ПРОГНОЗ ЛИВНЕВОГО СТОКА С МАЛЫХ ВОДОСБОРОВ

ВИДЫ ПОВЕРХНОСТНОГО СТОКА

Опаснейшим природным явлением для функционирования сооружений дорог является поверхностный сток с водосборов. Поверхностный сток для каждого конкретного сечения земной поверхности формируется на вышележащей площади, называемой водосбором (бассейном).

Линию на местности, от которой вода стекает вправо и влево, называют водоразделом. Очевидно, водосбор или бассейн представляет собой площадь, с которой происходит сток поверхностных вод и которая оконтурена водораздельными линиями и замыкающим створом (осью дороги). Определить положение водосбора, его площадь и другие характеристики проще всего по топографическим картам в горизонталях (рис. 12.1), хотя в отдельных случаях эту задачу решают в результате непосредственных геодезических измерений на местности в ходе изысканий или по материалам аэрокосмических съемок.

Непосредственное определение площади водосбора осуществляют одним из трех способов:

  • • наложением на измеряемую площадь прозрачной миллиметровой палетки;
  • • делением измеряемого водосбора на элементарные фигуры с последующим аналитическим определением их площадей (рис. 12.2);
  • • определением площади водосбора электронным планиметром (рис 12.3).

Чем больше площадь водосбора, тем больший секундный приток поверхностных вод к замыкающему створу Q и тем больший объем стока W следует ожидать. Наиболее полно поверхностный сток можно охарактеризовать его гидрографом — графиком изменения расхода воды в данном створе во времени Q =f{t) (рис. 12.4).

По гидрографу стока определяют важнейшие его показатели, используемые в дальнейшем для проектирования всех сооружений поверхностного водоотвода на дорогах, такие как: максимальный расход Qmax; форма гидрографа, характеризуемая его полнотой П (отношение среднего расхода паводка к его максимальной величине:

); относительная его продолжительность / (отношение

1 — водораздел: 2 — дорога

Определение положения водосбора по топографическому плану или топографической карте

Рис. 12.1. Определение положения водосбора по топографическому плану или топографической карте:

Рис. 12.2. Пример определения площади водосбора по топографическому плану делением его на элементарные геометрические фигуры: [1]

Роликовый электронный планиметр PLANIX 7

Рис. 12.3. Роликовый электронный планиметр PLANIX 7

времени подъема к общей продолжительности стока: );

объем стока W (площадь гидрографа) и его продолжительность /пав. Поверхностный сток, формирующийся в результате выпадения интенсивных дождей, называют стоком ливневых вод. Сток ливневых вод приурочен к теплому периоду времени года, но совершенно не представляется возможным назвать месяц и день, когда его следует ожидать. Ливневой сток кратковременен, но интенсивен и происходит, как правило, по впитываемой почве, которая поглощает большую часть его объема. В среднем более 90% дождей полностью впитываются в почву и не дают поверхностного стока. Дожди, дающие поверхностный сток, принято называть ливнями.

По гидрографу ливневого стока Qq =f(t) (см. рис. 12.4, а) устанавливают основные его показатели: максимальный ливневой расход

Qma’ расчетный объем стока Wn как площадь гидрографа; продолжительность ливневого паводка /пав, форма гидрографа П и относительное время подъема паводка/.

Поверхностный сток, формирующийся в результате таяния снега на поверхности водосбора в весенний период времени, называют стоком талых вод. Обычно он происходит по мерзлому грунту, часто практически без впитывания.

Гидрографы стока с водосборов

Рис. 12.4. Гидрографы стока с водосборов:

а — ливневой сток; б — сток талых вод с малых водосборов; в — сток талых вод с больших водосборов

Гидрографы стока талых вод QT =/(/) для сравнительно небольших площадей водосбора (до F= 50—100 км2) (см. рис. 12.4, б) обычно многомодальны, и их можно наблюдать практически каждый день в течение всего периода снеготаяния. По гидрографам стока талых вод устанавливают прежде всего величину максимального расхода (?п1ах и расчетный объем стока талых вод WT

В пределах значительной части Российской Федерации на каждом водосборе может иметь место сток как ливневых, так и талых вод. При проектировании тех или иных водопропускных сооружений автомобильных дорог принимают в качестве расчетного сток того происхождения, который наиболее опасен для их функционирования.

Для средней полосы РФ на водосборах разной площади F (км2) могут превалировать максимальные расходы различного происхождения: или ливневого С?гпах ’ или стока талых ВОД (?тах (Рис- 12.5).

Максимальный сток различного происхождения в зависимости от площади водосбора в средней полосе РФ

Рис. 12.5. Максимальный сток различного происхождения в зависимости от площади водосбора в средней полосе РФ

При относительно небольших площадях водосбора (до F = 50— 100 км2) обычно превалирует сток ливневых вод, и такие водосборы принято называть малыми. Это связано с максимальными площадями ливневых туч, которые характерны для этих регионов. При больших площадях водосбора начинает превалировать сток талых вод, при этом гидрограф стока талых вод становится одномодальным и сток происходит непрерывно в течение всего периода снеготаяния (см. рис. 12.4, в). Такие водосборы называют большими.

В районах с сезонным выпадением дождей (субтропики Черноморского побережья Кавказа, Приморье Дальнего Востока и т.д.) в связи с огромными площадями ливневых туч (например, в бассейне р. Хор постами Гидрометеослужбы был зафиксирован ливень, который шел одновременно на площади /’=10 000 км2) сток ливневых вод превалирует и на водосборах со значительными площадями.

Горные водные потоки, насыщенные камнем и грунтом от оползания склонов, называют селями, а такой сток — селевым стоком. Селевой сток хотя и редкое, но чрезвычайно опасное природное явление как для дорог и сооружений на них, так и для других инженерных и гражданских сооружений, а следовательно, и для населения, проживающего вблизи селевых потоков.

Селевые потоки могут быть двух основных типов: несвязные — водокаменные и водопесчаные и связные — грязекаменные. Особенностью формирования селевого паводка по сравнению с ливневым является увеличенный объем стока за счет твердой составляющей селевого потока — продуктов эрозии склонов бассейна: грунтов, почв, камня и т.д.

Сели возникают от интенсивных и продолжительных ливней, при этом на селевом водосборе обычно выделяют некоторые характерные участки: участок водосбора, где выпал ливень и произошло формирование наибольшего объема стока; транзитное русло, по которому происходит транспорт селевого потока с большими скоростями; плоскую нижнюю часть водосбора — зону аккумуляции, где происходит уменьшение уклона и растекание селевого потока в стороны с соответствующим уменьшением скоростей и отложение камня и грунта. Селевые массы останавливаются, вода уходит, проделывая промоины в конусе выноса.

Сток от таяния ледников имеет растянутый в течение теплого времени года пилообразный гидрограф. Ледниковый сток характерен для горных и предгорных районов и может формировать большие водотоки (например, р. Амударья).

  • [1] — водораздел: 2 — дорога;1-1V — линии деления бассейнана элементарные фигуры
 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >