Свод правил СП 33-101-2003 Определение основных расчетных гидрологических характеристик.
СП 33-101-2003
СВОД ПРАВИЛ ПО ПРОЕКТИРОВАНИЮ И СТРОИТЕЛЬСТВУ
ОПРЕДЕЛЕНИЕ ОСНОВНЫХ РАСЧЕТНЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
DETERMINATION OF DESIGN HYDROLOGICAL PERFORMANCE
___________________________________________________________
ПРЕДИСЛОВИЕ
1 РАЗРАБОТАН Государственным гидрологическим институтом (ГГИ) Росгидромета, научный руководитель - д-р техн. наук А.В.Рождественский, ответственные исполнители: д-р техн. наук В.А.Бузин, канд. геогр. наук Б.М.Доброумов, канд. техн. наук А.Г.Лобанова, д-р техн. наук В.А.Лобанов, канд. геогр. наук Г.А.Плиткин, канд. техн. наук С.М.Тумановская и Проектным и научно-исследовательским институтом по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) (ответственный исполнитель - д-р техн. наук М.В.Болгов) с участием Российского государственного гидрометеорологического университета (РГГМУ) (ответственный исполнитель - д-р геогр. наук А.М.Владимиров), Института водных проблем (ИВП) (ответственный исполнитель - канд. техн. наук Л.Ф.Сотникова)
2 ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России
3 ОДОБРЕН для применения в качестве нормативного документа постановлением Госстроя России N 218 от 26 декабря 2003 г.
4 ВЗАМЕН СНиП 2.01.14-83
1 ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
Настоящий Свод правил устанавливает общие положения и требования к организации и порядку проведения инженерных гидрологических расчетов по определению гидрологических характеристик для обоснования проектирования новых, расширения, реконструкции и технического перевооружения действующих предприятий, зданий и сооружений для всех видов строительства и инженерной защиты территорий.
Положения настоящего Свода правил не распространяются на определение расчетных гидрологических характеристик при изысканиях и проектировании объектов, расположенных на участках рек, находящихся в зоне влияния морских приливов, а также на селеопасных реках.
2 НОРМАТИВНЫЕ ССЫЛКИ
СНиП 2.04.02-84* Водоснабжение. Наружные сети и сооружения
СНиП 2.06.04-82* Нагрузки и воздействия на гидротехнические сооружения (волновые, ледовые и от судов)
СНиП 11-02-96 Инженерные изыскания для строительства. Основные положения
СНиП 33-01-2003 Гидротехнические сооружения. Основные положения
СП 11-103-97 Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства
ГОСТ 19179-73 Гидрология суши. Термины и определения
ГОСТ 27751-88 Надежность строительных конструкций и оснований. Основные положения по расчету
3 ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ
В настоящем Своде правил использованы следующие термины с соответствующими определениями:
гидрологические расчеты: Раздел инженерной гидрологии, в задачи которого входит разработка методов, позволяющих рассчитать значения различных характеристик гидрологического режима.
гидрологические характеристики: Количественные оценки элементов гидрологического режима.
клетчатка вероятностей: Специальные клетчатки с прямоугольной системой координат, построенные таким образом, что на них спрямляются (полностью или частично) различные кривые обеспеченности.
методы гидрологических расчетов: Технические приемы, позволяющие рассчитать, обычно с оценкой вероятности их появления, значения различных характеристик гидрологического режима.
обеспеченность гидрологической характеристики: Вероятность того, что рассматриваемое значение гидрологической характеристики может быть превышено среди совокупности всех возможных ее значений.
расчетная обеспеченность: Обеспеченность гидрологической характеристики, принимаемая при строительном проектировании для установления значения параметров гидрологического режима, определяющих проектные решения.
расчетный расход воды: Расход воды заданной вероятности превышения, принимаемый в качестве исходного значения для определения размеров проектируемых сооружений.
влагоотдача снежного покрова: Процесс поступления на поверхность почвы избыточной (не удерживаемой снегом) гравитационной талой или дождевой воды.
время добегания: Время, в течение которого водная масса проходит заданное расстояние.
запас воды в снежном покрове: Общее количество воды в твердом и жидком состоянии, содержащееся в рассматриваемый момент времени в снежном покрове.
интенсивность дождя: Слой осадков, мм, выпадающих за единицу времени.
интенсивность снеготаяния: Количество воды, мм, образующееся в процессе таяния снега в единицу времени.
коэффициент редукции: Коэффициент, характеризующий интенсивность изменения (убывания) какого-либо одного значения с изменением другого, связанного с ним значения.
объем стока: Количество воды, протекающее через рассматриваемый створ водотока за какой-либо период времени.
редукция интенсивности дождя: Изменение (убывание) средней интенсивности дождя с увеличением его продолжительности.
редукция максимального модуля стока: Изменение (убывание) максимального модуля стока с увеличением площади водосбора.
уклон водной поверхности: Отношение разности отметок уровня воды на рассматриваемом участке к длине этого участка.
водохозяйственный год: Расчетный годичный период, начинающийся с самого многоводного сезона.
лимитирующий период: Часть водохозяйственного года, неблагоприятная для осуществления проектируемых мероприятий либо по водопотреблению и водопользованию, либо по борьбе с наводнениями и осушению болот.
нелимитирующий период: Часть водохозяйственного года за вычетом лимитирующего периода.
свободное состояние русла: Состояние русла, характеризующееся отсутствием препятствий (ледяных образований, водной растительности, сплавного леса и т.д.), которое влияет на зависимость между расходами и уровнями, а также отсутствием подпора.
подпор воды: Повышение уровня воды из-за наличия в русле препятствия для ее движения.
соответственные уровни воды: Уровни воды на двух гидрологических постах, относящиеся к одинаковым фазам уровенного режима, - гребням резко выраженных подъемов или самым низким точкам.
гидрограф: График изменения во времени расходов воды за год или часть года (сезон, половодье или паводок) в данном створе водотока.
4 ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
4.1 Свод правил (СП) содержит основные методы и схемы расчета средних годовых, максимальных расходов воды и объемов стока весеннего половодья и дождевых паводков, гидрографов, внутригодового распределения стока, отметок наивысших уровней воды рек и озер и минимальных расходов воды.
При применении других методов расчетов, не включенных в СП, следует провести анализ, включающий сравнительную оценку погрешностей расчетов с результатами расчетов по методам, изложенным в настоящем СП.
4.2 Региональные особенности гидрологического режима и соответствующие методы определения расчетных характеристик учитываются и регламентируются территориальными строительными нормами (ТСН), имеющими статус нормативного документа субъекта Российской Федерации.
До разработки ТСН следует использовать методы, изложенные в настоящем Своде правил.
4.3 Определение расчетных гидрологических характеристик должно основываться на данных гидрометеорологических наблюдений, опубликованных в официальных документах Росгидромета, и неопубликованных данных последних лет наблюдений, а также на данных наблюдений, содержащихся в архивах Госгидрометфонда, изыскательских, проектных и других организаций, включая материалы опроса местных жителей. При отсутствии данных гидрометеорологических наблюдений в пункте проектирования необходимо проводить гидрометеорологические изыскания.
Кроме того, следует использовать достоверные данные наблюдений за гидрологическими характеристиками по архивным, литературным и другим материалам, относящимся к периоду до начала регулярных наблюдений. При этом необходимо указать источник, на основании которого установлена гидрологическая информация, и произвести оценку достоверности и точности полученных материалов.
4.4 При гидрологических расчетах следует учитывать материалы инженерно-гидрометеорологических изысканий. Учет кратковременных данных осуществляют методами, изложенными в разделе 6. Изыскания осуществляют в соответствии со СНиП 11-02, СП 11-103.
4.5 Данные гидрометрических наблюдений, вызывающие сомнение, следует подвергать проверке, включающей анализ:
- полноты и надежности наблюдений за уровнями и расходами воды;
- наличия данных о наивысших (мгновенных и среднесуточных) и наинизших уровнях воды за время наблюдений при свободном от льда русле, ледяном покрове, ледоходе, заторе льда, заросшем водной растительностью русле, подпоре от нижерасположенной плотины, сбросах воды выше гидрометрического створа, полноты учета стока воды на поймах и в протоках;
- влияния хозяйственной деятельности на речной сток и другие виды анализа.
Ненадежные данные гидрометрических наблюдений при невозможности их уточнения исключают из расчетного ряда наблюдений. В необходимых случаях должен выполняться пересчет стока воды за отдельные периоды.
4.6 Для рек, в бассейнах которых имеет место интенсивная хозяйственная деятельность, существенно нарушающая естественный гидрологический режим рек, определение расчетных гидрологических характеристик производят по двум расчетным схемам.
Первая расчетная схема предполагает приведение гидрологических рядов наблюдений к естественным однородным стационарным условиям воднобалансовыми и регрессионными методами [1], [2]. В расчетное значение гидрологической характеристики, полученной по естественному ряду в соответствии с разделами 5-7 настоящего документа, вводят поправку на влияние хозяйственной деятельности. Численное ежегодное значение поправки представляет собой разность между бытовым и естественным стоками. Значение поправки расчетной вероятности превышения определяют по кривой распределения поправок.
Во второй расчетной схеме гидрологические ряды наблюдений приводят к бытовому стоку за весь период наблюдений в предположении, что сложившийся комплекс хозяйственной деятельности с учетом реальных планов развития народного хозяйства действовал с начала наблюдений. Восстановление бытового стока за весь период наблюдений производят воднобалансовыми и регрессионными методами. Восстановленный ряд проверяют на однородность с использованием генетических и статистических методов. Определение расчетных гидрологических характеристик в этом случае производят по данным за весь период наблюдений без введения поправок на хозяйственную деятельность методами, изложенными в настоящем Своде правил.
Приведение речного стока к естественным условиям не производят, если суммарное значение его изменений не выходит за пределы случайной средней квадратической погрешности исходных данных наблюдений.
Методология предлагаемых двух расчетных схем может быть применена для расчетов основных гидрологических характеристик с учетом влияния возможного регионального антропогенного изменения климата.
4.7 Определение расчетных гидрологических характеристик следует производить по однородным рядам наблюдений. Оценку однородности рядов гидрологических наблюдений осуществляют на основе генетического и статистического анализов исходных данных наблюдений. Генетический анализ условий формирования речного стока заключается в выявлении физических причин, обусловливающих неоднородность исходных данных наблюдений. Для количественной оценки статистической однородности применяют критерии резко отклоняющихся экстремальных значений в эмпирическом распределении (критерии Смирнова-Граббса и Диксона), критерии однородности выборочных дисперсий (критерий Фишера) и выборочных средних (критерий Стьюдента).
Критические значения статистик критериев однородности с учетом автокорреляции между смежными членами анализируемой последовательности и асимметрии эмпирического распределения приведены в Рекомендациях [3].
4.8 Вероятности превышения расчетных гидрологических характеристик для каждого вида строительства устанавливают нормативными документами, утверждаемыми Госстроем России, в зависимости от уровня ответственности сооружений в соответствии с ГОСТ 27751.
4.10 При выборе рек-аналогов необходимо учитывать следующие условия:
- однотипность стока реки-аналога и исследуемой реки;
- географическую близость расположения водосборов;
- однородность условий формирования стока, сходство климатических условий, однотипность почв (грунтов) и гидрогеологических условий, близкую степень озерности, залесенности, заболоченности и распаханности водосборов;
- средние высоты водосборов не должны существенно отличаться, для горных и полугорных районов следует учитывать экспозицию склона и гипсометрию;
- отсутствие факторов, существенно искажающих естественный речной сток (регулирование стока, сбросы воды, изъятие стока на орошение и другие нужды).
4.11 Гидрологические расчеты для проектируемого сооружения при наличии действующих сооружений на реках должны учитывать возможность их влияния и при необходимости предусматривать согласованные решения по совместной работе вновь проектируемых и существующих сооружений с учетом возможности реконструкции существующих сооружений.
4.12 При проектировании водохозяйственных объектов допускается использование стохастических моделей колебаний стока рек, позволяющих моделировать искусственные ряды гидрометеорологических характеристик требуемой продолжительности. В качестве модели многолетних колебаний стока используют простую цепь Маркова [4], [6].
Моделирование рядов сезонных (месячных) значений стока осуществляют на основе периодических стохастических моделей различной степени сложности. При наличии продолжительных рядов наблюдений допускается использование метода фрагментов с учетом зависимости внутригодового распределения стока от водности года.
4.13 Инженерные гидрологические расчеты для строительного проектирования или отдельные их виды (работы, услуги) должны выполняться специализированными организациями (по видам строительства), имеющими соответствующие лицензии.
4.14 Оценку эффективности полученных эмпирических зависимостей и формул, применяемых в гидрологических расчетах при наличии, недостаточности и отсутствии данных наблюдений, выполняют на основе анализа остатков, оценки устойчивости параметров и коэффициентов этих зависимостей с проверкой на зависимом и независимом от расчетов материалах наблюдений.
4.15 К основным гидрологическим характеристикам относятся:
5 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ НАЛИЧИИ ДАННЫХ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
Общие указания
5.1 Определение расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений достаточной продолжительности осуществляют путем применения аналитических функций распределения ежегодных вероятностей превышения - кривых обеспеченностей.
Продолжительность периода наблюдений считают достаточной, если рассматриваемый период репрезентативен (представителен), а относительная средняя квадратическая погрешность расчетного значения исследуемой гидрологической характеристики не превышает 10% для годового и сезонного стоков и 20% - для максимального и минимального стоков.
Если относительные средние квадратические погрешности превышают указанные пределы и период наблюдений нерепрезентативен, необходимо осуществить приведение рассматриваемой гидрологической характеристики к многолетнему периоду согласно разделу 6 настоящего Свода правил.
Средние квадратические погрешности расчетного значения исследуемой гидрологической характеристики устанавливают по формулам (5.26)-(5.28) или по специальным таблицам, полученным методом статистических испытаний [4].
5.8 Уточнение параметров распределений гидрологических характеристик допускается осуществлять методом объединения данных наблюдений по группе станций (постов) в пределах однородных районов. Рассматриваемая гидрологическая характеристика должна быть приведена к единым условиям формирования в однородном гидрологическом районе. Оценка гидрологической характеристики, приведенной к единым условиям формирования, является случайной величиной, распределение которой определяется объемом независимой информации.
Это распределение, называемое выборочным, в гидрологических расчетах характеризуется двумя его параметрами: средним значением и средним квадратическим отклонением (рассеянием).
Дисперсию результата совместного расчета определяют по формуле
Соотношение между случайной и географической составляющими определяет целесообразный состав объектов, обрабатываемых методом группового оценивания. При увеличении числа совместно анализируемых водосборов величина случайной составляющей ошибки уменьшается. Географическая составляющая должна увеличиваться за счет вовлечения водосборов, расположенных в пределах более обширной географической области, условия формирования стока которых различаются более существенно. Допустимым (приемлемым) следует считать число водосборов, при котором географическая составляющая не превосходит случайную:
Результатом группового анализа является оценка параметра по совокупности собственных и объединенных наблюдений в виде средневзвешенного по точности каждой из оценок:
Стандартную ошибку такой оценки рассчитывают по формуле
Для оценок асимметрии и коэффициентов автокорреляции результатом группового анализа является средняя из всех индивидуальных оценок в пределах однородного района.
5.10 Порядок выполнения группового анализа (с учетом пространственной скоррелированности данных наблюдений) следующий:
- если выполняется условие (5.13), то по формулам (5.14) и (5.15) рассчитывают погрешность результата объединенного расчета, средневзвешенную по точности оценку и ее стандартную ошибку.
5.11 На начальных стадиях проектирования допускается определение параметров биномиального распределения графоаналитическим методом по формулам:
5.12 В случае неоднородности исходных данных гидрометрических наблюдений, когда рассматриваемый ряд состоит из неоднородных элементов гидрологического режима, эмпирические и аналитические кривые распределения устанавливают отдельно для каждой однородной совокупности.
Общую кривую распределения вероятностей превышения рассчитывают на основе кривых, установленных по однородным элементам одним из двух способов:
Для двух однородных гидрологических характеристик формула (5.21) принимает вид:
б) если в каждом году имеется лишь одно значение элемента рассматриваемой гидрологической характеристики, ежегодные вероятности превышения при любом ее значении определяют по формуле
При наличии в ряду наблюдений нулевых значений рассматриваемой гидрологической характеристики (например, минимальные расходы воды) ежегодные вероятности превышения определяют по формуле
Параметры кривых распределения однородных элементов устанавливают согласно требованиям 5.5-5.9.
5.13 Для наибольшего или наименьшего члена ряда наблюдений следует указывать доверительные интервалы эмпирической ежегодной вероятности превышения (приложение Б, таблица Б.3).
Если точки эмпирической кривой распределения значительно отклоняются от аналитической кривой, рекомендуется на клетчатке вероятностей для этих точек также указывать доверительные границы и оценивать их однородность в соответствии с 4.6.
5.14 При объединении данных наблюдений по группе станций, а также при оценке достаточной продолжительности рядов наблюдений рассчитывают случайные средние квадратические погрешности выборочных параметров и квантилей распределения.
Случайные средние квадратические погрешности выборочных средних определяют по приближенной зависимости
Случайные погрешности других параметров распределения, квантилей и коэффициентов автокорреляции между стоком смежных лет, рассчитанные методом моментов, следует определять по специальным таблицам, полученным методом статистических испытаний [4].
5.15 При наличии достоверных сведений о случайных относительных средних квадратических погрешностях исходных данных гидрометрических наблюдений оценки коэффициентов вариации и асимметрии уточняют по формулам:
5.16 Параметры кривых распределения гидрологических характеристик при наличии обоснованных сведений о выдающихся значениях речного стока определяют следующим образом.
б) методом моментов - по формулам:
б) методом моментов - по формулам:
В формулах (5.31)-(5.38):
5.17 Боковую приточность между смежными створами определяют одним из следующих способов:
- суммированием расходов воды притоков с учетом времени добегания, впадающих на участке между двумя створами;
- по разности средних расходов воды в нижнем и верхнем створах участка реки;
- методом руслового водного баланса;
- по модулю стока, определенному по карте для частной площади.
