автореферат диссертации по строительству, 05.23.16, диссертация на тему:Максимальный дождевой сток для расчета дорожных сооружений Непала

?уб О а

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАСНОГО ЗНАМЕНИ АВТОМОБИЛЬНО-ДОРОЖНЫЙ ИНСТИТУТ (ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

На правах рукописи

ДЖА ПРЕМ ЧАНДРА

МАКСИМАЛЬНЫЙ ДОЖДЕВОЙ СТОК ДЛЯ РАСЧЕТА ДОРОЖНЫХ СООРУЖЕНИИ НЕПАЛА

Спец-дальность 05.23.16 - Гидравлика и инженерная гидрология

А В Т О Р Е О Е Р А Т диссертации на соискание.ученой степени кандидата технических наук

Москва - 1996 г.

Работа выполнена на кафедре гидравлики Московского государственного Ордена Трудового Красного Знамени автомобильно - дорожного института (технического университета).

Научный руководитель- доктор техн. наук,профессор, академик Академии Транспорта России Б. Ф. Перевозников Научный руководитель- кандидат технических наук, профессор Н. М. Константинов

Официальные оппоненты-доктор техн. наук,профессор, академик Академии Транспорта России Л. И. Высоцкий - кандидат технических наук, Ю. В. Абрамов Ведущая организация -ГИПРОДОРНИИ

Защита состоится др^£р1996 года в $ О часов в ауд.

42 на заседании специализировашшого совета К 053.30.03 ВАК РФ в Московском государственном автомобильно-дорожном институте (техническом университете) по адресу: 125829, ГСП - 47, г. Москва, Ленинградский проспект, 64.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке института. Отзывы на афтореферат в двух экземплярах с подписью, заверенной печатью, просим направлять в диссертационный совет института.

Автореферат разослан ¿ХН-^&Рск1996 г.

Телефон для справок 155-03-28.

Ученый секретарь специализированного совета

доктор техн. наук, профессор/./' Саламахин

тел. 155-03-56

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

___—--

Актуальность работы: Диссертационная работа посвяшена одному из основных вопросов проектирования автом.-.'чльных дорог- расчету максимального дождевого стока. От правильного определения максимальных дождевых расходов воды во многом зависят типы, конструкции и размеры отверстий водогюопускных и водоотводных сооружений, проектно-строительные решения по ним,а также объемные и стоимостные показатели строительства, эксплуатации и реконструкции автомобильных дорог.

Дождевые паводки, особенно муссонные, возникающие в многих районах Непала нередко вызывают разрушения автомобильных дорог, мостов и других исскуственных сооружений. Одним из основных причин таких разрушений является недостаточная изученность и инженерная оценка гидрометеорологических условий формирования дождевых паводков, а также факторов природно-антропогенного их регулирования.

Разрушительные паводки в том или ином районе Непала имеют место ежегодно, а на ряде водотоков наблюдается в году 3-4 паводка близких к расчетным 2-3% вероятности превышения.

Потребности дальнейшего развития и совершенствования дорожной сети Непала, недостаточная изученность условий формирования и регулирования максимального стока, а также отсутствие методически обоснованного подхода к расчетам максимальных расходов воды и нормативно-инструктивной базы этих расчетов и предопределили необходимость проведения настоящего диссертационного исследования. Тема работы находится з соответствии с планами развития и совершенствования дорожной сети Непала. Она соответствует Международной гидрологической программе ЮНЕСКО, принятой на ее 17 сессии.

Целью диссертационной работы является разработка методики расчета максимальных дождевых расходов воды для определения отверстий водопропускных, водоотводных и водосбросных сооружений при проектировании, строительстве и эксплуатации автомобильных дорог в Непале.

Методика исследования предусматривала: сбор,систематизацию и анализ качества имеющихся данных гидрометеорологических измерений, зафиксированных на метеостанциях и других опорных постах наблюдений в районе исследования и соседних странах; анализ и обобщение результатов предшествующих исследований и теоретическое обоснование выбора модели расчета максимального стока; проведение численного эксперимента по многолетним рядам наблюдений за годовыми, месячными и суточными дождевыми осадками с определением их расчетных характеристик и пространственно-временного распределения; выявление и разработку расчетных зависимостей максимального стока и региональных факторов его регулирования с количественным определением их параметров; сопоставительный анализ результатов исследования с исходными данными наблюдений и оценкой достоверности результатов.

