1.1.    Настоящие Указания предназначаются для определения расчетных наивысших уровней воды рек и озер при выборе участков строительства объектов различного назначения по условиям затопления или подтопления, а также при проектировании сооружений инженерной защиты от затопления.

Примечания: I. Указания не распространяются на определение уровней воды на устьевых участках рек, находящихся в зоне влияния морских приливо-отливных течений и сгонно-нагонных явлений, а также на селеопасных реках. 2. Определение расчетных наивысших уровней воды на участках рек, расположенных ниже водохранилищ, для случая прорыва плотины производится по специальным указаниям.

1.2.    На топографическом плане выбираемых участков должны быть показаны (в условных или абсолютных отметках): акватория реки или озера с указанием уреза воды и его отметки на момент съемки плана; водомерные посты, по которым определены уровни воды; границы разлива, соответствующие расчетным наивысшим уровням воды.

1.3.    При выполненнн расчетов по определению наивысших уровней воды рек и озер следует использовать: данные наблюдений на сети станций Главного управления гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР и других ведомств. «Каталог отметок наивысших уровней воды рек и озер* Главного управления гидрометеорологической службы, опубликованные и архивные данные об отметках высоких исторических уровней воды (ВИУ), не зарегистрированных водомерными наблюдениями, а также соответствующие материалы других источников.

1.4.    Для оценки гидрологических материалов по уровням воды следует производить выборочную или сплошную проверку исходных гидрометрических данных, включающую:

а)    оценку полноты и надежности материалов по уровням, проверку наличия в ряду наблюдений сведений о наивысших уровнях при прохождении пиков выдающихся половодий и паводков;

б)    увязку высотных отметок водомерных постовых устройств н уровней (в том числе исторических уровней) за весь период наблюдений с системой высот, принятой при топографической съемке рассматриваемого участка, особенно в случаях переносов водомерных постов и изменения водного режима в результате регулирования стока или русла;

в)    увязку наивысших уровней воды по длине реки и, в случае необходимости, восстановление пропусков в наблюдениях путем построения кривых связи уровней смежных постов.

Оценку материалов наблюдений и определение отметок наивысших уровней воды рекомендуется выполнять с участием местных управлений Гидрометеорологической службы.

Примечание. Увязка уровней при переносе постов может считаться удовлетворительной, если она осуществлена по надежным кривым связи уровней (коэффициент корреляции г>0.8), построенным по данным параллельных наблюдений, охватывающих низкие и высокие уровни воды.

1.5.    Состав и объем полевых гидрологических исследований и измерений (число водо-

мерных постов, гидростворов, поперечных профилей, наблюдения уровней, измерения расходов воды и др.), а также топографических работ устанавливаются программой работ в зависимости от степени изученности уровешюго режима участка реки (озера), его морфометрии, протяженности, приточности, величины падении уровня воды, рельефа местности и других особенностей.

Программа работ составляется изыскательской организацией на основании технического задания заказчика (проектной организации).

При наличии в районе выбираемого участка строительства водомерного поста с многолетним рядом наблюдений гидрологические исследования следует выполнять для обоснования переноса отметок уровней от створа поста с многолетним рядом наблюдений к другим створам района строительства.

1.6. Гидрологические исследования в соответствии с программой должны предусматривать:

1) рекогносцировочное обследование участка реки, необходимое для подучения сведений: о характере долины, поймы и русла, высоте и крутизне берегов, наличии и размерах островов и др.; о ВИУ в различных створах (по опросу местных жителей и сохранившимся следам высоких уровней) с надлежащей по ним документацией, позволяющей определить их достоверность и возможную точность;

о характере ледохода и местах заторов льда, о заломах леса на лесосплавных реках;

2)    продольную нивелировку водной поверхности участка реки в межень и половодье (в том числе, по возможности, при заторах льда « заломах леса), в результате которой должен быть построен продольный профиль участка реки, необходимый для переноса расчетных уровней воды от створа водомерного поста к проектным створам, с кривыми свободной поверхности при разных уровнях;

3)    водомерные наблюдения в одном или нескольких створах.

При отсутствии или недостаточности гидрометрических данных при полевых гидрологических исследованиях необходимо проводить:

—    ежедневные наблюдения за уровнями воды и периодические наблюдения за продольными уклонами водной поверхности при разных уровнях воды;

—    измерение расходов воды в одном из створов с охватом измеренными расходами возможно большей амплитуды колебаний уровня воды (для построения кривой Q =*/(//) и определения лаивыешкх уровней воды по пропускной способности русла].