Обработку рядов боковой приточности осуществляют в соответствии с настоящим разделом.
Годовой сток воды и его внутригодовое распределение
5.18 При определении расчетных гидрологических характеристик годового стока воды рек и его внутригодового распределения необходимо выполнять требования, изложенные в 4.3-4.15 и 5.1-5.16.
- компоновки;
- реального года;
- среднего распределения стока за годы характерной градации водности.
В зависимости от типа водного режима реки и преобладающего вида использования стока реки водохозяйственный год делят на два различающихся по длительности периода: лимитирующий (ЛП) и нелимитирующий (НП), а лимитирующий период соответственно на два сезона: лимитирующий (ЛС) и нелимитирующий (НС). Границы сезонов назначают едиными для всех лет с округлением до месяца.
Во всех методах расчета по значениям стока за отдельные водохозяйственные годы (а в методах компоновки и реального года и за расчетные внутригодовые интервалы времени: лимитирующий период, лимитирующий сезон, нелимитирующий сезон, лимитирующий месяц и др.) определяют расчетные квантили. Стандартными квантилями кривых распределения вероятностей стока являются следующие: для многоводных лет, периодов, сезонов и месяцев - 1%, 3%, 5%, 10% и 25%; для маловодных лет, периодов, сезонов и месяцев - 75%, 90%, 95%, 97% и 99%, для средних по водности лет - 50%.
Расчетные месячные значения стока определяют как произведения их относительных значений (долей от сезонного) на расчетное значение стока соответствующего сезона заданной вероятности превышения. Эти расчеты производят по сезонам для всех месяцев ВГ. Относительное внутригодовое распределение месячного стока в долях (или процентах) от объема стока за водохозяйственный год вычисляют делением расчетных месячных объемов стока на расчетное годовое его значение заданной вероятности превышения.
Примеры расчета внутригодового распределения стока методом компоновки приведены в приложении А и работе [5].
Расчетное распределение стока в этом методе вычисляют путем умножения месячных долей стока на годовой объем стока расчетной вероятности превышения, определяемый по аналитической кривой обеспеченности.
Для районов, в которых расчетное распределение стока по сезонам и месяцам практически не зависит от водности года, расчеты рассматриваемым методом сводятся к установлению среднего по всем годам распределения стока по месяцам (декадам) в процентах от годового стока.
5.25 Определение расчетного внутригодового распределения суточного речного стока воды внутри года или характерного его периода, независимо от хронологического хода стока, производят путем построения кривых продолжительности суточных расходов воды. Могут использоваться следующие виды кривых:
а) средняя многолетняя годовая кривая продолжительности суточных расходов воды, дающая характеристику среднего многолетнего типового распределения суточных расходов воды;
б) средняя многолетняя кривая продолжительности суточных расходов воды за тот или иной расчетный период года (навигационный, лесосплавной, вегетационный и т.д.).
Выбор кривой определяют характером решаемой практической задачи. Кривые продолжительности суточных расходов воды строят следующим образом:
а) среднюю многолетнюю годовую кривую продолжительности суточных расходов воды определяют путем осреднения ординат ежегодных кривых среднесуточных расходов воды 30-, 90-, 180-, 270- и 355-суточной продолжительности (или соответствующих относительных продолжительностей стояния, равных 8%, 25%, 50%, 75% и 97% общей длительности года) и абсолютных (срочных) значений максимального и минимального расходов воды за конкретные годы наблюдений. Аналогичным образом строят среднюю многолетнюю кривую продолжительности стояния среднесуточных расходов воды за тот или иной расчетный внутригодовой период. Ее ординаты могут выражаться в долях среднемноголетнего расхода воды за рассматриваемый период (вегетационный, навигационный и т.д.), а абсциссы - в долях его длительности;
б) ежегодную кривую продолжительности суточных расходов воды строят на основе расположенных в убывающем порядке суточных расходов воды конкретного года. Этим ранжированным значениям присваивают порядковые номера с 1-го по 365-й или 366-й. При этом в качестве расходов воды продолжительностью стояния 1 сут и 365 (или 366) сут используют данные соответственно о максимальном и минимальном срочном (а не среднесуточном) расходах воды.
Кривую продолжительности суточных расходов воды для расчетной части конкретного года (вегетационного, навигационного, лесосплавного периода и т.д.) строят аналогичным образом по данным о расположенных в убывающем порядке среднесуточных расходах воды и их порядковых номерах. Эти порядковые номера могут быть заменены их относительными характеристиками, выраженными в долях или в процентах общего числа в расчетном периоде. Выбор указанных расчетных внутригодовых периодов (вегетационный и т.д.) производят с учетом целей проектирования и особенностей изучаемого объекта.
Максимальный сток воды весеннего половодья и дождевых паводков
5.26 Расчетные характеристики максимального стока воды рек весеннего половодья и дождевых паводков следует определять согласно требованиям 5.1-5.16.
5.27 Для рек с продолжительностью стояния максимальных расходов воды весеннего половодья и дождевых паводков, равной суткам и более, расчет производят по среднесуточным значениям, менее суток - по срочным расходам воды.
При прохождении максимального расхода воды между сроками наблюдений его значение определяют на основе установления соотношения между мгновенными и среднесуточными его значениями по данным измерений других лет с наибольшими расходами воды или по данным рек-аналогов.
5.28 При невозможности разделения максимальных годовых расходов воды на максимумы дождевых и талых вод допускается построение кривых распределения ежегодных вероятностей превышения максимальных расходов воды независимо от их происхождения.
5.29 При неоднородности максимальных расходов воды используют составные кривые распределения (см. 5.12). Допускается также применение усеченных распределений, которые разработаны для частного случая, - разделение на две однородные совокупности по медианному значению. Сущность усечения кривой распределения состоит в том, что рассматривают только верхнюю часть кривой распределения максимальных расходов воды.
Порядок расчетов при использовании усеченного гамма-распределения следующий:
- исходный ряд располагается по убыванию;
5.30 Расчетные максимальные расходы воды зарегулированных рек определяют исходя из расчетного максимального расхода воды рек в естественном состоянии с учетом изменения его в результате хозяйственной деятельности в бассейне реки и трансформации проектируемыми или действующими водохранилищами.
На реках с каскадным расположением гидроузлов расчетные максимальные расходы воды следует определять с учетом влияния вышележащих гидроузлов на приток к нижерасположенным и боковой приточности между гидроузлами.
Расчетные гидрографы стока воды рек весеннего половодья и дождевых паводков
5.32 Расчетные гидрографы стока воды весеннего половодья и дождевых паводков необходимо рассчитывать при проектировании водохранилищ, отводе вод от сооружений в период их строительства, расчете затопления пойм и лиманов, пропуске высоких вод через дорожные и другие искусственные сооружения.
5.33 Форму расчетных гидрографов принимают по моделям наблюденных высоких весенних половодий или дождевых паводков с наиболее неблагоприятной их формой, для которых основные элементы гидрографов и их соотношения должны быть близки к расчетным.
Для расчета отверстий дорожных и других искусственных сооружений допускается принимать схематизацию гидрографов стока воды рек весеннего половодья и дождевых паводков по геометрическим формам.
5.34 Гидрографы речного стока следует рассчитывать по равнообеспеченным значениям максимального расхода воды, объема стока воды основной волны и объема всего весеннего половодья (дождевого паводка) расчетной вероятности превышения.
5.35 Расчетные гидрографы стока воды рек определяют:
а) для весеннего половодья - по среднесуточным расходам воды; гидрографы внутрисуточного хода стока воды рассчитывают, если значение максимального мгновенного расхода воды в 1,5 раза больше соответствующего ему среднесуточного расхода воды;
б) для дождевых паводков - по мгновенным расходам воды.
5.36 Выбор метода построения расчетного гидрографа и натурной модели зависит от задач, для решения которых он используется:
а) при проектировании гидротехнических объектов с относительно небольшой регулирующей емкостью водохранилища используют модель одновершинного гидрографа с наибольшим максимальным расходом воды;
б) при больших регулирующих емкостях, сопоставимых с полным объемом половодий (паводков), используют модель с наибольшим объемом половодья (паводка) и наибольшей сосредоточенностью стока в центральной части гидрографа;
в) для рек с многовершинными гидрографами следует выбирать такую модель из числа многоводных лет, в которой наибольшая волна после короткого промежутка следует за меньшей волной;
г) при каскаде водохранилищ строят расчетный гидрограф притока к верхнему гидроузлу и гидрографы боковой приточности между гидроузлами. При этом выбирают модель, общую для всего каскада;
д) для развитых систем инженерной защиты, включающих наряду с водохранилищами обвалование, регулирование русла реки и другие мероприятия, строят расчетные гидрографы во входном створе на основной реке и гидрографы боковой приточности на всем протяжении инженерной защиты по общей для всей системы модели.
5.37 Основные элементы расчетного гидрографа стока воды рек: максимальный расход воды, объем весеннего половодья (дождевого паводка), объем основной волны расчетной вероятности превышения, а также боковую приточность определяют по данным гидрометрических наблюдений согласно требованиям 5.1-5.17.
5.38 Общую продолжительность весеннего половодья для больших и средних рек, включая дождевые паводки на спаде половодья, принимают одинаковой для всех лет и створов как на основной реке, так и на притоках при условии включения в ее пределы продолжительности всех половодий.
Назначение периода общей продолжительности весеннего половодья допускается принимать переменным для разных лет, но одинаковым по длине реки.
Продолжительность основной волны, включающей максимальную ординату, следует принимать постоянной в подвижных границах для всех лет исходя из условия наибольшего объема стока (притока) за принятый период.
5.39 Расчет гидрографов весеннего половодья (дождевого паводка) выполняют следующими методами:
а) переходом от гидрографа-модели к расчетному гидрографу путем умножения ординат гидрографа-модели на коэффициенты, определяемые по формулам:
Переход от гидрографа-модели к расчетному гидрографу по методу, указанному в пункте б), возможен только при соблюдении условий:
5.40 Определение гидрографов внутрисуточного хода стока следует производить по методу, указанному в 5.37*; обозначения в формулах (5.48)-(5.50) принимают следующие:
Минимальный сток воды рек
5.41 Определение расчетных минимальных расходов воды при наличии данных гидрометеорологических наблюдений достаточной продолжительности производят по кривым обеспеченности, аппроксимируемым распределением Пирсона III типа или трехпараметрическим распределением Крицкого-Менкеля (см. 5.3). При неоднородности ряда наблюдений применяют усеченные (см. 5.29) или составные (см. 5.12) кривые распределения ежегодных вероятностей превышения.
При значительных расхождениях аналитической кривой и фактических данных в нижней части (резкое отклонение одной-двух последних точек, обусловленное физическими причинами) применяют эмпирические кривые обеспеченности. Такие кривые имеют достаточно плавный вид в основной части и резкий изгиб в нижней. Обычно он приходится на зону обеспеченности в 90%-97%.
При наличии нулевых расходов воды в ряду наблюдений расчеты производят в соответствии с 5.12, а в случае несоответствия полученной аналитической кривой наблюденным значениям - по эмпирической кривой вероятностей превышения.
5.42 Для расчетов используют минимальные среднесуточные, среднемесячные или 30-суточные (не календарные) расходы воды, наблюдавшиеся в зимний и (или) летне-осенний сезоны.
Среднемесячные минимальные расходы используют, если они не превышают 30-суточные более чем на 10%, в противном случае применяют средние расходы воды за 30 непрерывных суток с наименьшим стоком в рассматриваемом сезоне. При частых паводках и коротких межпаводочных периодах 30-суточный период допускается сокращать до 24 сут, чтобы максимально избежать включения паводковых вод в период минимального стока.
Минимальный суточный расход воды обычно совпадает с 30-суточным (среднемесячным) периодом минимального стока. Однако на реках с частыми паводками их сроки могут значительно различаться.
5.43 Минимальный среднемесячный (календарный) расход воды рекомендуется использовать в расчетах, когда рассматривают сток за зимний сезон для рек, находящихся восточнее границы: Ладожское озеро - верховья рек Днепра и Оки - среднее течение Дона - устье Волги, или сток за летне-осенний сезон для рек, расположенных южнее границы: Санкт-Петербург - Пермь - Магнитогорск - Тюмень - Новосибирск - Барнаул, исключая реки Северного Кавказа. Для остальных районов в расчетах следует использовать минимальные 30-суточные (не календарные) расходы воды.
Наивысшие уровни воды рек и озер
5.44 Расчетные наивысшие уровни воды рек в створе поста определяют по аналитической кривой распределения вероятностей превышения ежегодных наивысших мгновенных или срочных уровней воды за период многолетних наблюдений. При неоднородности наивысших уровней воды допускается использование эмпирических кривых вероятностей распределения.
Для рек, наивысшие уровни которых наблюдаются в разные фазы водного и ледового режимов, производят обработку однородных рядов уровней, соответствующих снеговому половодью, дождевым паводкам и паводкам ледниковых вод при свободном состоянии русла, а также максимальных уровней при зажорах и заторах, осеннем и весеннем ледоходах. Вероятность превышения наивысших годовых уровней воды следует определять в соответствии с 5.2.
При определении вероятности превышения высшего исторического уровня, установленного по данным опроса жителей или архивным источникам, принимают число лет, в течение которых он не был превышен.
Определение расчетных наивысших уровней воды озер следует производить по кривым распределения вероятностей превышения уровней теми же приемами, что и для рек. В засушливой зоне, учитывая наличие длительных квазициклических колебаний уровня воды озер, необходимо выполнять специальные водобалансовые исследования с использованием данных по морфометрии озерной котловины, а также архивных и других материалов.
5.45 Расчетные уровни вверх или вниз по течению реки в случае свободного состояния русла переносят по одному из трех способов:
б) по кривым связи соответственных уровней воды;
в) по продольному профилю водной поверхности с учетом ее уклона при высоком уровне воды.
Перенос уровней воды по продольному профилю водной поверхности производят в пределах небольших по длине речных участков (1-3 км) с учетом зависимости уклона от уровня в условиях установившегося потока.
В устьевых и приустьевых участках рек в отдельные фазы их режима следует учитывать возможность подпора воды со стороны водоприемника. Наивысшие уровни в пределах зон подпора переносят по кривой подпора.
Перенос наивысших уровней воды озер от опорного водомерного поста к другим постам производят по графикам связи уровней воды или непосредственно по взаимно увязанным отметкам с учетом волнения и ветрового нагона.
6 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ НЕДОСТАТОЧНОСТИ ДАННЫХ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
Общие положения
6.1 При недостаточности данных гидрометрических наблюдений параметры кривых распределения вероятностей гидрологических характеристик, а также основных элементов расчетного гидрографа необходимо приводить к многолетнему периоду с привлечением данных наблюдений пунктов-аналогов.
6.2 Приведение рассматриваемой гидрологической характеристики осуществляют в случаях, когда средняя квадратическая погрешность расчетного значения гидрологической характеристики превышает 10% для годового и сезонного стоков, 20% - для максимального и минимального стоков. Случайные средние квадратические погрешности определяют согласно 5.14.
6.3 Основные требования при выборе пунктов-аналогов приведены в 4.11. При выборе пункта-аналога основным критерием является наличие синхронности в колебаниях речного стока расчетного створа и створов-аналогов, которые количественно выражают через коэффициент парной или множественной (при одновременном использовании нескольких аналогов) корреляции между стоком в этих пунктах.
При выборе аналогов следует учитывать как возможно большую продолжительность наблюдений в этих пунктах, так и более тесные связи между стоком в приводимом к многолетнему периоду пункте и стоком в пунктах-аналогах.
При выборе пунктов-аналогов необходимо учитывать пространственную связанность рассматриваемой гидрологической характеристики, которую количественно выражают через матрицу парных коэффициентов корреляции или пространственную корреляционную функцию, представляющую собой зависимость коэффициентов парной корреляции стока рек от расстояния между центрами тяжести водосборов.
Матрицы парных коэффициентов корреляции и корреляционные функции определяют в однородном гидрологическом и физико-географическом районе.
6.4 При восстановлении значений стока за отдельные годы и расчете параметров и квантилей распределения необходимо производить статистическую оценку значимости и устойчивости получаемых решений с определением случайных и систематических погрешностей в соответствии с 6.17.
6.5 При приведении допускается использование гидрометрической информации, а также метеорологической и другой информации, период наблюдений за которой превышает период наблюдений за рассматриваемой гидрологической характеристикой.
При привлечении метеорологической и другой информации могут быть использованы региональные зависимости рассматриваемой гидрологической характеристики от факторов, ее определяющих.
6.6 Приведение гидрологических рядов и их параметров распределения к многолетнему периоду, как правило, осуществляют аналитическими методами. Для предварительного приведения допускается использование графических и графоаналитических методов.
Если хотя бы один из коэффициентов уравнения регрессии не удовлетворяет условию (6.1), то это уравнение не используют для приведения к многолетнему периоду.
Методы приведения рядов гидрологических характеристик и их параметров к многолетнему периоду с учетом материалов кратковременных (менее 6 лет) наблюдений
6.9 Определение значений стока за каждый год, норм и квантилей распределения речного стока осуществляют по методу отношений, основанному на приблизительном равенстве модульных коэффициентов в пункте с кратковременными наблюдениями и в пунктах-аналогах, по формуле
При наличии нескольких пунктов-аналогов расчеты осуществляют последовательно по всем аналогам и результаты осредняют (не более трех аналогов) с учетом случайных средних квадратических погрешностей в соответствии с формулой (4.1).
6.11 Средняя квадратическая погрешность расчета значений стока за каждый год, нормы стока и квантилей распределения определяют по пунктам-аналогам. Для этой цели выбирают два пункта с гидрометрическими наблюдениями в однородном гидрологическом районе проектирования, один из которых условно принимают в качестве исследуемого пункта, а другой - в качестве пункта-аналога. Расчетное значение стока определяют по формуле (6.2) столько раз, сколько имеется наблюдений в створе, принимаемом за исследуемый.
