CC BY
17
УДК 556
К ВОПРОСУ О РАСЧЁТЕ МАКСИМАЛЬНЫХ РАСХОДОВ ВОДОТОКОВ, ПРОТЕКАЮЩИХ ПО СЕЛИТЕБНОЙ ТЕРРИТОРИИ
Е.В. Валл, Н.Р. Ахмедова
TO THE QUESTION OF CALCULATING THE MAXIMUM EXPENDITURES OF WATERFLOWS FLOWING IN THE RESIDENTIAL TERRITORY
E.V. Wall, N R. Akhmedova
Аннотация. Определение максимальных расходов является одной из основных задач при проведении инженерно-гидрометеорологических изысканий. В данной работе представлены результаты расчета данного параметра двумя методами на примере реки Лесной, расположенной в Калининградской области, протекающей, в том числе, и по селитебной территории. Данный водный объект относится к категории неизученных, т.к. систематические наблюдения за гидрологическим режимом в исследуемом створе не проводятся, кроме того в бассейне реки осуществляется интенсивная хозяйственная деятельность.
Ключевые слова: максимальный расход; селитебная территория; площадь водосбора
Abstract. Determining the maximum costs is one of the main tasks in carrying out engineering and hydrometeorological surveys. This paper presents the results of calculating this parameter by two methods on the example of the Lesnoy River, located in the Kaliningrad Region, which flows, including through the residential territory. This water body belongs to the category of unexplored, because systematic observations of the hydrological regime in the studied site are not carried out, in addition, intensive economic activity is carried out in the river basin.
Keywords: maximum flow; residential area; catchment area
Введение
При выполнении инженерных изысканий для строительства достаточно часто проводят оценку элементов гидрометеорологического режима исследуемого участка. Одним из основных показателей, в случае наличия водотока, является максимальный расход водного объекта [1-5].
При расчетах учитывается, что существуют зависимости между количеством воды, поступающей на водосбор и метеорологическими, климатическими факторами; условиями стекания этой воды и факторами, характеризующими строение водосбора (геоморфология, ландшафт и др.). Кроме того, на характеристики речного стока влияют и антропогенные факторы, степень урбанизации исследуемой территории.
В данной работе представлены результаты расчета максимального расхода малого водотока двумя способами: по методике [3] и, с учетом того, что водный объект протекает по селитебной территории по [6].
Исходные данные
Ручей Лесной берет начало из водохранилища Школьного и является сбросным трактом из него. Впадает в реку Преголю. Длина водотока - 11,6 км, площадь водосбора -28,13 км2. По ГОСТ [7] ручей Лесной относится к категории малых водотоков [8].
В данной работе все расчеты приведены к одному створу, расположенному в районе улицы Новгородской г. Калининграда. Площадь водосбора исследуемого водотока к пикету ПК-0 определялась с использованием топографической карты М 1:25000.
В [3, 9] в структуре площади водосборного бассейна выделяют наличие озер (Аоз), болот (Аб), леса (Ал), пашен (Арасп) (табл. 1, рис. 1а), в [6, 10] - вид поверхности стока ) (табл. 2, рис. 1б).
Таблица 1 - Структура площади водосбора к пикету ПК-0 [3, 9]
Аоз, % Ал, % Аб, % Арасп, % А, км2
0 18,5 9,76 0 12,66
Таблица 2 - Вид поверхности стока водосбора к ПК0 [6, 10]
Вид поверхности стока Площадь, га
Водонепроницаемые поверхности (кровли и асфальтобетонные покрытия) 108,87
Брусчатые мостовые и щебёночные покрытия 2,87
Булыжные мостовые -
Щебёночные покрытия, не обработанные вяжущими материалами 1,07
Гравийные садово-парковые дорожки 3,24
Грунтовые поверхности (спланированные) 387,81
Газоны 762,14
Общая площадь водосбора 1266
а б
Рисунок 1 - Площадь водосбора к исследуемому створу
Рассматриваемый водный объект относится к неизученным, для определения расчётных расходов использовался метод аналогии [3]. В качестве реки-аналога принята река Злая.
3 „
Расчет максимальных расходов воды весеннего половодья Qр% (м /с) заданной вероятности превышения (Р%) производился в соответствии с [3, 9] по формуле:
К0кро/0[166162А (.А + Аг)п
где Ко - параметр, характеризующий дружность весеннего половодья; Ир% - расчетный слой суммарного весеннего стока (без срезки грунтового питания), мм, ежегодной вероятности превышения Р% ; ц - коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров кривых распределения слоев стока и максимальных расходов воды; 6,61,62 - коэффициенты, учитывающие влияние водохранилищ, прудов и проточных озер (6), залесенности (61) и заболоченности речных водосборов (62) на максимальные расходы воды; А - площадь водосбора исследуемой реки до расчетного створа, км2; А[ - дополнительная площадь, учитывающая снижение интенсивности редукции модуля максимального стока с уменьшением площади водосбора, км2; п - показатель степени редукции.
