Картирование суточного слоя осадков обеспеченностью р=1% на территории деятельности Уральского УГМС при расчетах стока дождевых паводков по формуле предельной интенсивности Текст научной статьи по специальности «География»
2012
Географический вестник Гидрология
3 (22)
УДК 556.161
Д.Е. Клименко, Е.П. Корепанов
КАРТИРОВАНИЕ СУТОЧНОГО СЛОЯ ОСАДКОВ ОБЕСПЕЧЕННОСТЬЮ Р=1% НА ТЕРРИТОРИИ ДЕЯТЕЛЬНОСТИ УРАЛЬСКОГО УГМС ПРИ РАСЧЕТАХ СТОКА ДОЖДЕВЫХ ПАВОДКОВ ПО ФОРМУЛЕ ПРЕДЕЛЬНОЙ ИНТЕНСИВНОСТИ 1
Максимальный суточный слой ливневых осадков вероятностью превышения Р=1% (Н1%) является ключевой характеристикой при расчетах стока дождевых паводков на водосборах площадью менее 200 км2 при отсутствии материалов наблюдений. Приводится современная карта Н1%, разработанная авторами для территории деятельности Уральского УГМС. Рассматриваются разногласия нормативных документов относительно способов определения этой величины и точности расчетов характеристик дождевого стока. Выполнен сравнительный анализ точности существующих карт распределения Н1%, используемых в гидрологических расчетах.
Ключевые слова: гидрологические расчеты; дождевые паводки; формула предельной интенсивности; максимальный суточный слой осадков.
Введение
Определение величины максимального суточного слоя ливневых осадков вероятностью превышения Р=1% (Нр/о) является наиболее ответственной задачей гидрологических расчетов стока дождевых паводков с малых водосборов. Малыми водосборами, для которых возможно применение формулы предельной интенсивности (формула III типа) в соответствии с СП 33-101-2003 [4], являются такие, площадь которых ограничена величиной в 200 км2 для всех природных зон. В соответствии с предшествующим нормативом СНиП 2.01.14-83 [6] предельная площадь водосбора для лесной и тундровой зоны составляла 50 км2, для других природных зон – 100 км2.
Действующие на сегодняшний день нормативы по гидрологическим расчетам дают спорные указания по определению величины Нр/о. Если СНиП 2.01.14-83 содержал расчетные карты для территории СССР и величину суточного максимума осадков можно было определять по ним, то в СП 33-101-2003 карты отсутствуют и значение НР/о рекомендовано принимать по данным ближайшей метеостанции (п. 7.44 СП 33-101-2003). Никакие указания по выбору метеостанций и расчетных периодов в нормативе не приводятся, поэтому в практике гидрологических расчетов при определении величины Нр/о продолжают использоваться отмененные карты СНиП 2.01.14-83, а также данные климатических справочников [1; 5]. Последнее ведет к погрешностям расчетов в районах с редкой сетью метеостанций, положение которых не совпадает с положением гидрологических постов. В подобных районах картирование является единственным надежным способом определения величин в любой точке местности. Хотя СНиП 23-01-99* [7] указывает на то, что расчетная метеостанция должна располагаться на расстоянии не более 100 км (п. 1.2*) от центра расчетного водосбора, в случае с неравномерно распределенными ливневыми осадками это положение выглядит малообоснованным.
Целью настоящего исследования является составление карты ливневых максимумов Нр/о и ее сопоставление с существующими картами, используемыми в гидрологических расчетах.
© Клименко Д.Е., Корепанов Е.П.., 2012
1 Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РФФИ 12-05-31022-мол_а
Клименко Дмитрий Евгеньевич, кандидат географических наук, доцент кафедры гидрологии и охраны водных ресурсов Пермского государственного национального исследовательского университета; 614990 Россия, г. Пермь, ул. Букирева, 15; [email protected]
Корепанов Евгений Петрович, инженер I категории Уральского филиала ОАО «Гипроспецгаз»; 620142 Россия, г. Екатеринбург, ул. Большакова, 61; [email protected]
Изученность ливневых осадков на территории Уральского УГМС
Для составления карты использованы материалы наблюдений по метеостанциям, имеющим длительные ряды наблюдений, охватывающим период с 1893 по 1991 г. (табл. 1). К расчетам привлечены расчетные суточные максимумы Н1%, опубликованные в [1; 5]. Удлинение рядов не производилось. При сборе данных по суточным максимумам выполнен сравнительный анализ расчетных величин Н^, опубликованных в справочниках по климату [5] и в «Ресурсах поверхностных вод СССР» [3]. Существенные расхождения в расчетных величинах Нр%, опубликованных в разных изданиях, выявлены лишь по единичным метеостанциям. Во всех случаях при построении карты выбиралось значение, опубликованное в последнем по времени издании (Научно-прикладной справочник по климату, 1991 г. [1]).
Режим увлажнения на рассматриваемой территории определяется особенностями циркуляции атмосферы и подстилающей поверхности.
