автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Гидрологическое обоснование водохозяйственных расчетов для бассейна реки Нигер (Гвинея)

министерство сельского хозяйства российской федерации

московский ордена трудового красного знамени гидромелиоративный институт

На правах рукописи ДИАЛЛО САЛИУ БЕЛЛА

удк 551.482

ГИДРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСЧЕТОВ ДЛЯ БАССЕЙНА РЕКИ НИГЕР (ГВИНЕЯ)

Специальность 05.23.16— Гидраплика и инженерная гидрология

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

москва 1992

Работа выполнена на кафедре гидрологии, гидрометрии и регулирования стока Московского ордена Трудового Красного Знамени гидромелиоративного института.

Научный руководитель — кандидат технических наук, доцент Захаровская Н. Н.

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Ислайылов Г. X.; кандидат технических наук, профессор Галямина И. Г.

Ведущая организация — ПО «Совинтервод».

Защита состоится 1 июня 1992 г. на заседании специализированного совета К 120.16.01 в Московском гидромелиоративном институте по адресу: 127550, Москва И-550, ул. Прянишникова, 19, МГМИ, ауд. 201 в « » часов.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Московского гидромелиоративного института.

Автореферат разослан « »........ 1992 г.

Ученый секретарь специализированного совета К 120.16.01 — к. т. н., доцент

С. Е. Кузьмин.

ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

ЙК^уальность_темы._Т])улно переоценить роль водных ресурсов в развитии хозяйства Африки в целом и республики Гвинеи в частности. Наличие аридных и семиаридных областей вызывает необходимость орошения, обводнения территории; развивающиеся города, и промышленность, сельское хозяйство требуют водоснабжения; отсутствие месторождений минерального энергетического сырь'я делает очень важной проблему гидроэнергоресурсов и т.д.

Настоящая работа посвящена гидрологическому обоснованию водохозяйственных расчетов при проектировании и оксплуатации гидротехнических сооружений, ирригации,водоснабжения, судоходства, для мероприятий по защите от истощения и загрязнения водных ресурсов и других целей в бассейне р.Нигер.

По общей программе социально-экономического развития страны на период до 2005 года в районе Верхней Гвинеи, где протекает р.Нигер, решено сконцентрировать большие средства для развития этого региона для того, чтобы он стал главной опорой подъема хозяйства всей страны.

1£ель_и_задачи работы^

1. На основе многолетних гидрометрических наблюдений уточнить водные ресурсы и распределение их по территории бассейна' Верхнего Нигера.

2. Изучить закономерности колебания стока в многолетней перспективе, подобрать математические модели, наиболее точно отражающие закономерности колебания стока.

3. Определить основные расчетные гидрологические характеристики р.Нигер и его притоков, необходимые для водохозяйственных ¿асчетов (годового стока л его рнутригодового распределения для р.">ркых услонл!: проектирования, расчетных максимальных и пилима-

льных расходов воды).

4. Iii основе полученных закономерностей предложить методику расчетов и прогноза стока для малоизученных и неизученных в гидрологическом отношении водосборов в условиях Гвинеи.

Исходные_тте£иалы и метопы_исследований. В работе рассмотрено верхнее и среднее течение р.Нигер (Гвинея и частично Мали) и его притоков, где расположены 14 гидрометрических створов с наблюдениями по стоку от II до 82 лет.

Гидрометрические наблюдения режима р.Нигер начаты французскими гидрологами с 1907 года(гидроствор Куликоро в пределах шли,

рис.1 ). С 1910 года открыты водомерные посты на р.Еиандан у п.Баро и на р.Нигер у п.Куруса, а в I9II г. на р.Мило у п.Канкан, в 1922 г. на р.Нигер у п.Тигибери. Затем несколько постов было открыто в оО...60 годы (табл.1).

Исследования гидрологического режит проводилось также, главным образом, французскими гидрологами. Большой вклад Енесли Марсель Рош, Жан Родье, Ф.Серё, Рожера Бертло и другие, работающие в Гидрологическом бюро Управления научно-технических исследований Заморских территорий Франции (0JFST0M).

Методологической основой исследований и разработок являются методы гидрологических расчетов классической школы русских, французских, американских,' а также ученых других стран: Г.А.Алексеева, В.Г.Андреянова, Е.Г.Блохинова, Ы.А.Великанова, К-П.Ъоск-ресенского, В.М.Евстигнеева, Г.П.Калинина, С.Н.Крицкого и М.Ф. Менкеля, Д.Я.й.тковича, А.Ш. Резниковского, А.В.Рождественского, Д.Л.Соколовского, М.В.Потапова, А.И.Чеботарева, блнп*/- • МоА е7 nubcKstillc. й/ HCMChj-*. W, tiiyqb.ri. С , ßod<eK. J

В работе применялось математическое моделирование, основанное ка теории вероятностей и математической статистики, для про-

