Расчет характеристик ливневых осадков (кривых редукции и профилей дождя)

1. Расчеты ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ, ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ И МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ДЛЯ ЦЕЛЕЙ СТРОИТЕЛЬНОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ ТЕМА №2.

к.г.н., доц. Клименко Дмитрий Евгеньевич
РАСЧЕТЫ ГИДРОФИЗИЧЕСКИХ,
ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ И
МЕТЕОРОЛОГИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
ДЛЯ ЦЕЛЕЙ СТРОИТЕЛЬНОГО
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
ТЕМА №2.
РАСЧЕТ ХАРАКТЕРИСТИК ЛИВНЕВЫХ ОСАДКОВ (КРИВЫХ
РЕДУКЦИИ И ПРОФИЛЕЙ ДОЖДЯ)

2.

Нормативная база
2

3.

Немного теории
3

4.

Немного теории (соотношение сумм осадков за
метеорологические сутки и за некалендарные 24 часа)
4

5.

1. Расчет суточного максимума осадков
5

6.

2. Расчеты параметров «профиля» дождя
Для расчета профиля дождя на первой стадии работы проводится выборка
годовых максимумов интенсивности осадков по данным плювиографа о наиболее
сильных (> 10 мм) дождях за интервалы времени 10, 15, 20, 30, 60, 120, 240, 360,
480, 960, 1440 (сутки), 2160, 2880, 4320, 5760, 7200, 8640, 10080 (7 суток) минут в
заданном пункте за период не менее 30 лет. Данные временные интервалы
связаны с различным временем дотекания дождевой воды до коллектора с
различных частей дренируемой территории.
За каждый год для каждого интервала продолжительности выбирается один
максимум интенсивности из всех дождей данного года. Таким образом,
формируются ряды годовых максимумов интенсивности для каждого временного
интервала.
Следующим этапом работ является выбор оптимального статистического
распределения,
позволяющего
наиболее
точно
определить
значения
интенсивности осадков за указанные временные интервалы, возможные 1 раз в 2,
5, 20, 30, 100, 200 лет. Проведенные исследования показали, что эту задачу
можно решить с помощью пакета программ STATISTICA. Наиболее подходящими
распределе-ниями чаще всего оказываются логнормальное распределение,
трехпараметрическое гамма-распределение, распределение Пирсона III типа, а
также распределения экстремальных величин (Гумбеля или Фреше).
6

7.

2. Расчеты параметров «профиля» дождя
На основании полученных рядов годовых максимумов интенсивности осадков
в
различные
временные
интервалы
с
использованием
выбранного
статистического распределения рассчитываются значения интенсивности осадков
с обеспеченностями 50, 80, 95, 96,7, 99 и 99,5 %. Выбор соответствующей
обеспеченности зависит от характера объекта, условий расположения
коллектора, а также последствий, которые могут быть вызваны выпадением
дождей, превышающих расчетные. В качестве примера в таблице 5.22
представлены интенсивности дождей и количества осадков за указанные
интервалы времени в Санкт-Петербурге, полученные по указанной методике.
Верхние части таблицы содержат значения интенсивности, а нижние — суммы
осадков, полученные умножением соответствующих значений интенсивности на
длительность интервала времени. Рассчитанные таким образом суммы осадков
служат основой для построения теоретического профиля дождя, характерного для
данного района.
7

8.

2. Расчеты параметров «профиля» дождя
8

9.

3. Последовательность расчетов кривых редукции дождя
Обработка данных плювиографа (Златоуст)
год
дата
Златоуст
1961
26.июн
время (ч.м.)
15:35
15:41
15:43
15:44
15:47
15:50
16:02
16:05
16:07
16:11
16:16
16:19
16:39
16:41
количество осадков
от начала дождя,
мм
0,0
1,3
3,1
3,2
4,6
4,8
4,8
5,0
5,4
6,0
8,8
9,6
9,8
10,1
интенсивность
дождя за интервал
времени, мм/мин
0,22
0,90
0,10
0,47
0,07
0,00
0,07
0,2
0,15
0,56
0,27
0,01
0,15
Время
(мин)
0
6
8
9
12
15
27
30
32
36
41
44
64
66
9

10.