Рельеф территории неоднороден. Его основной чертой является неширокая меридиональная полоса Уральского горного хребта, которая служит естественной преградой господствующему западно-восточному переносу воздушных масс, что играет большую роль в распределении осадков [5]. Возвышенные западные склоны горного Урала постепенно переходят в Восточно-Европейскую равнину, которая в пределах рассматриваемой территории имеет крупнохолмистый характер благодаря наличию ряда возвышенностей (восточные отроги Северных увалов, Верхне-Камская возв., Уфимского плато). Восточные склоны Уральских гор круто обрываются и переходят в ЗападноСибирскую низменность. Территория в пределах Свердловской области имеет равнинную поверхность, пересеченную долинами многочисленных рек; в Челябинской и Курганской областях является бессточной равниной с наличием невысоких (6-8 м) пологих возвышенностей, разделенных впадинами.
Уральский хребет на всем своем протяжении состоит из гор различной высоты (рис. 1), межгорных долин и котловин. Прилегающие к хребту равнины изрезаны речными долинами. Такая расчлененность рельефа приводит к значительным изменениям по территории годовых сумм осадков, особенно суточных максимумов.
Средняя высота главных орографических линий Северного Урала равна 700-800 м (отдельные вершины гор не будем принимать во внимание, так как они не играют существенной роли в образовании осадков). С запада подходит Полюдов кряж со средней высотой 400-500 м, с востока высота орографических линий несколько меньше и составляет 350-400 м. На равнине с западной стороны Северного Урала за год осадков выпадает 600 мм, с восточной – 450 мм. На западных склонах и вершинах гор Северного Урала годовые суммы осадков составляют 1100 мм и более, а в долинах гор -600-750 мм [5].
Средний Урал представляет собой наиболее пониженную и сглаженную часть гор. В северной возвышенной части Среднего Урала годовые суммы осадков составляют 700-800 мм. В пониженной части Среднего Урала вследствие более пестрого чередования скалистых кряжей, мягких увалов и отдельных сопок распределение годовых сумм особенно неравномерно. Здесь за год выпадает 450650 мм осадков. Наибольшие суммы осадков получают кряжи, сопки, увалы (свыше 600 мм). Между кряжами в широких долинах осадков выпадает 500-550 мм.
Далее к югу высота гор Урала снова увеличивается. Горная часть здесь достигает наибольшей ширины (до 150 км). Структура рельефа Южного Урала очень сложная, отличается большим количеством параллельных хребтов и гряд. Горные цепи, расположенные к западу от Урала, расчленены поперечными долинами и низинами. Сложный и изрезанный рельеф является причиной значительных различий в величине годовых сумм осадков от 450 мм (Лесной Кордон) до 1000 мм (Таганай, гора).
Таблица 1
Перечень метеостанций и периодов наблюдений за ливневыми осадками (по данным [1])
Станция Н, м Годы
БС наблюдений
Свердловская область
Ивдель, АЭС 93 1894-1980
Верхняя Косьва, Растес* 316 1934-1961
Прокопьевская Салда* 100 1939-1963
Нижняя Тура* 170 1893-1959
Туринск, ж/д ст.* 71 1925-1964
Голубковское* 100 1891-1964
Нижний Тагил* 220 1925-1935
Алапаевск* 126 1894-1964
Волково (Ирбит, с/х школа)* 79 1911-1964
Висим 314 1891-1980
Леневское* 250 1893-1964
Староуткинск * 252 1895-1964
Балаир* 120 1915-1963
Бисерть 304 1925-1980
Ревда, ж/д ст. 325 1948-1964
Екатеринбург, город* 280 1891-1980
Красноуфимск, ж/д ст., Ачит* 216 1926-1964
Каменск-Уральский* 168 1891-1980
Бурмантово 127 1939-1980
Гари 128 1937-1980
Туринская Слобода 73 1936-1980
Шамары 247 1936-1980
Пермская область
Тулпан 202 1937-1980
Чердынь 208 1891-1980Коса 183 1926-1964
Кизел 347 1892-1941
Станция Н, м Годы
БС наблюдений
Кудымкар* 150 1895-1964
Чермоз* 147 1901-1964
Бисер 462 1891-1980
Пермь, оп. Ст. 171 1891-1980
Кын 244 1894-1980
Кунгур, ж/д ст.* 140 1925-1964
Челябинская область
Уфалей* 380 1891-1964
Челябинск, город 234 1950-1980
Златоуст 532 1891-1980
Кропачево 411 1892-1980
Миасс* 335 1891-1964
Троицк* 180 1891-1964
Карталы* 298 1936-1980
Бреды 309 1936-1980
Верхнеуральск 401 1892-1980
Курганская область
Далматово* 91 1893-1964
Шадринск* 80 1891-1955
Курган, Вороновка 72 1893-1980
Макушино* 140 1925-1964
Шумиха 176 1901-1980
Куртамыш* 126 1925-1964
Звериноголовское 118 1895-1980
Примечание:
* – Справочник по климату СССР, 1968 г. [5]
Характеристика режима увлажнения территории
Возвышенности, такие как восточные отроги Северных Увалов, Верхне-Камская возвышенность, Сылвенский кряж, Уфимское плоскогорье, получают осадков на 70-150 мм больше, чем районы, расположенные непосредственно за ними.