Таблица I

)3асчет нормы годового стока р.Нигер и его притоков

.;•■„ па„„ „„„,„»„„„„„ Период Площадь Высота Корда годоеого стока,

Река-гидрометрлчес- по£_ ВОдосбо- водос- _ ¿Водные ресурсы )_ _ _

кий створ ных ци- ра бора Д О \\Г

клов г км2 Н Г> о ™

водности г>км ср м/с л/с К1.Г ¡.-./год

I. Кягер-Куликоро 1922-1947 1947-1980 120000 392 1498,78 12,49 472115 Ю5

2. Нигер-Дианкоро '1950-1980 68330 362 1090,14 15,95 343395 Ю5

3. Нигер-Тигибери 1950-1980 67600 340 1106,19 16,36 34845 юб

4. Ьигер-Куруса 1950-1987 16560 360 214,53 16,07 83830 10°

5. Клгер-йарана 1961-1987* 3160 420 71,44 (22,61) 22504 10°

6. Мило-Консанкоро 1951-1987 990 ■ . 360 26,79 27,06 84401 ю4

7. Мило-Канкан 1950-1987 9900 510 183,40 18,53 57772 10°

8. Санкарани-Мандиана 19о5-1987х 21900 360 ' 257,18 (11,74) 81013 10°

9. Санкарани-Селинге 1959-1977 34200 ЗоО 355,23 10,68 115050 10°

10. Санкарани-Гуала 1954-1988* 35300 350 338,37 (11,00) 122340 10°

II. Ниандан-Киссидугу •1966-1987х 1400 480 39,91 (28,50) 125704 ю4

12. Ниандан-Баро 1950-1987 12770 360 234,24 18,34 73785 10°

13. Тинкиссо-Тинкиссо 1955-1988* 6370 370 77,54 12,17 22425 10°

14. Тиккиссо-Уаран 1954-1978 18760 340 179,69 9,59 56665 10°

Относительная сре-няя квац-ратическак сиибка Е * _кормы стока

2,18

3.22 3,28 4,44 3,88 3,91 4,01 4,67 4,42 3,44 4,07

4.23 6,36 6,23

Примечание.х о, 8, 10, 13 - нормы получены с помощью аналогов (ряды удлинены)

гноэа процессов стока на перспективу.

Численная реализация поставленных задач осуществлялась на ПЭВМ типа IBM PC/AT/XT с помощью программ, написаниях на алгоритмическом языке Паскаль 5.5 и разработанных, автором.

На материале многолетних гидрометрических наблюдений выполнены географо-гидроло/лческиз обобщения в виде расчетных эмпирических зависимостей, параметры которых районировались, или в виде карт изолиний характеристик гидрологического реяима.

Научная новизна работы. На основе усовершенствованных автором методик гидрологических расчетов применительно к условиям Гвинеи впервые получены для обширной территории основные характеристики гидрологического режима (годового стока, внутригодово-го распределения, максимального и минимального стока) по гидростворам с многолетними наблюдениями; показаны новые и проверены предложенные ранее зависимости гидрологических характеристик от ведущих факторов; впервые построена карта изолиний коэффициент«/ вариации и мод^лЕИгодового стока, проведено районирование по внутригодовому распределению и получены типовые расчетные гидрографы; показана и проверена возможность определения гидрологических характеристик для еодохозяйственного проектирования при . недостатке и отсутствии гидрометрических наблюдений.

Практическое значение и внедрение результатов исследований. Внедрение разработанных в диссертации методов, алгоритмов, результатов гидрологических расчетов будет осуществлено при проектировании намечаемых в республике Гвинея гидротехнических сооружений и мелиоративных систем, а также при комплексном использовании водных ресурсов и защиты их от истощения и загрязнения.

Апробация работы. Основные научные положения диссертации докладывались автором на научных конференциях в Московском гидро-

а

мелиоративном институте в 1989... 1992 гг. и опубликованы в научных статьях:

1. Влияние высоты местности и плошади водосбора на годовой сток в условиях Восточной Гвинеи. Московский гидромелиоративный институт. М., 1991, 9 с. с ил., библ. с 9 (3 назв.). рукопись депонирована во ВНИИТЭИАгропром, №....

2. Внутригодовое распределение стока Восточной Гвинеи. Московский гидромелиоративный институт. М., 1991, 7с-, с ил., библ. с.7 (назв.). рукопись депонирована во ВНИИТЭИАгропром, №...

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, списка используемой литературы ( наименований) и приложений, содержит /45" страниц машинописного текста, 38 рисунков и 50 таблиц.

СОДЁРШШ РАБОТЫ

Во введении дана краткая характеристика страны, обоснована цель работы, показана ее актуальность и научно-практическая значимость, определены задачи исследований. ■

В пе£вой_главе описаны физико-географические условия реки Нигер, подробно показаны гидрографическая система р.Нигер, геологическое строение и рельеф, климатическая характеристика, почвы и растительность.