Среднюю квадратическую погрешность погодичного значения или нормы стока, или квантилей распределения по данным одного года наблюдений определяют по формуле
6.12 В соответствии с методикой восстановления значений стока по уравнениям регрессии, когда имеется один год кратковременных наблюдений, строят уравнения между всеми наблюдениями за этот год и последовательно за все остальные годы, в которые имеются наблюдения в пунктах-аналогах, при условии, что количество пунктов должно быть не менее 5-6. Уравнения имеют следующий вид:
6.13 В общем случае, если кратковременные наблюдения проводят в течение нескольких лет, строят зависимости для каждого года кратковременных наблюдений в соответствии с 6.12. При этом результаты восстановления стока за каждый год, полученные по нескольким уравнениям, соответствующим числу лет кратковременных наблюдений, обобщают в соответствии с формулой (4.1).
Предлагаемая схема восстановления погодичных значений стока может применяться не только для приведения к многолетнему периоду наблюдений за речным стоком от одного года до пяти лет, но и для более продолжительных наблюдений.
Для определения расчетных значений стока необходимо иметь как минимум два года наблюдений в исследуемом пункте.
Методы приведения рядов гидрологических характеристик и их параметров к многолетнему периоду при наличии гидрометрических наблюдений 6 лет и более
6.15 Для расчета параметров распределения и значений стока за отдельные годы используют аналитические методы, основанные на регрессионном анализе с привлечением одного или нескольких пунктов-аналогов на различных временных этапах при соблюдении условий (6.1). Поэтапное использование нескольких аналогов расширяет возможности приведения и делает его более качественным по сравнению с методами, в которых используется дополнительная информация в одном пункте-аналоге. Последовательность приведения к многолетнему периоду состоит в следующем:
- все уравнения, удовлетворяющие условиям (6.1), располагают в порядке убывания коэффициентов корреляции;
- восстанавливают погодичные значения стока приводимого пункта за период совместных наблюдений в пунктах-аналогах по уравнению с наибольшим значением коэффициента корреляции;
- используют уравнения регрессии, коэффициенты корреляции которых меньше предыдущего, но больше всех остальных;
- поэтапное восстановление погодичных значений стока продолжают до тех пор, пока не будут использованы все уравнения регрессии, удовлетворяющие условиям (6.1).
Уравнение множественной линейной регрессии, по которому восстанавливается сток, имеет вид:
Коэффициенты и свободный член уравнения (6.5) определяют методом наименьших квадратов (МНК).
6.16 В случае одного пункта-аналога приведение среднего значения к более длительному периоду осуществляют по формуле
Относительную среднюю квадратическую погрешность приведенной к многолетнему периоду нормы стока определяют по формуле
6.17 Данные, восстановленные по уравнению (6.5), имеют систематически заниженную дисперсию. Исключение систематического уменьшения дисперсии восстановленных данных необходимо осуществлять одним из двух вариантов:
1) введением поправки в погодичные значения стока, полученные по уравнению регрессии:
2) с учетом случайной составляющей отклонений наблюденных данных от рассчитанных по уравнению регрессии
6.18 Норму речного стока, значения стока за каждый год и квантили распределения определяют также по методу, основанному на зависимостях этих значений от стока конкретных лет, при соблюдении условий (6.1), в соответствии с 6.12.
6.19 При восстановлении значений речного стока за отдельные годы по методам, указанным в 6.12 и 6.15, их окончательные значения могут определяться с учетом средних квадратических погрешностей методов по формуле (4.1).
6.20 По восстановленному ряду совместно с наблюденными данными рассчитывают параметры распределения: среднее многолетнее значение, коэффициенты вариации и асимметрии и коэффициент корреляции между стоком смежных лет.
При поэтапном восстановлении значений ряда гидрологических характеристик, т.е. при использовании нескольких уравнений регрессии за разные периоды, общий объем эквивалентно-независимой информации определяют как сумму этой информации за каждый восстановленный период.
6.23 Графический метод приведения к многолетнему периоду допускается применять на начальных стадиях проектирования в основном для определения среднего многолетнего значения (нормы) стока. Графические зависимости могут быть построены при наличии не менее шести соответственных значений речного стока в расчетном створе и створе-аналоге. Зависимости считают удовлетворительными, если коэффициент корреляции между стоком в приводимом пункте и пункте-аналоге не менее 0,7. При прямолинейной зависимости норму стока в приводимом пункте определяют непосредственно по норме стока реки-аналога.
Криволинейные связи значений стока принимают лишь в тех случаях, когда они объясняются не случайным расположением точек, а характером колебания стока в приводимом пункте и пункте-аналоге.
При криволинейной связи по графику для расчетного створа восстанавливают ежегодные значения стока за период наблюдений в пункте-аналоге. По восстановленным значениям определяют расчетные параметры.
6.24 При приведении параметров распределения к многолетнему периоду на начальных стадиях проектирования допускается применять графоаналитический метод. Приведение параметров распределения осуществляют в следующей последовательности:
а) строят график связи между значениями стока приводимого ряда наблюдений и ряда-аналога за совместный период наблюдений;
б) по ряду-аналогу рассчитывают графоаналитическим методом параметры распределения, на основании которых строят аналитическую кривую распределения;
в) с аналитической кривой распределения снимают три квантиля распределения (5%, 50%, 95%). Могут использоваться и схемы с пятью квантилями (1%, 5%, 50%, 95%, 99%);
г) по графику равнообеспеченных значений стока определяют квантили 5%, 50% и 95% обеспеченности для короткого ряда наблюдений;
д) на основании приведенных к многолетнему периоду значений 5%, 50% и 95% обеспеченности в пункте приведения с помощью графоаналитического метода рассчитывают параметры распределения по формулам (5.18)-(5.20). На их основании строят аналитическую кривую распределения и определяют расчетные значения гидрологических характеристик.
Внутригодовое распределение стока
6.25 Ряды наблюденных значений стока за водохозяйственный год (ВГ), лимитирующий период (ЛП), лимитирующий сезон (ЛС), лимитирующий месяц (ЛМ) и другие месяцы года при недостаточной их длительности приводят к многолетнему периоду методами, изложенными в 6.1-6.24 и 7.19-7.24. Исходные и приведенные к многолетнему периоду ряды должны проверяться на однородность. Внутригодовые календарные распределения месячного (или декадного) стока в расчетном створе исследуемой реки или реки-аналога определяют методами, изложенными в 5.19-5.24.
Расчетные гидрографы стока воды рек весеннего половодья и дождевых паводков
6.26 Для построения расчетных гидрографов боковой приточности должны быть использованы имеющиеся материалы гидрометрических наблюдений по притокам на участках рек или водохранилищ. Если эти материалы освещают режим только наиболее крупных притоков, то сток с остальной части бассейна следует определять по аналогии с гидрологически сходными изученными водосборами.
В зависимости от размеров водохранилища, расположения притоков по его длине и их водности расчетные гидрографы боковой приточности можно строить для всего водохранилища в целом или для его отдельных участков.
6.27 Форму модели расчетного гидрографа стока воды при условии выполнения требований 5.33 принимают согласно 5.39-5.40.
Ординаты совмещают на одном чертеже относительно модальной ординаты. Затем по осредненным значениям ординат строят обобщенный гидрограф, наиболее полно отражающий особенности формы натурных гидрографов. Этот гидрограф и принимают за модель.
Координаты расчетных гидрографов определяют согласно требованиям 5.39 и 5.40.
Минимальный сток воды рек
6.29 В расчетах минимального стока при небольшом числе лет совместных наблюдений (до 6 лет) с рекой-аналогом для более надежного выявления связи в условиях меженных периодов длительностью более двух месяцев рекомендуется использовать значения расходов воды за меженный период или 30-суточные, или среднемесячные расходы воды за все месяцы межени.
Наивысшие уровни воды рек и озер
6.30 На реках, где максимумы уровней однозначно связаны с расходами воды, экстраполяцию эмпирической кривой обеспеченности максимальных уровней за пределы наблюденных значений выполняют с помощью аналитических функций распределения вероятностей превышения расходов воды. Для этого непродолжительные ряды расходов воды приводят к многолетнему периоду в соответствии с 6.1-6.24. От расчетного максимального расхода к соответствующему уровню переходят по кривой расходов, координаты верхней части которой рассчитывают по формуле Шези с выделением элементов расходов воды в русле и пойме.
7 ОПРЕДЕЛЕНИЕ РАСЧЕТНЫХ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПРИ ОТСУТСТВИИ ДАННЫХ ГИДРОМЕТРИЧЕСКИХ НАБЛЮДЕНИЙ
Общие положения
7.1 При отсутствии данных гидрометрических наблюдений в расчетном створе применяют региональные методы расчета гидрологических характеристик, основанные на результатах обобщения данных гидрометеорологических наблюдений в районе проектирования в соответствии с 4.3.
Оценку точности определения расчетных гидрологических характеристик осуществляют в соответствии с 4.15 и 5.14. Среднюю квадратическую погрешность расчета по региональным зависимостям определяют с учетом отклонений эмпирических точек от этих зависимостей.
Наряду с предлагаемыми в настоящем разделе формулами допускается применять другие региональные формулы при их обосновании (см. 4.15).
7.2 При отсутствии гидрометрических наблюдений в расчетном створе параметры распределения и расчетные значения определяют с помощью следующих основных методов:
- водного баланса;
- гидрологической аналогии;
- осреднения в однородном районе;
- построения карт изолиний;
- построения региональных зависимостей стоковых характеристик от основных физико-географических факторов водосборов;
- построения зависимостей между погодичными стоковыми характеристиками и стокоформирующими факторами.
7.3 Общие условия по выбору рек-аналогов приведены в 4.11. Для каждой гидрологической характеристики должны учитываться дополнительные условия, которые приведены в данном разделе. В качестве одного из основных требований является наличие достаточно продолжительного ряда на реке-аналоге (см. 5.1), который при недостаточности наблюдений приводят к многолетнему периоду в соответствии с разделом 6.
7.4 При статистической однородности параметров распределения в гидрологическом районе расчетное значение параметров в исследуемом створе следует определять как среднеарифметическое значение для рек-аналогов, имеющих наиболее продолжительные ряды наблюдений, или по приведенным к многолетнему периоду данным. Однородность параметров распределения устанавливают по статистическим критериям однородности согласно 4.7.
7.5 При статистической неоднородности значения гидрологических характеристик следует определять по районным картам, которые строят на основе использования всей имеющейся к моменту проектирования гидрологической информации согласно 4.3. Районные карты строят для погодичных гидрологических характеристик (за исключением максимального стока), параметров распределения, расчетных гидрологических характеристик, различных параметров и коэффициентов региональных зависимостей и других уравнений с общей для территории структурой. Наведение изолиний следует осуществлять (сглаживать) с учетом случайных погрешностей исходных данных и случайных погрешностей, обусловленных ограниченностью принятых в расчет выборок. Построение карт изолиний рассматриваемой гидрологической характеристики или параметра осуществляют методами линейной интерполяции, оптимальной интерполяции, основанной на пространственной корреляционной функции, и другими. При этом использование пространственной корреляционной функции включает оценку ее однородности. В случае определяющего влияния других региональных факторов (например, высоты водосборов в горных районах) интерполяцию осуществляют с учетом этих факторов.
7.6 Построение региональных зависимостей для параметров распределения и расчетных гидрологических характеристик включает в себя следующие основные этапы:
- выбор предполагаемых основных физико-географических факторов для исследуемого однородного района (площадь водосбора, средняя высота, уклон водосбора и реки, озерность, заболоченность, залесенность, параметры рядов метеорологических факторов и другие);
- построение и анализ однофакторных зависимостей гидрологических характеристик от региональных факторов с целью выбора основных факторов для исследуемого региона, априорной оценки вида зависимостей и необходимости функциональных преобразований рассматриваемых факторов;
- предварительное формирование общей структуры региональной зависимости на основе генетического анализа и условий формирования стока, результатов анализа однофакторных зависимостей и т.д.;
- построение региональных зависимостей с учетом условий (6.1) и формирование окончательного вида расчетных формул;
- оценку эффективности построенных региональных зависимостей и формул в соответствии с 4.15.
В связи с ограниченностью данных и преобладающим влиянием характеристик физико-географических факторов в однородном районе региональные зависимости, как правило, включают несколько (не более 4-5) основных переменных. В приведенных в настоящем разделе пунктах, касающихся конкретных гидрологических характеристик (годовой, максимальный, минимальный стоки, наивысшие уровни воды), даны наиболее распространенные структуры региональных зависимостей и формул, применяющихся в гидрологических расчетах. Параметры этих зависимостей для каждого однородного региона должны определяться на основе всей имеющейся информации, а оценку эффективности получаемых параметров и рассчитываемых по этой зависимости значений осуществляют в соответствии с формулой (6.1) и пунктом 4.15.
7.7 Основными гидрографическими и физико-географическими факторами для построения региональных зависимостей являются следующие:
Средневзвешенный уклон определяют только для незарегулированных водотоков, а также для участков рек, расположенных в нижних бьефах водохранилищ;
11) характеристика типа почвогрунтов, слагающих поверхность водосбора; определяют по почвенным картам, а также выделяют пять групп почвогрунтов по механическому составу: глинистые, суглинистые, песчаные, супесчаные и каменистые;
12) средняя глубина залегания уровня грунтовых вод (первого водоносного горизонта); определяют по гидрогеологическим картам;
13) характеристики зарегулированности речной системы искусственными водоемами (количество, расположение и регулирующие емкости);
14) характеристика рельефа (равнинный - относительное колебание высот в пределах водосбора менее 200 м, горный - относительное колебание высот на водосборе более 200 м).
Гидрографические характеристики реки и ее водосбора определяют по новейшим топографическим картам, масштабы которых выбирают в зависимости от размера реки и рельефа водосбора по следующим рекомендациям:
а) для определения площадей водосборов, длин рек и уклонов - по таблице 7.1;
б) для определения гидрографических характеристик водоемов - по таблице 7.2;
4) характер почвогрунтов, степень закарстованности, глубину залегания уровня грунтовых вод определяют по специальным картам (почвенно-грунтовым и гидрогеологическим).
Таблица 7.1 - Масштабы карт, используемые для определения площадей водосборов, длин рек и уклонов
|
|
|
|
|
Характер местности | Масштабы карт при площади водосбора, км | |||
| <10 | 10-50 | 50-200 | >200 |
Равнинные, пустынные и заболоченные слаборасчлененные районы | 1:10000 | 1:25000 | 1:50000 | 1:100000 |
Горные и холмистые Сильнорасчлененные районы | 1:25000 | 1:50000 | 1:100000 | 1:100000 |
Таблица 7.2 - Масштабы карт для определения гидрографических характеристик водоемов
|
|
|
Водоемы | Площадь изображения водоема на карте, см | Масштабы карт |
Крупнейшие и большие | >1000 | 1:100000-1:500000 |
Средние | 500-1000 | 1:50000-1:100000 |
Малые | 100-500 | 1:25000-1:50000 |
Самые малые | 10-100 | 1:10000-1:25000 |
Категории рек (большие, средние, малые) в зависимости от площади водосбора приняты в соответствии с ГОСТ 19179.
7.9 При определении гидрографических характеристик водотока и водосбора выбор масштаба топографических карт, установление местоположения водораздельных линий, истоков, устьев водотоков и картометрические измерения производят в соответствии с таблицами 7.1 и 7.2.
7.10 Для восстановления многолетних рядов гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений применяют зависимости стока от стокоформирующих факторов, которые строят для продолжительных рядов на реках-аналогах в однородном районе. Основная особенность при построении эмпирических зависимостей - их общая для территории структура, позволяющая интерполировать параметры, коэффициенты и стокоформирующие факторы на неизученный водосбор. Построение и анализ зависимостей осуществляют также в соответствии с требованиями пунктов 4.3, 4.15 и условия (6.1).
Годовой сток
7.11 При отсутствии наблюдений за стоком в расчетном створе параметры распределения (среднее, коэффициент вариации, отношение коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации и коэффициент автокорреляции) определяют по рекам-аналогам.
7.12 В значения среднего многолетнего стока (нормы), определенные по районной карте, следует вводить поправки на влияние местных азональных факторов, которые учитывают неполное дренирование реками подземных вод, наличие карста, выходов подземных вод, особенности геологического строения бассейна, характер почв (грунтов), промерзание и пересыхание рек, различие средних высот водосборов и другие особенности. Поправки определяют путем построения зависимостей среднего многолетнего стока от азональных факторов.
7.13 Среднее многолетнее значение стока (в модулях или слоях стока) для расчетного пункта (центра тяжести водосбора) на равнинной территории или при незначительно меняющемся рельефе определяют линейной интерполяцией между изолиниями стока.
В случае пересечения водосбора несколькими изолиниями средневзвешенное значение стока вычисляют по формуле
7.14 Среднее многолетнее значение стока неисследованных горных рек следует определять по районным зависимостям стока от средней высоты водосбора, установленной для изученных рек в районе исследования.
Коэффициенты вариации по районным эмпирическим формулам определяют в зависимости от среднего многолетнего значения стока, площади водосбора реки или средней высоты бассейна (для горных районов). Эффективность региональных зависимостей определяют условиями (6.1).
На горных реках, в бассейнах которых имеются ледники, занимающие более 10% их общей площади, устанавливают районные зависимости коэффициента вариации от степени оледенения водосборов рек.
7.16 Коэффициент асимметрии устанавливают в соответствии с 5.7.
7.17 При отсутствии данных наблюдений за годовым стоком в расчетном створе допускается применять эмпирические зависимости от метеорологических и других факторов.
7.18 Годовой сток при наличии продолжительных рядов метеорологических факторов допускается рассчитывать как сумму слоев стока сезонных составляющих за генетически однородные периоды. Для рек с весенним половодьем можно выделить три основных генетически однородных сезона внутри года по условиям формирования стока: сезон весеннего половодья, сезон летне-осенней межени и дождевых паводков и сезон зимней межени. Методика включает следующие основные этапы:
- для каждого водосбора определяют однородные гидрологические сезоны и за каждый сезон рассчитывают слои стока и предполагаемые стокоформирующие факторы;
- для каждого водосбора и каждого гидрологического сезона строят зависимости слоев стока от стокоформирующих факторов и из них выбирают наиболее значимые с общей для территории структурой;
- даты начала и окончания однородных гидрологических сезонов обобщают по территории и их значения определяют для неизученного водосбора;
- в границах полученных сезонов для неизученного водосбора определяют многолетние ряды стокоформирующих факторов, входящие в уравнения территориально-общей структуры;
- коэффициенты уравнений сезонного стока территориально-общей структуры обобщают по территории и их значения определяют для неизученного водосбора;
- на основе рядов стокоформирующих факторов и коэффициентов уравнений для неизученного водосбора вычисляют многолетние ряды сезонного стока;
- слои годового стока определяют как суммы слоев сезонного стока;
- по ряду вычисленного годового стока определяют параметры и квантили распределения как для случая гидрологических расчетов при наличии данных наблюдений (раздел 5).