Научная новизна работы состоит в следующем: рекомендованы расчетные величины вероятности превышения (ВП) максимальных расходов воды для автомобильных дорог Непала; разработана методика расчета максимальных расходов воды для расчета водопропускных и других сооружений при проектировании и строительстве автомобильных дорог в условиях Непала; произведено пространственно-временное распределение расчетных годовых, месячных, суточных сумм и часовых интенсивностей дождевых осадков различных ВП в районе исследования;уточнено районирование средне-годовых сумм дождевых осадков по территории Непала; разработан метод определения расчетных величин дождевых осадков часовой продолжительности по суточным суммам; установлены коэффициенты редукции дождевых осадков по площади их одновременного выпадения; получена зависимость длины водотока от площади бассейна; установлен показатель степени редукции дождевых осадков по продолжительности.

Практическое значение и реализация результатов работы: разработанная методика может быть использована в практике гидрологических расчетов, и в том числе в организациях,зани-

мающихся проектированием, строительством, реконструкцией и ремонтом автомобильных дорог и мостов в Непале. Настоящая методика дает возможность учесть особенности формирования максимального стока как с малых, так и с больших водосборов. Методика расчета и пракические рекомендации по степени научно-практической проработки и своему составу отвечают требованиям, предъявляемым к региональным нормам максимального стока в транспортном строительстве. Они могут быть в дальнейшем использованы в качестве национальных строительных норм для определения расчетных характеристик максимального стока при проектировании автомобильных дорог и мостов, с возможностью использования этих норм на любых конкретных объектах не только дорожного, но и гидротехнического и других видов капитального строительства в Непале.

На защиту выносятся: результаты численного эксперимента по определению основных параметров кривых распределений вероятностей превышения суточных, месячных и годовых сумм осадков и их расчетных величин; карты-схемы распределения годовых,месячных и суточных сумм осадков 1% ВП по территории Непала; распределение средне-годовых, сумм осадков по Непалу; методика определения часовых сумм осадков;расчетные величины часовой интенсивности осадков и карта-схема их распределения 1 % ВП по территории Непала; расчетная формула максимального дождевого стока и методы обоснования ее параметров с учетом региональных факторов естественного и искусственного регулирования в условиях Непала; рекомендации по расчету максимальных расходов воды.

Апробация работы: основные положения и результаты исследований рассмотрены и одобрены в 1995г. на заседании кафедры гидравлики МАДИ и на заседании научно-технического совета Союздорпроекта.

Публикации: По результатом исследований опубликованы две работы.

Структура и объем работы: диссертация состоит из

введения, четырех глав, общих выводов, приложений, библиографии, включающей 162 наименований, в том числе 41 на иностранных языках. Она содержит 229 страниц машинописного текста, в том числе 49 таблиц и 66 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Первая глава диссертации содержит анализ природных условий, особенностей социально-экономического развития страны и дорожной сети, гидрометеорологических факторов формирования максимальных расходов воды, гидрометеорологического режима рек и степени его изученности. В ней отражены цели, задачи и методика исследований.

Непал расположен в Юго-Восточной Азии между Индией и Китайской народной республикой без выхода к океану. Общая площадь страны составляет 145305кв.км. Непал является горной страной с сильно развитой речной сетью (0,85 км/кв.км) и со слабо развитой сетью автмобильных дорог (0,04 км/кв.км).

Рельеф Непала в высотном отношении имеет ступенчатый характер. Гималаи поднимаются с юга на север тремя ступенями хребтов: Сивалик, Махабхарат и Высокогорье. На крайном юге Непала находится узкая низменная полоса (Тераи) шириной от 20 до 40 км. Это северная окраина Индо-Гангской низменности.

На территории Непала находятся 8 вершин из 14 на всем земном шаре, достигающих 8000 и более метров, в том числе наивысшая' 8848 м. Джомолунгма (Эверест).

