Расчеты внутригодового распределения стока

Методика расчета внутригодового распределения стока при наличии данных наблюдений

Наиболее простым методом является расчет распределения стока по реальным годам. Из ряда наблюдений выбирается модель из трех реальных лет, характерный по своей водности и распределению стока, с эмпирическими обеспеченностями годового и сезонного стока, близкими к заданным. Распределение стока таких лет принимается в качестве расчетных моделей.

Средний год — с годовым расходом, близким по своему значению к годовому расходу 50%-ной обеспеченности, и с распределением стока по месяцам, близким к определенному распределению за все годы наблюдений.

Многоводный год — год с расходом, близким к годовому расходу 5%-ной обеспеченности, и с наиболее высокими по объему весенним половодьем или дождевыми паводками.

Маловодный год — год с наиболее низкой и продолжительной меженью в течение зимнего или летнего сезона, которая лимитирует водопотребление, и годовым расходом, близким к годовому расходу 95%-ной или другой заданной обеспеченности.

По выбранным характерным годам выписываются в отдельную таблицу средние месячные и годовые расходы воды, которые выражаются в долях или процентах от среднего годового расхода соответствующего года.

Затем с помощью кривых обеспеченностей вычисляют годовые расходы, например, 5; 50 и 95%-ной обеспеченности, и по относительным распределениям реальных лет пересчитывают их в средние месячные расходы, пользуясь формулой.

(4.1).

где Qмр и Qр — средние месячные и годовой расход расчетных лет обеспеченности p%; Qм и Qср — средние месячные и годовой расход характерных лет, принятых в качестве моделей; Kм — относительные значения месячных расходов характерных лет-моделей.

Внутригодовое распределение стока по моделям характерных реальных лет предполагает, что обеспеченности, или вероятности превышения, а точнее, непревышения, запроектированной водоотдачи за год и за лимитирующие период и сезон близки между собой и соответствуют заданной обеспеченности по условиям проектирования. При несложном годовом режиме стока рек требуемая для инженерных расчетов близость обеспеченностей указанных характеристик, как правило, соблюдается.

Если по условиям работы сооружения или режима реки необходима детализация распределения по декадам или даже суткам, то подобным же образом выполняются расчеты с использованием средних декадных или средних суточных расходов реальных рек-моделей вплоть до построения относительных гидрографов-моделей.

Более объективное установление равнообеспеченных значений годового стока и стока за лимитирующие период и сезон достигается методом компоновки сезонов. Этот метод впервые был предложен А. В. Огиевским и разработан для рек Украины Г. И. Швецом. В последующем метод компоновки был усовершенствован и расширен В. Г. Андреяновым применительно к рекам различных физико-географических районов и режимов и к любым задачам проектирования.

Компоновка расчетного внутригодового распределения по методу компоновки заключается в следующем. При наличии данных наблюдения не менее чем за 10 лет каждый год делится на два основных периода — паводочный и меженный, или лимитирующий. Лимитирующий период в свою очередь делится на два сезона — летне-осенний и зимний или осенний и зимний, один из которых наиболее неблагоприятный, или лимитирующий, в отношении использования стока. Продолжительность многоводного периода, например весеннего, устанавливается так, чтобы в его границах помещались половодья всех лет.

По значениям годового стока и стока за отдельные сезоны и периоды каждого года наблюдения строятся эмпирические кривые обеспеченности и определяются статистические параметры этих кривых. Далее при установленных параметрах кривых обеспеченности вычисляются значения стока одной и той же заданной обеспеченности за год., лимитирующие период и сезон. Сток за нелимитирующий период определяется по разнице стока за год и лимитирующий период, а сток нелимитирующего сезона — по разнице между стоком за лимитирующие период и сезон.

Для каждого года, входящего в соответствующую группу водности, средние месячные расходы внутри сезона располагаются в убывающем порядке с указанием календарных месяцев, к которым они относятся. Для всех лет данной группы водности производится суммирование полученных ранжированных рядов средних месячных расходов и сумм средних месячных расходов за сезон. По итоговым данным устанавливается распределение стока по месяцам внутри сезона в процентах от суммарного стока за этот сезон. Полученные значения процентной доли для каждого порядкового номера месяца следует относить к тому календарному месяцу, который встречается наиболее часто.

Метод Андреянова полезен в стадии предварительных расчетов как схема, а затем лимитирующие периоды и сезоны устанавливаются в зависимости от режима конкретной реки и вида ее использования.