ИНСТРУКЦИЯ

ПО РАСЧЕТУ СТОКА

С МАЛЫХ БАССЕЙНОВ

BGH 63-67

минтрансстрой ссср

ИНСТРУКЦИЯ

ПО РАСЧЕТУ СТОКА

С МАЛЫХ БАССЕЙНОВ

ВСН 63-67

Минтрансстрой СССР

МОСКВА

При определении категорий впитывания рекомендуется использовать подробные почвенные карты. По этим картам после нанесения на них плана дороги и контуров главных водоразделов устанавливается число различных типичных почв, встречающихся в пределах всех водосборов дороги. Для каждой отдельной, типичной почвы по указаниям п. 17 производится 2-*-3 определения категории впитывания, из которых за расчетную принимается средняя величина.

Для каждого отдельного конкретного бассейна типичные почвы устанавливаются по почвенной карте, а категории впитывания по соответствующим определенным средним величинам, указанным выше.

Для предварительных расчетов категории впитывания можно определять по литературным источникам или почвенным картам, по табл. 3, на основании наименования почв и грунтов на поверхности.

18.    Для расчета стока от снеготаяния требуется сбор данных в соответствии с СН 356-66.

19.    Для выполнения расчетов стока от снеготаяния (см. п. 27), по ранее действовавшей на транспорте методике, требуются следующие данные:

а)    модуль элементарного снегового стока Ст принимается по картам рис. 1—4. При трассировании дороги вблизи водоразделов, не имеющих четко выраженной гидрографической сети, или при покрытии водосборов песками значение модуля, взятое с карты, уменьшается введением поправочных коэффициентов, приведенных в табл. 6;

б)    расчетной характеристикой водосбора является разность зале-сенностей Л—Л_ср , в соответствии с которой исчисляется поправка 6_Л на залесенность при определении снегового стока по формуле (9).

Средняя залесенность района Л_ср , %, определяется по карте (рис. 5) без интерполяции указанных на карте значений.

Залесенность водосбора Л, %, определяется с учетом перспективы развития лесного хозяйства района.

Таблица 6

Харисгсрястика водосборов Ков ('фи-аиенты Русловая система в пределах ноао-сборов отсутствует ... ....... 0,91 плохо выражена......... 0,95 хорошо выражена ....... 1.0 водоразделам .......... 0,91 Трасса проходит по склонным участкам........ 0.95 устьевым участкам ....... 1.0 Микрорельеф в пределах водосбора. большом............. 0,91 не учитываемый картами, выражается мелкими чашками и впа- среднем ............. 0,95 динами при числе их малом .............. 1.0 Поверхность водосбора покрыта лесками задернованными более чем на 5 см 1.0 менее чем на 6 см ........ 0,7 развеваемыми (дюны или барханы) 0,5

Примечания. 1. Общий коэффициент принимается как произведение четырех коэффициентов, выбранных по отдельным характеристикам водосбора, определяемым натурным осмотром.

10

2. При уклоне водосбора от повышенной точки водораздела до сооружения менее 1%о для проектных заданий в модули вводится коэффициент, равный V /_Л • (1—0.07 L), а для технических проектов необходимо проводить соответствующее натурное определение расходов водотоков.

20. При наличии на водосборе естественных озер, водоемов, огражденных капитальными плотинами, или значительных заболоченных площадей в формулу (4) максимального расхода ливневого стока вводится понижающий коэффициент 6_б0, зависящий: от площади и места расположения озер и болот по длине водосбора; при F< 10 км²—только от про цента озерности Оз, а при F >20 км²—от суммарного процента озерно-сти Оз и заболоченности Б. 6^ определяется по табл. 7 без интерполяции. При 10</^г<20 км² значение коэффициента определяется по формуле

^г* -    - [ »;_о(Оз%) -5^(03% + БХ)] •    ,

где коэффициенты 6^ (Оз%) и 6^_о (Оз%-|-Б%) берутся по табл. 7, первый только по % озерности, а второй по % озерности-f-% заболоченности. При этом расходы с бассейнов с F>10 км² при учете заболоченности не должны быть менее расходов с части бассейна с F®=10 км² при отсутствии учета заболоченности. В районах с муссонными осадками коэффициент 6^ в расчеты не вводится.

Таблица 7

Расположение озер и болот по длине ьодосбора Оз. К (при F < 10 км1) или Оз+Б. Н (при ^>10 км7> ч 4 в 8 10 15 20 яр 40 50 6 нижней части . В верхней части . 0,85 0,95 0,75 0,90 0.65 0,85 0,55 0,80 0.50 0,75 0.40 0.65 0.35 0,55 о о Ь 8 0,15 0,35 0,10 0,25

Примечания. 1. При необходимости уточнения расчетов стока с озер-ностью водосбора более 10% в технических проектах и проектных заданиях при двухстадийном проектировании рекомендуется производив индивидуальные расчеты с учетом аккумуляции воды озерами. 2. При расположении озер или болот в средней части или при их равномер

ном распределении по всей площади водосбора значение 6^ принимается средним из двух значений по первой и второй строкам табл. 7.

3. Расчет расхода и объема ливневого стока

21. Максимальный расход ливневого стока определяется по формуле

Q = IbJawFyb^ м*/сек.    (4)

Объем ливневого стока определяется по формуле

1000axt₉Fy м\    (5)

где 16,7 и 1000—коэффициенты, увязывающие принятые размерности величин, входящих в формулы; а\—расчетная интенсивность водоотдачи, мм/мин, соответствующая заданной вероятности превышения расхода; ф—коэффициент полноты стока;

F—площадь водосбора, км^г\

Y—коэффициент, учитывающий неравномерность распределения осадков по площади; t₉—расчетное время водоотдачи, мин;

6_бо—коэффициент озерности и заболоченности.