Гималайские горы оказывают влияние не только на температурный режим страны.Они служат также гиганским конденсатором влажных воздушных масс, регулярно (с мая по октябрь) надвигающихся с Индийского океана на южную часть Азиатского материка (летний муссон). Одновременно^они являются естественным препятствием на пути дальнейшего продвижения масс влажного воздуха с океана, вызывая выпадение осадков на склонах и отрогах гор.

Наибольшее количество осадков (3000-5000 мм в год) , вы-., падает в среднем поясе гор на уровне примерно полутора тысяч метров. Наименьшее выпадает на высоте более 5000 м. Так, на южном склоне Джомолунгмы выпадает всего 400мм осадков в год. Природные условия Непала определяются не только географическим положением относительно экватора, но высотой над уровнем коря, т.е. пространственным положением по вертикали.

Большая часть средних Гималайских гор и предгорья покрыты лесом, который занимает около 1/3 всей площади страны. Обрабатываемая земля составляет немногим более 10 процентов от общей территории.

Из-за отсутствия автомобильных дорог продукция предприятий не может быть доставлена во многие районы страны. Перевозки промышленных грузов будут иметь значительный удельный вес в составе грузооборота автомобильных дорог.

По данным бюро горных работ Непапа строительство автомобильных дорог в разных районах способно дать толчок к исследованию природных богатств Непала и способствовать их скорейшему практическому использованию.

Развитие автодорожной сети' в Непале способно в значительной мере способствовать дальнейшему экономическому развитию страны. Учитывая это, правительство Непала уделяет большое внимание дорожному строительству.

Основным видом транспорта является автомоб^ьный. Сеть автомобильных дорог за последние 35 лет развивалась довольно быстрыми темпами. Если до 1951 года общая длина дорог была 376 км, то к 1985 году она составила 5925 км.

Дождливый сезон в большинстве районов Непала совпадает с муссонным периодом и продолжается с мая по октябрь. Именно этот период имеет наибольшее значение для формирования максимального дождевого стока.

К началу диссертационного исследования на территории Непала было размещено 276 метеорологических станций наблюдений. В результате выполненного автором анализа признано

репрезентативными только 142 станции, имеющие длительность наблюдений более 20 лет. Освещенность территории Непала метерологическими станциями характеризуется в среднем одной метеостанцией на 550 кв.км.

Общее количество годонаблюдений за годовыми, месячными, и суточными осадками, положенное в основу диссертационного анализа, составило 17823.

Граница водораздела основных водотоков Непала расположена на отметке 600-700 м над уровнем Индийского океана. Бассейны большинства малых и средних рек имеют вытянутую форму по направлению течения воды, т.е. с севера на юг.

Все большие реки Непала пересекают несколько географических зон. Они берут свое начало в горах, пересекают предгорья и, попадая в Индо-Гангскую низменность, впадают в р. Ганг.

По типу руслового процесса большинство рек Непала в районе Тераев являются предгорными блуждающими реками.

Наиболее крупными реками являются: Сапта Коси, Сапта Гандаки(Нараяни), Карнали и Махакали. Реки Сапта Коси, Сапта Гандаки и Карнали берут начало в Тибетском нагорье и пересекают Гималаи.

Питание большинства рек Непала дождевое. До 80-95 процентов годового стока относится к периоду муссонов (май-октябрь). Следует отметить, что в период зимний межени, то есть в засушливый период,только некоторые средние реки имеют грунтовое питание. Многие из малых рек к середине января-февраля пересыхают.

Оценивая в целом,степень гидрометеорологической изученности Непала применительно к требованиям СНиП 2.01.14-83, следует признать, что район исследования относится к малоизученным с отсутствием данных длительных гидрометрических наблюдений по большинству водосборных бассейнов. Подобное положение и предопределило необходимость тщательного рассмотрения и формирования целей, задач и методики выполнения диссертационного исследования в условиях недостаточности

имеющихся исходных данных по Непалу и смежным странам.

