Построение гидрографов весенних половодий и дождевых паводков

1.

к.г.н., доц. Сикан Александр Владимирович
Российский государственный гидрометеорологический университет
Гидрологические расчеты
Часть II
для студентов V курса РГГМУ
лекция № 4

2.

2

3.

Основные элементы расчетного гидрографа
1.
Слой (h) или объем стока (W) паводка
(половодья)
2.
Максимальный расход (Q)
3.
Общая продолжительность паводка (T)
4.
Продолжительность подъема паводка (tп)
5.
Форма гидрографа
По форме гидрографа различают
единичные и многопиковые паводки .
Форма гидрографа зависит от времени
добегания и изменения во времени
водоотдачи и инфильтрации
3

4.

Коэффициент несимметричности гидрографа
Wп hп
KS
W
h
Коэффициент формы гидрографа
qmax tп
0,0116 h
Коэффициент полноты гидрографа
qmax T
T
0,0116 h
tп
4

5.

Коэффициент формы гидрографа
w1
W
Коэффициент полноты гидрографа
w1
W
5

6.

Для средних и больших рек гидрографы строятся по
среднесуточным расходам воды;
К мгновенным (или срочным) максимумам переходят с
помощью коэффициента K :
Qмгн
K
Qсут
Для малых рек где может наблюдаться большая разница
между мгновенными и среднесуточными расходами
строят гидрограф внутрисуточного хода стока.
6

7.

Для моделирования расчетных гидрографов
применяются следующие методы
Использование наблюденных паводков в качестве
типовых моделей
Применение аналитических уравнений и геометрических
фигур для схематизации гидрографов паводков
Метод изохрон и метод единичного гидрографа
Методы математического моделирования
7

8.

Использование наблюденных паводков в качестве типовых моделей
Максимальный расход, м3 /с
При использовании этого метода выбору расчетного гидрографа-модели
предшествует построение и анализ связи между максимальными расходами
и слоями паводочного стока.
700
600
500
400
300
200
100
0
R² = 0,76
0
50
100
150
200
250
Слой стока за половодье, мм
р. Плюсса – д. Брод; F = 5090 км2
8

9.

Ординаты гидрографа-модели умножаются на коэффициент
QP %
K1
Qmax, м
или
K1*
hP % WP%
hм
Wм
(1)
Если в качестве модели используется гидрограф реки-аналога, то
учитывается разница продолжительности половодья или паводка
Kt
qм,а hP %
hм,а qP %
(2)
ti = ti,м Kt
(3)
Qi = Qi,м K1
(4)
9

10.

Применение аналитических уравнений и геометрических фигур для
схематизации гидрографов паводков
Расчет гидрографа по методу Г.А. Алексеева
y 10
y
1 x 2
a
(1)
x
Ks
Qi
Qp %
(2)
a
ti
xi
tп
Qi QP %10
Зависимость параметра a от Ks и
0,19
0,30
0,21
…
…
…
0,23
0,40
0,32
0,42
1,90
5,11
0,44
2,60
9,41
(3)
1 x 2
a
x
tп
0,0116 h p
(5)
q1%
(4)
10

11.

Пример построения гидрографа по методу Алексеева
120
100
Qmax = 100 м3/с;
80
tп = 18 суток;
60
Ks = 0,36;
40
a = 1,52
20
0
0
10
20
30
40
50
60
11

12.

Метод изохрон
Q1 = f1 h1
h
Q2 = f1 h2 + f2 h1
6
Q3 = f1 h3 + f2 h2 + f3 h1
4
2
Q4 = f1 h4 + f2 h3 + f3 h2
0
1
2
3
4
5
T
Q5 = f1 h5 + f2 h4 + f3 h3
f3
f2
f1
Q6 =
f2 h5 + f3 h4
Q7 =
f 3 h5
Генетическая формула
k i
Qi hi f1 hi 1 f 2 ... h1 f i hk f i k 1
k 1
12