Внутригодовое распределение стока
7.19 При отсутствии данных гидрометрических наблюдений в створе проектирования расчетное внутригодовое распределение стока определяют по данным рек-аналогов, по районным схемам и по региональным зависимостям.
В первом случае относительные значения стока заданной вероятности превышения за все месяцы водохозяйственного года и соответствующей градации водности определяют путем расчета по данным достаточно длительных наблюдений на реке-аналоге, а во втором - путем составления районной схемы внутри годового распределения стока по результатам расчетов по группе рек-аналогов.
7.20 Применение метода аналогии для расчета внутригодового распределения стока рекомендуется для равнинных территорий и плоскогорий при сравнительно однообразных физико-географических условиях. Допускается при надлежащем обосновании применение этого метода и для горных районов. За аналог принимают реку, удовлетворяющую условиям, приведенным в 4.11.
7.21 Расчет внутригодового распределения стока производят по региональным зависимостям параметров сезонного стока от определяющих факторов: площади водосбора реки, озерности, заболоченности, лесистости, характера почвогрунтов, а в горных условиях - также от средней высоты водосбора и т.д.
7.22 При приведении месячного, сезонного и годового стоков к многолетнему периоду используют рекомендации раздела 6. Определение расчетного внутригодового распределения стока по каждой из рек-аналогов производят согласно рекомендациям 5.19-5.24.
7.23 Основным методом обобщения данных по внутригодовому распределению стока как для равнинных, так и для горных районов является составление районных схем межсезонного и внутрисезонного распределений стока, необходимых для определения расчетного календарного распределения месячного стока в характерном по водности году исследуемой неизученной реки. Межсезонное распределение стока выражают в долях годового стока, а внутрисезонное распределение стока - в долях стока соответствующего сезона. В зависимости от характера решаемой практической задачи и принятого в расчетах метода определения внутригодового распределения стока для района исследования (или района проектирования) могут быть построены различные расчетные схемы. Общими при их установлении являются выявление и учет основных природных факторов (площади водосбора и озерности на равнинах и плоскогорьях, средней высоты водосбора - в пересеченных горных районах).
7.24 Построение средней многолетней кривой продолжительности суточных расходов воды производят методом аналогии. Среднюю многолетнюю кривую продолжительности, построенную для реки-аналога в относительных значениях (в долях ее среднемноголетнего годового расхода воды), переносят на неизученную реку с учетом нормы стока неизученной реки, полученной в соответствии с 7.11-7.18.
Максимальный сток воды рек
7.25 Методы определения расчетных характеристик максимального стока весеннего половодья и дождевых паводков подразделяют на следующие:
а) при наличии одной или нескольких рек-аналогов;
б) при отсутствии рек-аналогов.
Значения параметров и коэффициентов в расчетных формулах следует уточнять на основе использования гидрометеорологической информации за весь период наблюдений, включая последние годы, в соответствии с 4.3.
7.26 Выбор рек-аналогов следует проводить с соблюдением требований, указанных в 4.11, а также при соблюдении условий:
7.27 При использовании нескольких независимых (но не более трех) региональных методов и схем расчета максимального стока окончательное расчетное значение рассматриваемой характеристики принимают в соответствии с 4.10.
Весеннее половодье
7.28 При наличии рек-аналогов определение максимальных расходов воды весеннего половодья выполняют по редукционной формуле (7.9).
При наличии данных метеорологических наблюдений, позволяющих рассчитывать водоотдачу из снежного покрова, расходы воды весеннего половодья малых рек допускается определять по упрощенным генетическим формулам, структура которых и методы определения параметров регламентируются Территориальными строительными нормами.
При проектировании сооружений на реках с площадями водосборов, превышающими указанные пределы, максимальные расходы талых вод при отсутствии гидрометрических данных определяют по результатам инженерно-гидрометеорологических изысканий в исследуемом створе.
При обосновании в формулу (7.9) допускается введение дополнительных параметров, учитывающих влияние естественных и искусственных факторов на формирование максимального стока воды рек весеннего половодья.
7.32 Коэффициент вариации слоя стока весеннего половодья принимают по рекам-аналогам или интерполяцией по картам изолиний этого параметра, построенным для исследуемого района.
Внутриболотные озера, рассредоточенные по водосбору и расположенные вне главного русла и основных притоков, следует включать в значение относительной площади болот.
Дождевые паводки
7.45 При расчетах максимального стока по формуле предельной интенсивности следует иметь в виду, что редукционные кривые осадков, приведенные в [5], основаны на данных наблюдений до 60-х годов и требуют обязательного уточнения.
7.46 При наличии реки-аналога порядок расчетов по формуле типа III следующий:
2) в соответствии с рекомендациями (4.11) и (7.26) выбирают реку-аналог (или несколько рек-аналогов), для которой (или которых) в соответствии с требованиями В.3 приложения В определяют значения расчетных максимальных срочных расходов воды дождевого паводка;
тундра и лесная зона:
|
|
|
|
|
при | заболоченности | менее | 20% | 60 |
" | " |
| 20%-40% | 100 |
" | " |
| более 40% | 50 |
лесостепная зона
| 60 | |||
степная зона и зона засушливых степей
| 30 | |||
полупустынная зона
| 10 | |||
полугорные и горные районы | 10. |
6) максимальный срочный расход воды по формуле (7.23) при наличии рек-аналогов определяют с учетом значений параметров и характеристик этой формулы, полученных согласно рекомендациям поз.1)-5).
При отсутствии рек-аналогов расчетные слои дождевого стока следует определять по формуле
Гидрографы стока воды рек весеннего половодья и дождевых паводков
7.50 Параметры основных элементов расчетного гидрографа следует определять согласно 5.32-5.40 и 7.28-7.49.
Ординаты расчетного гидрографа определяют по формуле
абсциссы - по формуле
Минимальный сток воды рек
7.55 Основной расчетной характеристикой является минимальный 30-суточный или среднемесячный расход воды в зимний и (или) летне-осенний сезоны. Минимальный среднесуточный расход определяют по связи с 30-суточным.
Минимальный среднесуточный расход воды обычно используют в случаях, когда не допускаются перерывы в подаче воды.
7.57 Минимальные расходы воды на больших и средних реках определяют по интерполяции между пунктами наблюдений с учетом боковой приточности и данных полевых гидрометеорологических изысканий в расчетном створе.
7.58 При невозможности использовать указания 7.57 для расчета минимальных 30-суточных (среднемесячных) расходов применяют методы пространственной интерполяции минимального 30-суточного модуля стока 80%-ной обеспеченности для зимнего или летне-осеннего сезона.
При относительной озерности меньше 2% и отсутствии ежегодного пересыхания или перемерзания формула (7.39) принимает вид:
При относительной озерности водосбора от 5 до 15% формула (7.39) приобретает вид:
При относительной озерности более 15% рекомендуется использовать формулу
7.63 В горных районах минимальный сток следует определять по графической зависимости модуля минимального 30-суточного стока от средней высоты водосбора. Дополнительным параметром для водосборов со средней высотой до 2500 м может служить площадь водосбора.
7.64 Минимальный среднесуточный расход воды расчетной обеспеченности определяют по формуле
7.67 Продолжительность эпизодического отсутствия стока в расчетном створе определяют по формуле
Наивысшие уровни воды рек и озер
|
|
|
|
|
5 | 10 | 25 | 50 | |
0,02 | 0,05 | 0,17 | 0,40 |
Кривые расходов строят с помощью формулы
Таблица 7.4
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,0 | 2,0 | 1,0 | 0,5 | 0,3 | 0,2 | 0,1 | 0,05 | |
0,96 | 0,91 | 0,85 | 0,76 | 0,67 | 0,58 | 0,41 | 0,24 |
7.70 Для определения наивысших уровней воды при зажорах и заторах требуется предварительно выполнить специальные исследования с целью установления вероятности образования скоплений льда, их местоположения и мощности.
Возможность образования зажоров определяют следующие признаки:
- замерзание, происходящее путем перемещения кромки ледяного покрова снизу вверх по течению, что имеет место на реках, которые текут с юга на север или выходят с гор на равнину;
- наличие в пределах участка проектирования или непосредственно ниже его перелома продольного профиля его водной поверхности с резким уменьшением к устью уклонов (в 3 раза и более), сужений русла, крутого поворота, островов и других русловых образований, уменьшающих льдопропускную способность русла;
- уклон водной поверхности выше очага зажорообразования, превышающий 0,05‰, при котором шуговые скопления вовлекаются под кромку ледяного покрова;
- интенсивный и длительный (6 сут и более) шугоход с расположенного выше по течению участка, что характерно для всех рек, процесс замерзания которых прерывается оттепелями, и для участков рек с большим тепловым стоком из глубоких озер и водохранилищ;
7.71 При оценке возможности формирования заторов учитывают следующие факторы, способствующие заторообразованию:
- более позднее вскрытие участка реки, расположенного ниже по течению, которое имеет место на реках, текущих с юга на север, при выходе рек с гор на равнину и в устьях рек;
- интенсивное снеготаяние и быстрый сброс воды в русловую сеть, чему благоприятствуют большой уклон и малые залесенность, заболоченность и озерность бассейна;
- наличие в пределах участка реки перелома продольного профиля водной поверхности с резким уменьшением уклона и русловых образований, уменьшающих льдопропускную способность русла;
- большая толщина и прочность льда перед вскрытием, наличие зажорных скоплений и наледей в пределах исследуемого участка, интенсивное поступление льда после вскрытия с расположенного выше по течению участка реки, а также с раньше вскрывающихся крупных притоков.
- возможную географическую близость расположения;
- однонаправленность течения;
- одни и те же факторы формирования осеннего (весеннего) стока;
- подобие поперечных и плановых форм русла в пределах участков;
- равенство уклонов водной поверхности;
- отсутствие факторов, существенно искажающих естественное развитие процессов зажоро- и заторообразования.
|
|
|
|
|
|
|
Вид ледяного образования | Коэффициент при , равном | |||||
| 0 | 0,2 | 0,4 | 0,6 | 0,8 | 1,0 |
Зажор | 27,1 | 22,2 | 18,2 | 14,9 | 12,2 | 10,0 |
Затор | 17,3 | 14,2 | 11,6 | 9,5 | 7,8 | 6,4 |
Зажор+затор | 22,2 | 18,2 | 14,9 | 12,2 | 10,0 | 8,2 |
7.74 Для ориентировочных расчетов наивысших уровней воды проточных озер в зоне избыточного увлажнения используют зависимость
Для карстовых, периодически исчезающих озер, а также для озер с искаженным естественным режимом обязательно производство полевых исследований.
ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)
ПРИМЕРЫ РАСЧЕТА
А.1 Применение критериев Диксона для анализа резко отклоняющихся значений
А.2 Применение критерия Смирнова-Граббса для анализа резко отклоняющихся значений
А.3 Анализ однородности ряда, содержащего максимальные расходы воды разного генетического происхождения
А.4 Оценка эффективности эмпирической зависимости
Для оценки эффективности эмпирической зависимости в соответствии с 4.15 применен анализ остатков и построены графики, приведенные на рисунке А.1.
Из анализа графиков на рисунке А.1 можно сделать следующие выводы:
- с 1967 г. остатки зависят от времени и имеет место существенное систематическое завышение слоя стока половодья, вычисленного по эмпирической зависимости (рисунок А.1, а);
- наклонная полоса рассеяния на рисунке А.1, б показывает, что отклонения от полученной эмпирической зависимости носят систематический характер: отрицательные остатки соответствуют большим по величине значениям расчетных слоев стока, положительные - малым, что свидетельствует о неточном определении свободного члена в уравнении;
Рисунок А.1 - Анализ остатков эмпирической зависимости для расчета слоев половодья от метеорологических факторов
Для уточнения вида и коэффициентов уравнения была собрана дополнительная информация, проведен анализ однофакторных зависимостей и использованы условия построения регрессионного уравнения (6.1). В результате получена следующая эмпирическая зависимость:
Коэффициент корреляции полученного уравнения равен 0,89. Анализ остатков показал, что полученное эмпирическое уравнение является адекватным.
А.5 Оценка влияния хозяйственной деятельности на параметры ряда годового стока
А.6 Использование методики совместного анализа
Применение метода группового анализа данных наблюдений иллюстрируется на примере района Приморья.
Для совместного анализа в этом районе были отобраны гидрологические посты, для которых выполнялись следующие условия:
- ряды наблюдений за максимальным стоком имеют продолжительность более 30 лет;
- пункты наблюдений относительно равномерно распределены по району;
- данные наблюдений по возможности статистически независимы друг от друга, т.е. отсутствует пространственная корреляция.
В качестве анализируемой характеристики исследуется коэффициент вариации рядов максимальных в году расходов дождевых паводков.
Предварительная разбивка районов на более мелкие подрайоны с относительно близкими значениями коэффициентов вариации производится с использованием карты-схемы пунктов наблюдений с нанесенными значениями характеристик изменчивости стока.
Используя критерий (5.13), проверяют однородность данных, объединяемых в пределах выделяемого подрайона, и оценивают возможность их совместного анализа.
Если для выделенного подрайона географическая составляющая дисперсии оказывается меньше случайной, то совокупность рядов можно считать однородной, а объединение правомерным. На следующем шаге к однородной группе присоединяют один из ближайших постов и проверяют выполнение условия (5.13). Объединение постов в подрайон заканчивают, когда условие (5.13) перестает выполняться.
Погрешность результатов расчетов оценок определяют по формуле (5.14), а их стандартную ошибку - по формуле (5.15).
Исходя из приведенных условий для иллюстрации методики на территории Приморья были отобраны 14 постов и оценена возможность их совместного анализа. Схема расположения постов приведена на рисунке А.2, список постов представлен в таблице А.1.
Рисунок А.2 - Схема расположения гидрологических постов
Таблица А.1 - Список водомерных постов
|
|
|
|
|
|
N поста | Код поста | Период наблюдений (число лет) | Площадь водосбора, км | Река-пункт | Коэффициент вариации |
1 | 05083 | 31 | 536 | р.Уссури - с.Березняки | 0,82 |
2 | 05085 | 53 | 1720 | р.Уссури - с.Верх. Бреевка | 0,90 |
50 | 05552 | 40 | 671 | р.Лазовка - с.Лазо | 0,80 |
52 | 05560 | 48 | 3120 | р.Партизанская - с.Партизанск | 0,81 |
53 | 05570 | 38 | 191 | р.Водопадная - с.Николаевка | 0,79 |
6 | 05122 | 34 | 1160 | р.Извилинка - с.Извилинка | 0,88 |
7 | 05128 | 37 | 138 | р.Каменка - с.Каменка | 0,74 |
54 | 05583 | 45 | 706 | р.Шкотовка - с.Шкотовка | 0,88 |
3 | 05094 | 37 | 9340 | р.Уссури - с.Кокшаровка | 0,96 |
12 | 05167 | 34 | 235 | р.Варфоломеевка - с.Варфоломеевка | 1,12 |
9 | 05148 | 36 | 940 | р.Арсеньевка - с.Виноградовка | 1,07 |
51 | 05555 | 32 | 549 | р.Партизанская - с.Молчановка | 1,08 |
49 | 05539 | 48 | 763 | р.Маргаритовка - с.Маргаритово | 1,27 |
55 | 05589 | 54 | 894 | р.Артемовка - с.Штыковка | 1,23 |
Коэффициенты вариации рядов максимальных в году расходов дождевых паводков для этих постов приведены в таблице А.1.