Нигер - важнейшая водная артерия Западной Африки, начинается с восточного продолжения возвышенности £утта-Джаллон на высоте 800 м- В верхнем течении Нигер принимает справа Ниандан, Ма-фу, Мило и Санкарани, начинавшиеся на Северогвинейской возвышенности, слева - р.Тинклссо,берущую начало с ■Зутта-Джаллон. На протяжении ¿00 км своего верхнего течения Нигер опускается на о'ОО м (до отмзтки 300 м). На этом участке много порогов и

быстрин, образованных выходами кристаллических пород. Верховья Нигера лежат в климатической зоне с количеством осадков более 1500 мм в год, в предгорьях выпадает от оОО до 1500 мм, и, наконец, в среднем течении выпадает от 250 до 500 мм. Дожди приносит муссон, регулярно продолжающийся б месяцев в верхнем течении (с апреля по октябрь) и до 3 месяцев в среднем течении (июль-сентябрь). С октября по февраль на севере (в Верхней Гвинее) властвует сухой воздушный поток из Сахары - харматан; при этом максимальная месячная температура в г.Сигпри в ноябре достигает 33°,6 С.

Вторая_глава посвящена гидрологическому режиму р.Нигер. Подъем уровней в верховьях реки Нигер начинается с апреля и продолжается до сентября, с октября по март наблюдается межень. Основное питание река получает в верхнем течении, в то время как в среднем течении является транзитной. Половодье с верховьев реки продвигается вниз по течению со скоростью 30...40 км в сутки. В среднем течении,воды Нигера используют для орошения, водоснаб- ' жения, судоходства, обводнения.

Во второй главе подробно показана также гидрологическая изученность бассейна Верхнего Нигера.

В третьей главе представлены закономерности годового стока .. и его расчеты.

Для вычисления нормы - среднемноголзтнего годового стока -короткие ряды наблюдений были приведены к длительным периодам, а для определения цикличности стока для всех створов были пост-

п

роены разностные интегральные кривые ,1(К-1) (рис.2). Все разностные интегральные, кривые показали четкую цикличность стока в среднем с 33-летним циклом Брикнера, впервые исследованного для Европы и связанного с солнечной активностью. Продолжитель-

ность многоводных фаз в среднем составляла 18 лет, маловодных -15 лет. Для определения нормы годового стока в расчетный период включались только полные циклы.водности. В исключительно "правильном" тропическом режиме р.Нигер многоводные фазы последовательно сменяют маловодные фазы почти без нарушений, что позволяет прогнозировать годовой сток : повышенный по сравнению с нормой в многоводные фазы, пониженный - в маловодные. Этот вопрос требует дальнейших глубоких исследований по мере накопления новых данных.

Расчетные годовые расходы воды вычислены с помощью кривой трехпарамегрического гаммараспрзделения, а ее параметры С* и С{ методами моментов и наибольшего правдоподобия. Коэффициенты изменчивости ¿^колеблются от 0,18 (р.Санкарани п.Гуала.) до 0,34 (р.Тинкиссо п.Тинкиссо), оба метода показали сходные результаты, отличающиеся лишь на 0,02 (5'*). Коэффициент асимметрии С3 для всех створов р.Нигер и Санкарани равен ЗСгг, для створов на реках Тиккиссо, Мило, Ниандан С = С* ..

Относительные среднеквадратические ошибки коэффициента С* имеют для всех створов значения от 8,0$ до 14,8^, т.е. в допустимых пределах, и показывают достаточность гидрологической информации для их расчета; соответствующие ошибки С; - очень высоки. Окончательное суждение о соотношении С* получено в результате совпадения аналитической и эмпирической кривых обеспеченности.

В работе исследовано влияние на-годовой сток определяющих факторов: построены зависимости годового стока и коэффициента С\> от средней высоты водосбора реки, а также от его площади.

¿¿а рисунке 3 приведена зависимость ^ - /(Мер) \ коэффициент корреляции равен А = 0,88>0,7; коэффициент достоверности

Ку - 14>2, отклонения наблюденных точек от вероятных значений, снятых с графика зависимости, от V до 24,&.

Аналитически'эта зависимость выражается формулой

^ = 2,66 -Ю ~S- Hep.'2, (I)

где CJ, - среднемноголегний модуль годового стока, л/с кьГ;

Нср- средняя высота водосбора, м.

На рисунке ч представлена зависимость /'(•<3 ) ;. itoo^)—■ фициент корреляции R. - 0,82>0,7; коэффициент достоверности

/\у - 9>2, отклонения отдельных точек от графика от 0,ü до libi. Аналитически зависимость подчиняется уравнении

(2)

где с^ - площадь водосбора, км*".

Для северных склонов Лесной Гвинеи получена локальная зависимость рис.о). Ко&ффициеит корреляции ft - 0,80; . hg? 7; отклонения отдельных точек до 2ГЗ.

При полном отсутствии гидрометрических наблюдений рекомендуется определять среднемноголетний годовой модуль стока и коэффициент Су для центра тяжести исследуемого бассейна реки интерполяцией между опорными пунктами (центрами тяжести 'бассейнов аналогов с многолетними рядами наблюдений) для равнинной территории, по карте-изолиний годового стока, составленной авторрм для горных и предгорных районов, а также по зависимостям (1~2). (рис.3. ..о). Соотношение Qf Cv для неизученной в гидрологическом отношении реки рекомендуется принимать по группе рек-аналогов данного гидрологического района.