Максимальный расход воды дождевого паводка определялся по формуле III типа (для рек, с площадью водосбора менее 200 км2):
Qv% - ^о/о^^/о^Р0^
где Ц\0/0 - относительный модуль максимального срочного расхода воды ежегодной вероятности превышения Р = 1%; ф - сборный коэффициент стока; Н%0 - максимальный суточный слой осадков вероятности превышения P = 1 %, мм; 5 - коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды проточными озерами; Хр% -переходный коэффициент от максимальных срочных расходов воды ежегодной вероятности
превышения Р = 1% к значениям другой вероятности превышения; А - площадь водосбора,
2
км .
Результаты расчетов представлены в табл. 3.
Таблица 3 - Максимальные расходы, река Лесная ПК-0 (обеспеченность Р=1%)
Максимальный расход, Ql%, м3/с
Весеннее половодье Дождевые паводки
2,061 5,553
Как видно из табл. 3, максимальные расходы дождевых паводков выше, чем весеннего половодья, что характерно для малых водотоков Калининградской области.
Для площади водосбора, переформированной в результате антропогенной деятельности, максимальный расход Qст, (м3/с) можно определить, используя формулу [10]:
Qст=2,8•10-3 ^м FY1Шd/(Тд + 1,),
где - среднесуточный максимум атмосферных осадков, мм, за теплый период года, принимается на сновании анализа длительных рядов наблюдения за осадками на ближайших метеостанциях или равным суточному слою атмосферных осадков Нр от дождей с периодом однократного превышения расчетной интенсивности Р; - коэффициент стока для
расчетного дождя; Тд - средняя продолжительность дождя в данной местности, ч; ^ - время
Qp%
добегания поверхностного стока от крайней точки площади стока до места выпуска в водный объект, ч.
Дождевой сток с урбанизированных территорий может быть рассчитан при постоянном коэффициенте стока Ymid или переменном Ymid. Для городов характерен неоднородный характер поверхности, что подтверждают данные в табл. 2.
В данной работе максимальный расход поверхностных сточных вод Q^ (м /с) вычислялся при условии переменного коэффициента стока и получился равным Qст=3,45 м3/с при расчете способом, изложенном в [10] и QCT=5,03 м /с по [11], что меньше рассчитанного по [3, 9] (табл. 3).
Заключение
Таким образом, при наличии в структуре водосбора селитебной территории значительной площади водопроницаемой поверхности, значения максимального расхода, полученные с учетом рекомендаций, изложенных в [3, 9], больше, чем вычисленные по [1011].
Анализ полученных данных показал, что наиболее приближенное значение Q^, к Q1% получилось при расчете по рекомендациям [11]. Так как отклонение в данном случае от максимального полученного значения (5,553 м3/с) незначительное, а расчеты менее трудоёмкие, рекомендуется проводить расчет по методике, изложенной в [11].
ЛИТЕРАТУРА
1. Свод правил СП 47.13330.2012. Инженерные изыскания для строительства. Основные положения. Москва: Минрегион России, 2013. 117 с.
2. Свод правил СП 11-103-97. Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства. Москва: ПНИИИС Госстроя России, 1997. 34 с.
3. Свод правил СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. Москва: Госстрой России, ФГУП ЦПП, 2004. 75 с.
4. Богорубова Т.Г., Ахмедова Н.Р К вопросу о расчётных максимальных уровнях малого водотока // Вестник молодежной науки. 2019. № 2 (19). URL: http://vestnikmolnauki.ru/wp-content/uploads/2019/06/Bogorubova-219.pdf
5. Наумов В.А. , Ахмедова Н.Р. Инженерные изыскания в бассейне реки Преголи: монография. Калининград: Изд-во ФГБОУ ВО «КГТУ», 2017. 183 с.
6. Свод правил СП 32.13330.2012. Канализация. Наружные сети и сооружения. Актуализированная редакция СНиП 2.04.03-85. М.: Минрегион России, 2012. 91 с.
7. ГОСТ 19179-73. Гидрология суши. Термины и определения. М.: Издательство стандартов, 1988. 36 с.
8. Алиева А.Х., Ахмедова Н.Р. Результаты мониторинга ручья Лесного на территории города Калининграда // Вестник молодежной науки. 2019. № 1 (18). URL: http://vestnikmolnauki.ru/wp-content/uploads/2019/03/Alieva-118.pdf
9. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик / Ред. А.В. Рождественский, А.Г. Лобанова. Ленинград: Гидрометеоиздат, 1984. 448 с.
10. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. Пример расчёта количественных характеристик поверхностного стока для проектирования систем сбора, очистки и отведения в водный объект. Москва, 2006. 16 с.