В предгорьях Южного Урала горные цепи, расположенные к западу от гор, расчленены поперечными долинами и низинами, большей частью довольно широкими, и распадаются на отдельные гребни и массивы. Такое строение поверхности способствует увеличению турбулентности в воздухе и потере им влаги в предгорных районах, где создается зона повышенных осадков (более 700 мм). К западу от этой зоны с понижением высоты местности суммы осадков убывают. Пониженные количества их отмечены по долинам р. Белой и ее притокам Сюнь, Чермасан, Дема, где осадков в год выпадает от 400 до 500 мм. Восточные склоны Уральских гор получают 500-600 мм осадков в год.
На севере Западно-Сибирской низменности в пределах Свердловской области распределение годовых сумм осадков тесно связано с особенностями рельефа. Так, с понижением рельефа с запада на восток количество осадков убывает в этом направлении от 500 до 450 мм в год, а в долинах рек Тавда, Тура и Ница годовые суммы осадков составляют 400-450 мм.
На юге Челябинской области, непосредственно за Уральским хребтом, на юге Курганской области, где поверхность представляет собой почти плоскую равнину с небольшим понижением к северо-востоку, наблюдаются наименьшие годовые суммы осадков (менее 350 мм), а на самом юге Курганской области количество осадков не достигает и 300 мм.Суточные максимумы осадков, наблюдающиеся ежегодно, значительно меньше изменяются по территории, чем суточные максимально редкой повторяемости. Так, в июле в Чердыни (север Пермской области) и Макушино (Курганская область) суточное количество осадков обеспеченностью в 63 % составляет 15 мм, а суточные количества осадков обеспеченностью в 2% по этим же станциям составляют: разницу 52 мм в Чердыни, 76 мм в Макушино.
Абсолютный максимум за сутки в месяцы теплого периода (май-сентябрь) в зависимости от циркуляционных условий изменяется в Предуралье от 25 до 90 мм, в Зауралье – от 25 до 140 мм.
Картирование величины НР% по данным наблюдений осуществляется на метеостанциях; сравнительный анализ погрешностей определения Н1% – по различным картам
Режим выпадения ливневых осадков на Урале связан с его орографией и преобладающими типами атмосферной циркуляции в летний период. Схема орографического строения Уральских гор представлена на рис. 1. В формировании режима увлажнения Урала преобладающая роль принадлежит западному переносу воздуха в течение всех сезонов года.
Ливневые осадки наблюдаются в неустойчивых воздушных массах, холодных (в тылу циклона) или местных (над сушей летом), при прохождении холодных фронтов (реже – в связи с теплыми фронтами). При пересечении воздушными массами, идущими с запада, хребтов Урала, неустойчивость воздушных масс усиливается. Нарастание неустойчивости происходит пропорционально высоте барьерных хребтов. В связи с этим максимум неустойчивости будет наблюдаться уже при пересечении атмосферными фронтами горной полосы, что объясняет увеличение ливневых максимумов с подветренной стороны хребтов. При этом в местах снижения абсолютной высоты барьерных хребтов Урала формируются своеобразные коридоры, наиболее значительным из которых является Средний Урал, ось которого проходит по линии Екатеринбург-Ачит. По этому коридору неустойчивые массы воздуха свободно проникают на восток, формируя ливневые максимумы на значительном удалении от линии главного водораздела (до 200-250 км).
При составлении карты распределения Н1% использованы расчетные величины по метеостанциям, действующим на территории Свердловской, Челябинской и Курганской областей, Пермского края (табл. 1), а также сопредельных регионов – Тюменской обл., республик Коми и Башкирии.
При картировании величин в горном районе была предпринята попытка установления зависимости величины суточного максимума обеспеченностью 1% от высоты осадкомеров метеостанций, однако выявить связь не удалось.
Картирование осуществлено по данным 49 метеостанций, изолинии проводились методом интерполяции. Характер распределения суточных максимумов осадков обеспеченностью 1%, полученный при картировании (рис. 2), во многом сходен с распределением осадков, отраженных на картах 1973 и 1983 гг. [2; 3] (рис. 3, 4). Увеличение суточных максимумов наблюдается с подветренной стороны Уральских гор, на расстоянии 10-30 км к востоку от линии главного водораздела. Подобное увеличение на всех картах прослеживается и к востоку от Верхнее-Камской возвышенности. В районе низкогорного коридора Среднего Урала максимум смещается на 200-300 км к востоку от линии главного водораздела.
Сопоставление трех различных карт показывает, что карта, составленная по данным 1991 г., сходна с более ранними разработками в отношении распределения осадков по территории. Однако современная карта дает значения Н^ на 25-30% ниже в сравнении с картами, изданными ранее.
Анализ погрешностей определения максимального суточного слоя осадков Н1% по картам (табл. 2) показывает, что средние квадратические погрешности определения величин суточного максимума осадков по современным картам (17%) существенно ниже погрешностей, возникающих при использовании ранее изданных карт (27-29%). Также для современной карты существенно ниже средняя и максимальная погрешности определения величин Н1%.
Рис. 1. Схема орографии Урала (по [5])
Рис. 2. Карта распределения Н1% (мм) на территории деятельности Уральского УГМС по данным
наблюдений за период с начала по 1991 г.
