Рождественский А.В., Лобанова А.Г. (ред.) Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений

Подождите немного. Документ загружается.

– 71 –

12. Определение зон затопления для уровней воды различной обеспеченности

го метода изложены, с его обоснованием применительно к решению гидрологи-

ческих задач, в Приложении Д настоящих рекомендаций. Если выбрать незна-

чительный по длине участок реки и принять уровень воды постоянным на этом

участке, тогда с достаточной надежностью можно отождествить имеющиеся на

карте горизонтали с границами затопления (рис. 12.2).

Длина выбираемого участка зависит от уклона воды и шага, с которым на-

ведены горизонтали на карте или плане местности, т.е. от масштаба имеющейся

карты. На картах масштаба 1:25000, как правило, сплошные горизонтали наве-

дены через 5,0 м и пунктирные через 2,5 м; на планах масштаба 1:2000 — сплош-

ные через 1,0 м и пунктирные — через 0,5 м. В общем случае, когда известен

уклон водной поверхности расчетного уровня воды заданной обеспеченности,

или уровня воды определенного паводка или половодья, тогда можно суще-

ственно уточнить и даже расширить наши представления о зонах затопления

на больших территориях.

Рис. 12.2. Схема замены наклонной водной поверхности реки в ступенчатый каскад

–

72 –

Приложение А.

Примеры

А.1. Установление зависимостей параметров распределения

годового стока от факторов его обуславливающих

В настоящем примере рассматривается влияние на параметры годового стока

(среднее, коэффициенты вариации, асимметрии и автокорреляции) таких фак-

торов как площадь водосбора, залесенность, заболоченность, озерность, а также

рассматривается взаимосвязь между параметрами распределения.

Настоящие примеры носят иллюстративный характер и не могут быть непо-

средственно без предварительного анализа и дополнения исходной гидрологиче-

ской информации использованы в практике гидрологических расчетов.

Для этих целей была использована гидрометрическая информация и инфор-

мация по физико-географическим характеристикам водосборов (залесенность,

заболоченность, озерность) для районов Севера и Северо-запада Европейской

территории России (ЕТР).

Методика построения этих зависимостей следующая [Пространственно-

временные, 1988]. Амплитуда колебаний независимой переменной Х (зале-

сенность, заболоченность, озерность) разбивалась на несколько интервалов,

для которых рассчитывалось ее среднее значение. Для каждого интервала

определялись условные параметры распределения зависимой переменной У

(среднее, коэффициенты вариации, асимметрии и автокорреляции) для за-

данных градаций независимой переменной. Таким образом устанавливалась

связь условных средних значений зависимой переменной У и независимой

переменной Х.

Рассматриваемый район включает бассейны рек Балтийского моря, Ладож-

ского и Онежского озер, бассейны рек Онеги, Северной Двины, Мезени и Пече-

ры, относится к зоне избыточного и достаточного увлажнения, характеризуется

большим количеством озер и заболоченных территорий. На формирование ми-

кроклиматических особенностей сказываются факторы подстилающей поверх-

ности, в частности леса, преимущественно елово-лиственные.

В таблице А.1 приведена оценка параметров распределения годового сто-

ка рек Севера и Северо-Запада ЕТР, на основе которой строились и анали-

зировались соответствующие зависимости. Необходимо отметить, что полу-

ченные зависимости параметров распределения годового стока от различных

факторов в данных примерах являются обобщением по достаточно большому

числу водосборов и требуют при расчетах в каждом случае детального ана-

лиза и привлечения гидрометрической информации за все годы наблюдения,

включая самые последние. Подобные зависимости могут рассчитываться

только для естественного стока, не искаженного хозяйственной деятельно-

стью.

Зависимости q

–

=f(A) и C

=f(A), представленные на рисунке А.1 и А.2 (таб-

лица А.1) являются попыткой установить значения предельной минимальной пло-

щади водосбора, при которой нивелируется влияние не климатических факторов.

– 73 –

А.1. Установление зависимостей параметров распределения годового стока…

Таблица А.1. Оценка параметров распределения годового стока по градациям площадей рек Севера и Северо-Запада ЕТР

ΔАNA

–

Cν

–

r(1) σ

νr

0–100 68 34 31 0,92 0,57 8,88 3,72 0,42 0,74 0,34 0,10 0,30 0,11 0,53 0,61 1,14 1,32 0,19 0,25 1,33 –0,08

100–200 26 147 29 0,20 0,41 8,87 2,65 0,30 –0,47 0,36 0,23 0,65 3,47 0,51 1,05 2,05 3,13 0,06 0,27 4,59 0,11

200–300 32 254 32 0,13 –0,02 9,11 3,13 0,34 0,70 0,31 0,11 0,34 2,32 0,43 0,63 1,46 1,02 0,14 0,21 1,50 0,21

