Оценка максимальных расходов и уровней воды рек Заилийского Алатау Каскелен и Малая Алматинка в нижнем течении

Максимальный модуль притока А = q_o при F > 0 и r = д = 1. Значения А изменяются в значительных пределах в зависимости от высоты и орографии местности.

Опубликованных данных о средних высотах и площадях водосборов для расчетных створов, которые прежде всего необходимы для определения максимальных расходов весеннего половодья, не имеется, поэтому эти характеристики были нами определены с использованием топоосновы М 1:100000. Слой стока половодья, обеспеченностью 1 % определен с использованием средней высоты водосборов по зависимостям, построенным для бассейна р. Малая Алматинка; для притоков реки с площадями водосборов менее 100 км² и для бассейнов рек северного склона Илейского Алатау (за исключением бассейнов рек Большая и Малая Алматинки) по данным из [7]. Коэффициент К₀ определен по зависимости lg К₀ = f (lg Нср).

Показатель n, характеризующий редукцию коэффициента дружности половодья находится по формуле:

n = 0,50 - 0,1 Hср. , (2)

где Нср. - в км.

Далее по формуле (1) вычисляем q_1%, л/(сЧкм²) и находим

Q_{1% max} = q_1% Ч F, м³/с. (3)

Используя коэффициент перехода от Q_1% и h_1% к расходам и слоям других обеспеченностей, получили их значения.

Расчет максимальных (срочных) расходов дождевых паводков на реках района исследования при отсутствии рек-аналогов производился по редукционной формуле:

, (4)

где Q_p% - максимальный расход расчетной обеспеченности (срочный), м³/с; q₂₀₀, м³/(сЧA км²) - модуль максимального срочного расхода воды, ежегодной вероятности превышения Р, равной 1 % при д = д₂ = д₃ = 1, приведенный к площади водосбора 200 км². Для бассейнов горных рек значения параметров q₂₀₀ дополнительно приведены к средней высоте водосбора Нср. = 2000 м; _р% - переходный коэффициент от максимальных мгновенных расходов воды вероятностью 1 % к максимальным расходам другой вероятности превышения; n - коэффициент редукции модуля максимального срочного расхода с увеличением площади водосбора; д - коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды проточными озерами; д₂ - коэффициент, учитывающий снижение максимального расхода воды вследствие заболоченности; д₃ - коэффициент, учитывающий изменение параметра q₂₀₀ с изменением средней высоты водосбора в горных районах; определяется он по данным гидрологически изученных рек; А - площадь водосбора, км².

В качестве основного параметра формулы используется модуль максимального стока при некотором фиксированном значении площади (в данном случае 200 км²), поскольку определить эту величину по экспериментальным данным можно более надежно, чем обычно используемый элементарный модуль стока. Параметр q₂₀₀ меньше зависит от показателя степени редукции n, что приводит к его более плавному изменению по территории.

q₂₀₀ = q_1% / (F/200)ⁿ Чд_. Ч д_2. Чд₃ , (5)

где q_1% - максимальный модуль стока 1 % обеспеченности, определяемый по ряду наблюдений.

Коэффициент д₃ определяется для рек с высотой водосбора от 100 м и более с использованием зависимости q₂₀₀ = f(Hср).

Для расчета максимальных (срочных) расходов дождевых паводков была применена также формула предельной интенсивности стока, приводимая в [7].

Формула имеет вид:

, (6)

где Q_1% - максимальный (срочный) расход 1 % обеспеченности - сборный коэффициент максимального стока; - показатель редукции интенсивности осадков за расчетное время ф; Н_1% - максимальный суточный слой осадков обеспеченностью 1 %; F - площадь водосбора, км².

₍₎ = (7)

где

₍₎ =; (8)

Нр - суточный слой осадков обеспеченности Р; - слой осадков той же обеспеченности за расчетное время ; Н_1% - максимальный суточный слой дождя, обеспеченностью 1 %.

В таблице 2 приведены максимальные расходы 1 % обеспеченности, полученные по всем вариантам расчетов. В результате анализа методов расчетов и данных таблицы 2 для определения максимальных горизонтов высоких вод (ГВВ) различной обеспеченности, приняты средние значения из максимальных расходов весеннего половодья и дождевых паводков, полученных по редукционной формуле (4).