Наиболее подробно и глубоко в работе исследовано внутригодо-вое распределение стока (глава 4). Установление закономерностей внугригодового здада стока рек по календарным периодам, сезонам,

Рис.1. Бассейн р.Нигер. Гидрометричйские створи. Гидрологические районы

Я л

л

/ ч \

/ у. /

/ N г V

/ \ г ч

/ \ \

\ / \

1 0«3 \ / г. с К г- Г\

1 \ \

V/ / /

/

\ /

\ / КУМик V»»« п'е.'} Л1»

\

— --

гв 1 |

4 1 1 1 | 1 |

п 1 4- 1 1 1

1 г 1 г _ | 1 i

1 1 м 11 1 1 Г ) 1 1 — I 1 1 1 у -

Риг.2. Сскрят.енная суммарная кривая гопозого стокг * р.Нигер у створа Куликоро

месяцам, декадам, суткам имеет важное научное и практическое значение, так как на его основе ведется планирование использования водных ресурсов для целей энергетики, водоснабжения, сельского хозяйства, в том числе орошения, судоходства, определяются параметры водохранилищ и гидротехнических сооружений.

Установить распределение стока внутри года очень сложно,поскольку оно зависит от целого ряда факторов (распределение в году атмосферных осадков, температуры воздуха, а, следовательно, испарения, направления, продолжительности и силы вотри., площади и рельефа водосбора реки, гидрогеологических условий, почвогрун-тов, растительности, хозяйственной деятельности и т.д.), количественный учет влияния которых часто затруднен.

Внугригодовое распределение стока какой-либо реки не остается постоянным во все годы, а может существенно изменяться от года к году. Соотношение водности сезонов в разные годы значительно .колеблется, распределение внутри 'сезонов изменяется в зависимости от водности сезона и т.д.

Способы расчета внутригодового распределения стока нельзя рассматривать в отрыве от назначения и схемы использования стока, от типа внутригодового распределения и условий проектирова--ния. В настоящее время широкое распространение получили методы, ' основанные на применении математической статистики.

В работе расчеты выполнены по многолетним рядам наблюдений за стокам на 14 опорных гидрометрических створах методами ком-поноеки, "реального" и "фиктивного" годов-

Методом компоновки по всем створам получены расчетные гидрографы 10,25,50,7о и 9з"£ - обеспеченности, йьсчеты проведены по водохозяйственным годам, начинающимся с многоводного периода (начала муссонных о.ождей); многоводный - дождливый период - при-

нят за лимитирующий при расчете для целей борьбы с наводнениями при Р - 10, маловодный период принят за лимитирующий при Р - оО, 75 и 95% для целей орошения, обводнения, водоснабжения, энергетики, судоходства, экологических расчетов. Многоводный период продолжается с июля по декабрь, маловодный - с января по июнь.

Внутри лимитирующего периода выделен наиболее напряженный с точки зрения эксплуатации лимитирующий сезон, а внутри сезона - лимитирующий месяц. Так для целей борьбы с наводнениями выделен лимитирующий сезон - июль-сентябрь, а месяц с наибольшим расходом воды - сентябрь.

Для целей орошения, энергетики, водоснабжения, судоходства, экологических мероприятий - принят лимитирующий сезон - сезон засухи, а лимитирующий месяц - месяц с наименьшим стоком.

Главной отличительной особенностью гидрологического режима р.Нигер и его верхних притоков является резкое деление гидрографов та многоводный (догадливый) период, когда по реке за полгода проходит от 773 (р.Мило ств-Консакоро) до 97£ (р.Тинкиссо ств. Тинкиссо) стока, и маловодный период. За полгода маловодного периода (январь-июнь) сток составляет соответственно от 3 до 23^ годового объема.

В наиболее засушливую часть маловодного периода - сухой сезон по реке проходит всего от 2 до 13? годового объема, а за месяц с наименьшим стоком - иногда до 0,09^ годового стока (р.Тинкиссо ств. Тинкиссо).

Сухой сезон продолжается по створам с I по 5 (табл-1) четыре месяца (март-июнь), по створам 7 и II - с февраля по май, по стволам 6, 8...Ю, 12. ..14 - три месяца (март-май). Самым маловодным'месяцем (месяцем с наименьшим стоком) является апрель, на

р.'Гинкиссо в 00 э случаев - май, в 40~з - апрель; на р.Еаро б 70,а -ипрель, в 30?, - март, на р.Нпандан в 62% - март, в 21$ - апрель.

расчеты методом компоновки показали, что с уменьшением ^счетного отрезка временя (год, период, сезон, месяц) значительно увеличивается, изменчивость годового стока. Так, для р.Нигер ств.Куликоро Си - 0,23 для годового стока, С]г - 0,24 - для многоводного периода, С1- 0,6ь - для сухого сезот, С^ - 0,70 для месяца с наименьшим стоком. Асимметричность стока также увеличивается с уменьшением расчетного отрезка времени: соотношение (%/ Си- для года 3, лимитирующих периода и сезона - 3,о, для месяца - 4.