Рис. 3. Карта распределения Н1% (мм) на территории деятельности Уральского УГМС (по данным карты, опубликованной в Ресурсах поверхностных вод СССР, 1973 г. [3])
Рис. 4. Карта распределения Н1% (мм) на территории деятельности Уральского УГМС (по данным карты, опубликованной в Пособии к СНиП 2.01-14-83, 1984 г. [2])
Таблица 2
Сравнительный анализ погрешностей определения максимального суточного слоя осадков
Нх% (мм) по картам
Характеристика Вид карты
по данным Ресурсов [3], 1973 г. По данным СНиП 2.01.1483 [2], 1983 г. По данным авторов, 2012 г.
Средняя погрешность, % -28,9 -28,9 -0,9
Средняя квадратическая погрешность □, % 26,8 28,7 17,4
Максимальная погрешность (по модулю), % 70,3 72,0 45,2
Количество значений 49 49 49
Рис. 5. Кривые распределения средних квадратических погрешностей □ определения Н1% ко картам
Анализ кривых распределения погрешностей (рис. 5) показывает, что карты, изданные в 1973 и 1983 гг., в 60% случаев дают погрешности определения Н^ более 20%. Карта, построенная авторами, дает погрешности более 20% лишь в 18% случаев. Таким образом, использование данных современной карты позволяет с меньшими погрешностями определить величины суточных максимумов осадков при расчетах стока дождевых паводков в сравнении с другими картами.
Заключение
На основании материалов наблюдений на метеостанциях Уральского УГМС с начала наблюдений по 1991 г. была построена карта распределения суточных максимумов ливневых осадков обеспеченностью 1%, соответствующая требованиям СП 33-101-2003. Выполнено сопоставление полученной карты с ранее изданными картами, оценены погрешности определения величин Н^. На основании этого сделаны следующие выводы:
1. Распределение ливневых максимумов по территории закономерно. Характер распределения осадков по территории сходен с картами, изданными ранее.
2. Средние квадратические погрешности определения величин Н1% по разработанной карте существенно ниже в сравнении с картами, изданными ранее (17% против 29%).
3. Полученная карта дает величины ливневых максимумов на 25-30% ниже в сравнении с ранее изданными картами. Предположительно в ранее изданных картах заложен некий повышающий коэффициент, использование которого не подкреплено требованиями современных нормативов [4].
4. Разработка и внедрение в практику современной карты потребует пересмотра ранее изданных карт распределения коэффициентов паводочного стока.
Библиографический список
1. Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер. 3. Ч. 1-6. Вып. 9. Пермская, Свердловская, Челябинская, Курганская обл, Башкирская АССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 556 с.
2. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 448 с.
3. Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 11. Средний Урал и Приуралье. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 878 с.
4. Свод правил по проектированию и строительству. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. М.: Госстрой России, 2004. 74 с.
5. Справочник по климату СССР. Вып. 9. Ч. IV. Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 372 с.
6. Строительные нормы и правила. СНиП 2.01.14-83. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. М.: Госстрой России, 1983. 74 с.
7. Строительные нормы и правила. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. М.: Госстрой России, 2006.72 с.
D.E. Klimenko, E.P. Korepanov
MAPPING OF DAILY LAYER PRECIPITATION SECURITY Р=1 % FOR TERRITORIES ACTIVITY URALS MANAGEMENT OF HYDROMETEOROLOGY AT CALCULATIONS OF THE DRAIN RAIN HIGH WATERS FOR THE FORMULA OF LIMITING INTENSITY
The maximum daily layer of showers probability of excess Р=1% (Н1 %) is the key characteristic at calculations of a drain of rain high waters on reservoirs in the area less than 200 sq. km in the absence of materials of supervision. The modern card developed by authors for the territory of activity of the Ural management of hydrometeorology is given. Disagreements of normative documents concerning ways of determination of this size and accuracy calculations characteristics of a rain drain are considered. The comparative analysis of accuracy of existing cards of distribution Н1% used in hydrological calculations is made.
Keywords: hydrological calculations; rain high waters; formula of limiting intensity; maximum daily layer of a precipitation.
Dmitriy E. Klimenko, Candidate of geography, Reader of Department of Hydrology and Water Resources Conservation, Perm State University; 15 Bukireva, Perm, Russia 614990; kl imenkodi @ rambler.r
Evgeniy P. Korepanov, category I engineer of Ural branch of “Giprospecgaz” Ltd.; 61, Bolshakova st., Ekaterinburg, Russia 620142; [email protected]
cyberleninka.ru
1.3 Определение максимального суточного притока талых вод за период снеготаяния
Максимальный суточный объём талых вод Wт сут, м3, в середине периода снеготаяния, отводимых на очистные сооружения c промышленных предприятий, определяется по формуле:
Wт сут=10 Ψт. Ку F hc, [2, форм.10]
где Ψт. – общий коэффициент стока талых вод (принимается 0,7)
F – площадь стока, га;
Ку – коэффициент, учитывающий частичный вывоз и уборку снега, определяется по формуле:
Ку=1-Fу/F, [2, форм.11]
Fу – площадь, очищаемая от снега (включая площадь кровель, оборудованных внутренними водостоками)
hc, – слой талых вод за 10 дневных часов, мм, принимается равным 20мм согласно приложения 1 и п.5.26 [2].