Во второй главе дается теоретический анализ наиболее распространенных методов расчета максимальных расходов воды с целью обоснования выбора оптимальной расчетной модели определения максимального дождевого стока в районе исследования. Рассмотрены требования дорожного строительства к расчетным критериям и методу определения максимального дождевого стока, нормативно-методическая база расчетов максимального стока и анализ ее применимости к условиям Непала. Дано обоснование исходного метода расчета максимального стока и его теоретические основы, а также сформулированы основные принципы обоснования параметров расчетного метода применительно к недостаточной степени гидрометеорологических условий формирования дождевого стока в Непале.

Отсутствие метода расчета для прямого применения в Непале предопределило необходимость выполнения анализа наиболее применимых в СНГ и других странах методов расчета паводочно-го стока при недостаточности гидрометрических данных. Этому анализу подлежали методы СНиП 2.01.14-83, пособия к СНиП 2.05.03-84(ПМП-91), ВСН 63-76 Минтрансстроя, НИМП-72 {объем-пая формула Д. Д. Соколовского), Методические рекомендации Союздорпроекта (СДП-73), приближенный метод ЦНИИС - СДП, зарубежные методы Инглиса, Рувиса и Диккенса (применяемые в разных штатах Индии), формулы Баирда г: Мак Иллвараитха, Куичлинга (применяемые в США), а такхе формулы применяемые в Австралии, Франции, Новой Зеландии и Англии.

Анализ состояния и применимости различных методов расчетов как российских, так и ряда зарубежных авторов, а также ряда научных и проектных работ, выполненных в последние годы в Сирии, Тунисе, Ираке, Ливане и других странах, позволил установить, что наибольшей универсальностью и применимостью для разработки региональных норм максимального стока в условиях Непала обладает метод СДП-73. Этот метод имеет достаточную теоретическую обоснованность и получил распрост-

ранение на зарубежных объектах строительства, расположенных в Афганистане, Узбекистане, Лаосе, Кубе и в других странах. В настоящей работе был выполнен подробный анализ этого метода, его теоретической обоснованности и применимости, по результатом которого представилось целесообразным принять этот метод в качестве теоретической основы для разработки региональной методики расчета максимальных дождевых расходов воды в условиях Непала.

Количественные ливневые характеристики расчетных максимумов осадков зависит от местных орографических условий. С этой целью были исследованы зависимости суточных максимумов дождевых осадков (СМ) от высоты (Н), широты (Ф) и долготы (Л) местности. Анализ этих зависимостей показал, что с увеличением высоты и широты местности суточные максимумы дождевых осадков уменьшаются, а по долготе распределяется почти равномерно.

Установлена зависимость длины водотока от площади

0,5

водосборного бассейна выражаемая уравнением Ь=2,82 И , где Ь- длина водосбора в км; а Р- площадь бассейна в кв.км. Были также установлены зависимости максимальных модулей дождевого стока от площади водосбора по данным полевого обследования паводков 1954 г. и 1964 г. По этим зависимостям была произведена оценка показателей степени редукции максимального стока, которые оказались одинаковыми как для максимумов 1954 года, так и для максимумов 1964 года и равными п = 0,33.

В третьей главе посвящена исследованию по у_:таьовлению

расчетных ливневых характеристик максимального дождевого стока применительно к исходным метеорологическим данным района исследования. В ней произведен анализ методических основ численного эксперимента по определению параметров кривых распределения вероятностей превышения годовых, месячных и суточных сумм дождевых осадков.В основу этого эксперимента были положены рекомендации СНиП 2.01.14-83.

Для проведения исследований по определению расчетных

ливневых характеристик максимального дождевого стока были приняты только те метеостанции, которые обладают наибольшими рядами длительных наблюдений ( более 20 лет ) за годовыми, месячными и суточными суммами осадков.

Длительность наблюдений за годовыми, месячными и суточными суммами дождевых осадков имеет место только на 142 опорных метеостанциях. На этих метеостанциях она колеблется от 20 до 57 лет.