Расчетные гидрографы, полученные по пяти группам водности для Р = Ю, 2о, 60, 75 и показывают некоторое снижение доли стока за многоводный период и повышение доли стока за маловодный период при переходе от Р = к Р = (рис.6).

Хорошо прослеживается связь между набором лет, входящим для расчетов по маловодной группе водности, и годами маловодной фазы циклов водности. Самые маловодные период, сезон и месяц наблюдаются в годы в конце маловодной фазы цикла, что объясняется истощением запасов влаги в почвогрунтах и водоносных слоях бассей- • на реки в конце маловодной фазы.

Это обстоятельство позволяет предвидеть саше низкие расходы воды в месяц с наименьшим стоком в конце маловодной фазы цикла.

Расчетные гидрографы, полученные методом реального года для тех же обеспеченностей стока, имеют более резкие подъемы расхо-' дов воды в месяцы многоводного периода и почти полное истощение стока в сухой сезон в месяц наименьшего расхода. Очертания гидрографов соответствуют индивидуальным особенностям выбранных конкретных лет. Доля маловодного периода на 1£Г' ниже, чом та же

J -/ у

/

3„ я« »Z ■

13° л 1

Я

<¡00 SOD ' '600 Рис.3. Изменение среднего стока с-изменением высоты : ■ местности: i ■' • ■

\ 4 \

) \ V

\ " \ 6

\ Г

13 9 4

' 3 1 " \

Рис.4. Изменение среднего стока с

изменением площади водосбора

Лср.м 5 / О / 4 ■

в V к/1 V ^ 3

/

-- » I ■ ■ ,'1 . / .

020 022 024 028

Рис.5. Изменение с изменением высоты местности

Рис.?. Изменение модуля ьак- ' симального стока с изменением высоты мест- , ности ;

V сз a P-ÏSX _

Рис.6. Расчетные гидрографы: А - по 1-ому, ^Б - пс П-ому, В - по Ш-eî.iy гидрологическое району

доля по методу компоновки (табл.2).

Расчетные гидрографы по методу "фиктивного" года (метод, употребляемый французскими гидрологами) ииовт сглаженный виц, так как расходы осредняются за иееь многолетний период, но каждый и отдельности месячный расход соответствует принятой проектом расчетной обеспеченности. По расчетам методом "фиктивного" года в маловодный период по реке проходит больно стока (в процентах от годового),чем за тот же ььриод по методу компоновки.

Анализируя и обобщая особенности ш-утрпгодового распределения стока по отдельным стгорам, учитывая географическое положение бассейнов и их удаленность от океана, направление влагонос-ных ветров и влияние рельефа, можно выделить три района по вну-тригодовому распределению стока: южный район, центральный и северо-восточный (табл-2). При районировании па основу приняты расчетные гидрографы по методу компоновки.

Южный район расположен на склонах Леской Гвинеи с отметками высот от 18о0 до ¿00 м (горизонталь - иОО м служит северной границей района). В период муссонных дождей здесь выпадает от 1150 до 12о0 мм осадков. Норма годового стока составляет более 27 л/с км^- Здесь берут начало рр-Нигер, ¡,!ило и Ниандан.

Доля (в %) стока за маловодный период от годового стока составляет методом компоновки 7,44^, а стока за апрель (месяца с наименьшим стоком) 0,87%. Самый многоводный месяц - сентябрь, в который по реке проходит 644? годового стока. Распределение стока в % от годового, т.е. типовые гидрографы приняты по данным метода компоновки и даны в табл.3■

Центральный район занимает предгорья в Верхней Гвинее севернее южного района, гдо еыооты снижаются от оОО до ¿00 м. Поэтому и осадков выпадет меньше (от 1000 до ПиЭ км). Здесь протекают

Таблица 2

Доля стока за маловодный период в от годового объема по гидрологическим районам

№№ пп

Река-створ

Доля (в маловодного периода от _____ годового стока _____

компоновки реального фиктивного _ _ rosa_P¿7ót_ гол,а_Р_=7о^

I. Южный район (Лесная Гвинея)

I. Нигер-Фарана 6,94 7,04 9,51

•г. Нигер-Куруса 7,12 7,01 8,35

3. Мидо-Консакоро 8,71 6,04 ' 10,73

4. Ниандан-Баро 8,70 4,32 10,39

5. Ниандан-Киссндугу 0,74 .5,72 7,57

Сумма 37,21 30,63 46,55

Сред. 7,44 6,13 9,31

П. Центральный район (Верхняя Гвинея)

I. Нигер-Диалакор 3,84 3,22 5,97

2. Нигер-Тигибери 3,84 2,87 6,17

3. Санкарани-Манциана 5,95 5,02 7,07

4. Санкарани-Селинге 5,7о 4,89 6,17

5. Мило-Канкан 4,91 5,04 6,27

6. Тинкиссо-Уаран о,73 4,94 5,97

7. Тинкиссо-Тинкиссо 2,73 2,45 3,52

Сумма 32,7 28,43 11,14

Сред. 4,68 4,06 5,88

Ш. Северо-Восточный район (Верхняя Гвинея)

