидкість руху паводкових хвиль в руслах, k2 – гідрографічний коефіцієнт

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України . (15)

Вирази (11) і (14) можна узагальнити у вигляді

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України . (16)

Рівняння (16) вперше було отримано А.М.Бефані 1, який реалізував модель руслових ізохрон, виходячи з передумов що: 1)коефіцієнт щільності руслової мережі залишається незмінним в межах річкових водозборів; 2)русло-заплавне регулювання відбувається однаково на різних ділянках річкової мережі. Але, як відомо, це не зовсім так – на малих водозборах і розгалужених річкових системах процеси регулювання паводків мають свої особливості. Вони полягають в тім, що при зростанні водозбірних площ відбувається закономірне і поступове збільшення відношення ширини річки до її середньої глибини.

До недоліків методичного плану при використанні (16) слід віднести й те, що при tp0, маємо невизначеність у вигляді 0/0. Крім того, у структурному відношенні рівняння (16) не відображає основних факторів трансформації паводків. Тому автори пропонують відозмінити базове рівняння (16), надавши йому операторний вигляд. З цією метою в (16) підставляються алгебраїчні значення  та kг 1. Тоді:

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (17)

де Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України - трансформаційна функція, яка обумовлена, головним чином, русловим добігання паводків:

а) за tp

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (18)

m – показник степені в рівнянні кривої ізохрон;

б) за tpTo

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (19)

r – коефіцієнт зарегулювання паводків ставками, озерами, водосховищами.

Спроби реалізувати схему руслових ізохрон відносно максимальних витрат води робились і раніше. З них найбільш відомі авторські пропозиції П.Ф.Вишневського 2, В.І.Мокляка 8 та Й.А.Железняка 5. Зокрема, П.Ф.Вишневський і В.І.Мокляк, використавши за вихідне рівняння (10), представили його у вигляді:

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (20)

де аm – максимальна середня інтенсивність припливу води за 10 хв. (по П.Ф.Вишневському) або за 1 год. (по В.І.Мокляку), 1 – редукційний коефіцієнт, який у розрахунковому варіанті залежить від співвідношення між tp i To, а в загалі

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (21)

де а1, а2 ... - ординати графіків схилового припливу.

Відзначимо, що така інтерпретація моделі руслових ізохрон є дещо вільною трактовкою основних її положень в залежності від співвідношення між tp i To. Незалежно від розрахункового кроку в часі (тобто 10 хв., 1 годин чи щось інше) рішення моделі ізохрон повинно збігатися з виразами (11) або (14).

По іншому до моделі руслових ізохрон підійшов Й.А.Железняк. Він замість двох функцій fi та i, які до того ж з великими труднощами піддаються визначенню, запровадив один - їх добуток під назвою \"функція впливу\" Pi.

Результатом розгляду цього варіанту моделі ізохрон стало рівняння

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України , (22)

де Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України - метеоролого-гідравліко-морфометричний параметр

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України . (23)

У такому записі (23) відповідає коефіцієнту повноти схилового припливу  помноженому на Рср, тобто

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України . (24)

Приблизно 6

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України . (25)

Тоді, з урахуванням (24) і (25), формула (22) запишеться у вигляді

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України . (26)

Порівняння (16) і (26) свідчить про те, що формула Й.А.Железняка відповідає лише одному випадку, коли tp

Запропонована авторами для нормування характеристик максимального стоку формула (17) перевірена на даних по паводках і повенях декількох регіонів України. Результати в цілому задовільні. Позитивними сторонами (17) є те, що:

1.Формула годиться в рівній мірі як для паводків, так і для повеней.

2.Вона охоплює весь діапазон водозбірних площ – від окремих схилів до разгалужених річкових систем, причому у випадку розрахунків схилового стоку

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України ; Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України ,

а максимальний модуль

Побудування нової нормативної бази в галузі максимального стоку на річках України . (27)

3. Є можливість оцінити вклад в загальну редукцію qm/qm окремих її складових - (tp/To) та F.

4. Через параметри qm i (tp/To) представляється можливим враховувати вплив на характеристики максимального стоку залісеності, закарстованості, заболоченості та інш.

Автори вважають, що настав той час і можливість, коли є всі підстави для розробки в Україні нового нормативного документу замість БНіПу 2.01.14-83. Це тим більш важливо, що прийняті й урядові рішення по здійсненню протипаводкових заходів захисту населення.

Список літератури

  1. Бефани А.Н. Основы теории ливневого стока // Труды ОГМИ, 1958. –Вып.14.-Ч.2.- 302 с.

  2. Вишневський П.Ф. Зливи та зливовий стік. – Київ, \"Наукова думка\", 1964. – 291 с.

  3. Гопченко Е.Д. Некоторые проблемные вопросы расчета максимального паводочного стока. – ДАН СССР, 1988. – Т.302.-№4.-С.955-957. 4. Гопченко Є.Д., Гушля О.В. Гідрологія суші з основами меліорації. – Київ, 1994. – 195 с. 5. Железняк И.А. К расчету характеристик паводочного стока на основе функции влияния // Труды УкрНИГМИ, 1984. – Вып.200. – с.12-25. 6.Овчарук В.А. Исследование структуры формулы максимального стока весеннего половодья И.А.Железняка // Метеорология, климатология и гидрология, 2000. – Вып.40. –С.137-142. 7.Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 447 с. 8.Ресурсы поверхностных вод СССР. Западная Украина и Молдавия. – Т.6. –Вып.1.- Л.: Гидрометеоиздат, 1969. – 884 с.