Расчеты основных параметров кривых распределения вероятностей превышения суточных максимумов осадков (СМ) произведены по всем 142 метеостанциям при общем количестве 5941 годонаблюдений. Анализ этих параметров показывает, что коэффициенты вариации изменяются от 0,108 (Дхап) до 1,033 (Панг-тхангдома), коэффициенты асимметрии от -0,059 (МайнаГаун) до 2,225 (Пангтхангдома) и соотношения коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации от -0,14(Майна Гаун) до 2,153 (Пангтхангдома). Максимальные величины СМ изменяются от 43 мм

тах

(Ранипауа) до 505 мм (Гумтханг), средние СМ - от 21 мм(Рани-

пауа) до 237 мм (Барахчетра), а минимальные СМ - от 5 мм

тт

(Мугу) до 130 мм(Симри).

Расчеты основных параметров кривых распределения вероятностей превышения месячных максимумов дождевых осадков(МС) были также произведены по 142 исходным метеостанциям при общем количестве 5940 годонаблюдений. Анализ результатов расчетов показывает, что коэффициенты вариации изменяются от 0,127 (Дубачаур) до 0,719 (Д^'най), коэффициенты асимметрии от -0,097 (Майна Гауи) до 0,839 (Дунай), соотношения коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации от -0,173 (Майна

Гаун) до 1,17(Дунай). Максимальные величины МС изменяются

тах

от 119 км (Мустанг) до 2150 мм (Лумле), средние МС от 67 мм

(Мустанг) до 1545 мм (Лумле), а минимальные МС от 28 мм

min

(Мустанг) до 1203 мм (Бхадауре Деурали).

Расчеты основных параметров кривых распределения вероятностей превышения годовых максимумов дождевых осадков (ГС)

произведены тоже по 142 метеостанциям при общем количестве 5938 годонаблюдений. Анализ результатов этих расчетов показывает, что коэффициенты вариации колеблются от 0,084 (Пат-харкот) до 0,739 (Дунай), коэффициенты асимметрии от -0,058 (Баргадха) до 0,793 (Дунай), соотношения коэффициента асимметрии к коэффициенту вариации от -0,148 (МайнаГауя) до 1,21

(Непалтхок). Максимальные величины ГС изменяются от 29бмм

шах

(Мустанг) до 6219 мм (Лумле), средние ГС от 162 мм (Мустанг) до 5245 мм (Лумле), а минимальные ГС . от 88 мм (Мус-

Ш1П

танг) до 4043 мм (Бхадауре Деурали).

По всем исследуемым 142 метеостанциям были построены эмпирические кривые распределения вероятностей превышения суточных, месячных и годовых сумм дождевых осадков в общем количестве 426 таких эмпирических кривых.

Анализ полученных эмпирических кривых распределения вероятностей суточных максимумов осадков позволил установить, что из 142 опорных, метеостанций 115 (81%) имеют явные признаки положительной асимметрии с .тенденцией их вогнутого очертания, 20 (14%) близки к нормальному, а 7 (5%) характеризуются слабо выраженной отрицательной асимметрией.

Из 142 исследуемых эмпирических кривых ВП месячных сумм осадков 66 (46,5%) имеют признаки положительной асимметрии, 74 (52%) близки к нормальному, а 2 (1,5%) характеризуются отрицательной асимметрией.

Анализ 142 кривых распределения ВП годовых сумм осадков позволил установить, что 34 (24%) имеют признаки положительной асимметрии, 100 (70,5%) близки к нормальному, а 8 (5,5%) характеризуются слабо выражрнной отрицательной асимметрией.

Из всех 426 анализируемых эмпирических кривых распределений вероятностей превышения суточных, месячных и годовых сумм дождевых осадков больше половины 215 (или 50,4% ) обладают признаками положительной асимметрии. Слабо выраженная отрицательная асимметрия присуща 17(или 3,9%) кривым, близки к нормальному распределению 197 (или 45,7%) эмпирических

кривых. Наибольшим количеством эмпирических кривых с явно выраженными признаками положительной асимметрии обладают суточные максимумы дождевых осадков.

Другой особенностью 426 анализируемых кривых является наличие в них весьма значительных максимумов, что выражается отскоком одной, двух или трех первых точек от общей направленности погих из всех этих эмпирических кривых распределения вероятностей превышения СМ, МС и ГС.