I. Нигер-Куликоро "3,24 2,84 4,91

2. Санкарани-Гуала 3,61 2,60 4,80

Сумш 6,Во 5,44 9,71

Сред. 3,42 2,72 4,85

.Таблица 3

Внутригодовое распределение в % от годового стока (типовые гидрографы) Р = 1052

р, М е с я д ы

I П Ш 1У У У1 Л1 Ггпый УЫ район IX X XI ХП

10 2,73 1,66 1,03 0,92 2,04 5,73 9,49 16,14 23,98 19,47 10,45 4,52

25 3,30 1,43 0,96 0,96 1,92 Я ЧТ о, 9,65 16,35 24,33 19,94 10,54 4,59

50 2,15 1,1? 0,60 0,74 1,93 4,82 10,79 16,12 25,91 20,35 10,71 4,33

75 2,07 1,02 0,66 0,55 1,09. 3,37 10,24 20,55 28,65 17,36 8,49 4,22

95 1,87 0,86 0,51 0,41 0,93 2,64 10,38 20,94 29,23 17,69 8,65 4,25

Центральный район

10 2,88 1,65 1,00 0,65 1,24 2;6о 7, £6 18,59 27,30 25,29 10,91 4,40

25 2,53 1,46 0,85 0,57 1,05 2,43 7,25 18,53 27,65 2о,19 10,81 4,39

50 2,23 1,11 0,78 0,55 ' 0,79 2,33 7,87 18,27 30,19 22,83 9,08 3,80

75 2,12 1,21 0,58 0,45 0,61 1,34 6,43 20,01 31,94 20,66 8,82 3,54

95 1,85 1,02 0,49 0,40 0,52 1,79 6,35 19,67 31,63 20,02 11,98 3,46

Северо- -восточный район

10 2,44 1,ег С,88 0,86 0,93 2,72 7,11 18,36 28,84 24,28 11,42 4,48

25 2,17 1,32 0,71 0,42 0,79 3,38 7,18 18,16 28,53 24,28 11,30 ' 4,43

50 1,97 0,99 0,56 0,47 0,52 1,36 6,62 18,13 29,65 23,62 10,30 4,17

75 1,85 0,65 0,44 0,43 0,56 1,51 5,60 16,61 32,13 24,12 9,57 3/60

95 1,64 0,56 0,37 0,34 0,45 1,38 5,30 15,70 30,34 £2,79 9,0а 3,41

рр.Нигер, Санкарани, ¡/л по (сроднее течение) и берет начало р. Тинкиссо. Порт годового стока в среднем 22 л/с км^.

Доля (в от годового стока) маловодного периода составляет всего 4,6}^ т.е. по сравнения с предыдущим отот район засушливее, а реки - маловопнео в сухой период. Самый маловодный месяц -апрель, имеет сток всего 0,о1>, самый многоводный сентябрь -2У, Ц% •

Северо-восточный район расположен в Верхней Гвинее у северовосточных границ страны. Высоты колеблются от 600 до 1200 м, атмосферные осадки - от 900 до 1000 мм,то есть меньше, чем в южном районе поскольку возрастает удаленность от океана.

Доля (в % от годового стока) маловодного периода за шесть месяцев составляет всего 3,4^'^, доля стока месяца с наименьшим расходом - апреля - всего 0,193, доля самого многоводного месяца -сентября 30!?. [к климат этого района оказывает влияние близость пустыни Сахары, откуда в сухой сезон (февраль, мах/г, апр>ель) дует знойный "харматан".

При построении типовых расчетных гидрографов для выделенных гидрологических районов использовались гидрографы, полученныз методом компоновки, так как они имеют характерные черты, присущие гидрографам маловодной группы лет, менее сглаженные, чем гидрографы "фиктивного" года и п них нет индивидуальности, характерной для гидрографов "реального" года, вероятность повторения которой ничтожна мала. Следовательно, гидрографы по методу компоновки занимают некоторое среднее значение между гидрографами "реального" и "фиктивного" года.

Типовые гидрографы рекомендуются для приближенных расчетов внутригсдового распределения (по месяцам) стока бассейнов рек, но имеющих гидрометрических наблюдений.

Пятая глава посвящена максимально» |у л минимальному стоку рек бассейна Нигер.

Максимальный сток формируемгн в период выпадения муесоннцх дождей, сопровождается катает].одическими наводнениями. Наивысшие расходы води проходят на и. Нигер п на его притоках с 3 ан-густа по 29 октября,чаше всего с 21 по 30 сентября,причем в среднем течении почти на 2нецели позже, чем в верховьях.

Для тропических районов, по исследованиям .М.Гоша, при расчетах максимальных расходов води аиданной вероятности превьмен.ш следует применять кривые Гудрич"., б ¡¿¡-Гаусса, Пирсона 3-его типа (дают практически одинаковые результаты). В настоящей работе доказывается, что кривые трехлараметрпческого гаммараепреде-ления имеют наилучшее совпадение о эмпирическими кривыми, а, следовательно, также рекомендуется к использованию при расчетах.