22. Коэффициент у вводится в формулы (4) и (5) для водосборов, у которых наибольший линейный размер D превышает 5 км. Значение D определяется по карте или плану как наибольшее расстояние между границами водосбора.

Значения у в зависимости от D приведены в табл. 8.

Таблица 8

D. км ДВК. Карпаты, Кавказ ■ Черноморское побережье Кавказа Сибирь, Европейская часть СССР Средняя Азия, Южиое Поволжке, Казахстан 5 1,00 0,99 0,97 10 0,98 0,94 0,82 15 0,92 0,81 0,54 20 0,84 0,63 0,36 25 0,74 0,49 0,28 30 0.64 0.41 0,24

Примечание. Из Европейской части СССР исключены районы, указанные во втором н четвертом столбцах таблицы.

23. Значения <р определяются в зависимости от характеристик -р

и X.

Время, необходимое для установления полного стока на склонах, t_c, мин, определяется по формуле

18.64J⁴

[/(/с)]°Х^Т

где f(Iс)— функция, полученная на основании опытных измерений скоростей стекания по склонам; Ь_с определяется по формуле (1), т_с—по табл. 2.

18.6    -    .    /    ъ*    \ол

Значения величин [ /■ (/_с)]⁰*^{4 п}Р^ивеД^ены в табл. 9, а величин    —

в табл. 10.

Таблица 9

%о 18.6 /с. %б 18.6 [/(/с) Iм [/(/с)|0'4 2 и менее 15,4 80 11.4 5 15,2 100 10,8 10 14.7 200 9,3 20 14,0 400 8.2 30 13,3 800 7.6 40 12,8 1000 и более 7.4 60 12,0

/ Ь_с \0.«

Величина J в зависимости от Ь_с и т_с

V *	100 |	50	Г »	го	10	5
20	0,53	0.69	0,85	1.00	1,32	1.74
25	0,57	0,76	0,93	1,09	1,44	1.90
30	0,62	0,82	1,00	1,18	1,55	2.05
35	0,66	0,87	1,06	1.25	1.65	2.18
40	0.69	0,91	1,12	1,32	1.74	2.30
45	0,72	0,96	1,18	1,38	1,83	2,41
50	0,76	1,00	1,23	1,44	1,90	2.51
60	0,82	1,08	1,32	1,55	2,05	2,70
70	0,87	1,14	1,40	1,65	2,18	2.87
80	0,91	1,21	1,48	1.74	2,30	3,03
90	0,96	1.27	1.55	1,83	2,41	3,18
100	1.00	1,32	1,62	1,90	2,51	3,31
120	1,08	1.42	1.74	2,05	2.70	3,57
140	1,14	1.51	1,85	2,18	2,87	3,79
160	1,21	1,59	1,95	2,30	3,03	4,00
180	1,27	1,67	2,05	2.41	3,18	4,19
200	1,32	1.74	2.14	2,51	3,31	4,37
250	1.44	1,90	2.34	2.75	3,62	4,78
300	1,55	2,05	2,51	2,95	3.90	5,14
350	1,65	2,18	2,67	3,14	4,15	5,47
400	1.74	2.30	2,82	3,31	4,37	5,77
500	2.00	2.51	3,08	3,62	4,78	6,31
600	2,05	2,70	3,31	3,90	5,14	6,79
700	2.18	2,87	3,53	4,15	5.47	7.22
800	2,30	3,03	3,72	4,37	5,77	7,61
900	2.41	3,18	3,90	4,58	6,05	7,98
1000	2,51	3,31	4.07	4.78	6,31	8,33
1200	2,70	3,57	4,37	5,14	6,79	8.96
1400	2,87	3,79	4,65	5,47	7,22	9,52
1600	3,03	4.00	4,91	5,77	7,61	10.05
1800	3,18	4,19	5,14	6.05	7,98	10,53
2000	3,31	4.37	5,36	6,31	8,33	1099
2500	3,62	4,78	5,87	6,90	9,10	12,01
3000	3.90	5,14	6.31	7,42	9,79	12,92
3500	4,15	5,47	6,71	7,89	10,04	13.74
4000	4,37	5,77	7,08	8,33	10,99	14,50
4500	4,58	6.05	7,42	8,73	11,52	15,19
5000	4,78	6,31	7,74	9,10	12,01	15,85
6000	5,14	6,79	8,33	9,79	12,92	17,05
7000	5,47	7,22	8.86	10,04	13,74	18,13
8000	5,77	7.61	9,34	10.99	14,50	19,13
9000	6.05	7.98	9,79	11,52	15,19	20,05
10000	6,31	8,33	10,21	12,01	15,85	20,91