1.7. При организации и проведении гидрологических исследований должны соблюдаться требования инструкций и наставлений Главного управления гидрометеорологической службы.

2.1. Расчетные наивысшие уровни воды рек в створе поста следует определять по кривой обеспеченности ежегодных высших мгновенных (при наличии самописца или максимальной рейки) или срочных уровней воды, построенной графически на клетчатке вероятностей, за период многолетних наблюдений.

Вероятность превышения наивысших уровней р% определяется по формуле

/>=^гтт--^100,    (I)

где т —- порядковый номер наивысшего уровня воды в ряду, в котором значения отметок уровней расположены в порядке их убывания, п— число лет наблюдений.

В отдельных случаях (для рек с малыми амплитудами колебаний уровней, особенно

при широких поймах) вероятность превышения допускается определять по формуле

Г--7ТЙ~¹⁰⁰-    ^(U)

Примечание. При проектировании крупных гидроузлов определение расчетных наивысших уровней воды (если пик половодья или паводка проходит в период открытого русла) при наличии данных о максимальных расходах воды производится по кривым обеспеченности максимальных расходов с последующим переходом от расходов заданной вероятности превышения к уровням той же вероятности превышения по кривой Q^f(H). Определение максимальных расходов воды заданной вероятности превышения в этом случае производится в соответствии с рекомендациями СНиП П-И.7-65 «Расчетные максимальные расходы воды при проектировании гидротехнических сооружений на реках. Нормы проектирования».

2.2.    Данные гидрометрических наблюдений по рассматриваемому водомерному посту считаются достаточными для определения по иим расчетных наипыеших уровней воды, если период наблюдений составляет не менее 20 лет и в результате анализа установлено, что он включает годы, в которые наблюдались высокие (р<4%) и низкие (р>96%) половодья или паводки.

2.3.    Если ряд гидрометрических наблюдений включает менее 20 .тет, то производится его удлинение по кривым связи соответственных уровней воды t другими водомерными постами, имеющими более продолжительный период наблюдении.

Кривая связи уровней считается удовлетворительной и может быть использована для увеличения ряда наблюдений, если она отвечает условиям, указанным в примечании к л. 1.4. Экстраполяция кривой до уровня высоких вод производится с учетом формы поперечных сечений русла в обоих пунктах наблюдений.

Примечания: I. Если в результате анализа или по опросу местных жителей установлено, что иаивыс-ший уровень, зарегистрированный на посту и течение л лет. нс был превышен за более продолжительный период, равный N лет. то эмпирическая обеспеченность р% первого члена ряда определяется по формуле (I). в знаменателе которой вместо числа п лет принимается N лет.

2.    Если по данным опроса жителей или архивным источникам установлен год прохождения половодья или паводка более редкой повторяемости, чем за период наблюдений, и определена отметка его нанвысшсго уровня, то этот уровень включается в ряд наблюдений под номером «■!, а фактически наблюденный максимум—под номером 2.

При определении вероятности превышения ВИУ по формуле (I) принимается число N лет. в течение которых он не был превышен, а вероятности -второго члена ряда — п лет.

3.    Для установления года, в который наблюдались половодья н паводки с вероятностью превышения р<4%. может быть использована карта (см. приложение). составленная по обобщенным данным максимального стока рек.

2.4.    В случае невозможности удлинения ряда в расчетные нанвысшие уровни, снятые с кривой обеспеченности, построенной по короткому ряду наблюдений, вводится поправочный коэффициент к_а для приведения расчетного уровня воды к многолетнему ряду.

Величина коэффициента к_а устанавливается по водомерным постам на ближайших реках-аналогах с многолетними рядами наблюдений по соотношению расчетных значе

ний уровней, снятых с кривых обеспеченности, которые построены по многолетнему ряду наблюдений N лет и ряду, соответствующему периоду наблюдений п лет на водомерном посту, для которого производится расчет наивысших уровней воды

где H_pN и Нр_П — расчетные нанвысшие уровни воды обеспеченностью р% соответственно за многолетний и короткий ряды наблюдений по водомерному посту-аналогу.

Расчетный уровень с учетом поправки H_pn определяется по формуле

Hp_N ~ к_пНр„,    (3)

где Нр_Л — расчетный уровень в створе поста, полученный по кривой обеспеченности, которая построена по ряду с числом лет наблюдений п.

При вычислении и введении поправочного коэффициента к_а уровни воды по обоим постам берутся над условным нулем отсчета, за который принимается средний меженный уровень воды за период открытого русла.

