ОБґРУНТУВАННЯ ХАРАКТЕРИСТИК СХИЛОВОГО ПРИПЛИВУ В ПЕРіОД ВЕСНЯНОГО ВОДОПіЛЛЯ НА РіЧКАХ ПРАВОБЕРЕЖЖЯ ДНіСТРА Текст научной статьи по специальности «Энергетика и рациональное природопользование»

УДК 556.166

Овчарук В.А. Траскова А.В.

Обфунтування характеристик схилового припливу в перюд весняного водоптля на р1чках правобережжя Днстра

Одеський державний еколопчний ушверситет, м. е-таН: valeri.o@mail.ru, knopka210689@mail.ru

Одеса

Анотащя. Отриманi розрахунковi значення характеристик схилового припливу в перюд весняного водоплля на рiчках правобережжя Днютра. Розглянутий можливий вплив мюцевих факторiв на отриман/' величини складово! максимального модуля схилового припливу, здйснено узагальнення цього параметра по територи.

Ключов1 слова: характеристики схилового припливу,правобережжя Днютра, весняне водоплля.

Вступ

Визначення характеристик максимального стоку для р1чок басейну Днютра е завжди актуальною задачею осктьки практичного кожний р1к тут спостер1гаються паводки р1зного походження, як1 призводять до негативних наслщш як в економщ1 регюну так I житп його населення.

На даний час юнуе значна ктькють метод1в розрахунку максимального стоку р1чок. Свого часу цим питання займалися так1 видатн украТнсьм вчеш-гщрологи як А.В.Опевський, Й.А.Железняк, П.Ф.Вишневський, А.М.Бефан1, В.1.Мокляк, е.Д.Гопченко та 1н. [1-3]. В Одеському державному еколопчному ун1верситет1 на протяз1 багатьох рок1в 1снуе школа прикладноТ г1дролог1Т засновником якоТ е проф.Бефан А.М., а на протяз1 останнього часу ТТ очолюе проф.Гопченко е.Д. Свого часу ним сум1сно з учнями був проведений ретельний анал1з сучасних метод1в визначення максимального стоку [1-3], та запропонована операторна модель формування максимального стоку, яка дозволяе в повнш м1р1 врахувати ус1 стокоформуюч1 фактори та може бути застосована незалежно вщ площ1 водозбор1в та походження паводку.

Схиловий приплив е одним з двох оператор1в, що складають цю модель. Перший оператор (схиловий ст1к) описуеться характеристиками пщстильноТ поверхн1 схил1в, а другий - трансформацш схилового припливу р1чковою мережею (через час руслового доб1гання, русло-заплавне регулювання I п1д впливом озер, водосховищ I ставш проточного типу). Отже вщ правильного визначення характеристик схилового припливу (шару стоку весняного водоптля, тривалост припливу води з1 схил1в у цей перюд, та коефщ1ента, який враховуе форму схилового гщрографу) залежить подальший розрахунок величин максимальних витрат води заданоТ забезпеченостк

Метою даного досл1дження е визначення характеристик схилового припливу для р1чок правобережжя Днютра що дозволить розрахувати граничн максимуми схилового припливу пщчас проходження весняного водоптля.

Матерiали i методи

Для обфунтування шуканих величин для р1чок правобережжя Днютра використовувалися дан1 по 33 водозборах з д1апазоном площ в1д 35,1 (р.Дуба - с.Дуба) до 9910 км2 (р.Днютер - смт. Журавне) I перюдами спостережень вщ 19 до 68 рок1в (по 2010 р1к включно). Карта - схема розм1щення г1дролог1чних пост1в наведена на рис.1.

Максимальний модуль схилового припливу, який вщображае взаемозв'язок м1ж собою характеристик гщрограф1в схилового припливу, описуеться р1внянням виду [1-3]:

П +1 1

^ т =--^ Ym (1)

п Т0

де Ym - загальний шар припливу; Т0 - тривалють схилового припливу; (п+1)/п - коефщ1ент нер1вном1рност1 схилового припливу.