39
Ку=1 – —— = 0,582
93,4
Wт сут =10 × 0,7 × 0,582 × 93,4 × 20= 7610 м3/сут
1.4 Определение максимального часового притока талых вод за период снеготаяния
Максимальный часовой приток талых вод определен по формуле:
Q т час = 10 × а (F – Fу), м3/ч [1 форм 6.10], где
а – максимальная интенсивность снеготаяния, равная 4,2 мм /ч с га;
F – площадь водосбора поверхностных сточных вод, га;
Fу – площадь, с которой производится уборка снега, га.
Q т час = 10 ×4,2 ×(93,4-39) = 2285 м3/ч
1.5 Определение максимального суточного притока дождевых вод
Максимальные суточные объемы дождевых вод разной обеспеченности определены по формуле:
Wдож. сут =10 х hд.мах.сут × Ψст. ×F, м3/сут [4, форм. 1.20]
Суточные осадки различной обеспеченности определены по [6, форм 2.8],
h д.мах.сут=H х (1+CvФ),
где Н-среднее значение суточного слоя осадков;
Ф – формированные отклонения от среднего значения при разных значениях Р,% и коэффициента асимметрии Сs, определяемые по [6, приложение 3];
Сv-коэффициент вариации.
Согласно литературе [5,табл 6] для г. Ковров.
Н=34,5; Сv=0,41; Сs=1,3
Максимальные суточные объемы дождевых вод.
Таблица 1
N п/п | Р,% | N, число лет | hд.мах.сут,мм | ψсут | Wд.мах.сут м3/сут |
1 | 99,995 | 0,1 | 12,7 | 0,202 | 2400,0 |
2 | 86,5 | 0,5 | 20,7 | ||
3 | 63,2 | 1 | 28,0 | 0,341 | 8920,0 |
4 | 39,0 | 2 | 35,7 | 0,347 | 11570,0 |
5 | 20,0 | 5 | 49,2 | 0,411 | 18890,0 |
Аккумулирующий объем ливненакопителя принимается равным 9000 м3.
Нормативное время пребывания стока в аккумулирующей емкости и отвода воды на очистку на основании данных средней продолжительности периодов между стокообразующими осадками может быть принято 1….4 суток.
Расчетная производительность блока очистных сооружений принимается с учетом продолжительности отвода сточных вод, образующихся дождями частотой повторяемости P≤0,1 года, из ливненакопителя 1 сутки и составляет – 100,0 м3/ч.
В дождевую канализацию также поступают дренажные и случайные воды из заглубленных сооружений (насосных станций, тоннелей, от промывки фильтров и т. д.) С учётом дополнительных расходов производительность блока очистных сооружений принимается равной 150 м3/ч.
1.6 Определение объёма стока от одного непрерывного дождя продолжительностью до 6 часов при Р=1
Объём стока от одного дождя рассчитан по формуле :
Wдож = 0,06× А× Ψст ×Т1-nдож. ×.F, м3 , [1, форм 6.3] где
Ψст– коэффициент стока дождевых вод ;
Тдож – средняя продолжительность дождя в день с осадками , мин. Принимается 6 часов или (6 х 60) 360 мин. [1, таблица 6.3]
F – площадь водосбора поверхностных сточных вод, га;
А – параметр, определяемый по формуле :
А = 20n Х q20 ( 1 + C × LgP), где
q20 – интенсивность 20 минутного дождя при Р=1, л/сек с га. Для
г. Коврова равной 96,3 л/ (с х га), [5, табл. 6]
n – климатический параметр, согласно [5, табл. 6]
при 1,4 > Р ≥ 0,7 принимается равным n=0,71;
С – климатический параметр. Принимается по климатическому справочнику и для г. Коврова равен 0,85.
P – средняя повторяемость параметра. Р = 1
А = 200,71 х 96,3х (1 + 0,85х Lg1) = 810
Wдож = 0,06 х 810 х 0,341 х 3601-0,71 х 93,4 = 8535 м3
Из приведенных выше данных видно, что количество дождевых сточных вод, рассчитанных, исходя как из суточного количества осадков (34,5мм), так и от параметра q20 ( 96,3 л/(с х га), практически равны.
studfiles.net
Лекция 12. Режим осадков
1. Характеристики режима осадков.
2. Суточный и годовой ход осадков.
3. Показатели увлажнения.
4. Распределение осадков в мире и в Беларуси.
5. Снежный покров и его климатическое значение.
1. Характеристики режима осадков
Количество осадков, выпавших в том или ином месте за определённое время, выражается в миллиметрах слоя выпавшей воды. Твёрдые осадки также выражаются толщиной слоя воды, который они образовали бы, растаяв.
Высота слоя осадков в 1 мм соответствует 1 кг воды, выпавшей на площадь 1 м2.
Для характеристики климата подсчитывают:
Средние многолетние суммы осадков по месяцам и за год;
Изменчивость сумм осадков – средняя из абсолютных (без учёта знака) величин отклонений сумм осадков, выпавших в отдельные годы, сезоны или месяцы года от средней многолетней суммы за соответствующий период, выраженная в % от последней.
Определяют также крайние отклонения, среднее квадратическое отклонение.
Среднее число дней с осадками.
День с осадками считается в том случае, если слой воды более 0,1 мм, отдельно подсчитывают дни с количеством осадков более 1 мм и менее 1 мм за месяц и за год).
Средняя месячная и средняя годовая продолжительность осадков в часах. Может быть общая и в течение дня с осадками.