2.5.    Экстраполяция эмпирической кривой обеспеченности наивысших уровней воды до уровней заданной повторяемости производится графически с учетом морфометрии русла и высших исторических уровней. В отдельных случаях. если эмпирическая кривая обеспеченности хорошо согласуется с биномиальной кривой распределения III типа н если выше наблюденного наивысшего уровня нет резкого изменения формы живого сечения, для экстраполяции может быть применен графоаналитический метод. При применении этого метода параметры кривой обеспеченности Н, С_в, С, (Н—) средний из нанвысших уровень, С„ — коэффициент изменчивости, С,— коэффициент асимметрии) определяются по трем ординатам 5, 50 и 95%-ной обеспеченности, снятым с эмпирической кривой обеспеченности, проведенной исходя из наилучшего соответствия эмпирическим данным {см. «Указания по определению расчетных величин годового стока рек и его внутригодового распределения» (СН 371-67. п. 2.27)].

2.6.    Для рек. нанвысшие уровни воды которых наблюдаются в разные сезоны года.

производится выборка и обработка однородных рядов уровней, соответствующих снеговому половодью н дождевым паводкам. В этом случае вероятность р того, что нанвысшнй уровень воды превысит заданное значение уровня Я, вычисляется по формуле

Р-Л + А-АА.    И)

где pi и pi—вероятность превышения (в долях от единицы) наивысшсго уровня половодья и дождевых паводков.

По значениям р, и р₂ кривых обеспеченности наивысших уровней половодья и паводков рассчитывается величина р для разных значений Я и строится обобщенная кривая обеспеченности, которая и является расчетной.

2.7. Продолжительность стояния высоких уровней воды устанавливается по графику колебаний уровней одного из наблюдавшихся

высоких продолжительных половодий или паводков, наиболее неблагоприятных по условиям затопления н подтопления территории.

При значительном (более 10%) различии наблюденного и расчетного наивысших уровней воды продолжительность стояния высоких уровней определяется по расчетному графику, который строится по модели высокого половодья или паводка. Пересчет ординат графика-модели в ординаты расчетного графика производится с помощью переходного

коэффициента A —(Я_р—наивысший расчетный уровень воды, Я*—наивысший уровень воды модельного графика колебаний уровня воды).

В отдельных случаях строится обобщенный за весь период наблюдений график продолжительности стояния уровня воды в пределах различных интервалов высот уровней.

3.1.    Расчетные наивысшис уровни воды рек при отсутствии подпора в случае недостаточности гидрометрических наблюдений и невозможности удлинения ряда определяются путем оценки пропускной способности русла в следующем порядке:

1)    по изложенным ниже методам строится и экстраполируется до уровня высоких вод кривая зависимости средних скоростей течения от уровня воды о=/(Я);

2)    по данным топографической съемки и нивелировки строится кривая зависимости площадей водных сечений от уровня водите/ (//).;

3)    по формуле Q—ш.» вычисляются расходы воды и строится кривая зависимости расходов от уровнен воды — Q=f(H)\

4)    по вычисленным указанными ниже способами расчетным максимальным расходам воды Q_P по кривой Q=f(//) определяются наивысшие уровни той же обеспеченности Я_р.

3.2.    Для построения и экстраполяции кривой средних скоростей применяется формула Шези

v~cyi7,

где v — средняя по живому сечению скорость течения волы, м/сек.; h — средняя глубина (в метрах) при отметке уровня воды Я;

/—уклон водной поверхности;

С —скоростной коэффициент, величина которого определяется по натурным

данным или но формуле С=? — А

где п — коэффициент шероховатости русла.

3.3. Для беспоймонных створов способ экстраполяции кривых, о—/(Я) выбирается в зависимости от того, имеются или отсутствуют данные об уклонах волной поверхности.

При наличии данных об уклонах экстраполяция производится по формуле (5), в которой Си/ определяются по графически экстраполированным кривым /«/(Я) и С— «■/(Я).

При отсутствии данных об уклонах значения v в пределах нс освещенной измерениями части кривой у=/(Я) определяются по графически^ экстраполированной зависимости

*4(Vh).

Экстраполяция по отсекам русла и поймы на основе уравнения неравномерного движения для главного русла и формулы (5) для пойменных створов

Экстраполяция по формуле (5). примененной ко всему руслу

Примечание. Коэффициент Л1 определяется v

по формуле Л1 = а. По снятым с экстраполированной части кривой Л1 ^f(H) значениям Af вычисляются величины средних скоростей по формуле

о = М УТ.