Визначення шару стоку, першого параметра у формул! (1), за перюд весняного водоптля не представляе труднощ1в, осктьки вщомосп про величини Ym публ1куються в спец1альн1й I дов1дков1й л1тератур1. Що стосуеться тривалост1 припливу води з1 схил1в в руслову мережу Т0 I коеф1ц1ента нер1вном1рност1 схилового припливу (п+1)/п, то проблема полягае в тому, що безпосередне вим1рювання схиловоТ водов1ддач1 на сучасному еташ досл1джень практично не проводиться. Проте, можливо р1шення зворотноТ задач! шляхом ретрансформацИ руслового г1дрографа або в результат! чисельного визначення невщомих параметр1в.

У цьому дослщженш застосовано метод, запропонований в робот Гопченко е. Д. [4] для визначення (п+1)/п через елементи руслового гщрографа, зокрема, через коефщiент нерiвномiрностi руслового стоку(п+1)/п, верхне граничне значення якого при F ^ 0 являе собою шуканий параметр нерiвномiрностi схилового гiдрографа (п+1)/п.

Рис.1. Карта - схема розм1щення г1дролог1чних пост1в на р1чках правобережжя Днютра

У рядi робiт [1-3,5] рекомендуеться обчислювати (т+1)/т через середы максимальн характеристики: От^т,Тп , тобто:

т +1 = ОтТп 864

т

YmF

де Q□m - середня максимальна витрата води, м /с; ТПп - тривалють водопiлля (паводш), дiб; Y - середнш максимальний шар стоку за водоптля або паводок,мм; F - площа водозбору, км .

(2)

□т

Саме за формулою (2) нами i було розраховано параметр (т+1)/т.

Тривалiсть припливу води зi схилiв у руслову мережу Т0 е однiею з основних характеристик водопть i паводкiв. У двохоператорнш схемi трансформаци схилового припливу у русловий гщрограф тривалiсть схилового припливу Т0, за iнших однакових умов, визначае, насамперед, ступшь зарегулювання стоку на схилах.

Фiзичний змiст Т0 визначено досить чiтко - це основа схилових гiдрографiв . Однак, через рщкюну мережу воднобалансових станцш i високоТ мiнливостi по територп Т0 скористатися настiльки простим прийомом не вдаеться. Тому заслуговуе на увагу споаб чисельного знаходження в рамках формули А.М.Бефаш, розроблен ий е.Д.Гопченко [6] . Базовi рiвняння для обчислення То мають вигляд:

а) при tp< То

То =

ЬF 'т

пя.

п+1 п

т /

(п + 1)То -

т1 +1

п + т1 +1 р

С

1

п+1

(3)

б) при tp>Tо

То =

^ т1 + п +1 п +1

YmрF

т1(п + т1 +1) т

п +1

(4)

Де qm - максимальний модуль стоку за водоптля, ^ - час руслового доб^ання, eF - коефiцiент русло-заплавного водообмшу i регулювання, т1 - показник степеня в рiвняннi кривоТ iзохрон.

Результати та обговорення

Розглянемо кожну складову рiвняння (1) окремо. Для визначення шару стоку за перюд весняного водоптля рiчок правобережжя Днютра зiбранi матерiали за даними 33 водозборiв, проведена стандартна статистична обробка рядiв [7,8] пiсля чого дослщжено можливий вплив зональних та азональних факторiв (широти, залiсеностi, заболоченосп,) на дослiджуванi величини (рис.2-5).

т

Я

т

Рис.2. Залежнють шару стоку весняного водоптля У1% вiд залiсеностi водозборiв ^

600

500

• у= 1.430Х +294.3

400 * ^ = 0.018

• • • -« * -;--

300 -------'-.-

200

• •

100

0

0 5 10 15 20 25 30 35

Рис.3. Залежнiсть шару стоку весняного водоптля У1% вiд заболоченостi водозборiв fб

Рис.4. Залежнiсть шару стоку весняного водоптля У1% вiд широти центрiв тяжiння водозборiв ф°

У результат! отриманий однозначний висновок про те, що основним чинником, що визначае розпод1л по територп максимальних шар1в стоку весняного водоп1лля, е середня висота водозбор1в.

Отже, для розрахунку максимального шару стоку в перюд весняного водоптля на р1чках правобережжя Дыстра пропонуеться р1вняння, що враховуе середню висоту водозбору.