300–400 23 349 33 0,09 0,22 9,73 3,12 0,32 1,17 0,27 0,06 0,24 0,61 0,31 0,56 1,81 –0,16 0,07 0,24 3,33 0,52

400–500 22 448 25 0,06 –0,33 9,68 2,41 0,25 0,70 0,29 0,09 0,33 0,86 0,52 0,48 0,92 0,33 0,10 0,28 2,85 0,75

500–600 42 632 75 0,12 0,12 9,31 1,53 0,17 –0,63 0,30 0,13 0,45 4,48 0,45 0,89 1,98 3,38 0,11 0,18 1,62 –0,48

750–1000 35 874 77 0,09 –0,11 9,63 2,16 0,22 0,56 0,27 0,06 0,21 –0,25 0,31 0,45 1,45 0,12 0,10 0,20 2,11 –0,52

1000–1250 31 1123 78 0,07 0,12 9,50 2,47 0,26 –0,06 0,27 0,08 0,28 –0,01 0,38 0,44 1,16 0,04 0,08 0,24 2,99 –1,20

1250–1500 23 1374 82 0,06 0,05 9,37 4,35 0,46 3,57 0,28 0,06 0,22 –0,56 0,45 0,43 0,95 0,51 0,08 0,23 3,02 –0,69

1500–2000 34 1725 146 0,09 0,10 10,3 3,66 0,36 3,76 0,25 0,06 0,25 –0,30 0,42 0,61 1,45 –0,18 0,09 0,21 2,50 –0,52

2000–2500 25 2232 150 0,07 0,23 10,2 3,13 0,31 1,24 0,23 0,06 0,29 0,27 0,28 0,52 1,82 1,08 0,12 0,22 1,92 0,61

2500–3000 15 2847 115 0,04 –1,10 9,69 2,66 0,27 0,64 0,23 0,07 0,29 0,74 0,33 0,47 1,44 0,58 0,02 0,19 7,82 –0,35

3000–3500 10 3206 185 0,06 0,66 8,45 1,89 0,22 0,12 0,24 0,06 0,24 –0,04 0,10 0,48 4,66 0,18 0,16 0,19 1,18 –1,33

3500–4000 10 3726 205 0,06 0,25 11,2 4,56 0,41 2,66 0,22 0,05 0,24 0,73 0,28 0,73 2,57 –0,77 0,09 0,23 2,44 0,58

4000–4500 11 4217 147 0,04 –0,28 12,0 6,05 0,50 3,00 0,20 0,04 0,22 0,28 0,07 0,41 6,28 –0,62 0,00 0,23 282 –0,09

4500–5000 12 4819 166 0,03 –1,15 11,2 4,04 0,36 3,12 0,19 0,04 0,22 0,80 0,16 0,48 3,00 –0,22 0,00 0,18 175 0,06

5000–5500 6 5207 134 0,03 1,88 6,28 3,78 0,60 1,14 0,33 0,09 0,27 0,81 0,69 0,51 0,73 –0,43 0,33 0,22 0,67 0,32

5500–15000 62 8925 2994 0,34 0,54 9,66 4,08 0,42 1,83 0,23 0,07 0,30 0,79 0,26 0,47 1,84 –0,42 0,11 0,22 2,02 –0,29

15000–25000 25 19044 3055 0,16 0,25 8,78 1,86 0,21 –0,20 0,21 0,05 0,25 –0,04 0,44 0,64 1,47 –1,16 0,21 0,21 1,02 –0,67

25000–35000 11 29218 3313 0,11 0,83 10,6 3,51 0,33 1,86 0,21 0,04 0,20 0,33 0,31 0,47 1,49 –0,74 0,15 0,13 0,90 –0,32

–

74 –

Приложение А. Примеры

Анализ этих зависимостей показывает, что в зоне избыточного увлажнения величи-

на среднего многолетнего модуля стока уменьшается при площадях менее 1000 км

Показателем уменьшения среднего стока рек с площадями менее 1000 км

, возмож-

но, является неполное дренирование подземных вод в пределах своих бассейнов.

Зависимость коэффициентов вариации С

от площади водосбора характери-

зуется его уменьшением с увеличением площадей водосбора в данном случае до

площадей около 4000 км

Рассмотрим зависимость коэффициентов вариации C

от водности для ис-

следуемого района, т.е. от модулей среднего годового стока q

–

л/с км

(Рису-

нок А.3). Изменение для зоны достаточного увлажнения изменяется от 0,40 до

0,20 при увеличении среднего многолетнего стока от 8,8 л/с км

до 12 л/с км

, т.е.

коэффициенты вариации уменьшаются с увеличением водности.