Вероятность осадков – отношение числа часов с осадками к общему числу часов в месяце или в году (общая, а также для разных видов осадков)
Средняя интенсивность осадков:
за сутки с осадками,
за минуту или час для осадков различной продолжительности.
2. Суточный и годовой ход осадков
Для определения суточного хода необходимо осадки, выпавшие за определённый интервал времени, выразить в % от их общего суточного количества. Суточный ход осадков очень сложен. На суше различают два основных типа суточного хода: континентальный и береговой.
Континентальный тип суточного хода осадков характеризуется наличием двух максимумов и двух минимумов. Первый максимум наблюдается рано утром (слабый), второй максимум – после полудня (основной), летом выражен резче. Главный минимум наблюдается после полуночи, второй минимум – перед полуднем.
Береговой тип характеризуется наличием одного максимума (ночью и утром) и одного минимума (в послеполуденные часы). Данный тип лучше выражен летом.
В Республике Беларусь суточный ход осадков не имеет ярко выраженной закономерности, особенно в холодное время года. Лишь в летнее время дневные осадки (9–12 ч) превалируют над ночными.
Годовой ход осадков зависит от широты места, удаленности от побережья, общей циркуляции атмосферы и других факторов. Сезонность выпадения осадков зависит от общей циркуляции атмосферы.
Основные типы годового хода осадков:
Экваториальный (10˚ с.ш. – 10˚ ю.ш.). 2 дождливых сезона, разделенных ср. сухими, дождливые сезона приходятся на время после равноденствий, когда наиболее сильно развивается конвекция.
Тропический. Один дождливый сезон (летний) при наивысшем стоянии солнца, его продолжительность вблизи тропиков достигает 4 месяца, соответственно 8 месяцев – сухие.
Тип тропических муссонов отмечен в тех районах тропиков, где развита муссонная циркуляция (Индия, юго-восток Китая, север Австралии).
Средиземноморский тип. Максимум зимой (умеренный воздух), минимум – летом (субтропические антициклоны). Наблюдается в Калифорнии, на юге Африки, юге Австралии, побережье Средиземного моря.
Внутриматериковый тип умеренных широт. Максимум летом, минимум – зимой. Область распространения: Европа, Азия (очень редко), Северная Америка.
Морской тип умеренных широт. Распределение осадков равномерное или максимум приходится на осень и зиму (наблюдается в Западной Европе).
Муссонный тип умеренных широт. Максимум летом, минимум зимой (как в п. 5), но амплитуда значительно больше за счёт летних осадков.
Полярный тип. Максимум летом, т.к. температура воздуха летом выше, чем зимой, годовые суммы осадков незначительные. В местах с сильно развитой циклонической деятельностью максимум может сдвигаться на зиму, а количество осадков увеличивается.
studfiles.net
| Искать все виды документовДокументы неопределённого видаISOАвиационные правилаАльбомАпелляционное определениеАТКАТК-РЭАТПЭАТРВИВМРВМУВНВНиРВНКРВНМДВНПВНПБВНТМ/МЧМ СССРВНТПВНТП/МПСВНЭВОМВПНРМВППБВРДВРДСВременное положениеВременное руководствоВременные методические рекомендацииВременные нормативыВременные рекомендацииВременные указанияВременный порядокВрТЕРВрТЕРрВрТЭСНВрТЭСНрВСНВСН АСВСН ВКВСН-АПКВСПВСТПВТУВТУ МММПВТУ НКММПВУП СНЭВУППВУТПВыпускГКИНПГКИНП (ОНТА)ГНГОСТГОСТ CEN/TRГОСТ CISPRГОСТ ENГОСТ EN ISOГОСТ EN/TSГОСТ IECГОСТ IEC/PASГОСТ IEC/TRГОСТ IEC/TSГОСТ ISOГОСТ ISO GuideГОСТ ISO/DISГОСТ ISO/HL7ГОСТ ISO/IECГОСТ ISO/IEC GuideГОСТ ISO/TRГОСТ ISO/TSГОСТ OIML RГОСТ ЕНГОСТ ИСОГОСТ ИСО/МЭКГОСТ ИСО/ТОГОСТ ИСО/ТСГОСТ МЭКГОСТ РГОСТ Р ЕНГОСТ Р ЕН ИСОГОСТ Р ИСОГОСТ Р ИСО/HL7ГОСТ Р ИСО/АСТМГОСТ Р ИСО/МЭКГОСТ Р ИСО/МЭК МФСГОСТ Р ИСО/МЭК ТОГОСТ Р ИСО/ТОГОСТ Р ИСО/ТСГОСТ Р ИСО/ТУГОСТ Р МЭКГОСТ Р МЭК/ТОГОСТ Р МЭК/ТСГОСТ ЭД1ГСНГСНрГСССДГЭСНГЭСНмГЭСНмрГЭСНмтГЭСНпГЭСНПиТЕРГЭСНПиТЕРрГЭСНрГЭСНсДИДиОРДирективное письмоДоговорДополнение к ВСНДополнение к РНиПДСЕКЕНВиРЕНВиР-ПЕНиРЕСДЗемЕТКСЖНМЗаключениеЗаконЗаконопроектЗональный типовой