1.2.4  Оценка условий затопления земель при прохождении высоких половодий

В  курсовой работе принимается, что в нижнем течении реки во время весеннего половодья происходит затопление земель. В пределы зоны затопления попадает сельский поселок, находящийся в створе 3-3 (см. схему  1.1).  Оценка опасности затопления в этом случае проводится для обеспеченности половодья Рп=0.5% /СНиП 2.01.15-90/.
Для условий учебной работы, принимается, что в заданном створе у реки широкая пойма. Уклон поверхности поймы берется равным уклону реки: Iп = Iр. Для данного створа строится зависимость глубины воды в реке от расходов, учитывая, что во время половодья вода проходит: по руслу реки, глубиной hрусл, и пойме максимальным слоем hп.
Средние значения глубины и ширины русла реки (в курсовой работе) принимаются в зависимости от класса реки: малые реки hрусл = 1-2 м  и  b = 10-60м; средние реки hрусл =3 - 5м   и b = 60-200м;  крупные реки hрусл = 5 - 8 м  и b >200м.
Зависимость расходов воды в реке от глубины строится по формуле Шези, которая записывается для двух участков: речного русла (прямоугольного сечения) и пойменного участка (трапециидальной формы): Q = Qр + Qп. расчетная схема представлена на рис. 1.4.
Речное русло:                          Qр = wр*Rр0.2*1/n
wр= bр*hр                 Rр= wр/(2*hр+bр)              n=0.025
Пойменный участок::             Qп = wп*Rп0.2*1/n
1   wп = (bр +hп/Iп)*hп           Rп = wп/(bр+2*O(hп2 + hп2 / Iп2) )           (1.8)
Ширина затапливаемого пойменного участка для одного берега реки составит:
bп = bр  + 2*hп/Iп
Задаваясь средней глубиной воды в реке h = hр + hп , при известной средней ширине речного русла, рассчитываются значения расходов воды, для участка речного русла , где
h ? hр и участка поймы, где h ? hр. По результатам расчетов строится график зависимости Q = f(h).
1
Рис.1.4   Расчетная схема русла реки и пойменного участка в пределах
зоны затопления
Используя полученные значения строится зависимость ширины затапливаемого участка поймы (для одного берега) b'п от глубины воды на пойме hп (рис.1.5). Данный график позволит определить требуемую высоту дамбы обвалования, зная на каком расстоянии расположены сельские постройки от реки Lсп (в курсовой работе Lсп принимается равным 300м).
Расчетный расход воды в реке во время весеннего половодья определяется по формуле.       
1*Kp%,  м3/с                (1.9)

где hcp  - среднемноголетний слой стока половодья, мм; 
F2       - площадь водосбора подвешенная к створу 3-3, км2 (площадь можно оценить по пропорции F2=F*(Lp-L2-2)/Lp);
Ko     - коэффициент дружности половодья (табл. 1.9);
N - коэффициент учитывающий изменение модуля весеннего стока от площади
водосбора (табл. 1.9).
1
Рис. 1.5  Вид зависимости ширины затапливаемого участка поймы b'п
от глубины воды на пойме hп

 

                                                                                                            Табл. 1.9
Значения параметров N и Ko


Природная зона

N

K0

a  >  1

a = 1…0.5

a  <  0.5

Тундра и лесная зона

Европейская часть РФ 

0.17

0.010

0.008

0.006

Западная Сибирь

0.25

0.015

0.013

0.010

Лесостепь и степь

Европейская часть РФ

0.25

0.030

0.017

0.012

Западная Сибирь

0.25

0.030

0.025

0.017

                  а = Iр/Iт     - параметр, учитывающий тип рельефа.      Iт = 25/1               

      d1      - коэффициент, учитывающий влияние озер на сток половодья:

                                             d1  = 1/(1+С*fоз)
С = 0.2 (если hcp?100мм) и С=0.4 (если hcp<20 мм);
d 2   - коэффициент, учитывающий влияние лесов и болот на сток половодья:
d 2 = 1 - 0.8 * lg (0.05 * fл + 0.1 * fб + 1)

  • - коэффициент, учитывающий несоответствие статистических параметров слоя стока и максимального расхода (табл.1.10).

                                                                                                                    Табл. 1.10

                                                  Значения параметра m

Природная зона

Обеспеченность, %

0.1

0.5

1.0

5.0

Европейская часть РФ 

1.10

1.06

1.00

0.92

Западная Сибирь

1.04

1.02

1.00

0.96

Лесостепь и степь

1.05

1.03

1.00

0.94

Kp% - коэффициент перехода к году заданной обеспеченности. Значение данного коэффициента определяется по таблице табл.1.11 в зависимости от коэффициента вариации слоя стока половодья Сvполов. и коэффициента асимметрии для стока половодья Csполов. В курсовой работе Csполов=2* Сvполов. Коэффициент вариации стока половодья определяется по картам изолиний /1/. Расчетная обеспеченность принимается равной Р=0.5%.
Табл.1.11
Значения коэффициентов Кр% (Сs =2*Сv).


Р,%

Коэффициент изменчивости Сv полов

 

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5           0.6

0.6

0.7

0.8

0.9

1.0

0.1

1.34

1.73

2.19

2.70

3.27

3.87

4.56

5.30

6.08

6.91

0.5

1.28

1.59

1.94

2.32

2.74

3.20

3.68

4.19

4.74

5.30

1.0

1.25

1.52

1.82

2.16

2.51

2.89

3.29

3.71

4.15

4.60

2.0

1.22

1.56

1.73

1.97

2.32

2.59

2.96

3.32

3.68

4.06

Максимальный уровень воды в реке, приводящий к затоплению земель, определяется по кривой связи  расходов воды и глубины воды в реке (рис. 1.6).

1         
Рис. 1.6 Зависимость глубины воды в реке от расходов в створе 3-3

Условия прохождения половодья оцениваются на основе построения гидрографа половодья (рис.1.7). Для этого используются следующие данные: максимальный расход воды расчетной обеспеченностью (Qмах), продолжительность подъема половодья (принимается равной tпод» tп/3) и спада половодья tс = tп - tпод. Продолжительность половодья рассчитывается по формуле:
tп = 38.7 * hp%/(1000*qp%)                                        (1.10)
где  hp% - слой  стока половодья расчетной обеспеченности, мм;
qp% - модуль стока половодья расчетной обеспеченности, м3/с*км2.  1
hp% = hср * Кр%  , мм          qp% =                                     , м3/с*км2
1

 

  1.7 Вид гидрографа половодья для створа 3-3
По гидрографу половодья определяется продолжительность затопления территории tзат., по значению допустимого расхода воды Qдоп.