На рисунок А.4 представлена зависимость коэффициента асимметрии С

от

водности района q

–

л/с км

. С увеличением среднего годового стока уменьшается

коэффициент асимметрии.

Рассмотрим влияние на годовой сток таких факторов, как залесенность и за-

болоченность.

Влияние леса на параметры годового стока выражается в том, что с одной

стороны он увеличивает испарение через транспирацию, поглощая влагу из по-

чвы; осадки задерживаются на кронах деревьев и увеличивается испарение этих

осадков. С другой стороны, растительный покров уменьшает испарение с по-

чвы. Кроме того, лес активно участвует в перераспределении поверхностного и

подземного стока вследствие изменения водопроницаемости и шероховатости

поверхности водосборов. При построении зависимости q=f(f

лес.

) не было воз-

можным учесть расположение лесов на водосборах, а учитывалось только их ко-

личество в процентном отношении к площади водосборов.

Анализ рисунка А5 (таблица А.2) показывает, что с увеличением залесенно-

сти водность увеличивается во всем диапазоне. Зависимость не является линей-

ной, угол наклона линии до 50% выше, далее эта зависимость более пологая.

Анализ зависимости коэффициента вариации С

от залесенности водосборов

(Рисунок А.6) показывает, что с увеличением залесенности водосбора значения

уменьшаются, что говорит о невелирующем эффекте леса, т.е. в многоводные

годы сток накапливается в виде подпочвенной влаги, а в маловодные годы она

отдается.

На рисунке А7 представлена зависимость коэффициентов асимметрии от за-

лесенности водосборов. Можно сказать, что для данного района установить та-

кую зависимость не представилось возможным. Это связано с точностью опреде-

ления коэффициентов асимметрии, которая невелика.

Анализ зависимости характеризующей влияние болот на водность и из-

менчивость годового стока (Таблица А.3 и рисунки А.8, А.9) показывает, что с

увеличением заболоченности средние многолетние модули стока уменьшаются,

коэффициенты вариации увеличиваются. Влияние болот неоднозначно. С одной

стороны они являются аккумуляторами влаги, конденсируют ее в микропони-

жениях, растительность на болотах способствует некоторому увеличению осад-

ков по сравнению с открытыми территориями, с другой стороны с заболоченных

территорий может происходить более интенсивное испарение по сравнению с

открытыми территориями.

– 75 –

А.1. Установление зависимостей параметров распределения годового стока…

Таблица А.2. Оценка параметров распределения годового стока по градациям

средних многолетних значений модулей стока рек Севера и Северо-Запада ЕТР

Δq

–

Cν

–

r(1) σ

νr

2–3 3 2,63 0,23 0,09 –1,36 0,49 0,22 0,44 1,29 0,54 0,48 0,88 1,60 0,46 0,30 0,66 –1,10

3–4 3 3,48 0,27 0,08 –1,39 0,40 0,07 0,17 1,24 0,43 0,65 1,52 1,71 0,28 0,49 1,75 –1,39

5–6 30 5,57 0,26 0,05 –0,28 0,34 0,07 0,21 0,43 0,45 0,40 0,88 1,00 0,27 0,23 0,85 0,15

6–7 40 6,49 0,28 0,04 0,02 0,32 0,06 0,18 0,83 0,30 0,51 1,69 –0,84 0,21 0,18 0,87 –1,80

7–8 56 7,56 0,28 0,04 –0,62 0,30 0,07 0,22 0,94 0,32 0,62 1,94 0,10 0,14 0,22 1,59 –0,47

8–9 100 8,53 0,31 0,04 0,12 0,27 0,07 0,26 0,62 0,37 0,54 1,45 –0,34 0,10 0,25 2,39 –0,31

9–10 98 9,49 0,31 0,03 –0,08 0,25 0,07 0,28 0,95 0,37 0,52 1,43 0,17 0,12 0,20 1,67 –0,10

10–15 169 11,32 1,11 0,10 0,10 0,24 0,13 0,53 5,42 0,42 0,73 1,76 3,30 0,06 0,21 3,53 –0,19

15–20 22 16,99 1,62 0,10 0,50 0,18 0,04 0,20 1,10 0,27 0,13 1,58 –0,20 0,01 0,23 19,6 0,48

20–25 3 23,54 0,14 0,01 –19,4 0,20 0,07 0,38 1,70 0,59 0,26 0,44 –1,05 0,14 0,39 2,78 1,72