Таблица А.2 - Результаты расчетов параметров для совместного анализа по группе станций
|
|
|
|
|
|
|
N группы | Группа постов (коды постов) | Среднее
| Дисперсия | |||
|
|
| полная | случайная | географическая | для объединенной совокупности |
1 | 05083 | 0,82 | 0,002 | 0,014 | -0,012 | 0,0028 |
| 05085 |
|
|
|
|
|
| 05552 |
|
|
|
|
|
| 05560 |
|
|
|
|
|
| 05570 |
|
|
|
|
|
2 | 05083 | 0,832 | 0,002 | 0,015 | -0,013 | 0,0025 |
| 05085 |
|
|
|
|
|
| 05552 |
|
|
|
|
|
| 05560 |
|
|
|
|
|
| 05570 |
|
|
|
|
|
| 05122 |
|
|
|
|
|
3 | 05083 | 0,818 | 0,003 | 0,015 | -0,012 | 0,0021 |
| 05085 |
|
|
|
|
|
| 05552 |
|
|
|
|
|
| 05560 |
|
|
|
|
|
| 05570 |
|
|
|
|
|
| 05122 |
|
|
|
|
|
| 05128 |
|
|
|
|
|
4 | 05083 | 0,826 | 0,003 | 0,015 | -0,012 | 0,00183 |
| 05085 |
|
|
|
|
|
| 05552 |
|
|
|
|
|
| 05560 |
|
|
|
|
|
| 05570 |
|
|
|
|
|
| 05122 |
|
|
|
|
|
| 05128 |
|
|
|
|
|
| 05583 |
|
|
|
|
|
5 | 05083 | 0,858 | 0,012 | 0,018 | -0,006 | 0,00195 |
| 05085 |
|
|
|
|
|
| 05552 |
|
|
|
|
|
| 05560 |
|
|
|
|
|
| 05570 |
|
|
|
|
|
| 05122 |
|
|
|
|
|
| 05128 |
|
|
|
|
|
| 05583 |
|
|
|
|
|
| 05167 |
|
|
|
|
|
6 | 05083 | 0,879 | 0,015 | 0,019 | -0,004 | 0,0019 |
| 05085 |
|
|
|
|
|
| 05552 |
|
|
|
|
|
| 05560 |
|
|
|
|
|
| 05570 |
|
|
|
|
|
| 05122 |
|
|
|
|
|
| 05128 |
|
|
|
|
|
| 05583 |
|
|
|
|
|
| 05167 |
|
|
|
|
|
| 05148 |
|
|
|
|
|
7 | 05083 | 0,897 | 0,017 | 0,021 | -0,004 | 0,0019 |
| 05085 |
|
|
|
|
|
| 05552 |
|
|
|
|
|
| 05560 |
|
|
|
|
|
| 05570 |
|
|
|
|
|
| 05122 |
|
|
|
|
|
| 05128 |
|
|
|
|
|
| 05583 |
|
|
|
|
|
| 05167 |
|
|
|
|
|
| 05148 |
|
|
|
|
|
| 05555 |
|
|
|
|
|
8 | 05083 | 0,902 | 0,016 | 0,021 | -0,005 | 0,0018 |
| 05085 |
|
|
|
|
|
| 05552 |
|
|
|
|
|
| 05560 |
|
|
|
|
|
| 05570 |
|
|
|
|
|
| 05122 |
|
|
|
|
|
| 05128 |
|
|
|
|
|
| 05583 |
|
|
|
|
|
| 05167 |
|
|
|
|
|
| 05148 |
|
|
|
|
|
| 05555 |
|
|
|
|
|
| 05094 |
|
|
|
|
|
9 | 05083 | 0,925 | 0,025 | 0,022 | 0,003 | 0,0046 |
| 05085 |
|
|
|
|
|
| 05552 |
|
|
|
|
|
| 05560 |
|
|
|
|
|
| 05570 |
|
|
|
|
|
| 05122 |
|
|
|
|
|
| 05128 |
|
|
|
|
|
| 05583 |
|
|
|
|
|
| 05167 |
|
|
|
|
|
| 05148 |
|
|
|
|
|
| 05555 |
|
|
|
|
|
| 05094 |
|
|
|
|
|
| 05589 |
|
|
|
|
|
10 | 05083 | 0,931 | 0,025 | 0,023 | 0,002 | 0,0041 |
| 05085 |
|
|
|
|
|
| 05552 |
|
|
|
|
|
| 05560 |
|
|
|
|
|
| 05570 |
|
|
|
|
|
| 05122 |
|
|
|
|
|
| 05128 |
|
|
|
|
|
| 05583 |
|
|
|
|
|
| 05167 |
|
|
|
|
|
| 05148 |
|
|
|
|
|
| 05555 |
|
|
|
|
|
| 05094 |
|
|
|
|
|
| 05589 |
|
|
|
|
|
| 05539 |
|
|
|
|
|
Рисунок А.3 - График зависимости дисперсии параметров объединенной совокупности от числа совместно анализируемых постов
Результаты расчета погрешностей определения коэффициента вариации приведены в таблице А.3.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Код поста | 05083 | 05085 | 05094 | 05122 | 05128 | 05148 | 05167 | 05552 | 05555 | 05560 | 05570 | 05583 |
0,895 | 0,901 | 0,906 | 0,900 | 0,880 | 0,910 | 0,911 | 0,890 | 0,910 | 0,890 | 0,889 | 0,899 | |
Погрешность | 0,0016 | 0,0016 | 0,0016 | 0,0016 | 0,0015 | 0,0017 | 0,0017 | 0,0016 | 0,0017 | 0,0015 | 0,0016 | 0,0016 |
Если условие (5.13) выполняется, кривая имеет тенденцию к понижению, если условие нарушается, то следует резкое увеличение значений, а следовательно, такие посты не могут быть присоединены к общей группе (рисунок А.3, точки 9, 10).
А.7 Пример построения усеченного гамма-распределения для вычисления максимальных расходов воды малой вероятности превышения
Рассматриваются данные наблюдений за максимальным расходом воды весеннего половодья р.Белой у г.Уфы с 1878 по 1964 г. (исходные данные приведены в таблице А.4). Требуется вычислить расчетные максимальные расходы воды различной вероятности превышения в этом створе с помощью усеченного гамма-распределения.
|
|
Год | , м /с |
1878 | 5930 |
1879 | 6080 |
1880 | 8630 |
1881 | 4650 |
1882 | (16200) |
1883 | 5310 |
1884 | 3940 |
1885 | 3980 |
1886 | 5740 |
1887 | 8040 |
1888 | 10170 |
1889 | 7220 |
1890 | 4200 |
1891 | 3060 |
1892 | 7020 |
1893 | 4500 |
1894 | 6500 |
1895 | 4650 |
1896 | 4000 |
1897 | 5740 |
1898 | 6000 |
1899 | 12400 |
1900 | 3820 |
1901 | 5590 |
1902 | 9540 |
1903 | 7960 |
1904 | 4020 |
1905 | 5020 |
1906 | 4890 |
1907 | 3670 |
1908 | 6160 |
1909 | 5590 |
1910 | 3550 |
1911 | 5340 |
1912 | 6160 |
1913 | 5770 |
1914 | 13000 |
1915 | 3690 |
1916 | 13800 |
1917 | 6040 |
1918 | 4680 |
1919 | 9660 |
1920 | 5590 |
1921 | 5530 |
1922 | 6120 |
1923 | 9820 |
1924 | 3350 |
1925 | 6000 |
1926 | 11200 |
1927 | 11500 |
1928 | 4950 |
1929 | 8420 |
1930 | 4380 |
1931 | 2840 |
1932 | 6900 |
1933 | 4180 |
1934 | 5380 |
1935 | 2120 |
1936 | 4280 |
1937 | 3020 |
1938 | 4990 |
1939 | 3800 |
1940 | 3890 |
1941 | 6800 |
1942 | 7250 |
1943 | 7560 |
1944 | 3620 |
1945 | 3570 |
1946 | 8760 |
1947 | 11400 |
1948 | 8320 |
1949 | 6880 |
1950 | 3270 |
1951 | 5860 |
1952 | 3620 |
1953 | 3840 |
1954 | 4400 |
1955 | (3110) |
1956 | 5380 |
1957 | 9580 |
1958 | 5100 |
1959 | 7100 |
1960 | 4140 |
1961 | 3740 |
1962 | 3470 |
1963 | 8180 |
1964 | 7070 |
Среднее | 6094 |
Таблица А.5 - Расчет параметров усеченного гамма-распределения по данным наблюдений за максимальными расходами воды р.Белой у г.Уфы
|
|
|
|
, м /с (из таблицы А.4) | Год | ||
16200 | 1882 | 1,992 | 0,29929 |
13800 | 1916 | 1,697 | 0,22968 |
13000 | 1914 | 1,599 | 0,20385 |
12400 | 1899 | 1,525 | 0,18327 |
11500 | 1927 | 1,414 | 0,15045 |
11400 | 1947 | 1,402 | 0,14674 |
11200 | 1926 | 1,377 | 0,13893 |
10170 | 1888 | 1,251 | 0,09726 |
9820 | 1923 | 1,208 | 0,08207 |
9660 | 1919 | 1,188 | 0,07482 |
8580 | 1957 | 1,178 | 0,07115 |
9540 | 1902 | 1,173 | 0,06930 |
8760 | 1946 | 1,077 | 0,03222 |
8630 | 1880 | 1,060 | 0,02531 |
8420 | 1929 | 1,035 | 0,01494 |
8320 | 1948 | 1,023 | 0,00988 |
8180 | 1963 | 1,006 | 0,00260 |
8040 | 1887 | 0,989 | ,99520=-0,00480 |
7960 | 1903 | 0,979 | ,99078=-0,00922 |
7560 | 1943 | 0,930 | ,96848=-0,03152 |
7250 | 1942 | 0,892 | ,95036=-0,04964 |
7220 | 1889 | 0,888 | ,94841=-0,05159 |
7100 | 1959 | 0,873 | ,94101=-0,05899 |
7070 | 1964 | 0,869 | ,93902=-0,06098 |
7020 | 1892 | 0,863 | ,93601=-0,06399 |
6900 | 1932 | 0,849 | ,92891=-0,07109 |
6880 | 1949 | 0,846 | ,92737=-0,07263 |
6800 | 1941 | 0,836 | ,92221=-0,07779 |
6500 | 1894 | 0,799 | ,90255=-0,09745 |
6160 | 1908 | 0,758 | ,87967=-0,12033 |
6160 | 1912 | 0,758 | ,87967=-0,12033 |
6120 | 1922 | 0,753 | ,87680=-0,12320 |
6080 | 1879 | 0,748 | ,87390=-0,12610 |
6040 | 1917 | 0,743 | ,87099=-0,12610 |
6000 | 1925 | 0,738 | ,86806=-0,13194 |
6000 | 1898 | 0,738 | ,86806=-0,13194 |
5930 | 1878 | 0,729 | ,86273=-0,13727 |
5860 | 1951 | 0,721 | ,85794=-0,14206 |
5770 | 1913 | 0,710 | ,85126=-0,14874 |
5740 | 1886 | 0,706 | ,84880=-0,15120 |
5740 | 1897 | 0,706 | ,84880=-0,15120 |
5590 | 1920 | 0,687 | ,83696=-0,16304 |
5590 | 1901 | 0,687 | ,83698=-0,16304 |
43 |
|
| -0,75733 |
349660 |
|
|
|
Гамма-распределение: 1 - полное; 2 - усеченное
Рисунок А.4 - Совмещенные кривые распределения вероятностей превышения максимальных расходов весеннего половодья р.Белой у г.Уфы (1878-1964 гг.)
А.8 Пример приведения к многолетнему периоду ряда и параметров распределения годового стока р.Сьежа - д.Стан по методике, основанной на одновременном использовании и на различных временных этапах нескольких пунктов-аналогов
Таблица А.6
|
|
|
|
Номер аналога | Река-пункт | Площадь водосбора, км | Число лет наблюдений |
1 | р.Волчина - с.Волчинское лесничество | 2990 | 39 |
2 | р.Меглинка - с.Русское Пестово | 700 | 38 |
3 | р.Кобожа - с.Мощеник | 2350 | 54 |
4 | р.Молога - с.Спас-Забережье | 10200 | 60 |
5 | р.Тихвинка - д.Горелуха | 2070 | 110 |
6 | р.Мста - с.Березовский рядок | 5180 | 69 |
7 | р.Волга - г.Старица | 21100 | 102 |
Таблица А.7 - Сведения об уравнениях, по которым восстановлены значения стока р.Сьежа - д.Стан
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уравнения регрессии, по которым восстановлены модули годового стока | Годы, по которым восстановлены модули годового стока | Коэффициенты парной корреляции | |||||||
1954-1970 | 0,94 | 0,91 | 0,86 | 0,96 | 0,02 | 17 | 14,0 | 12,3 | |
1935-1939, 1941-1953 | 0,91 | 0,88 | 0,85 | 0,93 | 0,05 | 18 | 13,1 | 10,6 | |
1940 |
|
|
| 0,90 | 0,05 | 1 | 0,8 | 0,6 | |
1933, 1934 |
|
|
| 0,84 | 0,07 | 2 | 1,3 | 1,0 | |
1891-1932 | 0,68 | 0,67 | 0,51 | 0,78 | 0,10 | 42 | 12,6 | 6,7 | |
1882-1890 |
|
|
| 0,68 | 0,13 | 9 | 2,9 | 1,4 | |
Объем эквивалентно-независимой информации для всего ряда равен | 111 | 66,7 | 54,6 |
Таким образом, восстановлены модули годового стока р.Сьежа - д.Стан за период 1882-1970 годы. Вместе с наблюденными данными имеем период 111 лет, что соответствует объему эквивалентно-независимой информации для среднего значения 66,7 лет, а для дисперсии - 54,6 лет. По ряду, приведенному к многолетнему периоду (таблица А.8), рассчитывают параметры распределения согласно разделу 5.
|
|
Год | , л/с·км |
1882 | 2,99 |
1883 | 5,73 |
1884 | 6,48 |
1885 | 5,73 |
1886 | 2,99 |
1887 | 6,61 |
1888 | 10,7 |
1889 | 8,11 |
1890 | 5,05 |
1891 | 2,84 |
1892 | 7,61 |
1893 | 7,41 |
1894 | 14,4 |
1895 | 9,51 |
1896 | 7,15 |
1897 | 3,95 |
1898 | 7,69 |
1899 | 12,6 |
1900 | 7,94 |
1901 | 7,06 |
1902 | 12,5 |
1903 | 13,0 |
1904 | 6,83 |
1905 | 10,8 |
1906 | 7,26 |
1907 | 6,79 |
1908 | 13,2 |
1909 | 8,91 |
1910 | 5,60 |
1911 | 8,06 |
1912 | 5,04 |
1913 | 5,85 |
1914 | 6,25 |
1915 | 8,17 |
1916 | 9,36 |
1917 | 9,46 |
1918 | 10,0 |
1919 | 5,59 |
1920 | 3,18 |
1921 | 2,71 |
1922 | 7,88 |
1923 | 9,79 |
1924 | 7,69 |
1925 | 6,88 |
1926 | 9,20 |
1927 | 9,28 |
1928 | 11,0 |
1929 | 7,54 |
1930 | 6,54 |
1931 | 7,76 |
1932 | 10,2 |
1933 | 8,91 |
1934 | 8,26 |
1935 | 12,7 |
1936 | 7,51 |
1937 | 3,66 |
1938 | 4,74 |
1939 | 3,15 |
1940 | 3,60 |
1941 | 6,53 |
1942 | 8,04 |
1943 | 5,95 |
1944 | 3,88 |
1945 | 5,54 |
1946 | 7,86 |
1947 | 8,49 |
1948 | 6,95 |
1949 | 5,80 |
1950 | 8,55 |
1951 | 8,96 |
1952 | 11,8 |
1953 | 14,1 |
1954 | 8,02 |
1955 | 14,6 |
1956 | 10,4 |
1957 | 13,7 |
1958 | 13,6 |
1959 | 9,55 |
1960 | 6,69 |
1961 | 10,1 |
1962 | 11,4 |
1963 | 4,58 |
1964 | 5,47 |
1965 | 8,37 |
1966 | 12,9 |
1967 | 7,97 |
1968 | 9,13 |
1969 | 7,96 |
1970 | 7,14 |
1971 | 3,77 |
1972 | 3,12 |
1973 | 3,78 |
1974 | 6,28 |
1975 | 5,95 |
1976 | 8,27 |
1977 | 13,0 |
1978 | 11,7 |
1979 | 8,70 |
1980 | 9,15 |
1981 | 11,3 |
1982 | 8,18 |
1983 | 9,78 |
1984 | 12,0 |
1985 | 9,15 |
1986 | 9,01 |
1987 | 10,4 |
1988 | 8,48 |
1989 | 8,45 |
1990 | 13,6 |
1991 | 10,7 |
1992 | 5,65 |
А.9 Пример восстановления гидрологического ряда с учетом независимой случайной составляющей
В качестве исходной информации взяты среднегодовые расходы воды р.Днепр у г.Орша за 1882-1947 гг. (таблица А.9). Восстановление гидрологического ряда производят по уравнению регрессии с учетом отклонений от линии регрессии по нормальному закону распределения.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N п.п. | Год | Данные наблю- дений | Год | Данные наблю- дений | Восстанов- ленные значения | Обеспе- ченность , % | Случайное отклонение | Откорректи- рованные восстанов- ленные значения | Данные наблю- дений | ||
|
|
|
|
|
|
|
| ||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
1 | 1882 | 299 | 78,8 | 1912 | 310 | 129 | 28,2 | 0,59 | 11 | 140 | 103 |
2 | 1883 | 408 | 148 | 1913 | 261 | 112 | 67,0 | -0,42 | -8 | 104 | 103 |
3 | 1884 | 282 | 128 | 1914 | 247 | 107 | 19,7 | 0,85 | 16 | 123 | 98,4 |
4 | 1885 | 241 | 103 | 1915 | 398 | 161 | 68,8 | -0,47 | -9 | 152 | 134 |
5 | 1886 | 298 | 113 | 1916 | 347 | 143 | 75,0 | -0,67 | -12 | 131 | 169 |
6 | 1887 | 231 | 115 | 1917 | 418 | 168 | 11,3 | 1,20 | 22 | 190 | 177 |
7 | 1888 | 292 | 106 | 1918 | 220 | 96,9 | 55,2 | -0,12 | -2,2 | 94,7 | 122 |
8 | 1889 | 346 | 134 | 1919 | 313 | 130 | 11,5 | 1,19 | 22 | 152 | 113 |
9 | 1890 | 188 | 76,3 | 1920 | 258 | 111 | 81,4 | -0,89 | -16 | 95 | 84,8 |
10 | 1891 | 198 | 110 | 1921 | 138 | 67,4 | 31,8 | 0,80 | 15 | 82,4 | 60,3 |
11 | 1892 | 332 | 106 | 1922 | 184 | 83,9 | 42,3 | 0,20 | 3,7 | 87,6 | 124 |
12 | 1893 | 350 | 118 | 1925 | 234 | 102 | 17,7 | 0,92 | 17 | 119 | 99,5 |
13 | 1894 | 240 | 118 | 1926 | 360 | 147 | 5,68 | 1,57 | 29 | 176 | 130 |
14 | 1895 | 435 | 184 | 1927 | 362 | 148 | 53,0 | -0,05 | -9 | 139 | 193 |
15 | 1896 | 373 | 141 | 1928 | 382 | 155 | 94,5 | -1,60 | -30 | 125 | 150 |
16 | 1897 | 296 | 119 | 1929 | 314 | 131 | 0,18 | 2,90 | 54 | 185 | 150 |
17 | 1898 | 210 | 92,2 | 1930 | 176 | 81,1 | 87,5 | -1,12 | -20,7 | 60,4 | 956 |
18 | 1899 | 281 | 163 | 1931 | 404 | 163 | 88,7 | -1,20 | -22 | 141 | 151 |
19 | 1900 | 281 | 118 | 1932 | 337 | 139 | 20,1 | 0,84 | 16 | 155 | 158 |
20 | 1901 | 333 | 132 | 1933 | 449 | 179 | 60,9 | -0,26 | -5 | 174 | 202 |
21 | 1902 | 382 | 188 | 1934 | 274 | 116 | 51,4 | -0,02 | 0 | 116 | 127 |
22 | 1903 | 259 | 120 | 1935 | 217 | 95,8 | 54,2 | -0,10 | -1,9 | 93,9 | 125 |
23 | 1904 | 235 | 93,0 | 1936 | 281 | 119 | 57,9 | -0,18 | -3 | 117 | 128 |
24 | 1905 | 326 | 135 | 1937 | 304 | 127 | 2,33 | 2,00 | 37 | 164 | 102 |
25 | 1906 | 329 | 133 | 1938 | 228 | 99,8 | 76,1 | -0,70 | -13 | 86,8 | 107 |
26 | 1907 | 378 | 136 | 1939 | 218 | 96,2 | 63,2 | -0,30 | -5,6 | 90,6 | 83,8 |
27 | 1908 | 540 | 229 | 1940 | 252 | 108 | 27,6 | 0,60 | 11 | 119 | 125 |
28 | 1909 | 389 | 175 | 1945 | 245 | 106 | 6,33 | 1,50 | 28 | 134 | 100 |
29 | 1910 | 240 | 99,3 | 1946 | 312 | 130 | 64,1 | -0,35 | -6 | 124 | 103 |
30 | 1911 | 219 | 102 | 1947 | 376 | 153 | 28,4 | 1,56 | 10 | 164 | 171 |
С учетом этих параметров уравнение регрессии примет вид:
Расчет производят в следующем порядке (таблица А.9):
|
|
2822 | 0018 |
6703 | 8751 |
1970 | 8870 |
6881 | 2010 |
7502 | 6091 |
1134 | 5144 |
5523 | 5422 |
1154 | 5793 |
8142 | 0233 |
3183 | 7614 |
4230 | 5320 |
1771 | 2761 |
0568 | 0633 |
5304 | 6412 |
9452 | 2840 |
А.10 Пример восстановления погодичных значений стока с учетом материалов кратковременных наблюдений
В основе данного способа восстановления погодичных значений стока лежит пространственная связанность рассматриваемой характеристики стока, которая может быть выражена в виде пространственной корреляционной функции (ПКФ). Чем медленнее затухает ПКФ, тем эффективнее будет данный способ восстановления погодичных значений стока. Предлагаемую схему восстановления погодичных значений стока рекомендуется использовать не только для кратковременных наблюдений за речным стоком от одного до пяти лет, но и для более продолжительных наблюдений (см. 6.8).