Анализ всех рассмотренных выше особенностей эмпирических распределений и возможностей нормативно-регламентируемых кривых позволил установить, что эти кривые не способны достаточно полно вписываться в . эмпирические кривые различного очертания. Поэтому был осуществлен поиск таких кривых, которые бы наиболее полно отвечали всем этим особенностям 426 исследуемых эмпирических кривых. Наряду с нормативно-регламентированными кривыми к исследованию были привлечены параболические кривые полного или частичного очертания с касательными прямолинейными вставками. Эти кривые были внедрены ранее Союздорпроектом и были успешно применены в Тунисе, Сирии и Ливане.

Сопоставление параболических кривых с нормативными кривая С.Н. Крицкого и М.Ф. Менкеля позволило установить, что параболические кривые более полно отвечают общему очертанию эмпирических кривых и положению на них перЕых точек с наиболее значительными максимумами СМ, МС и ГС.

Это дало основание принять в качестве расчетных параболические кривые для выполнения экстраполяции эмпирических кривых и оценки расчетных максимумов СМ, МС и ГС в диапозоне вероятностей превышения от 0,33% до 10%. С помощью этих кривых и были определены расчетные величины СМ, МС и ГС различной ВП. Результаты этих расчетов представлены в диссертации.

По этим данным были построены карты-схемы распределения годовых, месячных и суточных сумм дождевых осадков 1% ВП по территории Непала, а также карта-схема распределения

среднегодовых сумм осадков (рис.1). Эти карты-схемы являют.ся новыми, так как основаны на более полных данных наблюдений с использованием большего количества метеостанций.

Для выполнения анализа одновременного распространения дождей и установления коэффициента редукции осадков по площади одновременного выпадения автором были использованы данные разных лет о выдаюдхся дождей, одновременно зафиксированных на метеостанциях Непала. По ним представилось возможным построить карты-схемы одновременного распространения дождей, зафиксировавши в 1971, 1972/ 1975, 1978, 1981, ! ">84, 1987 и 1990 годах.

Редукцию слоя осадков по площади одновременного выпадения дождей было принято учитывать коэффициентом Кр, выражаемым следующей зависимостью:

Н

V 1С£-ВЗВ-. (1)

где К - коэффициент редукции осадков по площади одновремен-

Р

ного выпадения;

Нд - слой осадков в центре дождя, мм;

Н - средневзвешенный спой осадков по площади ,мм.

1ср.взв. .1

По результатом выполненных исследований были получены расчетные величины коэффициента редукции по площади их одновременного выпадения для условий Непала (табл. 1). Эти коэффициенты рекомендуются для учета при выполнении расчетов максимальных расходов воды.

Таблица 1.

Г, КМ2 Центр Дождя 5000 10000 15000 20000 25000 30000 35000 40000

Нф,мм 355 335 315 295 275 255 235 215 195

КР 1 0,925 0,855 0,785 0,710 0,640 0,570 0,495 0,420

Для обработки данных и определение расчетной интенсивности осадков по продолжительности их выпадения была

Рис. 1. Карта-схема распределения среднегодовых сумм дождевых осадков

использована известная зависимость ГГИ: Б

а_ =

т (Т+С)П

где ат~ расчетная максимальная интенсивность осадков соответствующей продолжительности Т, мм/мин; Б - предельная (мнгновенная) интенсивность осадков

при Т = 1 мин, мм/мин; Т - расчетная продолжительность дождя, мин; п - показатель степени редукции осадков по

продолжительности их ' выпадения; С - поправочный коэффициент,учитывающий уменьшение интенсивности в зоне малых продолжятельностей, принятый равным единице. По 5 метеостанциям были построены зависимости 1да = £(1дТ), по которым был определен показатель степени редукции дождевых осадков по продолжительности их выпадения. Он определен равным 0,67.

Из-за отсутствия по большинству метеостанций Непала данных наблюдений по коротким интервалам времени выпадения дождевых осадков (5,10,20,30,60,120,240,360 мин) возникла необходимость использования суточных максимумов этих осадков.