11. Рекомендации по расчету систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока селитебных территорий, площадок предприятий и определению условий выпуска его в водные объекты. Москва: ОАО "НИИ ВОДГЕО", 2014. 88с.
REFERENCES
1. Svod pravil SP 47.13330.2012. Inzhenernye izyskanija dlja stroitel'stva. Osnovnye polozheniya [Engineering survey for construction. Basic principles]. Moscow: Minregion Rossii, 2013. 117 p.
2. Svod pravil SP 11-103-97. Inzhenerno-gidrometeorologicheskie izyskanija dlja stroitel'stva [Hydrometeorological engineering surveys for construction]. Moscow: PNIIIS Gosstroja Rossii, 1997. 34 p.
3. Svod pravil SP 33-101-2003. Opredelenie osnovnyh raschetnyh gidrologicheskih harakteristik [Determination of the main calculated hydrological characteristics]. Moscow: Gosstroj Rossii, FGUP CPP, 2004. 75 p.
4. Bogorubova T.G., Ahmedova N.R. K voprosu o raschjotnyh maksimal'nyh urovnjah malogo vodotoka [To the question about maximum levels of small water]. Vestnik molodezhnoj nauki. 2019. No. 2 (19). URL: http://vestnikmolnauki.ru/wp-content/uploads/2019/06/Bogorubova-219.pdf.
5. Naumov V.A., Ahmedova N.R. Inzhenernye izyskaniya v bassejne reki Pregoli: monografiya [Engineering surveys in the basin of the Pregel river: monograph]. Kaliningrad: KGTU Publ. 2017. 183 p.
6. Svod pravil SP 32.13330.2012. Kanalizacija. Naruzhnye seti i sooruzhenija. Aktualizirovannaja redakcija SNiP 2.04.03-85 [Sewerage. Pipelines and wastewater treatment plants]. M.: Minregion Rossii, 2012. 91 p.
7. GOST 19179-73. Gidrologija sushi. Terminy i opredelenija [Hydrology of land. Terms and definitions]. Moscow: Izdatel'stvo standartov, 1988. 36 p.
8. Alieva A.H., Ahmedova N.R. Rezul'taty monitoringa ruchja Lesnogo na territorii goroda Kaliningrada [Results of monitoring of the stream Lesnoj on the territory of the Kaliningrad]. Vestnik molodezhnoj nauki. 2019. No. 1 (18). URL: http://vestnikmolnauki.ru/wp-content/uploads/2019/03/Alieva- 118.pdf.
9. Posobie po opredeleniju raschetnyh gidrologicheskih harakteristik [A guide to the determination of calculated hydrological characteristics]. Edit. A.V. Rozhdestvenskij, A.G. Lobanova. Leningrad: Gidrometeoizdat, 1984. 448 p.
10. Rekomendacii po raschetu sistem sbora, otvedeniya i ochistki poverhnostnogo stoka selitebnyh territorij, ploshchadokpredpriyatij i opredeleniyu uslovij vypuska ego v vodnye ob"ekty. Primer raschyota kolichestvennyh harakteristik poverhnostnogo stoka dlya proektirovaniya sistem sbora, ochistki i otvedeniya v vodnyj ob"ekt [Recommendations on the calculation of collection systems, diversion and treatment of surface runoff of residential areas, sites of enterprises and determining the conditions for its release into water bodies. An example of calculating the quantitative characteristics of surface runoff for designing systems for collecting, cleaning and discharging into a water body]. Moscow, 2006. 16 p.
11. Rekomendacii po raschetu sistem sbora, otvedenija i ochistki poverhnostnogo stoka selitebnyh territorij, ploshhadok predprijatij i opredeleniju uslovij vypuska ego v vodnye obekty [Recommendations on the calculation of systems for collecting, discharging and treating surface runoff from residential areas, enterprise sites and determining the conditions for its release into water bodies]. Moscow: ОАО "NII VODGEO", 2006. 16 p.
ИНФОРМАЦИЯ ОБ АВТОРАХ
Валл Евгений Валерьевич Калининградский государственный технический университет, г. Калининград, Россия, аспирант
E-mail: wall_ewgen@mail.ru
Ахмедова Наталья Равиловна Калининградский государственный технический университет, г. Калининград, Россия, кандидат биологических наук, доцент кафедры водных ресурсов и водопользования E-mail: natalya.ahmedova@klgtu.ru
VallEvgeniy Valer'yevich Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, Russia, Graduate student E-mail: wall_ewgen@mail.ru
Akhmedova Natal'ya Ravilovna Kaliningrad State Technical University, Kaliningrad, Russia, Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Department of Water Resources and Water Use, E-mail: natalya.ahmedova@klgtu.ru
Корреспондентский почтовый адрес и телефон для контактов с авторами статьи: 236022, Россия, Калининград, Советский пр., 1, КГТУ, ГУК, каб. 322. Ахмедова Н.Р.
8(4012)99-53-37