Сравнение расчетных максимальных расходов воды, полученных с помощью вышеперечисленных кривых осес'лоченности по р.Иигир у ств.Куликоро, показало некоторое Ол 17'.!) увеличение расчетных расходов по кривой трзхпарнметрического гаммараепредолелия по сравнению с расходам по кривой Пирсона- Ы для Г = 0,1";. и I".. Расчетные максимальные расходы воды определены по 32 створгм для обсспеченностей 0,011!, 0,1% и Гг. Наибольшие средние максимальные модули стока отмечены на реках Умло сгп.Конс.акоро (230 л/с км") и Ниандан ств.Кисиду (174 л/с

бассейны которых расположены на высоте 510 и 480 м над уровнем океана; наименьшие средние максимальные модули получены на р.Х'инкпссо у етв.Тинкиссо (48 л/с ш/") и у ств.Уаран (47 л/с т?). Коэффициенты изменчивости невелики, изменяются от 0,17 (р.Мило) до 0,о0 (р.Тишсиссо), коэффициенты асимметрии в преобладанием большинстве случаев равны ЗС1г.

Для районов Лесной Гвинеи автором выявлена огчетчивая зависи-

1Ь

мость максимальных модулой стока от средней высоты водосбора (рис.7)

= 0,УЗНС1Г2/.1, (3,

где Ну - средняя высота водосбора, м, с помощью которой рекомендуется определять максимальные модули стока для неизученных в гидрологическом отношении л малоизученных бассейнов рок.

Проверка формулы на независимом материале дала относительную ошибку 12. ..1б"а.

С увеличением площади бассейна реки возрастает неоднородность распределения дождей, увеличивается время добегания по склонам и речной сети, а также аккумуляция дождевых вод в толще почвогрунтов, а, следовательно, пики максимумов нивелируются.

М.Рош показал зависимость максимальных расходов воды (1-10%) от площади водосбора

Ол ш

где С1 для зоны Мило-Ниавдан равен 0,265;

для зоны Верхнего Нигера — 0,200; для зоны Санкарани — 0,148;

для зоны Тинкиссо — 0,126.

Поскольку М.Рош использовал для выведения формулы ( 4 ) период наблюдений до 1957 года, наш выполнена проверка по независимо^ материалу наблюдений с 1958 по 1938 годы, которая показала среднюю относительную ошибку 1Г?.-

Однако-наилучшие результаты дает-использование рек-аналогов, имеющих многолетние данные,

Опшхр = ) ' (5)

гДе Расчетный максимальнпй модуль стока реки-аналога,

л/с км**;

- площади водосборов изучаемой реки и аналога, км^;

П, - показатель степени, полученной для бассейна Верхнего Нигера, П, = 0,50.

Проверю формулы, выполненная по независимому гидрологическому

материалу, дана среднюю относительную ошибку

Минимальный сток формируется в период,когда река переходит на грунтовое питание, когда муссонныо дожди и поверхностный сток отсутствует.

Грунтовое питание зависит от климатических, почвенно-геоло-гических гидрогеологических условий, площади водосбора, глубины эрозионного вреза русла. Запасы воды в толще почвогрунтов в сухой сезон постепенно истощаются, ¡¡а Верхнем Нигере и его притоках минимальный сток наблюдается в марте-апрело-мае и доходит до катастрофически низких расходов воды на средних реках, в то время как малые реки и ручьи в сухой сезон, вообще, пересыхают.

Расчеты минимального стока выполнены для II створов, имеющих многолетние наблюдения, по среднемесячным и среднесуточным расходам воды (наименьшим в каждом году) и определены расчетные расходы при Р - 70 и 95». При этом использованы кривые трехпара-метрического гаммараспределения, на которые нанесены эмпирические кривые (до полного совпадения). Коэффициенты вариации меняются в пределах 0,37...0,05, коэффициенты асимметрии равны 2... 4С/.

Используя закон истощения, показанный М, Рошем для рек Мадагаскара, мотано получить расход воды на любой момент времени

О = Оо е , (б)

где О0 - расход воды в начале истощения ("шарнир"), мэ/с;

<2 - основание натуральных логарифм; £. - время в сутках. Нами найдены оС для реки Нигер и его притоков .

Для прогноза минимальных »..оснчных расходов воды удобнее использовать среднемесячные расходы конкретного календарного месяца (декабря), соответствующего началу кривой истощения. Связь между минимальным месячным расходом воды и среднемесячным расходом за декабрь окапалась косной ( /?-> 0,7) для рек Мило, Санка-рани, Ниандан, Тннкиссо'. Относительная ошибка не превышает С увеличением площади водосборн увеличивается минимальный сток, так как усиливается глубина эрозионного вреза русла и увеличивается аккумулирующая способность водосбор».