600 500 400 300 200 100

У,...мм • •

у в 0,387х +47.41

- 0,705 •

• • •

•

•а лг > #

Н ср..м

200 400 600 800 1000 1200 1400

Рис.5. Залежнють шару стоку весняного водоптля У1% вщ середньоТ висоти водозбор1в Нср

Осктьки розрахунки характеристик максимального стоку ведуться на задану забезпеченiсть,а саме 1%, то представлен величини У1% будуть розраховаы як:

У1% = 47,7 + 0,39НСр (5)

де Нср - середня висота водозбору,м.

Розраховаы за формулою (2) величини У1% коливаються в межах вiд 200 мм (р.Тисмениця -м.Дрогобич) до 515 мм (р^мниця - х.Осмолода). Точысть розрахункiв складае 15,6%.

Для рiчок правобережжя Днiстра коефiцiенти (т+1)/т змiнюються в досить широких межах - вщ 2,73 до 8,28, але переважно знаходяться в дiапазонi 3.0-5.0. Дуже висок величини насамперед, характеры для малих водозборiв (рис.6), для яких помилки у встановленн Тп будуть тим бiльше, чим менше водозбiрна площу. В ходi розрахункiв побудована залежнiсть, яка дозволяе досить просто екстраполювати ТТ на вiсь ординат з метою встановлення (п+1)/п. Для рiчок правобережжя Дыстра (п+1)/п можна прийняти рiвним 7,8, звщки п=0,15.

{гп,+1}/т) «

у=7.793е^гз*

Иг = 0.271

*

и % Л—

*• •

• *

|д(р+1>

0 1 2 3 4 5

Рис.6. Залежнють коеф1ц1ент1в нер1вном1рност1 руслового стоку вщ площ1 водозбор1в р1чок правобережжя Днютра

Тривалiсть схилового припливу Т0 визначалася чисельним методом з використанням програмного комплексу «Caguar», розробленого на кафедрi пдрологп сушi ОДЕКУ [5].

Алгоритм розв'язування будуеться таким чином, що на першому етат наближення виконуються розрахунки значень Т0 при За отриманими значеннями Т0 будуеться залежнiсть To=f[lg(F+1)].

Екстраполяц1я ц1еТ залежност1 на в1сь ординат дозволяе ор1ентовно оц1нити Т0. Наступним етапом е побудова залежност1 zF=f(F), яка дозволяе визначити в1дпов1дн1 значення еР для кожного поста перед другим етапом розрахунюв.

Пот1м повторюеться процедура знаходження шуканих значень Т0 на другому етап1 наближення. Отже, остаточн значення шуканоТ величини Т0 були отриман1 по вс1м 33 водозборам I змшюються вони в межах в1д 66 (р. Дуба - с.Дуба) до 466 годин (р. Л1мниця - х.Осмолода). Дослщження впливу р1зних фактор1в на тривалють схилового припливу показало, що також як I у випадку шар1в стоку, основним чинником е висота мюцевостк

Таким чином, визначен вс складов! вих1дного виразу (1) I отриман розрахунков1 значення максимальних модул1в схилового припливу q'm. Для р1чок територ1Т, яка розглядаеться вони коливаються в широких межах - от 6,47 м3/скм2 (р. Болух1вка - с.Томаш1вц1) до 40,7 м3/скм2 (р. Стрий - смт. Верхне Синьовидне). Осктьки вс1 складов! даноТ величини, як показано вище, мають досить ч1тку залежн1сть в1д висоти мюцевост1, то було досл1джено залежн1сть самого максимального модуля схилового припливу q'm в1д цього фактору ( рис.7).

Рис.7. Залежнють максимального модуля схилового припливу q'm вiд середньоТ висоти водозборiв рiчок правобережжя Днiстра.

Як добре ¡люструе рис.7, залежн1сть виражена досить ч1тко, з1 значущим коефМентом кореляцп (г=0.80) I може бути використана для визначення максимальних модул1в схилового припливу невивчених р1чок дослщжуваноТ територ1Т. Розрахункове р1вняння представлено нижче:

q' т = 0,66 + 0,04Нср (6)

В ц1лому, отриман1 розрахунков1 характеристики схилового припливу в подальшому будуть використан1 при обфунтуваны рег1ональноТ методики визначення максимального стоку весняного водоптля р1чок правобережжя Днютра.

