Речной сток, норма стока и способы их определения

К основным характеристикам речного стока относятся: расход воды, объем стока, модуль стока, слой стока и коэффициент стока.

Расходы воды за год вычисля­ются как среднее арифметиче­ское значение из средних суточных расходов воды, измеряемых в течение года.

Все остальные характеристики речного стока, используемые в гидро­логических исследованиях и расчетах, по сути, являются производными от соответствующих расходов воды. Наиболее часто употребляемые характеристики речного стока:

Объем стока W (м³, км³) - количество воды, стекающей с во­досбора за какой-либо интервал времени (сутки, месяц, год и т. д.), определяется по формуле

W = QT, (10)

где Q— средний расход за расчетный период времени, Т— число се­кунд в том же периоде времени.

Модуль стока М [л/(с-км²)] или q [м³/(с-км²)] - количество воды, сте­кающей с единицы площади водосбора в единицу вре­мени,— определяется по формуле

M = Q * 10³/F или q = Q/F, (11)

где F - площадь водосбора, км²; 10³ - переводной коэффициент из метров кубических в литры.

Слой стока Y (мм) или h (мм) – слой воды в мм, равномерно распределенный по площади F и стекающий с водосбора за некоторый промежуток времени Т:

Y = W/F= QT/F, (12)

где 10³ - коэффициент размерности; Т - число секунд в расчет­ном периоде.

Коэффициент стока а - отношение слоя стока к количеству выпав­ших на площадь водосбора осадков, обусловивших возник­новение стока, - определяется по формуле а = у/х, (13)

где у - слой поверхностного стока, мм; х - атмосферные осадки за тот же промежуток времени, мм.

если годовые значения расхода воды, объема стока и модуля стока имеют значения за много лет, то среднее из них называют нормой и соответ­ственно обозначают Q₀, W₀, M₀, Y₀. Они рассчитываются как среднеарифме­тические значения измерений за n лет.

Если под влиянием изменения климатиче­ских условий или антропогенных факторов (создание водохрани­лищ, вырубка лесов и т. д.) изменятся средние количе­ства осад­ков и испарения для данного географического ландшафта, то из­ме­нится и норма годового стока.

Нормы годового стока широко используются при водохозяйственном проектировании гидроэлектростанций, мостов, объектов водоснабжения, систем орошения, обеспечении судоходства и прогнозировании чрезвычайных ситуаций. Они опре­деляют потенциальные водные ресурсы речного бассейна или района.

На практике при определении вышеназванных величин приходится встречаться с тремя случаями:

ü имеется длинный ряд фактических измерений;

ü имеется ограниченный ряд фактических измерений;

ü отсутствуют наблюдения.

Согласно нормативным документам (СНиПам), определение величин годового стока производится как среднеарифметическое из ряда наблюдений такой продолжительности, при которой средняя квадратичная ошибка не превышает 5 %. Для оценки полноценности рядов или расчета количества необходимых лет наблюдений, используют значения коэффициента вариации и среднеквадратичной ошибки выборки данных за n лет.

Коэффициент вариации

(14)

где k - модульный коэффициент или х_i / х₀; n – количество среднегодовых значений в оцениваемом ряду.

Относительная среднеквадратичная ошибка

(15)

Число n лет наблюдений находится по формуле

(16)

Количество лет наблюдений, при довольно часто используемых в расчетах

δ₀ = 3 и 5 %, приведено в таблице 4.1.

Таблица 4.1.

	V
0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,8
δ0= 5%
δ0= 3%

Только при достаточно длинном ряде наблюдений можно получить норму стока со сравнительно небольшими ошибками. При коэффициентах вариации, приближающихся к единице, продолжительность необходимых наблюдений составляет сотни лет. На практике такие ряды наблюдений встречаются крайне редко.

Если наблюдения за стоком отсутствуют, коэффициент вариации находится согласно СНиП 2.01.14-83 "Определение расчетных гидрологических характеристик" по специальной Карте коэффициента вариации годового стока. Однако точность определения коэффициента вариации в этом случае заметно ниже. Если при гидрологических изысканиях имеется непродолжительные ряды данных на конкретной реке (6 – 15 лет), то возможно использование метода аналогий. В этом случае река – аналог должна иметь:

ü длинный ряд наблюдений за стоком;

ü схожие климатические и физико-географические условия;

ü близкие с изучаемой рекой размеры площади и среднюю высоту бассейна;

ü долговременный средний сток реки-аналога и сток изучаемой реки должны иметь линейную связь, отвечающую коэффициенту корреляции 0,7 – 0,8.

Дата добавления: 2015-04-30