Таблица А.3. Оценка параметров распределения по градациям коэффициента вариации

годового стока рек Севера и Северо-Запада ЕТР

ΔСv N

–

r(1) σ

νr

0,1–0,2 137 0,17 0,02 0,13 –0,56 0,23 0,48 2,12 0,08 0,03 0,25 8,85 0,23

0,2–0,3 242 0,25 0,03 0,11 –0,29 0,30 0,48 1,60 –0,28 0,12 0,20 1,75 –0,27

0,3–0,4 125 0,34 0,03 0,08 0,29 0,52 0,51 1,00 0,06 0,16 0,21 1,29 –0,45

0,4–0,5 19 0,45 0,03 0,07 0,49 0,92 0,81 0,89 1,16 0,25 0,25 1,02 –0,10

0,5–0,6 7 0,54 0,02 0,03 0,99 0,82 0,53 0,65 –0,17 0,25 0,21 0,82 1,27

–

76 –

Приложение А. Примеры

Таблица А.4. Оценка параметров распределения по градациям залесенности рек Севера и Северо-запада ЕТР

Δf

лес

Δf

–

лес

–

r(1) σ

0–5 3.17 6 10,50 1,58 0,03 0,26 0,09 0,04 0,20 0,35 –0,27 0,16 0,24 0,34

5–10 8,43 7 10,61 5,57 0,61 0,30 0,10 –0,62 0,31 0,38 –0,69 0,08 0,21 –0,77

20–25 23,29 7 6,43 2,64 0,46 0,37 0,17 1,82 0,38 0,20 –0,11 0,13 0,31 1,07

25–40 33,63 38 7,37 3,71 2,76 0,34 0,08 0,31 0,47 0,51 0,46 0,21 0,22 0,12

40–55 49,91 35 9,01 4,42 3,43 0,30 0,07 –0,61 0,33 0,42 1,31 0,16 0,23 –0,45

55–70 63,1 104 9,40 4,18 2,78 0,28 0,07 1,02 0,48 0,55 0,42 0,21 0,21 –0,48

70–85 78,42 151 9,75 2,17 1,09 0,29 0,13 5,35 0,42 0,71 3,51 0,10 0,19 –0,19

85–100 91,84 147 10,27 2,21 1,36 0,22 0,07 1,68 0,30 0,61 0,69 1,26 1,66 3,53

Таблица А.5. Оценка параметров распределения по градациям заболоченности рек Севера и Северо-запада ЕТР

Δf

N Δf

–

Cν

–

r(1) σ

νr

10–20 92 14,9 2,81 0,19 0,39 9,72 2,78 0,29 3,30 0,27 0,11 0,40 4,10 0,41 0,65 1,58 4,16 0,12 0,21 1,87 –0,54

20–30 32 25,1 2,58 0,10 –0,30 9,37 2,63 0,29 0,27 0,29 0,08 0,27 1,08 0,35 0,36 1,01 0,33 0,06 0,18 2,76 –0,48

30–40 13 36,5 3,43 0,09 –0,67 9,00 2,66 0,30 –1,31 0,31 0,15 0,49 1,98 0,45 0,78 1,73 0,89 0,08 0,29 3,44 0,84

40–50 6 44,2 3,43 0,08 1,03 8,44 2,77 0,33 –1,74 0,28 0,09 0,34 –0,28 0,49 0,77 1,59 2,20 –0,08 0,16 –1,85 0,08

50–60 3 55,3 2,08 0,04 –1,42 9,41 0,80 0,09 –0,86 0,29 0,06 0,20 –1,57 0,33 0,31 0,96 –1,48 –0,07 0,28 –4,29 –1,43

– 77 –

А.1. Установление зависимостей параметров распределения годового стока…

Рис. А.1. Зависимость средних многолетних модулей годового стока

от площадей водосборов рек Северо-запада и Севера России

Рис. А.2. Зависимость коэффициентов вариации годового стока

от площадей водосборов рек Северо-запада и Cевера России

–

78 –

Приложение А. Примеры

Рис. А.3. Зависимость коэффициентов вариации от средних

многолетних значений модулей годового стока рек Северо-запада и Севера ЕТР

Рис. А.4. Зависимость коэффициентов асимметрии от средних многолетних

значений модулей годового стока рек Северо-запада и Севера ЕТР

– 79 –

А.1. Установление зависимостей параметров распределения годового стока…

Рис. А.5. Зависимость коэффициентов автокорреляции от средних

многолетних значений модулей годового стока рек Северо-запада и Севера ЕТР

Рис. А.6. Зависимость коэффициентов асимметрии от коэффициентов

вариации годового стока рек Северо-запада и Севера ЕТР

–

80 –

Приложение А. Примеры

Рис. А.7. Зависимость коэффициентов автокорреляции от коэффициентов

вариации годового стока рек Северо-запада и Севера ЕТР

Рис. А.8. Зависимость средних многолетних модулей годового стока

от залесенности водосборов рек Северо-запада и Севера ЕТР