Значения Fи i*J*

F. км* . или /л.°/оо г* 1л F, км*, или 1я, <Уоо F, км7. или /д.°/и> Р* 0,1 0,56 0.42 10 1,78 2,37 65 2,84 4,78 0.2 0,67 0,55 11 1,82 2,46 70 2.89 4,92 0,3 0,74 0,64 12 1,86 2.54 75 2,94 5,05 0.4 0.80 0,71 13 1,90 2,62 80 2.99 5,17 0,5 0,84 0,77 14 1.93 2,69 85 3,04 5.29 0,6 0,88 0.83 15 1,97 2,76 90 3,08 5.41 0,7 0.92 0,88 16 2,00 2,83 95 3,12 5,52 0,8 0,95 0,92 17 2,03 2,89 100 3,16 5.62 0,9 0,97 0,96 18 2,06 2,96 110 _ 5,83 1,0 1,00 1,00 19 2.09 3,02 120 — 6,02 1.2 1,05 1,07 20 2,12 3,08 130 — 6,20 1,4 1,09 1,13 21 2,14 3,13 140 — 6,38 1,6 1,12 1,19 22 2.17 3,19 150 — 6.55 1.8 1.16 1.25 23 2,19 3,24 160 — 6,71 2.0 1.19 1,30 24 2,21 3,29 170 — 6,86 2,2 1,22 1,34 25 2,24 3.34 180 — 7.01 2,4 1.24 1,39 26 2,25 3,39 190 — 7,15 2,6 1,27 1,43 27 2.28 3.44 200 — 7.29 2.8 1,29 1.47 28 2,30 3,49 210 — 7.43 3,0 1,32 1,51 29 2,32 3.54 220 — 7,56 3.5 1,37 1,60 30 2,34 3,58 230 — 7,68 4,0 1.41 1,68 32 2.38 3,68 240 — 7,81 4,5 1,46 1,76 34 2,42 3,75 250 — 7,93 5,0 1,50 1,83 36 2,45 3.83 260 _ 8,05 5,5 1,53 1,90 38 2,48 3,91 270 — 8,16 6,0 1.57 1,96 40 2,52 3.99 280 — 8,27 6,5 1,60 2,02 42 2,55 4,06 290 — 8,38 7.0 1,63 2,08 44 2,58 4,13 300 — 8.49 7,5 1,66 2,13 46 2,60 4.20 320 — 8.67 8,0 1,68 2,18 48 2,63 4,27 340 — 8,88 8.5 1.71 2,23 50 2,66 4,34 360 — 9,08 9.0 1,73 2,28 55 2,72 4,49 380 — 9.28 9,5 1,76 2,33 60 2,78 4,64 400 — 9,47

25. Значения а\ и ф, необходимые для расчета расхода по формуле (4), определяются следующим образом.

На бланк косоугольного графика рис. 7 накладывается прозрачная бумага, на которой прочерчивается ось ординат и отмечается точка А, нанесенная на бланке графика.

Затем по значениям /_в и а\ (приложение 1) на прозрачную бумаг)’ наносится кривая сц =f(i_B) для данного ливневого подрайона.

Если данная почва по потерям на впитывание отнесена к категории

промежуточной, между указанными целыми в табл. 3, то величина at при одном и том же значении t_B (см. приложение 1) принимается по интерполяции между соседними целыми категориями впитывания.

Для участков дороги, пересекающих границы подрайонов или проходящих вблизи их, значения а\ принимаются по интерполяции для смежных подрайонов, которая производится на протяжении 'Л ширины каждого из этих подрайонов.

Далее прозрачная бумага с нанесенными на ней точкой А и кривой fli=/(/_B) накладывается на график рис. 6 так, чтобы точка А совпала с нанесенной ранее точкой В (см. п. 24), а ось ординат на прозрачной бумаге совпала с направлением оси ординат графика.

Кривая at=f(t_B) в каком-то месте ближе всего подходит к одной из ненадписанных кривых, идущих на графике (см. рис. 6) слева вниз направо. Это место отмечается на кривой в, =-/(/*) точкой С.

Далее прочитывается расчетное значение <р по кривой номограммы (см. рис. 6), проходящей через точку С. При промежуточном положении точки С между двумя кривыми номограммы <р определяется интерполяцией.

Для получения расчетного значения ai прозрачная бумага вновь накладывается на бланк косоугольного графика (см. рис. 7) так, чтобы совпали оси ординат и точка А. Значение абсциссы косоугольного графи ка, соответствующее точке С, является расчетным значением а\.

Полученные значения ci\ и <р используются для определения расхода по формуле (4).

Значение ординаты косоугольного графика, соответствующее точке С, является расчетным значением необходимым для определения объема стока W по формуле (5).

При корректировании расчетов ливневого стока по натурным данным (см. п. 40) или при расчетах ливневого стока в сплошь залесенных районах, где нет перспективы вырубки лесов, зависимость ai=f(t_B) может быть уточнена. С этой целью вычисляются новые значения времени водоотдачи при постоянном значении а\ по формуле

где t_B и а|—прежние значения времени и интенсивности водоотдачи;

г—норма потерь на смачивание леса, принимаемая для таежных лесов—20-ь40 мм, для густых хвойных лесов—12 мм. хвойных лесов средней густоты и густых лиственных лесов—б мм, обычных лиственных лесов и травяной растительности—3 мм; 3 мм—слой потерь на смачивание растительности, принятой при составлении таблиц водоотдачи.

По исправленным значениям времени водоотдачи t_B при прежних значениях а\ перестраивается расчетная кривая

а, =/(/.')•

При частичной залесенности производятся два расчета: при отсутствии и полной залесенности бассейна—и за расчетный расход принимается средний взвешенный расход по залесенности.

Потери на наполнение впадин микрорельефа учтены при расчете таблиц водоотдачи, приводимых в настоящей инструкции. Величины этих потерь связаны со средними уклонами склонов в подрайонах и варьируются от 0 до 10 мм. Если при плоском рельефе местности будет установлено обследованием, что потери на наполнение впадин микрорельефа Z\ больше 10 .ил, то для учета этого обстоятельства в приводимой вы-

ше формуле для расчета к величине потерь на смачивание растительности г, мм, следует прибавлять разность (Z\—10) мм.

