Для акумуляції паводкового стоку в руслі і заплаві, а також для визначення ступеню трансформації максимальних витрат при проектуванні водосховищ, мостів та інших гідротехнічних споруд на річках і заплавах необхідно знати гідрограф можливого притоку води весняної повені, або дощових паводків.
Розрахунковим називається такий гідрограф, який відповідає розрахунковій забезпеченості максимальної витрати та об’ємові.
Основними елементами розрахункового гідрографа являються:
· тривалість повені і тривалість підйому максимальних витрат - Т.
Гідрограф річного стоку потрібно розраховувати за рівнозабезпеченими значеннями максимальної витрати води і об’єму стоку. Розрахункові гідрографи стоку річок для весняної повені визначаються за середньодобовими витратами води, для дощових паводків – за миттєвими витратами води.
В курсовій роботі розрахунковий гідрограф будується для того випадку, де більша максимальна витрата і об’єм стоку. При приблизно однакових розрахункових витратах за розрахунковий гідрограф приймається гідрограф сформований більшим об’ємом.
Перехід від миттєвого розрахункового максимуму QР% до середньодобового QР%сер ведеться за допомогою коефіцієнта Кτ по співвідношенню
Кτ = QР% /QР%сер , (31)
Значення Кτ для різних природних зон наведено в таблиці 14.
Форма гідрографа залежить від розподілу з часі водовіддачі талих або дощових вод і від морфометричних характеристик басейну, які впливають на швидкість стікання води та природну зарегульованість стоку. Форма гідрографа в кожному випадку залежить від співвідношення між тривалістю добігання τ і тривалістю водовіддачі tВ. При τ > tВ форма гідрографа зв’язана з розподілом в часі водовіддачі, а при τ < tВ- в основному зумовлена морфометричними характеристиками басейну.
Через різноманітність ходу водовіддачі гідрографи стоку мають різну конфігурацію. У гідрологічних розрахунках приймають типову або розрахункову форму гідрографа, яка найбільш ймовірна для повені або паводка даної забезпеченості і найбільш несприятлива для зменшення водосховищем максимальних витрат води.
Для схематизації гідрографів повеней і паводків Г.О. Алєксєєв застосував рівняння
, (32)
де Y = Qі / Qмакс - ординати розрахункового гідрографа виражені в частках середньодобової максимальної витрати води розрахункової забезпеченості; X = tі / tп - абсциса розрахункового гідрографа, виражена в частках умовної тривалості підйому паводка tп.
Формула 32 розкладена в таблиці 15.
Розрахунок проводять у такому порядку:
1. Визначають наближено коефіцієнт несиметричності гідрографа (КS) в залежності від площі водозбору (який приймається наближено в залежності від площі водозбору: при F < 500 км2 - 0,44 – 0,33; при 500 < F< 5000 – 0,33-0,25; при F>5000 - 0,25-0,19)
2. 3а визначеним значенням КSіз таблиці 15 виписують відносні координати розрахункового гідрографа Хі і Уі а також коефіцієнт форми гідрографа λ.
3. Абсолютні ординати розрахункового гідрографа визначають за формулою
, (33)
де Qр%сер - максимальна середньодобова витрата розрахункової забезпеченості, яка для дощових паводків співпадає з миттєвою витратою, а для весняної повені визначається за формулою
, (34)
Величина перехідного коефіцієнта Кτ приймається за таблицею 14
4. Абсолютні абсциси - розраховуються за формулою
, (35)
tп – тривалість підйому весняної повені визначається за формулою
, (36)
де hр% - шар стоку розрахункової повені, мм; qр% - модуль максимального стоку (м3/с*км2), λ – коефіцієнт форми гідрографа, (приймається за табл. 15)
Побудова розрахункового гідрографа
Дано: Максимальна миттєва витрата весняної повені р. Турія - м. Ковеля Q2%= 136м3/с; площа водозбору A = 1480 км2.
Необхідно: Обчислити координати та побудувати розрахунковий гідрограф весняної повені 2%-ної забезпеченості.
Приймемо коефіцієнт несиметричності гідрографа КS = 0,31, якому відповідає l = 0,7 .