С этой целью в диссертации было произведено исследование по установлению переходных коэффициентов от расчетных величин СИ к расчетным величинам часового слоя дождя. На основе совместного анализа исходных данных по интенсивностям дождевых осадков в коротких интервалах времени их выпадения, а также результатов прежних исследований по Индии и югу Непала (Рао К., Б.О. Перевозников) был установлен переходный

коэффициент от СМ к а .Он определен равным К = 0,38. По час час

этому коэффициенту были определены часовые интенсивности дождевых осадков по 142 метеостанциям и построена карта-схема распределение этих величин (рис. 2).

В четвертой главе рассмотрена методика расчетов максимальных расходов воды дождевых паводков в условиях Непала и

Рис. 2. Карта-схема распределения часовой интенсивности дождя при ВП=1%

рекомендации по ее практическому применению, и в том числе: расчетная формула, методы обоснования входящих в нее параметров и их числовые значения; аккумуляция дождевого стока перед малыми водопропускными сооружениями; учет меженного стока, потери стока на заполнение бессточных емкостей рельефа; регулирование поверхностного стока террассами пахотных земель на горных склонах; регулирование речного стока плотинами и барражами. В этой главе рассмотрены результаты "' исследований по обоснованию расчетных критериев вероятностей превышения паводочных расходов ' воды применительно к капитальности дорог Непала.

По результатом выполненных исслздований была установлена следующая структура расчетной формулы:

О = 16,67 а о Ф Г К б + 0 , (3)

р Р Р ^ 1 м

при а = а' К , (4)

р час ^

0,38 СМ

а = —р-рг- , мм/мин (5)

час 60

где Эр - расчетная интенсивность осадков, требуемой вероятности превышения расчетного расхода воды (мм/мин);

а - часовая интенсивность дождевых осадков, заданной

час

вероятности превышения (мм/мин), определяемая по таблицам для соответствующих метеостанций или по формуле (5);

- коэффициент редукции расчетной часовой интенсивности дождевых осадков в зависимости от размеров водосборного бассейна;

0^ - расчетный коэффициент потерь склонового стока при предварительном насыщении почвогрунтов водосбора предшествующими дождями; Ф - коэффициент редукцйи максимального дождевого стока

в зависимости от размеров водосборной площади; К - площадь водосбора, км2;

- коэффициент, учитывающий неравномерность охвата расчетным дождем водосборных бассейнов различной

величины, принимаемый по таблице 1;

О - расход меженных или предпаводочных вод к началу

" 3

периода формирования максимального :тока (М /сек),

определяемый при отсутствии данных наблюдений равным 0-10% от величины или по другим приближенным зависимостям в данном конкретнс регионе;

б^ - обобгцепый коэффициент суммарного учета влияния факторов природного и техногенного на формирование и регулирование максимального стока, определяемый как произведение отдельных коэффициентов, соответствующих этим факторам:

V б1 б2 б3 ••• V (б)

где ~ К0ЭФФидиенты учета отдельных факторов особого

формирования и регулирования максимального

стока;

Расчетная формула (3) предназначена для определения максимальных расходов воды с водосборных бассейнов 0,0001 до 50 тыс. кв.км. в диапазоне ВП от 0,3 до 50%.

Для выполнения практических расчетов максимальных расходов воды на проектируемых сооружениях различного народнохозяйственного предназначения, сопоставимости результатов расчета по объектам строительства прежних лет, оценки критических величин расходов воды при определении устойчивости построенных сооружений, а также для разработки природоохранных мероприятий были обоснованы и приведены в диссертации все указанные выше параметры формулы (3) для следующих значений вероятностей превышения паводочного стока: 0,1; 0,33; 1; 2; 3; 5 и 10%.

Сопоставление капитальности существующих в Непале автомобильных дорог с дорогами,категории которых нормированы СНиП 2.01.14-83, оценка степени водоопасности района исследований и последствий разрушительных паводков, а также известные тенденции и предложения по улучшению нормирования расчетных критериев паводочных воздействий легли в основу

разработок автора по нормированию критериев вероятности превышения максимальных расходов воды.По результатом этих работ рекомендуются следующие критерии вероятности превышения (ВП) паводочных воздействий для дорожной сети Непала (табл. 2).

Таблица 2.