26. По указаниям пп. 21—25 определяются расход и объем стока, соответствующий гидрографу с наибольшей величиной расхода. Для подробного расчета водопропускного сооружения с учетом аккумуляции необходимо также определить расход и объем стока для гидрографа с наибольшим объемом стока. Расход, соответствующий наибольшему объему стока, определяется в следующем порядке.

При наложении прозрачной бумаги на косоугольный график (см. рис. 7) устанавливается точка Ф, где кривая, нанесенная на прозрачную бумагу, ближе всего подходит к одной из пунктирных линий на косоугольном графике. Абсцисса и ордината точки Ф на косоугольном графике являются соответственно расчетными значениями а, и /„ для гидрографа с наибольшим объемом стока.

Чтобы получить расчетное значение <р для рассматриваемого гидрографа, прозрачную бумагу вновь накладывают на график 6, совмещают точки А и В п график на прозрачной бумаге поворачивают таким образом, чтобы оси ординат обоих графиков стали параллельными. Значение ф. соответствующее точке Ф, является расчетным.

При полученных значениях а,, /„ и ср по формулам (4) и (5) определяются расход и объем для гидрографа с наибольшим объемом стока.

Гидрограф стока с наибольшим ливневым расходом расчетной вероятности превышения принимается треугольной формы. Гидрограф с наибольшим объемом ливневого стока может быть принят в виде треугольника или трапеции. При    гидрограф треугольный, при

—трапецеидальный, где t_n—время установления полного стока, /„—время водоотдачи. Для вычисления /„ по верхней шкале графика

полноты стока (рис. 6) находится отношениеПо вертикальной шка-

*л

лс того же графика находится расчетное отношение---: по вертикальной

шкале косоугольного графика (рис. 7) находится расчетное значение времени водоотдачи /_в . Тогда

4. Расчет расхода от снеготаяния

27. Расчеты стока от снеготаяния должны производиться в соответствии с «Указаниями по определению максимальных расходов талых вод при отсутствии или недостаточности гидрометрических наблюдений» (СН 356-66), утвержденных Госстроем СССР и вводимых в действие с 1 июля 1967 г.

Для некоторых районов Советского Союза (Средняя Азия, Южный Казахстан, часть побережья ДВК у Охотского моря, полуостров Таймыр и др.) значений среднего слоя половодья и коэффициентов вариации этого слоя в СН 356-66 не приводится. Установление бассейнов-аналогов для этих районов также крайне затруднительно. Поэтому выполнение расчетов снегового стока по СН 356-66 в указанных районах невозможно и эти расчеты следует производить по ранее действовавшей на транспорте методике, которая приводится ниже.

Максимальный расход от снеготаяния Qch * мУсек, определяется по формуле

Qch ~ С_Т 4    °л^6о *

V F + 1

где С г—элементарный модуль снегового стока с вероятностью превышения один раз в Т лет, определяемый по уточненным картам изолиний рис. 1—4, с учетом указаний п. 19;

6/—коэффициент, учитывающий увеличение элементарного модуля снегового стока для водосбора малых площадей, определяемый по табл. 14;

6_Л—коэффициент залесенности водосбора, определяемый по формуле

(9)

где    Л—залесенность в процентах от общей площади бассейна (сухою

и заболоченного леса вместе);

Л_ср —средняя залесенность районов в процентах (принятая при выводе элементарного модуля), определяется по карте рис. 5;

К—коэффициент, учитывающий густоту леса в данном бассейне; для густых таежных лесов /(=0,60, для лесов средней густоты—0,45 и для редких лесов—0,30;

/С_ср—тот же коэффициент для лесов, преобладающих в данном районе, определяемый по литературным источникам или как среднее значение для водосборов района; о^—коэффициент, учитывающий заболоченность и озерность, определяется по формуле

Ь_6о = 1—0,61 lg (0,0655 + 0,62Оз -f- 1),    (10)

где Б и Оз—заболоченность и озерность в процентах от площади водосбора.

Коэффициент 8бо определяется по табл. 15.

При наличии надежных натурных рядов расходов от снеготаянии рекомендуется уточнять элементарный модуль снегового стока Ст путем статистической обработки рядов расходов и обратным расчетом по формуле (8) при известных значениях коэффициентов о, и 8^.

Как правило, учет аккумуляции снегового стока для проектов железнодорожных линий не производится (см. п. 33).

В случае обоснования допустимости такого учета последний производится по методике, позволяющей построить гидрографы и определить объемы снегового стока (см. п. 38).

Примечания. I. Дата наступления снеготаяния принимается как средняя многолетняя дата начала разрушения устойчивого снегового покрова н устанавливается на основании карты (рис. 17).

2. Значения коэффициента 5/ для промежуточных дат и площадей принимаются по интерполяции.