Висновки

Обфунтування характеристик схилового припливу в перюд весняного водоптля е одним з основних етатв при розробц1 методики для визначення максимального стоку невивчених у пдролопчному вщношены р1чок.

Використання прямих метод1в визначення характеристик припливу води з1 схил1в до русловоТ мереж1 обмежено практичною вщсутнютю даних воднобалансових станцм.

Для р1чок правобережжя Дн1стра, з використанням даних спостережень останых роюв, визначен1 вс1 основн1 складов! схилового припливу (шар стоку, тривалють схилового припливу та коефМент його часовоТ нер!вном!рност!).

Основним фактором, який впливае на просторовий розподт характеристик схилового припливу на територп правобережжя Днютра е висота мюцевостк

Отриман! гранича максимуми схилового припливу можуть бути використаы при об^рунтуванн! г!дротехн!чних проект!в на р!чках досл!джуваноТ територ!Т, а в раз! вщсутност! спостережень пропонуеться використовувати розрахункове р!вняння (6).

Лiтература

1. Гопченко Е. Д. Формирование максимального стока весеннего половодья в условиях юга Украины / Е. Д. Гопченко, В. А. Овчарук. - Одесса: ТЭС, 2002. - 110 с.

2. Гопченко Е. Д. Нормирование характеристик максимального стока весеннего половодья на реках Причерноморской низменности / Е. Д. Гопченко, М.Е. Романчук. - КиТв : КНТ, 2005. - 148 с

3. Гопченко Е. Д. Развитие представителями Одесской научной школы теоретической и прикладной гидрологии учения о максимальном стоке / Е. Д. Гопченко // Метеоролопя, кгмматолопя та гщролопя. - 2008. - Вип. 50, ч. 2. - С. 5 - 13.

4. Гопченко Е. Д. Обоснование параметров редукционной формулы для расчета максимального стока рек / Е. Д. Гопченко // Водные ресурсы. - 1976. - № 4. - С. 34 - 40.

5. Андреевская Г. М. О форме графиков притока воды со склонов в русловую сеть / Г. М. Андреевская, Е. Д. Гопченко, В. А. Овчарук // Метеорология, климатология и гидрология. - 1996. - Вып.33. - С. 106-110.

6. Гопченко Е. Д. О редукции максимальных модулей дождевого стока по площади / Е.Д. Гопченко // Метеорология и гидрология. - 1975. - №2. - С. 66-71.

7. Овчарук В. А. Дослщження стацюнарносл часових рядiв весняного водоптля на рiчках Карпатського репону. Ресурси природних вод Карпатського репону / В. А. Овчарук, А. В. Траскова // Проблеми охорони та рацюнального використання / Матерiали ДванадцятоТ Мiжнародноí науково - практично! конференций збiрник наукових статей. - Львiв, 30-31 травня, 2013 р. - Львiв: ЛвДЦНП, 2013. - С.52-55.

8. Овчарук В. А. Статистичн параметри часових рядiв максимальних витрат i шарiв стоку весняного водоптля в басейн рiчки Днютер / В. А. Овчарук, А. В. Траскова // Вюник Одеського державного еколопчного ушверситету. - 2013. - Вип.16. - С.141-148.

Анотация. В. А.Овчарук, А. В.Траскова Обоснование характеристик склонового притока в период весеннего половодья на реках правобережья Днестра. Получены расчетные значения характеристик склонового притока в период весеннего половодья на реках правобережья Днестра. Рассмотрено возможное влияние местных факторов на полученные величины составляющей максимального модуля склонового притока, осуществлено обобщение этого параметра по территории. Ключевые слова: характеристики склонового притока, правобережья Днестра, весеннее половодье.

Abstract. V. A. Ovcharuk, A. V. Traskova Substantiation of the characteristics of slope inflow during a spring high water on the right bank of the river Dniester. The received calculated values of the characteristics of slope inflow during a spring high water on the right bank of the river Dniester. The possible influence of local factors on the obtained values of maximum component module overland inflow, by generalization of this parameter in the territory. Keywords: characteristics of slope inflow, the right bank of the Dniester, spring flood.

Поступила в редакцию 24.01.2014 г.