Конечной целью данной работы являлось получение уровней воды при максимальных расходах воды различной обеспеченности.

Для построения теоретических кривых расходов воды Q = f(H) гидравлическим методом в расчётных створах расход при каждом горизонте в створе определяется по площади живого сечения и средней скорости, вычисленной с применением формулы Шези.

Использованная для расчетов в данной работе формула имеет вид:

(9)

где - Q - расход воды при расчётном уровне, м³/с; w - площадь поперечного сечения, м², С - коэффициент Шези, м^0,5/с; h_ср -средняя глубина, м; J - продольный уклон водной поверхности в долях единицы; n - коэффициент шероховатости.

Площади поперечных сечений в расчётных створах взяты по данным их нивелирования. Значения коэффициента шероховатости для русла определены для подавляющего количества створов по результатам измерений расходов воды гидрометрической вертушкой в расчетных створах. Коэффициенты шероховатости поймы подобраны по таблице Срибного М.Ф., приведенной в [9], с использованием результатов произведенных рекогносцировочных обследований.

Таблица 2 - Максимальные расходы воды 1 % обеспеченности, полученные различными методами

Кривые Q = f(H) построены гидравлическим методом отдельно для русла, поймы и суммарные. В качестве примера они приведены на рисунке 3. Максимальные расходы при разных уровнях воды находились по теоретическим кривым Q = f(H), как суммы расходов, протекающих через пойму и русло.

В таблице 3 приведены максимальные горизонты высоких вод (ГВВ), которые определены по построенным теоретическим кривым Q = f(H) при расходах соответствующей обеспеченности.

В результате расчетов максимальных расходов при отсутствии данных наблюдений по формулам можно сделать вывод, что получить при этом надежные данные невозможно без дополнительных проработок и выявления ряда региональных зависимостей для конкретных условий. Например, при расчетах Q_макс. дождевых паводков по редукционной формуле с использованием карты q₂₀₀ , расход получается значительно завышенным. Поэтому существенное внимание было уделено определению модуля максимального расхода, приведенного к площади 200 км² и высоте 2000 м абс., для рассматриваемых условий.

Рисунок 3. Расчетные значения максимальных уровней воды различной обеспеченности, полученные по кривой расходов Q=f(H) для расчетного створа №4

При выполнении данных полевых исследований и камеральных расчетов были учтены основные требования СНиПа 2.01.14-83 [8].

Приведенные результаты исследований максимальных расходов воды в нижнем течении рек Малая Алматинка и Каскелен при отсутствии данных наблюдений и ограниченной информации получены впервые и могут быть использованы в дальнейшем при гидрологических и водохозяйственных расчётах, как для бассейнов рек, находящихся в данном районе, так и для рек, находящихся в аналогичных физико-географических условиях.

Таблица 3 - Максимальные горизонты высоких вод (ГВВ) различной обеспеченности рек исследуемого района в расчетных створах

Список использованных источников

1. Ресурсы поверхностных вод СССР. Гидрологическая изученность. Бассейн оз. Балхаш. - Л.: Гидрометеоиздат, 1967. - Т.13, вып.2. - 304 с.

2. Кендалл М., Стьюарт А. Теория распределений. - М.: Наука, 1966. - 587 с.

3. Мазур. Л.П., Сагынгали З.К. Формирование и расчет максимальных расходов воды рек Казахстанского Алтая // Вестник КахНУ, сер. географ. -№1(18). - 2004. - С. 87-92.

4. Методические рекомендации по составлению справочника по водным ресурсам СССР. - Л.: ВНИГЛ, 1962. - Вып.7, ч.1. - 108 с.

5. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. - 447 с.

6. Рекомендации по проектированию противоселевых защитных сооружений. - М., 1985. - 110 с.

7. Ресурсы поверхностных вод СССР. Центральный и Южный Казахстан. Бассейн оз. Балхаш. - Л.: Гидрометеоиздат, 1970. - Т.13, вып. 2. - 645 с.

8. СНиП 2.01.14-83. Государственный комитет по делам строительства. М., 1985.

9. Орлова В.В. Гидрометрия. Л.: Гидрометеоиздат, 1974. - 414 с.

Размещено на Allbest.ru