Таблица 15

Б, К				Оэ	*
	о	2	<	6	8	10	15	20 н более
0	1	0.79	0.67	0,59	0,53	0,48	0,38	0,32
1	0,98	0,78	0,67	0,59	0,53	0,48	0.38	0,32
2	0,98	0,77	0,66	0,59	0.52	0,48	0,38	0,32
3	0,95	0,77	0,66	0,58	0,52	0,47	0,38	0,31
4	0,94	0,76	0,65	0,58	0,52	0,47	0,37	0.31
5	0,93	0,75	0,65	0,58	0,51	0,47	0,37	0,31
6	0,91	0,74	0,64	0,57	0,51	0,47	0,37	0,30
7	0,90	0.74	0,64	0,57	0,51	0,46	0,37	0,30
8	0,89	0,73	0,64	0,56	0,51	0,46	0,37	0,30
9	0,88	0,73	0,63	0,56	0,50	0,46	0.37	0,30
10	0,87	0,72	0,62	0,56	0,50	0,45	0,37	0,30
20	0.78	0,67	0,58	0,52	0,48	0,43	0,35	0,29
30	0,71	0,62	0,55	0,50	0,45	0,41	0.34	0,28
40	0,67	0,59	0,53	0,48	0,44	0,40	0,32	0,26
50	0,62	0,55	0,50	0,45	0,42	0,38	0.3!	0,26
60	0,58	0,52	0,47	0,43	0,40	0,36	0.30	0.26
70	0.55	0,49	0,45	0,41	0,38	0,35	0,29	0,24
80	0,53	0,47	0,43	0,39	0,36	0,33	0,28	0,22
90	0,49	0,45	0.41	0,38	0,35	0,32	0,26	0,22
100	0,47	0,43	0,39	0,36	0,33	0,31	0,25	0,21

5. Уточнение ливневых зависимостей

28. Зависимости интенсивности водоотдачи от ее продолжительноспт а_х = /(/«) приводятся в приложении 1 для 57 ливневых подрайонов. Карта подрайонов приведена на рис. 8. В эти подрайоны не входят горные области, для которых ливневые зависимости устанавливаются по приведенной ниже методике.

По этой же методике может производиться уточнение ливневых зависимостей для тех районов, по которым будут получены материалы наблюдений за осадками после 1959 г. в местных управлениях ГМС. Материалы наблюдений до 1959 г. содержатся в следующих источниках:

1.    Водный кадастр Союза ССР. Метеорологические данные, том II» месячные и годовые количества атмосферных осадков. Наибольшие суточные количества осадков. Изд. Гидрометслужбы, Л.—М., 1940.

2.    Водный кадастр Союза ССР. Ливни на территории СССР. Изд. Гидрометслужбы, Л.~М., 1940.

3.    Метеорологические данные за отдельные годы. Ливневые дожди и суточные количества осадков за 1936—1959 гг. Изд. Гидрометслужбы, Л., 1960—1962.

По метеостанциям, расположенным в пределах участка дороги, для которого требуется установить ливневую зависимость, выписываются

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие ................. 3

Глава I. Расчет расходов и объемов стока...... 4

1.    Общие указания................ 4

2.    Определение расчетных данных.......... 5

3.    Расчет расхода и объема ливневого стока...... П

4.    Расчет расхода от снеготаяния.......... 17

5.    Уточнение ливневых зависимостей......... 19

6.    Сток от весеннего дождя по промерзшей почве ....    21

Глава II. Расчет отверстий малых искусственных сооружений с учетом аккумуляции............22

1.    Общие указания................22

2.    Расчет отверстий...............23

Глава III. Уточнение норм стока по натурным данным . .    26

Приложения:

1.    Таблицы интенсивности водоотдачи и    слоя стока . .    28

2.    Порядок расчета трансформации паводка на участке

транзитного русла .............. 85

3.    Значение коэффициентов аккумуляции    X.....86

4.    Примеры расчетов..............87

5.    Принятые обозначения основных величин.....93

6.    Указания по производству искусственного дождевания

для определения категорий впитывания......94

Описание рисунков к Инструкции по расчету стока с малых бассейнов..............98

7.    Карты и графики..............98

Техи. редактор А. Б. Орлов

Подписано к печати 16 августа 1967 г.    Объем    6.0    печ. л. +12 вкл.

14,37 агг. л.. 14,6 уч.-яэд. л. Зак. 2480. Тир. 1000. Л 39191. Бесплатно..

Типография института «ОргтрамсстроЯ> Министерства транспортного строительства СССР, г. Вельск Арх. об л.

значения суточных максимумов СМ и месячных сумм МС. В выборку включаются наибольшие значения СМ и МС по одному в каждом году. Материалы используются по метеостанциям с абсолютной отметкой, близкой (±100 м) к средней отметке на участке. Выписанные значении СМ и МС располагаются в порядке убывания (ранжируются). Затем определяется эмпирическая повторяемость членов ранжированной выборки 7, по формуле

т — ^Пл 0,4

¹ » АМЗ ’

где п_ь—общее число членов выборки;

N— порядковый номер членов выборки (N=^\ для наибольшего по величине члена выборки).

По парным значениям СМ (или МС) и соответствующим им Г, строят натуральные кривые распределения, т. е. зависимости CM=/i (7) и МС=/г(7). Эти зависимости строятся на спрямляющих клетчатках (рис. 14 и 16).

29. Интенсивность ливней а\ при различной их продолжительности, необходимая для построения зависимости a\ = f(t_B), определяется в следующем порядке.

Для рассматриваемого подрайона по карте рис. 10 устанавливается значение географического коэффициента г. Затем по кривым распределения СМ и МС на спрямляющих клетчатках находятся величины СМ и МС, соответствующие расчетной повторяемости превышения 7. Вычис-МС_Г

ляется отношение и по графикам рис. 11, 12, 13 определяются отношения

. ^аЭ0 . ^Д1Я0

СМ_Г ’ СМ_Г * СМ_Г *

МС

Если на графиках рис. 11, 12, 13 для полученных значений—- и г

нет кривых с получаемыми значениями , эти значения берутся как крайние по имеющимся на указанных графиках кривых при данном г.

