2. Определение максимальных расходов

Максимальным стоком называется сток паводков и половодий. Особенности его формирования влияют на размеры водосбросных сооружений на гидроузле ГЭС.

В практике проектирования гидротехнических сооружений принято рассчитывать пропуск через них максимальных расходов при двух режимах: при нормальных условиях и при чрезвычайных условиях эксплуатации. Расчетная обеспеченность максимальных расходов зависит от класса сооружений. Сооружения небольших гидроузлов в сельской местности имеет капитальность не выше III, а чаще всего считают на IV класс, чему соответствуют расходы 5% и 1% обеспеченности.

В том случае, если есть наблюдения за срочными максимальными расходами, обеспеченные расходы определяются методом моментов аналогично расчетам среднегодового расхода.

В том случае, если нет наблюдений за срочными максимальными расходами, расчетный расход определяется по эмпирическим формулам.

Максимальные расходы талых вод с обеспеченностью 1% и 5% для различных площадей водосбора F определяются по формулам Д.Л. Соколовского:

при F>100 км²

Q_max = kA_F^0,75’, (9)

при 50<F<100 км²

(10)

при F<50 км²

Q_max = kA_F, (11)

В этих формулах Q_max – максимальный расход в м³/с; А_τ – максимальный элементарный сток, определяемый по карте изолиний; k =0,278 – коэффициент перехода от стока, выраженного в мм/ч к максимальному расходу, выраженному в м³/с; δ – коэффициент, уменьшающий максимальный расход за счёт влияния озёрности и заболоченности; δ’ – коэффициент лесистости водосбора.

Значения δ определяются по формуле:

 = 1 - 0,6lg(1 + ₀ + 0,2₀), (12)

где α₀ – площадь озёр, β₀ – площадь болот, % от всей площади водосбора.

Значения δ’ определяются по формуле:

’ = 1 - (f – f₁), (13)

где  – коэффициент, зависящий от характера древесных пород (для лиственных лесов  = 0,3, для таёжных лесов  = 0,6); f – лесистость водосбора (устанавливается по карте) – отношение площади, покрытой лесом, ко всей площади водосбора в долях от единицы (должна быть больше 0,3); f₁ – средняя лесистость района.

Помимо максимальных расходов талых вод необходимо знать максимальные расходы дождевых паводков 1% и 5% обеспеченности. Эти расходы определяются по формуле Б. В. Полякова:

(14)

где Q_max – максимальный расход заданной обеспеченности в м³/с; A_g – расчётная интенсивность осадков с учётом потерь, определяется по картам изолиний; k = 0,278 – коэффициент перехода от стока, выраженного в мм/ч к максимальному расходу в м³/с;  – коэффициент озёрности водосбора;  – коэффициент заболоченности водосбора; F – площадь водосбора.

Коэффициенты и определяются по формулам:

(15) (16)

где α₀ – площадь озёр от всей площади водосбора F, км²; β₀ – площадь болот от всей площади водосбора F, км².

В качестве расчётного расхода Q_max в данном курсовом проекте следует принять наибольший по величине Q_max5% (сравнивается Q_max5% талых вод и Q_max5% дождевых паводков).