Категории дорог I IX III МенееШ

Классификации дорог Магистрали Фидерные, городские Районные Сельские

ВП для мостов и водопропускных труб,% 0,33 1 2 3

ВП для водоотводных канав и кюбетов, % 1 2 3

ВП для отвода воды с поверхности дорог и мостов, % 1 1 2 3

Для оценки точности расчета максимального стока по рекомендуемой формуле (3) были выполнены сопоставительные расчеты с натурными данными паводков 1954 и 1964 гг. а также с формулой Диккенса(наиболее применяемой в Индии). Коэффициент корреляции между натурными данными и расходами вычисленными по принятой формуле (3) составил 1?=0,917, а коэффициент достоверности равен 37,8. Сопоставление натурных данных расходов с формулой Диккенса показывает, что в большинстве случаях расчет стока по Диккенсу дает заниженные величины чем в натурные расходы воды.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ И РЕЗУЛЬТАТЫ:

На основе выполненных теоретических и экспериментальных исследований были разработаны региональная методика и практические рекомендации по расчету максимального дождевого стока для проектирования дорожных сооружений в Непале.

По предназначению,степени проработки параметров расчетной формулы(З) и их пространственно-временному распределению предлагаемая методика и практические рекомендации отвечают требованиям, предъявляемым в дорожном строительстве к региональным нормам максимального стока.

Эти нормы и практические рекомендации, наряду с возможностью непосредственного их практического применения на конкретных объектах Непала, могут быть ре тментированы в этой стране и в качестве строительных норм (или другого уровня технических нормативов) при определении гидрологических характеристик максимального стока. Они . ^именимы не только к проекти'-званию автомобильных дорог и мостов, но и к разработке мероприятий по борьбе с паводками и защите от них различных объектов народного хозяйства и окружающей природной среды.

По результатом исследования предложены расчетные критерии вероятностей превышения максимального стока для определения отверстий водопропускных сооружений для разных категорий и предназначений автомобильных дорог Непала и обоснованы количественные величины этих критериев.

По возможности оценки расчетных параметров различной вероятности превышения от 0,33 до 10% эти региональные нормы могут быть использованы для проектирования временных и вспомогательных сооружений в мостостроении, а также в других отраслях капитального строительства,включая гидротехническое и железнодорожное.

Разработка региональных величин максимального ливневого стока и практических рекомендаций для их применения в Непале составляет главный научный результат диссертационного исследования. К частным результатом настоящей работы, имеющим самостоятельное значение для гидрологического обоснования и научного сопровождения строительства объектов различного народнохозяйственного предназначения могут быть отнесены следующие:

1. Экспериментально подтверждена возможность применения параболических кривых распределения ежегодных вероятностей превышения эмпирических распределений суточных, месячных и годовых сумм дождевых осадков для их экстраполяции применительно к метеорологическим условиям Непала;

2. Произведены пространственно-временные распределения расчетных годовых, месячных,суточных и часовых сумм дождевых осадков по территории Непала, предназначенных для расчетов максимального стока, оценки составляющих водного баланса

характеристик в районе исследования;

3. Разработана методика расчета часрвой интенсивности дождевых осадков по суточным их максимумам;

4. Установлена региональная зависимость для определения

осадков по площади исследуемого района;

5. Разработана структура расчетной формулы для определения максимального расхода дождевого стока в условиях . Непала и дана количественная оценка г-:ех ее параметров.

По результатом выполненного диссертационного исследования опубликованы две статьи:

1. Перевозников Б.О., Джа Прем Чандра. Особенности современной дорожной сети Непала. / Автомобильные дороги: Информ. сб./ Информавтодор., 1996, Вып.1, с. 20-30.

2. Джа Прем Чандра. Методика расчета максимальных расходов воды для Непала. "Автомобильные дороги" N 1,.1996,

и определения соответствующих

гидрометеорологических

расчетных критериев одновременного выпадения дож„лвых

Подписано к печати

1996 г.

Объем 1.0 п.л.

Заказ Ц^О

Бумага офсетная

Формат бумаги 30x42/4 Тираж 100 экз. Печать офсетная.

Отпечатано на ротапринте Союздорпроекта.