Определяется исправленное значение СМ_г=К2-СМг. Коэффициент К2 (рис. 9) исправляет неполный учет осадков, отнесенных к интервалу времени их выпадения. При наличии данных по плювиографам, когда имеется возможность определить интенсивность ливней для 5-минутной продолжительности, коэффициент г надлежит уточнить по графику ^д5 г    /МС j    \ а_ът МС_Г

отношения = у[см^- ’ / ’ ^{в КОТО}Р^ОМ известны^-и а г является искомой величиной.

Величина а_6г определяется по спрямляющей клетчатке (рис. 16).

30. Полученные значения интенсивности

относятся к ливням, а не к водоотдаче, т. е. соответствуют невпитывающей почве (I категории).

За последние годы местными управлениями Гидрометслужбы СССР издан большой объем материалов наблюдений за осадками и расходами на малых водотоках.

Это дало возможность внести дополнения и уточнения в «Инструкцию по расчету стока с малых бассейнов» (ВСН 63*61), утвержденную Минтрансстроем и МПС и введенную в действие с 1 января 1962 г.

Предложения по уточнению и дополнению инструкции ВСН 63*61 рассмотрены рядом проектных институтов и Отделом экспертизы проектов МПС. Их замечания учтены в настоящей редакции. Проект предложений по уточнению и дополнению инструкции ВСН 63-61 рассмотрен и одобрен Секцией строительства мостов, Секцией изысканий и проектирования железных и автомобильных дорог Технического совета Мин-трансстроя, Комиссией по строительству и Комиссией по мостам и тоннелям Научно-технического совета МПС.

Ниректор ЦНИИС Н. Губанков Директор Союздорнии В. Михайлов

1. Общие указания

1.    Настоящая Инструкция применяется для расчета максимальных расходов воды и объемов стока от ливней и снеготаяния при проектировании на железных и автомобильных дорогах постоянных водопропускных сооружений с площадями бассейнов (водосборов) до 100 км².

При площадях водосборов более 50 км² рекомендуется производить проверку расходов по натурным данным. К расчету принимаются наиболее достоверные расходы.

Для водоотводов расчет производится согласно настоящей Инструкции только на ливневой сток, причем для водосборных площадей F<0,2 км² принимается постоянное значение Х=0,01 (см. п. 24). Водоотдача для вероятностей превышения, необходимых при проектировании водоотводов, если ее нет в таблицах, определяется путем интерполяции или экстраполяции величин, имеющихся в таблице приложения 1.

2.    Для районов преобладания ледникового, грунтового, маревого, селевого или какого-либо другого вида стока (кроме стока от ливней и снеготаяния) производятся специальные обследования и расчеты.

3.    Определение максимальных расходов и объемов ливневого стока производится совместным решением уравнений для скоростей стекания воды по склонам и в русловой системе и уравнения баланса объемов стока

W=W_C + W_n+W_Q,

W—объем водоотдачи, ж³, за любой отрезок времени водоотдачи t_B\

W_c—объем воды, аккумулировавшейся на склонах за то же время /_в;

Wj,—то же в логах;

UУq—то же, прошедший через замыкающий створ, равный

Объем водоотдачи в м³ определяется по формуле W = 1000 (А — z)F,

где F— площадь бассейна, /сж²;

h—слой водоотдачи, мм, разный произведению средней интенсивности водоотдачи а\ на вр«мя t_B\ z—слой потерь на смачивание растительности и наполнение впадин микрорельефа, мм.

В результате решения вышеуказанных уравнений получается гидрограф стока (график изменения расходов стока Q, во времени).

Утверждена Министерством транспортного строительства СССР и Министерством путей сообщения СССР. Приказ & 137-р/А-15366 от 20 июня 1967 г.

Максимальный расход ливневого стока определяется как максимальная ордината гидрографа.

Решение уравнений скоростей стенания воды и уравнений баланса стока может производиться:

а)    на ЭЦВМ¹ или ручных счетных приборах;

б)    по номограммам, приведенным в настоящей Инструкции, основанным на обобщении ранее рассчитанных гидрографов.

По согласованию с Главтранспроектом и ЦНИИСом допускается применение упрощенных методов расчета ливневого стока, основанных на решениях по указанным в а) и б) способам (эмпирические формулы, таблицы и т. п.). Область применения этих методов устанавливается Главтранспроектом.

4.    Для участков дороги с однородными климатическими и морфологическими условиями (сходные почвы, рельеф, растительность и т. д.) разрешается (в качестве местных норм) определять расход по кривым зависимости модулей или расходов от площади водосборов при соблюдении следующих условий:

а)    при наличии данных о 25—30 натурных расходах, равномерно расположенных в расчетном диапазоне площадей, с общей суммой го-допереходов не менее 300;

б)    если отклонения натурных точек от принятой кривой не превосходят ±30-4-40%.

Вероятности превышения расходов определяются в зависимости о г продолжительности периода наблюдений, т. е. от суммы годонаблю-дений.

Для предварительных соображений в предпроектной стадии, а для местных автомобильных дорог во всех стадиях проектирования разрешается определять расходы упрощенными методами (например, по кривой зависимости расхода от площади водосборов или другими способами). Для построения указанной кривой определяют согласно настоящей Инструкции расходы для 4—5 характерных водосборов.