проектИИБТВИДИКИМИНИнструктивное письмоИнструкцияИнструкция НСАМИнформационно-методическое письмоИнформационно-технический сборникИнформационное письмоИнформацияИОТИРИСОИСО/TRИТНИТОсИТПИТСИЭСНИЭСНиЕР Республика КарелияККарта трудового процессаКарта-нарядКаталогКаталог-справочникККТКОКодексКОТКПОКСИКТКТПММ-МВИМВИМВНМВРМГСНМДМДКМДСМеждународные стандартыМетодикаМетодика НСАММетодические рекомендацииМетодические рекомендации к СПМетодические указанияМетодический документМетодическое пособиеМетодическое руководствоМИМИ БГЕИМИ УЯВИМИГКМММНМОДНМонтажные чертежиМос МУМосМРМосСанПинМППБМРМРДСМРОМРРМРТУМСанПиНМСНМСПМТМУМУ ОТ РММУКМЭКННАС ГАНБ ЖТНВННГЭАНДНДПНиТУНКНормыНормы времениНПНПБНПРМНРНРБНСПНТПНТП АПКНТП ЭППНТПДНТПСНТСНЦКРНЦСОДМОДНОЕРЖОЕРЖкрОЕРЖмОЕРЖмрОЕРЖпОЕРЖрОКОМТРМОНОНДОНКОНТПОПВОПКП АЭСОПНРМСОРДОСГиСППиНОСНОСН-АПКОСПОССПЖОССЦЖОСТОСТ 1ОСТ 2ОСТ 34ОСТ 4ОСТ 5ОСТ ВКСОСТ КЗ СНКОСТ НКЗагОСТ НКЛесОСТ НКМОСТ НКММПОСТ НКППОСТ НКПП и НКВТОСТ НКСМОСТ НКТПОСТ5ОСТНОСЭМЖОТРОТТПП ССФЖТПБПБПРВПБЭ НППБЯПВ НППВКМПВСРПГВУПереченьПиН АЭПисьмоПМГПНАЭПНД ФПНД Ф СБПНД Ф ТПНСТПОПоложениеПорядокПособиеПособие в развитие СНиППособие к ВНТППособие к ВСНПособие к МГСНПособие к МРПособие к РДПособие к РТМПособие к СНПособие к СНиППособие к СППособие к СТОПособие по применению СППостановлениеПОТ РПОЭСНрППБППБ-АСППБ-СППБВППБОППРПРПР РСКПР СМНПравилаПрактическое пособие к СППРБ АСПрейскурантПриказПротоколПСРр Калининградской областиПТБПТЭ |
files.stroyinf.ru
Расчет годового расхода дождевых вод
Годовое количество дождевых вод определено по формуле:
Wg = 10 * hg * Ψg * F, м3/ годcм. ( 1 ), стр.6
hg = 434 мм – слой осадка за теплый период года, см. ( 4), стр.35, табл.5.
Ψg = 0.5 – cредний годовой коэффициент стока дождевых вод см. ( 4), стр.40
F = 0.058 Га
Wg = 10 * 434 * 0.5 * 0.058 = 125,9,м3 / год
Годовое количество талых вод определено по формуле:
Wт = 10 * hт * Ψт * F * ķ, м3/ годcм. ( 1 ), стр.6
hт = 239 мм – слой осадка за холодный период года согласно ( 4), стр.40
Ψт = 0.5 – коэффициент стока талых вод см. ( 4), стр.40
ķ = 0.2 – коэффициент, учитывающий частичный вывоз и окучивание снега
F = 0.058 Га
Wт = 10 * 239 * 0.5 * 0.058 *0.2 = 13,9м3/ год
Годовое количество поливомоечной воды определено по формуле:
Wм = 10 * m * ķ * Ψм * Fм ,м3/ годcм. ( 1 ), стр.6
m = 1.2 л/ м2 – расход воды на поливку вручную в л/ м2, см. (1) стр.6
ķ = 120 –среднее количество моек в год
Ψм = 0.5 – коэффициент стока см. ( 4), стр.40
Fм = 0.0369 Га – площадь площадь покрытий, подвергающей уборке
Wм = 10 * 1.2 * 120 * 0.5 * 0.036 = 25,9м3/ год
Общий расход стоков с территории площадки кратковременной стоянки автомашин за год составит
Wгод = Wg + Wт + Wм,м3/ год
Wгод = 125,9+ 13,9+ 25,9= 165,7м3/ год
Расчет суточного расхода дождевых вод
Суточный расход дождевых вод повторяемости Р = 0.33 определяется по формуле:
Qg = 10 * hp * F,м3/ сут, см. ( 2 ), стр.35, форм. 2.13
hp – суточный слой дождевого стока, определяемый по формуле:
hp = (H0.5 p –H0.50)2 см. ( 4 ), стр.36, форм. 2
Hp = 15 – суточный слой осадков расчетной повторяемостью в мм, определяется по формуле:
Hp = h1 * ( 1 + lgP / lg mr ) 1/ β см. ( 4 ), стр.36, где
β = 0.65 – климатический коэффициент см. ( 4 ), стр.36
mr = 180 – среднее число дождей за теплый сезон см. ( 4 ), стр.35
h2 = 24 – суточный слой осадков при периоде однократного превышения
Р = 1 год для Санкт – Петербурга в мм см. ( 2 ) стр.184
Н0 – суточный слой начальных потерь до момента образования стока, идущий на смачивания почвы, заполнения микровпадин и инфильтрацию, определяется по (4 ), стр. 38, табл. 7 в мм:
Н0 = 0.5 – крыши, водонепроницаемые поверхности, проезды
hp = 9.99
Qg = 10 x 9.99 х 0.12 = 5,79 м3 / сут
Суточный расход талых вод определяется по формуле:
Qт = 10 * hс * F * ķ * Ψт,м3/ сут см.( 2 ) стр.35, форм. 2.13
hс = 20 – слой стока в мм за 10 дневных часов, определяемый по ( 1 ), раздел 2 и приложение 1 ( вероятность превышения – 50% )