Для неизученных в гидрологическом отношении рек предложена зависимость среднего минимального многолетнего суточного модуля стока о . от площади водосбора

_ -о.ЗС = ■

Ошибка при пользовании формулой, определенная по независимому материалу, достигает

Для перехода от суточных минимальных модулей стока к месячным модулям предложен коэффициент К , вычисленный для рек с многолетними гидрометрическими наблюдениями.

Однако, лучшие результаты для определения расчетного минимального стока дает метод гидрологической аналогии. При этом коэффициент вариации С&- и соотношение С? определяются по бассейну-аналогу или по среднему значению для всего гидрологического райот.

ссшзкьм ВЫВОДЫ

1. Годовой сток I). Нигер и его притоков имеет четко выраженную цикличность с продолжительностью циклов по тлеющимся гидрометрическим наблюдениям от 2о до о1' лот, в среднем 33 года, что указывает на цикл Брикнера, г.£фчк?ернпй также для Европы и сея-

занныЯ с солнечной активностью. Средняя продолжительность многоводной фазы 13 лет, маловодной - 1о лег. Четкая цикличность позволяет прогнозировав маловодные и г/кого водные годы с высокой степенью вероятности.

2. Для разных физико-географических ¡айонов бассейна реки Нигер построены локальные зависимости годового стока и коаффи-циекта изменчивости от средней высоты видосбора, от плсцади водосбора; построена карта изолиний модулей годового стока.

3. Подробно исследовано ьнутрпгодовое распределение стока по 14 створам, имеющим многолетние наОлюдония, с помощью методов компоновки, "реального" и "фиктивного" годов. Вычислены расчетные гидрографы для Г - 10, 2о, оО, 7 о и 9о'о-ной обеспеченности.

Выявлено, что псе гидрографы резко подразделяются на многоводный период, продолжающийся полгода с июля по декабрь, когда идут муссонные догди, и маловодный - с января по июнь.

В многоводный период по рекам проходит от 87 до У?"' годового стока, в маловодный от 3 до 13'', а в сезон засухи за три месяца (март-май) - всего от О,ó до Месяцем с наименьшим стоком н подавляющем большинстве случаев является апрель, когда сток почти исчезает и доходит до 0,09ъ годового стока.

4. Хорошо прослеживается связь между набором лет для расчетов методом компоновки по маловодной группе и годами маловодной фазы циклов водности. Ьто обстоятельство позволяет предвидеть саше низкие расходы воды на реке в конце маловодной фазы в месяцы с наименьшим стоком.

5. Сравнение расчетных гидрографов, полученных разными методами для одного створа и одной обеспеченности, показывает, что гидрографы методом "реального" года имеют резкие пики в многоводные месяцы и очень низкие расходы воды в сухой сезон. Очертание

гидрографа соответствует индивидуальным особенностям конкретного года, вероятность точного повторения которого ничтожно мала. Соответствие расчетной обеспеченности имеет только годовой сток.

Метод "фиктивного" года дает искусственно сглаженный гидрограф, так как осреднение происходит за весь многолетний период, но при атом расчетный расход каждого месяца соответствует обеспеченности, близкой к расчетной. Наиболее удовлетворяют требования проектирования и эксплуатации гидрографы методом компоновки, , гак как при их расчете осреднение происходит по небольшой группе критических лет (для борьбы с наводнениями - по многоводной, для всех других целей - по маловодной группе). При этом обеспеченность сезона равно расчетной обеспеченности, назначаемой проектом.

6. Гидрографы разных рек на отдельных створах имеют отличительные особенности, обусловленные различием местоположения (удаленностью от океана), рельефа, климата, господствующих ветров, что позволило районировать территорию и построить типовые расчетные гидрографы для каждого района различной обеспеченности стока.

йззработана методика расчета внутригодового распределения стока при отсутствии гидрометрических данных.

7. Выполнен расчет максимальных расходов воды при наличии многолетних наблюдений, вычислены средние многолетние максимальные' расходы, С„и Су -Л О) С), а также расчетные расходы обеспеченностью 0,01, ОД и 1%. В работе доказано, что наиболее близкой к эмпирическим кривым обеспеченности по сравнение с кривыми Гудрича, Жибра-Гаусса, Пирсона. 3-ого типа является кривая трехпарамегрического гамма]/;."пределбнля и она рекомендуется к

расчетам.

0. Райдеии зависимости сродыгх максимальных модулей стока от сродней высоты водосбор;! (для склонов разной окспо.зишш) .1 от площади бассейнов (разных зон)-

Предложена методика определения почетных тксимчльнюс расходов при отсутствии данных щддодот! шисках наблюдений.

9. Дана общая характеристика 11 расчет минимального стоки по минимальным суточтп.1 я месячным уч.сходам води. Для прогноза минимальных расходов воды получены парсичсгри в формуле истощения (6) М.Рока, предложено определенно клыи.алымго от оке по среднемесячному расходу воды и декабре с 3...0 месячным опережением.

Для неизученных п гидрологическом итношении рек показана методика определения среднего минимального многолетнего модуля стока по зависимости от площади водосбора, а тагсхе с помощью бассейна-аналога. Параметры кривой определяется по группе рек-аналогов гидрологического района.