Рассматривается использование рекомендуемой методики на примере восстановления годового стока р.Сьюча - д.Каменка, имеющей наблюдения с 1972 по 1976 год. Для восстановления привлекались реки-аналоги в исследуемом районе, наблюдения по которым были приведены к многолетнему периоду согласно 6.7. При восстановлении стока использовались уравнения, отвечающие условиям (6.1).
В каждом году использовалось число уравнений от одного до пяти (по ряду р.Сьюча - д.Каменка имелось 5 лет наблюдений). В некоторые годы из-за невыполнения условий (6.1) восстановление значений стока не произведено.
Таблица А.11 - Результаты восстановления модулей годового стока р.Сьюча - д.Каменка с учетом кратковременных (1972-1976 гг.) наблюдений
|
|
|
|
|
|
|
Год | , л/с·км | |||||
1931 | 8,16 | 3 | 0,79 | 0,67 | 0,57 | 0,77 |
1932 | 7,60 | 5 | 0,94 | 0,39 | 0,11 | 0,56 |
1934 | 6,88 | 3 | 0,76 | 0,90 | 0,81 | 1,05 |
1935 | 9,85 | 4 | 0,74 | 1,55 | 1,40 | 1,80 |
1937 | 4,08 | 4 | 0,83 | 0,52 | 0,32 | 0,66 |
1938 | 4,96 | 5 | 0,78 | 0,84 | 0,66 | 1,02 |
1939 | 3,44 | 5 | 0,85 | 0,43 | 0,37 | 0,51 |
1940 | 3,43 | 3 | 0,74 | 0,90 | 0,84 | 0,95 |
1942 | 7,29 | 5 | 0,83 | 1,36 | 0,89 | 1,54 |
1943 | 6,01 | 5 | 0,84 | 1,08 | 0,49 | 1,65 |
1944 | 4,54 | 3 | 0,71 | 0,93 | 0,73 | 1,06 |
1945 | 5,80 | 5 | 0,87 | 0,79 | 0,48 | 1,04 |
1946 | 6,50 | 4 | 0,72 | 0,83 | 0,67 | 0,97 |
1948 | 6,37 | 5 | 0,89 | 0,81 | 0,52 | 1,08 |
1949 | 5,84 | 5 | 0,86 | 1,08 | 0,43 | 1,55 |
1950 | 7,06 | 2 | 0,76 | 1,09 | 1,01 | 1,16 |
1952 | 9,40 | 3 | 0,65 | 1,81 | 1,58 | 1,93 |
1953 | 10,6 | 4 | 0,81 | 1,72 | 1,14 | 2,00 |
1954 | 7,08 | 4 | 0,77 | 1,25 | 0,92 | 1,40 |
1956 | 8,69 | 2 | 0,84 | 0,66 | 0,61 | 0,71 |
1957 | 10,3 | 5 | 0,82 | 1,25 | 0,87 | 1,41 |
1958 | 9,39 | 4 | 0,81 | 1,18 | 1,00 | 1,24 |
1959 | 7,70 | 5 | 0,73 | 0,84 | 0,68 | 0,95 |
1960 | 5,18 | 4 | 0,67 | 0,88 | 0,75 | 0,96 |
1961 | 8,62 | 5 | 0,70 | 0,92 | 0,82 | 1,03 |
1962 | 10,3 | 5 | 0,85 | 1,30 | 0,87 | 1,60 |
1963 | 5,01 | 5 | 0,76 | 0,87 | 0,56 | 1,07 |
1964 | 5,41 | 5 | 0,73 | 1,19 | 1,00 | 1,34 |
1965 | 7,27 | 3 | 0,66 | 1,29 | 1,19 | 1,34 |
1966 | 12,0 | 1 | 0,73 | 1,67 | 1,67 | 1,67 |
1967 | 8,05 | 3 | 0,69 | 1,49 | 1,31 | 1,59 |
1968 | 7,66 | 5 | 0,74 | 1,24 | 1,09 | 1,44 |
1969 | 7,71 | 4 | 0,73 | 1,88 | 1,40 | 2,19 |
1970 | 5,64 | 3 | 0,72 | 0,74 | 0,66 | 0,83 |
1971 | 4,68 | 5 | 0,81 | 1,25 | 0,78 | 1,71 |
1972 | 2,86 | - | - | - | - | - |
1973 | 3,42 | - | - | - | - | - |
1974 | 6,47 | - | - | - | - | - |
1975 | 5,43 | - | - | - | - | - |
1976 | 8,10 | - | - | - | - | - |
1977 | 9,55 | 1 | 0,64 | 1,99 | 1,99 | 1,99 |
1981 | 9,47 | 2 | 0,67 | 1,26 | 1,23 | 1,29 |
1982 | 8,22 | 5 | 0,78 | 1,54 | 1,30 | 1,71 |
1983 | 9,07 | 3 | 0,68 | 1,64 | 1,42 | 1,76 |
1984 | 9,62 | 1 | 0,63 | 1,84 | 1,84 | 1,84 |
1985 | 7,68 | 2 | 0,70 | 0,86 | 0,80 | 0,91 |
1986 | 8,98 | 5 | 0,78 | 0,69 | 0,54 | 0,94 |
1987 | 9,80 | 2 | 0,70 | 0,95 | 0,92 | 0,99 |
1988 | 7,95 | 2 | 0,61 | 0,81 | 0,81 | 0,81 |
1989 | 9,09 | 5 | 0,76 | 1,33 | 0,78 | 1,71 |
1991 | 11,0 | 3 | 0,76 | 1,14 | 1,12 | 1,16 |
1992 | 6,90 | 4 | 0,73 | 1,07 | 0,86 | 1,30 |
По восстановленным данным рассчитывают параметры распределения ряда (среднее значение, коэффициент вариации). Отношение коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации и коэффициент автокорреляции определяют по групповой оценке согласно 5.7.
А.11 Пример восстановления нормы и квантилей распределения годового стока с учетом кратковременных наблюдений
Определяют норму и квантили распределения по погодичному уравнению регрессии, которое рассчитывают по рекам-аналогам за 1962 год. Наблюдения за 1962 год в исследуемом районе имелись по шести пунктам (таблица А.12).
Таблица А.12 - Сведения о пунктах-аналогах
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N п.п. | Река-пункт | , км | , число лет | Квантиль при обеспеченности , % | |||||||||
|
|
|
|
|
|
|
| 10 | 25 | 75 | 90 | 95 | 99 |
1 | р.Ялынка - с.Кальтюкова | 62,6 | 43 | 2,1 | 2,6 | 0,6 | 2,0 | 4,5 | 3,3 | 1,5 | 0,9 | 0,7 | 0,4 |
2 | р.Ница - г.Ирбит | 17300 | 98 | 3,5 | 2,6 | 0,5 | 2,0 | 4,3 | 3,3 | 1,7 | 1,2 | 0,9 | 0,6 |
3 | р.Реж - с.Ключи | 4400 | 57 | 3,0 | 3,1 | 0,5 | 2,0 | 5,1 | 3,9 | 2,1 | 1,5 | 1,2 | 0,8 |
4 | р.Бобровка - с.Липовское | 101 | 44 | 4,8 | 3,8 | 0,4 | 2,0 | 5,8 | 4,7 | 2,8 | 2,2 | 1,9 | 1,3 |
5 | р.Пышма - пгт.Сарапулька | 663 | 24 | 4,1 | 4,0 | 0,2 | 2,0 | 5,3 | 4,6 | 3,3 | 2,8 | 2,5 | 2,1 |
6 | р.Пышма - д.Зотина | 11000 | 38 | 2,4 | 2,0 | 0,5 | 2,0 | 3,3 | 2,5 | 1,3 | 0,9 | 0,7 | 0,4 |
|
|
|
|
|
, % | Расчетное уравнение | , % | ||
10 | 4,88 | 0,63 | 12,9 | |
25 | 3,90 | 0,50 | 12,8 | |
75 | 2,26 | 0,45 | 19,9 | |
90 | 1,73 | 0,46 | 26,6 | |
95 | 1,47 | 0,45 | 30,6 | |
99 | 1,05 | 0,45 | 42,8 |
А.12 Расчет годового стока в виде суммы сезонных составляющих по стокоформирующим факторам при отсутствии данных гидрометрических наблюдений
а) сезон весеннего половодья:
(А.11)
или
(А.12)
б) летне-осенний сезон:
(А.13)
в) период зимней межени:
(А.14)
а) - весеннее половодье; б) - летне-осенний сезон; в) - сезон зимней межени; г) - годовой сток
Рисунок А.5 - Сравнение фактических (1) и рассчитанных (2) слоев стока р.Вага - с.Усть-Сюма
А.13 Пример расчета внутригодового распределения стока методом компоновки для лет маловодной и очень маловодной градаций водности
Расчет внутригодового распределения стока методом компоновки производят в соответствии с требованиями, изложенными в разделе 5. Ниже приведен пример расчета для р.Унжа - г.Макарьев за расчетный 67-летний период стоковых измерений для лет маловодной и очень маловодной градаций водности. В таблицах А.14-А.18 приведены результаты расчета, характерные для отдельных его этапов.
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер года | , % | Суммы месячного стока воды за | |||||||||||
|
| водохозяйственный год (ВГ), IV-III | лимитирующий период (ЛП), VII-III | лимитирующий сезон (ЛС), ХII-III | лимитирующий месяц (ЛМ) | ||||||||
|
| ВГ | ЛП | ЛС | ЛМ | ||||||||
46 | 67,8 | 1950-51 | 1548 | 0,82 | 1947-48 | 449 | 0,66 | 1916-17 | 141 | 0,80 | 1960-61 | 28,1 | 0,88 |
47 | 69,3 | 1948-49 | 1526 | 0,80 | 1943-44 | 445 | 0,66 | 1943-44 | 135 | 0,77 | 1955-56 | 27,8 | 0,86 |
48 | 70,8 | 1933-34 | 1522 | 0,80 | 1932-33 | 442 | 0,65 | 1939-40 | 132 | 0,75 | 1947-48 | 27,7 | 0,85 |
… | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
57 | 84,1 | 1930-31 | 1414 | 0,74 | 1933-34 | 370 | 0,55 | 1906-07 | 119 | 0,68 | 1937-38 | 25,6 | 0,79 |
58 | 85,6 | 1951-52 | 1357 | 0,72 | 1941-42 | 366 | 0,54 | 1907-08 | 117 | 0,67 | 1911-12 | 24,6 | 0,75 |
59 | 87,2 | 1907-08 | 1340 | 0,71 | 1937-38 | 364 | 0,54 | 1908-09 | 117 | 0,67 | 1910-11 | 24,5 | 0,76 |
… | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
64 | 94,5 | 1910-11 | 1205 | 0,64 | 1901-02 | 265 | 0,39 | 1941-42 | 89,4 | 0,51 | 1951-52 | 19,7 | 0,61 |
65 | 96,0 | 1960-61 | 1191 | 0,63 | 1944-45 | 265 | 0,39 | 1951-52 | 86,8 | 0,49 | 1944-45 | 18,5 | 0,57 |
66 | 97,5 | 1897-98 | 1156 | 0,61 | 1949-50 | 253 | 0,37 | 1944-45 | 83,2 | 0,47 | 1938-39 | 17,6 | 0,54 |
67 | 99,0 | 1937-38 | 955 | 0,50 | 1951-52 | 247 | 0,37 | 1949-50 | 77,0 | 0,44 | 1949-50 | 15,6 | 0,48 |
за 67 лет | 1896 |
|
| 676 |
|
| 176 |
|
| 32,5 |
| ||
То же, % объема стока за ВГ | 100 |
|
| 35,6 |
|
| 9,3 |
|
| 1,7 |
|
В таблице А.15 приведены результаты расчета абсолютного (в объемных единицах) и относительного (в % объема стока за ВГ) распределения речного стока по водохозяйственным периодам и сезонам в годы маловодной и очень маловодной градаций (групп) водности.
Таблица А.15 - Расчет абсолютного (в объемных единицах) и относительного (% объема стока за ВГ) межсезонного распределения речного стока в годы маловодной и очень маловодной групп лет
|
|
|
|
|
|
|
|
Водохозяйственные периоды и сезоны | Месяцы | Средние многолетние значения | Группа лет (градация вероятностей превышения) стока за ВГ | ||||
|
| % объема стока за ВГ | маловодная | очень маловодная | |||
|
|
|
| % объема стока за ВГ | % объема стока за ВГ | ||
ВГ | IV-III | 1896 | 100 | 1460 | 100 | 1155 | 100 |
НП | IV-VI | 1220 | 64,4 | 1049 | 71,9 | 878 | 76,0 |
ЛП | VII-III | 676 | 35,6 | 411 | 28,1 | 277 | 24,0 |
НС | VII-XI | 500 | 26,3 | 283 | 19,3 | 182 | 15,8 |
ЛС | XII-III | 176 | 9,3 | 128 | 8,8 | 94,8 | 8,2 |
Вариант расчета с учетом стока лимитирующего месяца (минимального месячного стока) заданной вероятности превышения (75% и 95%) | |||||||
ЛМ | II | 32,5 | 1,7 | 26,5 | 1,8 | 20,0 | 1,7 |
Остальные месяцы ЛС | XII-I, III | 143 | 7,6 | 102 | 7,0 | 74,8 | 6,5 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер сезонного стока | Внутрисeзонное распределение речного стока за лимитирующий сезон (ЛС) | |||||||||
| ЛС | за ЛС | 1 | 2 | 3 | 4 | ||||
|
|
| месяц | месяц | месяц | месяц | ||||
… | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
46 | 1916-17 | 140,5 | 38,6 | XII | 37,5 | III | 33,6 | I | 30,8 | II |
47 | 1943-44 | 135,1 | 34,8 | I | 34,6 | II | 33,8 | XII | 31,9 | III |
48 | 1939-40 | 132,3 | 56,8 | XII | 29,4 | I | 23,2 | III | 22,9 | II |
… | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
51 | 1912-13 | 127,9 | 37,2 | XII | 34,3 | I | 28,2 | Ill | 28,2 | II |
52 | 1946-47 | 126,1 | 42,3 | XII | 28,4 | II | 28,0 | I | 27,4 | III |
53 | 1955-56 | 125,1 | 39,1 | XII | 29,2 | I | 29,0 | III | 27,8 | II |
… | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
58 | 1907-08 | 117,4 | 32,5 | III | 30,1 | II | 28,0 | I | 26,8 | XII |
59 | 1908-09 | 117,2 | 32,0 | III | 28,9 | XII | 28,8 | II | 27,5 | I |
… | … | … | … | … | … | … | … | … | … | … |
64 | 1941-42 | 89,4 | 25,7 | XII | 23,6 | I | 20,1 | II | 20,0 | III |
65 | 1951-52 | 86,8 | 24,1 | II | 22,3 | 1 | 20,7 | XII | 19,7 | III |
66 | 1944-45 | 83,2 | 25,2 | III | 20,0 | II | 19,5 | I | 18,5 | XII |
67 | 1949-50 | 77,0 | 24,5 | XII | 20,0 | III | 16,9 | I | 15,6 | II |
Итого по группе | 2549 | 779 | XII-15 I-1 II-1 III-5 | 630 | XII-1 I-8 II-6 III-7 | 588 | XII-2 I-9 II-5 III-6 | 553 | XII-4 I-4 II-10 III-4 | |
Принятое распределение, % сезонного потока | 100 | 30,6 | XII | 24,7 | III | 23,0 | I | 21,7 | II |
Таблица А.17 - Внутрисезонное относительное (% сезонного) распределение месячного речного стока для маловодной группы водности сезонов
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Нелимитирующий период (НП) | Нелимитирующий сезон (НС) | Лимитирующий сезон (ЛС) | ||||||||||||
IV | V | VI | НП | VII | VIII | IX | X | XI | НС | XII | I | II | III | ЛС |
27,2 | 57,7 | 15,1 | 100 | 27,0 | 16,7 | 12,9 | 25,5 | 17,9 | 100 | 30,6 | 23,0 | 21,7 | 24,7 | 100 |
|
|
|
|
|
|
Вид стока | Группа водности года | ||||
| маловодная ( =75%) | очень маловодная ( =95%) | |||
| % | м /с | % | м /с | |
Месячный сток | IV | 19,6 | 286 | 20,6 | 238 |
| V | 41,5 | 605 | 43,9 | 507 |
| VI | 10,8 | 158 | 11,5 | 133 |
| VII | 5,2 | 76,2 | 4,3 | 49,5 |
| VIII | 3,2 | 46,8 | 2,6 | 30,0 |
| IX | 2,5 | 36,5 | 2,0 | 23,1 |
| X | 4,9 | 71,7 | 4,1 | 47,3 |
| XI | 3,5 | 51,3 | 2,8 | 32,3 |
| XII | 2,7 | 39,4 | 2,5 | 28,9 |
| I | 2,0 | 29,2 | 1,9 | 22,0 |
| II | 1,9 | 27,6 | 1,8 | 20,8 |
| III | 2,9 | 32,2 | 2,0 | 23,1 |
Сезонный сток | НП | 71,0 | 350 | 76,0 | 293 |
| НС | 19,3 | 56,5 | 15,8 | 36,4 |
| ЛС | 8,8 | 32,1 | 8,2 | 23,7 |
Сток за ВГ | 100 | 122 | 100 | 96,3 |
А.14 Расчет максимального заторного уровня воды
Необходимо произвести расчет максимального заторного уровня воды 1%-ной вероятности превышения для р. Холодной - с.Новое (многолетние гидрометрические наблюдения не производились).
|
|
|
|
|
|
, см | 500 | 600 | 700 | 800 | 900 |
, м /с | 114 | 399 | 788 | 1180 | 1800 |
, м | 144 | 160 | 176 | 192 | 208 |
, м | 2,8 | 3,4 | 4,0 | 4,7 | 5,3 |
, % | 0,00001 | 0,00005 | 0,00013 | 0,00024 | 0,00034. |
По данным реки-аналога вычисляют значение затороформирующего расхода:
А.15 Расчет наивысшего уровня воды в озере
Необходимо рассчитать наивысший уровень воды озера Глубокое в восточной его части повторяемостью один раз в 25 лет. Озеро находится на севере европейской территории России (данные наблюдений отсутствуют).