3. Последовательность расчетов кривых редукции дождя
Дата ливня
Сумма осадков за
ливень, мм
Общая
продолжительность,
мин
Расчетные максимальные интенсивности для максимальных по интенсивности ливней
за интервалы времени по метеостанции Златоуст и статистические параметры распределения данных
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
1
08.09.1962
12.5
197
0,38
0,28
0,19
0,12
0,11
0,10
0,10
2
04.07.1963
19.5
337
0,40
0,36
0,31
0,24
0,21
0,19
0,16
3
06.06.1964
21
138
0,98
0,95
0,86
0,70
0,59
0,48
0,34
4
16.06.1965
10.8
310
0,13
0,13
0,13
0,12
0,11
0,10
0,09
5
13.08.1966
57.5
130
1,50
1,46
1,16
0,91
0,83
0,79
0,61
6
21.07.1967
10.5
372
0,12
0,12
0,11
0,08
0,07
0,07
0,06
7
11.07.1968
23.8
29
2,76
2,25
1,85
27
26.07.1993
18.9
37
1,34
1,28
1,11
0,80
28
02.08.1994
33.4
165
0,59
0,58
0,56
0,53
0,51
0,46
0,38
Сред
0.89
0.82
0.65
0.43
0.35
0.29
0.21
0.08
-
-
Cv
Cs
Cs/Cv
0.84
0.81
0.77
0.60
0.64
0.70
0.70
0.44
-
-
1.10
0.99
1.15
0.27
0.71
1.173
1.54
1.49
-
-
1.31
1.23
1.50
0.44
1.12
1.67
2.20
3.39
-
-
№ п/п
Расчетная максимальная интенсивность ливня (мм/мин)
за интервалы, в минутах
5
10
20
40
60
90
150
300
720
1440
12
13
14
0,12
0,06
0,05
10

11.

3. Последовательность расчетов кривых редукции дождя
Эмпирический профиль дождя
11

12.

3. Последовательность расчетов кривых редукции дождя
Теоретические кривые обеспеченности максимальной
интенсивности ливня за интервалы времени по
метеостанции Екатеринбург (Свердловск)
12

13.

3. Последовательность расчетов кривых редукции дождя
Параметры кривых редукции ливневых осадков по метеостанции Златоуст
Статистические параметры распределения
Средняя интенсивность,
мм/мин
0.89
0.82
0.65
0.43
0.35
0.29
0.21
0.04
0.03
0.02
Cv
Cs/Cv
0.84
0.81
0.77
0.60
0.64
0.70
0.70
0.65
0.62
0.77
1.31
1.23
1.50
0.44
1.12
1.67
2.20
2.71
3.54
2.10
Интервалы
времени, мин
5
10
20
40
60
90
150
300
720
1440
Интенсивность ливня
различной обеспеченности i, мм/мин
i1%
i2%
i3%
i5%
i10%
2.93
2.62
2.01
1.02
0.94
0.95
0.70
0.12
0.08
0.07
2.75
2.45
1.88
0.98
0.88
0.86
0.63
0.11
0.07
0.06
2.55
2.28
1.75
0.94
0.82
0.77
0.57
0.10
0.06
0.06
2.35
2.10
1.61
0.88
0.76
0.68
0.50
0.09
0.05
0.05
2.00
1.80
1.38
0.80
0.66
0.56
0.41
0.07
0.04
0.04
13

14.

4. Расчеты параметров теоретического профиля дождя
Теоретический профиль дождя отражает не наблюдаемое, а расчетное
распределение интенсивности осадков внутри рассматриваемых интервалов
времени.
где