5.    Для водосборов с постоянным водотоком, меженный расход которого превышает 10% максимального расхода стока, определенного по настоящей Инструкции, к расчету принимается сумма максимального и меженнего расходов. Расход постоянного водотока определяется по средней скорости воды и площади живого сечения, измеренным в натуре.

6.    При незначительном притоке воды, в случае отказа от устройства водопропускного сооружения и водоотвода, необходимо проверить насыпь на подтопление полным объемом притекающей воды.

7.    При пересечении трассой замкнутых котловин уровень воды у земляного полотна определяется для максимального объема стока с вероятностью превышения, принятой по действующим техническим условиям проектирования мостов и труб.

8.    Если перед сооружением имеется транзитный участок водосбора (главный лог с отсутствием значительного притока со склонов), необходимо учитывать трансформацию паводка согласно указаниям приложения 2.

2. Определение расчетных данных

9. Площадь водосборов F, км², как правило, определяется по картам, масштаб которых должен быть таким, чтобы водосборы изображались площадями не менее 5 см².

При отсутствии топографических карт и планов, дающих указанные размеры водосборов, а также когда водосборы выражены неясно или их площади составляют менее 0,25 км², надлежит производить съемку водосборов в натуре.

Из площадей водосборов исключаются площади значительных бессточных пространств, не имеющих переливов при высоких паводках. Отсутствие переливов проверяется расчетом.

10.    Длина водосбора по главному логу L, км, определяется по картам или натурной съемкой на протяжении ясно заметного в натуре или хорошо выраженного на карте горизонталями главного лога. При затруднительности такого определения длины главного лога производится осмотр водосборов в натуре. Впадины на склонах, прилегающих к началу главного лога, имеющие уклон, значительно больший (в 2 и более раза), чем уклон главного лога, в длину лога не включаются. Если главный лог на водосборе отсутствует, расчет стока производится как с односкатного водосбора. Для односкатного водосбора за длину главного лога принимается направление вдоль трассы от водораздела к искусственному сооружению, если последнее расположено в нижней части водосбора. В случае расположения сооружений в средней части односкатного водосбора последний рассматривается как два самостоятельных водосбора и расходы обеих частей суммируются.

11.    Средняя длина безрусловых склонов водосбора В_с, м, определяется по формуле

► — ^]mF

^с~ 1,8 <х/+ь ’

где 2/—сумма длин логов промежуточной русловой системы, км. В эгу сумму вводятся лишь наиболее значительные лога, длины которых превышают 0,75 средней ширины водосбора В, км, определяемой по формулам: для двухскатных водосборов

для двухскатных водосборов

В этих формулах L—длина водосбора по главному логу, км.

При расчете односкатных бассейнов в формуле (1) вместо коэффициента 1,8 принимается коэффициент 0,9.

Для простых (без промежуточной русловой системы) односкатных и двухскатных бассейнов при направлении течения воды по склонам, близким к направлению главного лога бассейнов (например, для бассейнов, расположенных на конусах выносов), в формулу (1) вводится 0,9

множитель ■у/'^ | /_луз , где /„ и /_с—уклоны главного лога и склонов, °/оо. В этом случае значение В_с, вычисляемое по формуле (1), не может приниматься более 500 L м, где L—длина лога бассейна в км.

При /_с>75%о в 2/ учитываются только те промежуточные лога, для которых Imi <1,51_Л главного лога (см. пп. 12 и 13).

12. Уклон главного лога /_л, %₀, определяется по картам или по данным натурной съемки как средний уклон лога от его ясно выраженного начала до сооружения.

При /_л>200%о в значение 1_Я вводится поправочный множитель

V'+iim-Y ‘

13.    Средний уклон склонов /_с, %о, определяется по картам или планам в горизонталях по направлению наибольшего уклона склонов как среднеарифметическое из нескольких (4-*-6) определений.

Для определения /_с допускается применение и более точной формулы

/ —

*с    р    ♦

где А— цена делений между смежными горизонталями в м\

15—сумма длин всех линий горизонталей в предела* площади бассейна, км.

14.    Коэффициент откосов берегов главного русла а принимается: для горных условий—1,0; для средних условий—2,5; для равнинных условий-7,0 и для заболоченных бассейнов—20,0.

а разрешается определять также и по продольному профилю железных или автомобильных дорог с поправкой на косину сечения.

15.    Коэффициент гидравлической шероховатости русла главного лога т принимается по табл. 1.

Таблица I

Характеристика русла	тя
Ровное земляное ложе.............	25
Извилистое или заросшее ложе.......	20
Сильно заросшее ложе............	15
Русло в завалах, валуны . ..........	10

При отсутствии сведений о характере лога для предварительных расчетов рекомендуется принимать т_л=15.

16. Коэффициент гидравлической шероховатости склонов бассейна т_с для расчетов ливневого стока принимается по табл. 2.

Таблица 2

Трав-ной покров или подлесок Характеристика поверхности склонов весьма редкий или отсутствует обычный густой Невпитывающая поверхность (асфальт) . . . 100 _ _ Укатанная спланированная поверхность . . . 50 30 20 Поверхность, хорошо обработанная вспашкой и боронованием, невспаханная, без кочек, булыжная мостовая, поверхность в населенных пунктах с застройкой менее 20% . 30 20 10 Грубо обработанная поверхность, глыбы после вспашки, таежные завалы, кочковатая, а также поверхность в населенных пунктах с застройкой более 20%..... 20 10 5

Характеристики табл. 2 следует принимать наиболее вероятные для сезона, в который происходит ливневой сток.

При отсутствии сведений о характере склонов для предварительных расчетов рекомендуется принимать т_с = 20.