ķ = 0.2 – коэффициент, учитывающий частичный вывоз и окучивание снега
Ψт = 0.5 – коэффициент стока талых вод
F = 0.18 Га
Qт = 10 * 20 * 0.058 * 0.2 * 0.5 = 1,16 м3/ сут
Суточный расход дождевых вод, поступающий на очистные сооружения определяется по формуле:
Qоч = 10 х hp х F, м3/ сут см. ( 2 ) стр. 35, форм. 2.13
F = 0.18 Га – площадь поверхности
hр – суточный слой дождевого стока, определяется по формуле:
hр = ( Н 0.5Р – Н 0.50 ) 2 см. ( 4 ), стр. 36, форм.2
Н Р = 6 – суточный слой осадков в мм повторяемости Р = 0.05, определяется по формуле:
НР =h1х ( 1 + lg P / lg mr ) 1/ β см. ( 4 ), стр.36, где
ß = 0.65 – климатический коэффициет см. ( 4 ), стр. 36
mr = 180 – среднее число дождей за теплый период см. ( 4 ), стр. 35
h2 = 24 – суточный слой осадка при периоде однократного превышения Р = 1 для Санкт- Петербурга в мм см. ( 2 ), стр. 204
Н 0 – суточный слой начальных потерь до момента образования стока, идущий на смачивания почвы, заполнение микровпадин и инфильтрацию см. ( 2 ), стр. 35, табл.2.3, в мм
Н 0 = 0.5 – крыши, водонепроницаемые поверхности, проезды
hр = 3.03 – крыши, водонепроницаемые поверхности, проезды
Qоч = 10 * 3.03 * 0.058 = 5.45, м3/ сут
1.06-ВК.С | Лист | ||||||
Изм. | Кол.уч | Лист | №док. | Подп. | Дата |
studfiles.net
Картирование суточного слоя осадков обеспеченностью Р=1% на территории деятельности Уральского УГМС при расчетах стока дождевых паводков по формуле предельной интенсивности | Клименко
Картирование суточного слоя осадков обеспеченностью Р=1% на территории деятельности Уральского УГМС при расчетах стока дождевых паводков по формуле предельной интенсивности
Дмитрий Евгеньевич Клименко, Евгений Петрович Корепанов
Аннотация
Максимальный суточный слой ливневых осадков вероятностью превышения Р=1% (Н1%) является
ключевой характеристикой при расчетах стока дождевых паводков на водосборах площадью менее 200 км2 при отсутствии материалов наблюдений. Приводится современная карта Н1%, разработанная авторами для территории деятельности Уральского УГМС. Рассматриваются разногласия нормативных документов относительно способов определения этой величины и точности расчетов характеристик дождевого стока. Выполнен сравнительный анализ точности существующих карт распределения Н1%, используемых в гидрологических расчетах.
Ключевые слова
гидрологические расчеты; дождевые паводки; формула предельной интенсивности; максимальный суточный слой осадков
Полный текст:
PDFЛитература
Научно-прикладной справочник по климату СССР. Сер. 3. Ч. 1-6. Вып. 9. Пермская, Свердловская, Челябинская, Курганская обл, Башкирская АССР. Л.: Гидрометеоиздат, 1990. 556 с.
Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. Л.: Гидрометеоиздат, 1984. 448 с.
Ресурсы поверхностных вод СССР. Т. 11. Средний Урал и Приуралье. Л.: Гидрометеоиздат, 1973. 878 с.
Свод правил по проектированию и строительству. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. М.: Госстрой России, 2004. 74 с.
Справочник по климату СССР. Вып. 9. Ч. IV. Влажность воздуха, атмосферные осадки, снежный покров. Л.: Гидрометеоиздат, 1968. 372 с.
Строительные нормы и правила. СНиП 2.01.14-83. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. М.: Госстрой России, 1983. 74 с.
Строительные нормы и правила. СНиП 23-01-99*. Строительная климатология. М.:Госстрой России, 2006.72 с.
Ссылки
- На текущий момент ссылки отсутствуют.
ISSN: 2079-7877
Адрес издателя и учредителя: 614990, ПГНИУ, г. Пермь, ул. Букирева, д. 15, географический факультет.
Журнал зарегистрирован Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор). Свидетельство о регистрации средства массовой информации ПИ № ФС77-66784 от 08 августа 2016 г.
Научное издание
© ФГБОУ ВО «Пермский государственный национальный исследовательский университет», 2017.
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons С указанием авторства 4.0 Всемирная.
press.psu.ru