= (2,77·1+1,0)·0,96+0,20+2,65=6,46 м Балтийской системы.
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(обязательное)
ТАБЛИЦЫ ЗНАЧЕНИЙ ПАРАМЕТРОВ РАСЧЕТНЫХ ФОРМУЛ
|
|
|
|
|
|
|
|
Значение | Коэффициенты | ||||||
|
| ||||||
2 | 0 | 0 | 0,19 | 0,99 | -0,88 | 0,01 | 1,54 |
| 0,3 | 0 | 0,22 | 0,99 | -0,41 | 0,01 | 1,51 |
| 0,5 | 0 | 0,18 | 0,98 | 0,41 | 0,02 | 1,47 |
3 | 0 | 0 | 0,69 | 0,98 | -4,34 | 0,01 | 6,78 |
| 0,3 | 0 | 1,15 | 1,02 | -7,53 | -0,04 | 12,38 |
| 0,5 | 0 | 1,75 | 1,00 | -11,79 | -0,05 | 21,13 |
4 | 0 | 0 | 1,36 | 1,02 | -9,68 | -0,05 | 15,55 |
| 0,3 | -0,02 | 2,61 | 1,13 | -19,85 | -0,22 | 34,15 |
| 0,5 | -0,02 | 3,47 | 1,18 | -29,71 | -0,41 | 58,08 |
|
| Коэффициенты | |||||
| |||||||
| 0 | 0,03 | 2,00 | 0,92 | -5,09 | 0,03 | 8,10 |
| 0,3 | 0,03 | 1,77 | 0,93 | -3,45 | 0,03 | 8,03 |
| 0,5 | 0,03 | 1,63 | 0,92 | -0,97 | 0,03 | 7,94 |
где смещенную оценку определяют по формуле
здесь
Таблица Б.2 - Коэффициенты корреляции между оценками параметров распределения
|
|
|
Параметры распределения | Нормальное распределение | Гамма-распределение |
Среднее значение | ||
Дисперсия | ||
Стандартное отклонение | ||
Коэффициент вариации | ||
Коэффициент асимметрии | ||
Отношение |
Таблица Б.3 - Доверительные интервалы для эмпирической вероятности превышения
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Вероятность доверительного интервала, % | Число лет наблюдений | |||||||||||
| 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 | 90 | 100 | 110 | 120 |
Для наибольшего члена ряда наблюдений | ||||||||||||
5 | 0,5 | 0,27 | 0,20 | 0,15 | 0,10 | 0,09 | 0,08 | 0,07 | 0,06 | 0,05 | 0,04 | 0,03 |
95 | 25,9 | 13,4 | 9,8 | 7,7 | 6,0 | 5,0 | 4,3 | 3,7 | 3,3 | 3,0 | 2,0 | 1,6 |
Для наименьшего члена ряда наблюдений | ||||||||||||
5 | 74,1 | 87,0 | 90,0 | 92,2 | 94,0 | 95,0 | 95,7 | 96,3 | 96,7 | 97,0 | 97,8 | 98,5 |
95 | 99,50 | 99,72 | 99,81 | 99,86 | 99,90 | 99,91 | 99,92 | 99,93 | 99,94 | 99,95 | 99,96 | 99,97 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
0,1 | 0,925 | 0,919 | 0,913 | 0,906 | 0,900 | 0,894 | 0,887 | 0,882 | 0,875 | 0,869 |
0,2 | 0,863 | 0,856 | 0,852 | 0,847 | 0,841 | 0,836 | 0,831 | 0,825 | 0,820 | 0,814 |
0,3 | 0,809 | 0,805 | 0,800 | 0,795 | 0,791 | 0,787 | 0,782 | 0,777 | 0,773 | 0,769 |
0,4 | 0,764 | 0,760 | 0,756 | 0,751 | 0,747 | 0,743 | 0,739 | 0,735 | 0,730 | 0,726 |
0,5 | 0,722 | 0,719 | 0,715 | 0,712 | 0,708 | 0,705 | 0,702 | 0,698 | 0,695 | 0,691 |
0,6 | 0,688 | 0,685 | 0,681 | 0,678 | 0,674 | 0,671 | 0,668 | 0,664 | 0,661 | 0 657 |
0,7 | 0,654 | 0,652 | 0,649 | 0,647 | 0,645 | 0,643 | 0,640 | 0,638 | 0,636 | 0,633 |
0,8 | 0,631 | 0,629 | 0,627 | 0,624 | 0,622 | 0,620 | 0,618 | 0,616 | 0,613 | 0,611 |
0,9 | 0,609 | 0,607 | 0,605 | 0,604 | 0,602 | 0,600 | 0,598 | 0,596 | 0,595 | 0,593 |
1,0 | 0,591 | 0,589 | 0,588 | 0,586 | 0,585 | 0,583 | 0,581 | 0,580 | 0,578 | 0,577 |
1,1 | 0,575 | 0,574 | 0,572 | 0,571 | 0,569 | 0,568 | 0,567 | 0,565 | 0,564 | 0,562 |
1,2 | 0,561 | 0,560 | 0,559 | 0,558 | 0,557 | 0,556 | 0,554 | 0,553 | 0,552 | 0,551 |
1,3 | 0,550 | 0,549 | 0,548 | 0,547 | 0,546 | 0,545 | 0,544 | 0,543 | 0,542 | 0,541 |
1,4 | 0,540 | 0,539 | 0,538 | 0,538 | 0,537 | 0,536 | 0,535 | 0,534 | 0,534 | 0,533 |
1,5 | 0,532 | 0,531 | 0,530 | 0,530 | 0,529 | 0,528 | 0,528 | 0,527 | 0,526 | 0,526 |
1,6 | 0,526 | 0,525 | 0,525 | 0,524 | 0,524 | 0,523 | 0,522 | 0,522 | 0,521 | 0,521 |
1,7 | 0,520 | 0,520 | 0,519 | 0,519 | 0,518 | 0,518 | 0,518 | 0,517 | 0,517 | 0,516 |
1,8 | 0,516 | 0,516 | 0,155* | 0,515 | 0,514 | 0,514 | 0,513 | 0,513 | 0,513 | 0,512 |
1,9 | 0,512 | 0,512 | 0,511 | 0,511 | 0,511 | 0,511 | 0,510 | 0,510 | 0,510 | 0,509 |
2,0 | 0,509 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | |
| (значения отрицательные) | |||||||||
0,10 | 0,00050 | 0,00070 | 0,00090 | 0,00110 | 0,00130 | 0,00150 | 0,00170 | 0,00190 | 0,00210 | 0,00230 |
0,20 | 0,00250 | 0,00281 | 0,00321 | 0,0343* | 0,00374 | 0,00405 | 0,00436 | 0,00467 | 0,00498 | 0,00529 |
0,30 | 0,00560 | 0,00608 | 0,00656 | 0,00704 | 0,00752 | 0,00800 | 0,00848 | 0,00896 | 0,00944 | 0,00992 |
0,40 | 0,0104 | 0,0109 | 0,0114 | 0,0119 | 0,0124 | 0,0129 | 0,0135 | 0,0142 | 0,0148 | 0,0154 |
0,50 | 0,0161 | 0,0168 | 0,0176 | 0,0183 | 0,0191 | 0,0198 | 0,0206 | 0,0231 | 0,0220 | 0,0228 |
0,60 | 0,0235 | 0,0243 | 0,0250 | 0,0259 | 0,0267 | 0,0275 | 0,0282 | 0,0290 | 0,0298 | 0,0306 |
0,70 | 0,0314 | 0,0324 | 0,0328 | 0,0335 | 0,0342 | 0,0349 | 0,0358 | 0,0366 | 0,0375 | 0,0383 |
0,80 | 0,0392 | 0,0400 | 0,0409 | 0,0417 | 0,0426 | 0,0434 | 0,0444 | 0,0453 | 0,0463 | 0,0473 |
0,90 | 0,0482 | 0,0493 | 0,0503 | 0,0514 | 0,0524 | 0,0534 | 0,0545 | 0,0556 | 0,0568 | 0,0579 |
1,00 | 0,0590 | 0,0601 | 0,0613 | 0,0624 | 0,0636 | 0,0647 | 0,0659 | 0,0670 | 0,0682 | 0,0693 |
1,10 | 0,0704 | 0,0718 | 0,0731 | 0,0744 | 0,758* | 0,0771 | 0,0785 | 0,0799 | 0,0813 | 0,0828 |
1,20 | 0,0842 | 0,0856 | 0,0871 | 0,0886 | 0,0901 | 0,0916 | 0,0932 | 0,0948 | 0,0964 | 0,0980 |
1,30 | 0,0995 | 0,101 | 0,103 | 0,105 | 0,106 | 0,108 | 0,110 | 0,112 | 0,113 | 0,115 |
1,40 | 0,117 | 0,119 | 0,121 | 0,122 | 0,124 | 0,126 | 0,128 | 0,130 | 0,132 | 0,134 |
1,50 | 0,136 | 0,137 | 0,139 | 0,141 | 0,143 | 0,145 | 0,147 | 0,149 | 0,151 | 0,154 |
1,60 | 0,156 | 0,158 | 0,160 | 0,162 | 0,164 | 0,166 | 0,168 | 0,170 | 0,173 | 0,175 |
1,70 | 0,177 | 0,180 | 0,183 | 0,185 | 0,188 | 0,190 | 0,193 | 0,195 | 0,197 | 0,200 |
1,80 | 0,202 | 0,205 | 0,207 | 0,210 | 0,213 | 0,215 | 0,217 | 0,220 | 0,222 | 0,224 |
1,90 | 0,227 | 0,229 | 0,231 | 0,234 | 0,236 | 0,238 | 0,241 | 0,245 | 0,248 | 0,251 |
2,00 | 0,254 | - | - | - | - | - | - | - | - | - |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Значения | Значения при коэффициенте | ||||||||||||||
| 0,1 | 0,2 | 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 |
Трехпараметрическое гамма-распределение | |||||||||||||||
Метод наибольшего правдоподобия | |||||||||||||||
2 | 0,25 | 0,45 | 0,60 | 0,75 | 0,88 | 0,96 | 1,05 | 1,14 | 1,22 | 1,30 | 1,38 | 1,46 | 1,54 | 1,60 | 1,67 |
3 | 0,30 | 0,50 | 0,75 | 1,00 | 1,18 | 1,30 | 1,43 | 1,55 | 1,68 | 1,78 | 1,90 | 2,00 | 2,10 | 2,24 | 2,33 |
4 | 0,40 | 0,70 | 1,00 | 1,30 | 1,48 | 1,60 | 1,74 | 1,88 | 2,00 | 2,15 | 2,27 | 2,40 | 2,58 | 2,65 | 2,77 |
Метод моментов | |||||||||||||||
2 | 0,25 | 0,45 | 0,60 | 0,75 | 0,88 | 0,96 | 1,05 | 1,14 | 1,22 | 1,30 | 1,38 | 1,46 | 1,54 | 1,60 | 1,67 |
3 | 0,30 | 0,57 | 0,84 | 1,10 | 1,34 | 1,55 | 1,74 | 1,93 | 2,12 | 2,28 | 2,42 | 2,56 | 2,68 | 2,80 | 2,92 |
4 | 0,40 | 0,77 | 1,12 | 1,43 | 1,73 | 2,00 | 2,22 | 2,42 | 2,60 | 2,77 | 2,94 | 3,10 | 3,26 | 3,41 | 3,57 |
Биномиальное распределение | |||||||||||||||
Метод моментов | |||||||||||||||
2 | 0,25 | 0,45 | 0,62 | 0,78 | 0,92 | 1,05 | 1,16 | 1,27 | 1,39 | 1,49 | 1,60 | 1,70 | 1,80 | 1,92 | 2,01 |
3 | 0,28 | 0,52 | 0,75 | 0,97 | 1,19 | 1,35 | 1,59 | 1,63 | 1,96 | 2,14 | 2,31 | 2,49 | 2,66 | 2,84 | 3,01 |
4 | 0,30 | 0,61 | 0,91 | 1,20 | 1,49 | 1,66 | 2,04 | 2,30 | 2,56 | 2,82 | 3,09 | 3,35 | 3,62 | 3,89 | 4,15 |
Таблица Б.7 - Условия применения расчетных формул по определению максимального расхода воды дождевого паводка заданной вероятности превышения
|
|
|
|
|
Тип расчетной формулы | Расчетная формула | Площадь водосбора реки | Учитываемые характеристики бассейна | Методические возможности расчетной формулы |
I | Эмпирическая редукционная формула (6.9) при наличии реки-аналога | >200 км | Гидрографические характеристики русла, озерность, заболоченность, средняя высота водосбора | Расчет без учета наиболее вероятных календарных сроков его прохождения |
II | Эмпирическая редукционная формула (6.21) при отсутствии реки-аналога | То же | То же | То же |
III | Формула предельной интенсивности стока (6.23): при наличии реки-аналога при отсутствии реки-аналога | <200 км | Гидрографические характеристики русла и водосбора, озерность, тип и механический состав почв водосбора, наибольший суточный максимум осадков в году, интенсивность осадков | " |
IV | Объемные, генетические и другие формулы, основанные на расчете стока по осадкам, в том числе через индексы предшествующего увлажнения | >0 км | Гидрографические характеристики русла и водосбора, озерность, заболоченность, инфильтрационные свойства почв, уровень подземных вод, стокоформирующие одно- и многосуточные осадки по календарным периодам года (на уровне декад и месяцев), показатель увлажненности почв | Расчет с учетом календарных сроков летне-осеннего сезона и имеющихся представлений о формировании потерь стока |
Примечание - Структуру формул типа IV и методы определения параметров устанавливают в Территориальных строительных нормах. |
Таблица Б.8 - Гидравлические параметры, характеризующие состояние и шероховатость русла водотока
|
|
|
Характеристика русла и поймы | , м/мин | |
Реки и водотоки со средними уклонами 35‰; чистые русла постоянных равнинных рек; русла периодически пересыхающих водотоков (сухих логов) | 1/3 | 11 |
Извилистые, частично заросшие русла больших и средних рек; периодически пересыхающие водотоки, несущие во время паводка большое количество наносов | 1/3 | 9 |
Сильно засоренные и извилистые русла периодически пересыхающих водотоков | 1/3 | 7 |
Реки и периодически пересыхающие водотоки со средними уклонами 35‰ | 1/7 | 10 |
|
|
|
|
Характеристика поверхности склонов | Травяной покров склонов | ||
| редкий или отсутствует | обычный | густой |
Укатанная, спланированная грунтовая; такыровидные равнины | 0,40 | 0,30 | 0,25 |
Без кочек, в населенных пунктах с застройкой менее 20% | 0,30 | 0,25 | 0,20 |
Кочковатая, таежные завалы, а также в населенных пунктах с застройкой более 20% | 0,20 | 0,15 | 0,10 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| 0,3 | 0,4 | 0,5 | 0,6 | 0,7 | 0,8 | 0,9 | 1,0 | 1,1 | 1,2 | 1,3 | 1,4 | 1,5 | 1,6 | 1,7 | 1,8 | 1,9 | 2,0 | 2,2 | 2,4 | 2,6 |
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 |
0,1 | 0,023 | 0,002 | 0 | 0 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,2 | 0,21 | 0,091 | 0,034 | 0,011 | 0,003 | 0 | 0 | 0 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,3 | 0,45 | 0,29 | 0,18 | 0,099 | 0,050 | 0,022 | 0,009 | 0,003 | 0,001 | 0 | 0 | 0 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0,4 | 0,66 | 0,51 | 0,39 | 0,28 | 0,19 | 0,12 | 0,076 | 0,043 | 0,024 | 0,013 | 0,006 | 0,003 | 0,001 | 0 | 0 | 0 | 0 | 0 |
|
|
|
0,5 | 0,78 | 0,69 | 0,59 | 0,49 | 0,40 | 0,31 | 0,24 | 0,18 | 0,13 | 0,088 | 0,059 | 0,039 | 0,025 | 0,015 | 0,009 | 0,005 | 0,003 | 0,002 | 0 | 0 | 0 |
0,6 | 0,88 | 0,82 | 0,75 | 0,69 | 0,61 | 0,54 | 0,47 | 0,39 | 0,33 | 0,27 | 0,22 | 0,18 | 0,14 | 0,12 | 0,088 | 0,066 | 0,049 | 0,036 | 0,017 | 0,009 | 0,004 |
0,7 | 0,94 | 0,91 | 0,87 | 0,83 | 0,79 | 0,74 | 0,69 | 0,64 | 0,59 | 0,54 | 0,48 | 0,43 | 0,39 | 0,34 | 0,30 | 0,26 | 0,22 | 0,19 | 0,14 | 0,094 | 0,062 |
0,8 | 0,97 | 0,96 | 0,95 | 0,93 | 0,91 | 0,89 | 0,87 | 0,84 | 0,81 | 0,78 | 0,75 | 0,72 | 0,69 | 0,66 | 0,62 | 0,59 | 0,55 | 0,52 | 0,46 | 0,40 | 0,34 |
0,9 | 0,99 | 0,99 | 0,99 | 0,98 | 0,98 | 0,97 | 0,97 | 0,96 | 0,96 | 0,95 | 0,94 | 0,93 | 0,92 | 0,91 | 0,90 | 0,89 | 0,88 | 0,87 | 0,84 | 0,82 | 0,79 |
1,0 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 1,00 |
1,1 | 0,99 | 0,99 | 0,99 | 0,99 | 0,98 | 0,97 | 0,97 | 0,97 | 0,96 | 0,96 | 0,95 | 0,94 | 0,93 | 0,93 | 0,92 | 0,91 | 0,90 | 0,87 | 0,87 | 0,85 | 0,82 |