17. Категории впитывания устанавливаются натурным обследованием в следующем порядке:

а)    на склонах бассейна берутся пробы почв (2-ьЗ на бассейн, весом по 400 г каждая, с глубины 0,2-М),3 м под растительным слоем или с поверхности при открытых грунтах) и лабораторным путем определяется механический состав почв. По результатам этих анализов и осмотров геологами партий в натуре устанавливаются наименования почв, грунтов, на поверхности или покрытий;

б)    вычисляется процентное содержание песка во взятых образцах почв. За песок принимаются фракции от 2 до 0,05 мм\

в)    по табл. 3 для плотных почв, грунтов на поверхности или покрытий—-по наименованию, а для неплотных почв и грунтов на поверхности—по процентному содержанию песка определяются категории впитывания (см. табл. 3).

Таблица 3

Наименование плотных почв, грунтов на поверхности или покрытий Содержание песка в неплотных почвах или грунтах на поверхности, % Категория впитывания Асфальт, кровли зданий, влажная промерзшая почва, лед, скала без трещин, бетон и т. п. . 0-2 1 (I+1+Va) Глины, жирноглинистые почвы, такыры и такы-ровые почвы, мощеные поверхности и т. п. 2,1-12 II (l-H/i-rll+‘/5) Суглинки, подзолы, подзолистые и серые лесные суглинки, тучные и суглинистые черноземы, сероземы суглинистые и глинистые, арктические, тундровые и болотные почвы и т. п. 12,1—30 III (H+Vt-rlll+Vs) Чернозем обычный и южный, светло-каштановые и темно-каштановые почвы, лёсс, карбонатные почвы и т. п................ 31-62 IV (IH+Vi+l V+«/,) Супеси, бурые и серо-бурые пустынно-степные почвы, сероземы супесчаные и песчаные и т. л. 63-83 V (IV+Va+V+Va) Пески, гравелистые и рыхлые каменистые почвы и т. п................... 84-100 VI (V-H/a+VI)

В зависимости от процента содержания песка категория впитывания может устанавливаться промежуточной между указанными в табл. 3 шестью целыми категориями. В этом случае производится линейная интерполяция по действительному проценту песка в интервалах, указанных в столбце 2 табл. 3, между значениями категорий впитывания, указанными в столбце 3 в скобках.

Пример. Содержание песка—25%. Расчетная категория впитывания по указанной интерполяции будет (в условном обозначении):

¹¹+4-⁺• [ ■" +4 - (»+ 4-)] -¹¹+4-+1 •¹ =

*11+0,5 + 0,73=111 + 0,23.

При возникновении сомнений в правильности определения категории впитывания в районах с влажностью воздуха, резко отличной от обычных для Европейской части Союза, рекомендуется при возможности производить опыты с искусственным дождеванием (см. приложение 6) на участках с характерными типами почв (по 2-4-3 на каждой ха-

рактерной почве). В опытах определяется слон Л, мм, воды, впитавшейся за время /, мин, от начала опыта до начала стенания.

Категория впитывания определяется интерполяцией цифр, выписанных на линиях графика (рис. 22) в области, куда попадает точка с координатами ( — и .

Если водосборный бассейн сложен почвами различных категорий, то расчет ливневого стока производится отдельно для 100-процентиого покрытия площади бассейна почвой каждой категории. К расчету принимаются расходы, средневзвешенные по проценту площадей, покрытых этими почвами.

При пользовании табл. 3 необходимо дополнительно учитывать заболоченность водосбора, засоленность, трещиноватость почв и толщину растительного слоя.

Влияние заболоченности учитывается в зависимости от площади болот, выраженной в процентах, от площади водосбора и от высоты мохо-торфяного покрова над уровнем воды в болоте с учетом перспективы мелиоративных работ.

При средней заболоченности Б в пределах, указанных в табл. 4, категория впитывания уменьшается на одну единицу.

Таблица 4

Высота мохо-торфяного слоя ная уровнем волы, см	0-5	5-10	10-15	15-20
Б, н	5-35	10-45	15—60	25-85

Если заболоченность Б менее указанной в табл. 4, категории впитывания не изменяются. Если же заболоченность больше, чем указано в табл. 4, категория впитывания уменьшается на две единицы, но она не должна быть менее III категории.

На водосборах площадью более 10 км² при наличии заболоченности вводится коэффициент по табл. 7, уменьшающий ливневой сток. В этом случае уклон склонов водосбора определяется для незаболоченной части (см. п. 20).

Для водосборов, сплошь заболоченных, принимается III категория впитывания.

При значительной засоленности почв (проступание солончаковых пятен на значительной части почвенного покрова водосбора) категория впитывания уменьшается на единицу.

При наличии на всей поверхности постоянной трещиноватости почв категория впитывания повышается на одну единицу.

Категория впитывания задернованных почв, определенная по табл. 3, изменяется в зависимости от толщины растительного слоя (слои почвы, окрашенного гумусом) согласно табл. 5.

Таблица 5

Категория впитывания под растительным слоем	Толщина растительного слоя, ем
	0-5	5-10	10-15 |	15-20	>20
1	1	и	11	111	111
И	11	И	III	111	IV
III	III	III	III	IV	IV
V	V	V	V	IV	IV
VI	VI	VI	V	V	V

1

Возможно, например, применение программ для ЭЦВМ «Минск-11* и «Про-минь», приведенных в «Фонде алгоритмов и программ для ЭЦВМ*, раздел I, выпуск I, Оргтрансстрой, М., 1967.