Сторінка
1

Обґрунтування параметрів формули швидкості руслового добігання весняного стоку в басейні р.Сейм

Рух води по руслах річок представляє собою процес трансформації схилового припливу тало-дощових вод по гідрографічній мережі і його можна описати певними математично визначеними залежностями.

В основу розробки методики розрахунку максимального весняного стоку в басейні р.Сейм та суміжних з ним водозборах покладена генетична формула стоку А.М.Бефані, яким для опису процесу формування річкового стоку поєднані два методи – ізохрон та аналітичний. В загальному вигляді генетична формула для розширених річкових систем записується у вигляді [1]:

, (1)

де - модуль максимального стоку в м3/с*км2, - шар весняного стоку в мм, - коефіцієнт діючого шару стоку, - гідрографічний коефіцієнт, - коефіцієнт, який враховує проце с руслово-заплавного водообміну і берегового регулювання стоку, - час руслового добігання.

Загально відомо, що час руслового добігання представляє собою відношення гідрографічної довжини водотоку до швидкості добігання. Швидкість добігання є однією з найважливіших характеристик, яка має істотний вплив на руслову трансформацію гідрографа стоку. Переміщення паводкової хвилі по річкових системах в цілому і по кожній окремій річці має достатньо складну природу внаслідок дії багатьох факторів, таких як різниця у формі руслового перетину, похилі русла, його шорсткості, у розмірах і характері заплави.

Як показали дослідження Р.А.Нежиховського [2], в межах точності визначення гідрологічних параметрів, швидкість добігання можна прийняти рівною швидкості течії як для річки загалом, так і для великих морфометрично однорідних її ділянок. Це дає підстави у виконуваних надалі пошукових роботах використати результати натурних вимірів швидкості течії води в гідростворах річок досліджуваного регіону.

В основу побудови розрахункових формул швидкості добігання покладена спрощена формула Шезі

, (2)

де v - швидкість течії; I - похил русла; h cp - середня глибина потоку; np- коефіцієнт шорсткості, який залежить від гідравлічних характеристик потоку та властивостей русла; x та z – деякі гідравлічні показники.

Середня глибина потоку є певною мірою не дуже стійким показником внаслідок нерівномірності її по довжині річки через різну морфологію дна, тому її пряме використання у формулах визначення швидкості добігання часто приводить до незадовільних результатів. Для розрахунку швидкості добігання за формулою Шезі гідравлічний радіус чи середню глибину потоку доводиться виражати через витрату води, яка (у поєднанні з похилом водної поверхні) є руслоформуючим фактором і показником наповнення русла, відповідно може слугувати індексом середніх глибин і кривої їх розподілу по довжині ділянки ріки.

Найбільш широке використання серед існуючих формул обрахунку швидкості здобули, отримані з (2) після певних припущень, напівемпіричні формули, якими розрахункова швидкість течії (добігання) враховується у явному вигляді. У напівемпіричних формулах (Алєксєєва, Протод”яконова, Соколовського, Срібного та інш.) швидкість вираховується зворотним шляхом, тим самим вона перетворюється у збірну характеристику, компенсуючи недоліки і припущення розрахункової схеми.

Припускаючи постійність шорсткості русла по змоченому периметру та безперервність зв”язку між наповненням русла і площею перерізу потоку, у напівемпіричних формулах швидкість v ставиться в залежність від максимальної витрати у замикаючому створі Qmax та середнього зваженого похилу річки Ізваж і в загальному вигляді записуються як

, (3)

де а –швидкісний коефіцієнт, a і b - гідравлічні показники, які визначаються залежно від прийнятої схематизації форми русла.

Використовуючи витрати води, як показник наповнення русла, і встановивши їх зв”язок зі швидкістю потоку, можна отримати інтегральні умови течії на розрахунковій ділянці русла через деякі побічні параметри.

Прийнявши формулу (3) за базову, нами були виконані роботи по визначенню територіально загальних її параметрів для різних розрахункових забезпеченостей характеристик максимального талого стоку в басейні Сейму та суміжних з ним річковим басейнах. Завдання зводилося до встановлення зворотнім шляхом за даними гідрологічних спостережень та узагальнень швидкістного параметра а та гідравлічних показників α, β

Швидкісний параметр для розрахункових забезпеченостей (1,2,5,10,20%), виходячи з (3), дорівнює

, (4)

Тобто, він розраховується як параметр прийнятої математичної моделі максимального стоку, узагальнюється по території і тим самим швидкість потоку безпосередньо сама стає складовою розрахункової схеми.