1,2 | 0,98 | 0,97 | 0,96 | 0,95 | 0,94 | 0,92 | 0,91 | 0,89 | 0,87 | 0,85 | 0,83 | 0,80 | 0,78 | 0,76 | 0,73 | 0,70 | 0,68 | 0,65 | 0,60 | 0,54 | 0,49 |
1,3 | 0,97 | 0,95 | 0,93 | 0,91 | 0,88 | 0,85 | 0,82 | 0,78 | 0,75 | 0,71 | 0,68 | 0,64 | 0,60 | 0,56 | 0,52 | 0,48 | 0,44 | 0,41 | 0,34 | 0,28 | 0,22 |
1,4 | 0,95 | 0,92 | 0,89 | 0,85 | 0,81 | 0,77 | 0,72 | 0,67 | 0,62 | 0,57 | 0,52 | 0,48 | 0,43 | 0,38 | 0,34 | 0,30 | 0,26 | 0,23 | 0,17 | 0,12 | 0,084 |
1,5 | 0,92 | 0,88 | 0,84 | 0,79 | 0,74 | 0,68 | 0,62 | 0,56 | 0,50 | 0,44 | 0,39 | 0,34 | 0,29 | 0,25 | 0,21 | 0,17 | 0,14 | 0,12 | 0,075 | 0,046 | 0,027 |
1,6 | 0,90 | 0,85 | 0,79 | 0,73 | 0,66 | 0,59 | 0,52 | 0,46 | 0,39 | 0,34 | 0,28 | 0,23 | 0,19 | 0,15 | 0,12 | 0,092 | 0,071 | 0,054 | 0,030 | 0,016 | 0,008 |
1,7 | 0,87 | 0,81 | 0,74 | 0,66 | 0,59 | 0,51 | 0,44 | 0,37 | 0,30 | 0,25 | 0,20 | 0,15 | 0,12 | 0,089 | 0,066 | 0,047 | 0,034 | 0,024 | 0,011 | 0,005 | 0,002 |
1,8 | 0,84 | 0,77 | 0,69 | 0,60 | 0,52 | 0,44 | 0,36 | 0,29 | 0,23 | 0,18 | 0,13 | 0,10 | 0,072 | 0,050 | 0,035 | 0,023 | 0,015 | 0,010 | 0,004 | 0,001 | 0 |
1,9 | 0,81 | 0,73 | 0,64 | 0,55 | 0,46 | 0,37 | 0,29 | 0,23 | 0,17 | 0,13 | 0,089 | 0,063 | 0,043 | 0,028 | 0,018 | 0,011 | 0,007 | 0,004 | 0,001 | 0 |
|
2,0 | 0,78 | 0,69 | 0,59 | 0,49 | 0,40 | 0,31 | 0,24 | 0,18 | 0,13 | 0,088 | 0,059 | 0,039 | 0,025 | 0,015 | 0,009 | 0,005 | 0,003 | 0,002 | 0 |
|
|
2,2 | 0,73 | 0,61 | 0,59 | 0,40 | 0,30 | 0,22 | 0,15 | 0,10 | 0,066 | 0,042 | 0,025 | 0,014 | 0,008 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2,4 | 0,67 | 0,54 | 0,42 | 0,32 | 0,22 | 0,15 | 0,096 | 0,058 | 0,034 | 0,019 | 0,010 | 0,005 | 0,002 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2,6 | 0,62 | 0,48 | 0,35 | 0,25 | 0,16 | 0,10 | 0,060 | 0,032 | 0,017 | 0,008 | 0,004 | 0,002 | 0,001 |
|
|
|
|
|
|
|
|
2,8 | 0,57 | 0,42 | 0,29 | 0,19 | 0,12 | 0,068 | 0,036 | 0,018 | 0,008 | 0,004 | 0,001 | 0,001 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3,0 | 0,53 | 0,37 | 0,24 | 0,15 | 0,086 | 0,045 | 0,022 | 0,010 | 0,004 | 0,002 | 0 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3,5 | 0,43 | 0,26 | 0,15 | 0,079 | 0,037 | 0,016 | 0,006 | 0,002 | 0 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4,0 | 0,34 | 0,19 | 0,092 | 0,042 | 0,016 | 0,005 | 0,002 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5,0 | 0,21 | 0,091 | 0,034 | 0,011 | 0,003 | 0 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
6,0 | 0,13 | 0,044 | 0,012 | 0,003 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8,0 | 0,052 | 0,010 | 0,002 | 0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
0,19 | 0,23 | 0,26 | 0,29 | 0,31 | 0,33 | 0,34 | 0,36 | 0,37 | 0,38 | 0,38 | 0,39 | 0,40 | 0,40 | 0,41 | 0,42 | 0,42 | 0,42 | 0,43 | 0,43 | 0,44 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Время, ч | Относительные ординаты гидрографа при , равном | |||||||||||
| 1 | 1,2 | 1,5 | 2,0 | 2,5 | 3,0 | 3,5 | 4,0 | 4,5 | 5,0 | 5,5 | 6 0 |
1 | 1,0 | 0,99 | 0,81 | 0,43 | 0,26 | 0,12 | 0,07 | 0,05 | 0,03 | 0,03 | 0,0 | 0,0 |
2 | 1,0 | 0,97 | 0,76 | 0,39 | 0,23 | 0,11 | 0,07 | 0,05 | 0,03 | 0,03 | 0,0 | 0,0 |
3 | 1,0 | 0,94 | 0,71 | 0,36 | 0,21 | 0,11 | 0,07 | 0,05 | 0,03 | 0,03 | 0,0 | 0,0 |
4 | 1,0 | 0,91 | 0,66 | 0,33 | 0,19 | 0,10 | 0,06 | 0,04 | 0,03 | 0,03 | 0,0 | 0,0 |
5 | 1,0 | 0,88 | 0,58 | 0,29 | 0,18 | 0,10 | 0,06 | 0,04 | 0,02 | 0,02 | 0,0 | 0,0 |
6 | 1,0 | 0,86 | 0,50 | 0,27 | 0,16 | 0,10 | 0,06 | 0,04 | 0,02 | 0,02 | 0,0 | 0,0 |
7 | 1,0 | 0,84 | 0,42 | 0,24 | 0,14 | 0,09 | 0,06 | 0,04 | 0,02 | 0,01 | 0,0 | 0,0 |
8 | 1,0 | 0,82 | 0,40 | 0,23 | 0,13 | 0,09 | 0,06 | 0,02 | 0,02 | 0,01 | 0,01 | 0,0 |
9 | 1,0 | 0,78 | 0,38 | 0,22 | 0,13 | 0,11 | 0,08 | 0,03 | 0,03 | 0,03 | 0,02 | 0,01 |
10 | 1,0 | 0,74 | 0,40 | 0,22 | 0,14 | 0,15 | 0,10 | 0,05 | 0,08 | 0,04 | 0,12 | 0,08 |
11 | 1,0 | 0,72 | 0,42 | 0,21 | 0,18 | 0,25 | 0,16 | 0,11 | 0,24 | 0,18 | 0,31 | 0,27 |
12 | 1,0 | 0,72 | 0,43 | 0,29 | 0,23 | 0,44 | 0,36 | 0,30 | 0,44 | 0,39 | 0,53 | 0,45 |
13 | 1,0 | 0,71 | 0,45 | 0,36 | 0,35 | 0,65 | 0,69 | 0,54 | 0,73 | 0,64 | 1,00 | 1,00 |
14 | 1,0 | 0,71 | 0,50 | 0,48 | 0,55 | 0,92 | 0,86 | 0,81 | 1,00 | 1,00 | 0,75 | 0,75 |
15 | 1,0 | 0,70 | 0,58 | 0,62 | 0,71 | 1,00 | 1,00 | 1,00 | 0,84 | 0,80 | 0,56 | 0,56 |
16 | 1,0 | 0,72 | 0,63 | 0,78 | 0,94 | 0,93 | 0,88 | 0,83 | 0,63 | 0,69 | 0,41 | 0,40 |
17 | 1,0 | 0,76 | 0,70 | 0,95 | 1,00 | 0,78 | 0,71 | 0,68 | 0,45 | 0,43 | 0,26 | 0,25 |
18 | 1,0 | 0,81 | 0,79 | 1,00 | 0,95 | 0,62 | 0,56 | 0,50 | 0,32 | 0,29 | 0,14 | 0,12 |
19 | 1,0 | 0,84 | 0,88 | 0,96 | 0,82 | 0,45 | 0,39 | 0,35 | 0,20 | 0,15 | 0,06 | 0,04 |
20 | 1,0 | 0,88 | 0,98 | 0,87 | 0,69 | 0,33 | 0,25 | 0,21 | 0,11 | 0,08 | 0,03 | 0,01 |
21 | 1,0 | 0,90 | 1,00 | 0,77 | 0,54 | 0,25 | 0,18 | 0,14 | 0,07 | 0,05 | 0,02 | 0,0 |
22 | 1,0 | 0,94 | 0,98 | 0,66 | 0,44 | 0,18 | 0,14 | 0,10 | 0,04 | 0,03 | 0,01 | 0,0 |
23 | 1,0 | 0,99 | 0,93 | 0,57 | 0,35 | 0,15 | 0,10 | 0,06 | 0,04 | 0,03 | 0,01 | 0,0 |
24 | 1,0 | 1,00 | 0,87 | 0,50 | 0,30 | 0,13 | 0,08 | 0,05 | 0,04 | 0,03 | 0,0 | 0,0 |
Таблица Б.12 - Шкала шероховатости речных русел и пойм
|
|
|
|
Характеристика русел и пойм | |||
Равнинные реки | Полугорные и горные реки | Поймы | |
0,020 | Прямолинейные русла канализированных рек в плотных грунтах с тонким слоем илистых отложений | - | - |
0,025 | Естественные земляные русла в благоприятных условиях, чистые, прямые, со спокойным течением | Искусственные отводы русел, высеченные в скале | Ровная чистая пойма с низкой травой без сельскохозяйственного использования |
0,030 | Гравийно-галечные русла в тех же условиях | Гравийно-галечные русла в благоприятных условиях (чистые, прямые). =0,8‰ - 1,0‰ | Ровная пойма под пашней без посевов и пастбищем с низкой травой |
0,040 | Сравнительно чистые русла постоянных водотоков с некоторыми неправильностями в направлениях струй, неровностями дна и берегов и влечением донных наносов | Земляные русла периодических водотоков (сухих логов) в благоприятных условиях. Правильные хорошо разработанные галечные русла в нижнем течении. =0,8‰ - 1,0‰ | Ровная пойма, занятая зрелыми полевыми культурами, пастбищем с высокой травой и вырубками без побегов, небольшое количество староречий и мелких просек |
0,050 | Значительно засоренные русла больших и средних рек, частично заросшие пли каменистые, с неспокойным течением. Чистые русла периодических водотоков | Значительно засоренные каменистые русла с бурным течением. Периодические водотоки с крупногалечным покрытием ложа. =7‰ - 15‰ | Пойма, поросшая редким кустарником и деревьями (весной без листвы), изрезанная староречьями |
0,065 | Скалистые русла больших и средних рек. Русла периодических водотоков, засоренные и заросшие | Галечно-валунные русла с бурным течением. Засоренные периодические водотоки. =15‰ - 20‰ | Пойма под редким кустарником и деревьями с листвой или вырубками с развивающейся порослью |
0,080 | Речные русла, значительно заросшие, с промоинами и неровностями дна и берегов | Валунные русла в средней и верхней частях бассейна и периодические водотоки с бурным течением и взволнованной водной поверхностью. =50‰ - 90‰ | Поймы, покрытые кустарником средней и большой густоты (весной без листвы) |
0,100 | Русла рек, сильно заросшие, загроможденные стволами деревьев и валунами | Русла водопадного типа преимущественно в верховьях с крупновалунным ложем и бурным течением. =90‰ - 200‰ | Поймы, занятые лесом при уровне ниже ветвей и кустарником средней и большой густоты с листвой |
0,140 | Реки болотного типа (заросли, кочки, во многих местах почти стоячая вода) | Русла с завалами из валунов и обломков скал и валунами. =90‰ - 200‰ | Поймы, покрытые лесом при затоплении ветвей и густым ивняком |
0,200 | - | Русла с завалами из валунов и обломков скал | Глухие, сплошь заросшие, труднопроходимые поймы таежного типа |
Таблица Б.13 - Примерное значение уклона водной поверхности реки вблизи створа в равнинных районах
|
|
|
|
|
Площадь водосбора, км | Уклон водной поверхности реки, ‰, при рельефе местности | |||
| Возвышенности | Увалы | Холмистые равнины | Низменности |
100 | 2,84 | 1,70 | 0,72 | 0,28 |
500 | 1,60 | 0,96 | 0,41 | 0,16 |
1000 | 1,28 | 0,76 | 0,32 | 0,13 |
5000 | 0,70 | 0,43 | 0,18 | 0,07 |
20000 | 0,44 | 0,27 | 0,11 | 0,04 |
50000 | 0,32 | 0,19 | 0,08 | 0,03 |
100000 | 0,25 | 0,15 | 0,06 | 0,03 |
ПРИЛОЖЕНИЕ В
(рекомендуемое)
РЕКОМЕНДАЦИИ ПО ОЦЕНКЕ ПАРАМЕТРОВ ФОРМУЛ ТИПА I
В.1 Для исследуемой реки устанавливают природную зону, в которой расположен бассейн реки, и по картам определяют следующие основные морфометрические характеристики:
- среднюю высоту водосбора (для горных и полугорных районов), м.
В.2 На основе использования данных гидрометеорологических наблюдений выбирают группу гидрологически изученных рек (не менее 10), расположенных в гидролого-климатических условиях, однородных с исследуемым районом. Для выбранных рек подготавливают сводку сведений о морфометрических характеристиках, приведенных в В.1.
В.11 При необходимости в структуру расчетных формул следует вводить дополнительные параметры, учитывающие другие виды естественного и искусственного регулирования максимального дождевого стока рек, а также влияние изменения средней высоты водосбора для полугорных и горных районов. При этом следует сохранить основной принцип разработки структуры формул для расчета поправочных коэффициентов, изложенный в настоящем приложении.
ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(рекомендуемое)
ПОРЯДОК УТОЧНЕНИЯ ОРДИНАТ КРИВЫХ РЕДУКЦИИ ОСАДКОВ И ПАРАМЕТРОВ ФОРМУЛЫ ПРЕДЕЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ
|
|
|
|
|
|
|
|
Номер этапа расчета | Вид расчета | Значения для , мин, равных
| |||||
|
| 5 | 10 | 20 | 40 | … | 1440 |
1 | 0,50 | 0,40 | 0,30 | 0,20 | … | 0,013 | |
2 | - | - | - | 6,88 | … | 622 | |
3 | - | - | - | 4,68 | … | 211 | |
Примечание - При =10, 60, 100, 150, 200 мин расчеты следует производить в том же порядке, что и для =30 мин. |
БИБЛИОГРАФИЯ
[1] Методические рекомендации по учету влияния хозяйственной деятельности на сток малых рек при гидрологических расчетах для водохозяйственного проектирования. - Л.: Гидрометеоиздат, 1966. - 168 с.
[2] Методические указания по оценке влияния хозяйственной деятельности на сток средних и больших рек и восстановлению его характеристик. - Л.: Гидрометеоиздат, 1986. - 130 с.
[3] Рекомендации по статистическим методам анализа однородности пространственно-временных колебаний речного стока. - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 78 с.
[4] Рождественский А.В. Оценка точности кривых распределения гидрологических характеристик. - Л.: Гидрометеоиздат, 1977. - 269 с.
[5] Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик - Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 448 с.
[6] Рождественский А.В., Ежов А.В., Сахарюк А.В. Оценка точности гидрологических расчетов. - Л.: Гидрометеоиздат, 1990. - 276 с.
________________________________________________________________________________________
УДК 556.16 (083.74)
Ключевые слова: гидрологические характеристики, общие положения, инженерные расчеты, проектирование зданий
________________________________________________________________________________________