3.4.    Экстраполяция кривых и“/(//) для пойменных створов производится в зависимости от состава имеющихся данных наблюдений и характера поймы способами, указанными в табл. 1.

3.5.    Максимальные расчетные расходы воды заданной обеспеченности, необходимые для расчета нанпыеших уровней воды весеннего (весенне-летнего) половодья, определяются в соответствии с «Указаниями по определению расчетных максимальных расходов талых вод при отсутствии или недоста

точности гидрометрических наблюдений» (СН 356-66) с использованием «Материалов по максимальному стоку талых вод на реках СССР», опубликованных Главным управлением гидрометеорологической службы при Совете Министров СССР.

Для объектов, расположенных в районах, где максимальные расходы воды, вызванные ливневыми осадками, превышают расходы талых вод, расчет наивысших уровней воды заданной обеспеченности производится по максимальным расходам дождевых паводков той же обеспеченности. Их величины определяются по существующим методам и региональным эмпирическим формулам.

Примечание. Если заранее не известно какого происхождения максимальный расход воды является наибольшим для заданной вероятности превышения, то следует определять отдельно расчетные максимальные расходы воды снеговых половодий н дождевых паводков и соответствующие им наивысшие уровни воды; расчетный уровень определяется по обобщенной кривой обе снсчсниости (см. п. 26).

3.6.    Переход от расчетных максимальных расходов воды к расчетным наивысшим уровням воды Я_р производится по кривой Q=s =/(//); при неустойчивом русле —по экстраполированной верхней огибающей пучка кривых Q=f(H).

Если ВИУ (бесподпорный) не согласуется с наивысшим уровнем той же обеспеченности, снятым с кривой Q=f(H), то производится пересчет кривой о=/(Я) при других величинах коэффициента шероховатости.

Примечание. Если в течение длительного периода наблюдается одностороннее смещение кривых Q**I(H) вверх или вниз, свидетельствующее о происходящем в данном створе намыве или размыве русла, для перехода от расчетных максимальных расходов к расчетным наивькшим уровням воды необходимы специальные исследования.

3.7.    Продолжительность стояния высоких уровней воды при отсутствии наблюдений определяется по расчетному гидрографу стока половодья или паводка, который стройней п соответствии с рекомендациями СН 356-66. Ординаты расчетного гидрографа половодья или паводка пересчитываются в ординаты графика колебания уровня воды по кривым Q=f(H) с оценкой числа лет, в течение которых он не был превышен, по опросу местных жителей и по аналогии со смежными реками, для которых имеются данные многолетних наблюдений.

4.1.    Перенос расчетных значений наивысшего уровня от створа водомерного поста к другим створам в пределах участка реки производится в зависимости от протяженности участка, его приточности, уклонов водной поверхности и морфометрии русла по одному из следующих способов:

1)    по кривым расходов воды Q=*/(//);

2)    по кривым связи соответственных уровней воды;

3)    по уклону водной поверхности.

Расчетные отметки нанвысшнх уровней поды должны быть увязаны по длине реки с уровнями на ближайших к участку водомерных постах.

4.2.    Перенос расчетных уровней воды по кривым Q=f(H) применяется для бесприточ-ных и малоприточных участков рек значительной протяженности при наличии для опорного створа надежной кривой (?=/(Я) и данных многолетних наблюдений за стоком, позволяющих определить максимальные расходы воды различной обеспеченности. Для этого на участке реки, входящем в зону застройки, открывается один или несколько временных водомерных постов н производятся параллельные с опорным постом наблюдения за уровнями.

Расходы воды опорного створа переносятся (по кривым связи уровней с опорным постом) к временным створам, для которых строятся кривые Q«-f(//), с экстраполяцией их до уровней высоких вод.

С помощью полученного таким способом пучка кривых, построенных в единой системе отметок, и расчетных значений максимальных расходов воды в опорном створе определяются наивысшие расчетные уровни воды в створах постов и по ним строится продольный профиль водной поверхности участка реки для расчетного уровня.

4.3.    Перенос расчетных наивысших уровней воды от опорного створа к другим створам'выше или ниже по течению по кривым связи уровней требует соблюдения тех же условий, что н перенос уровней по кривым расходов Q=f(H), но при этом экстраполируются не кривые Q=f(H). а непосредственно кривые связи уровней. Данный метод может быть применен в случае, когда направление кривой связи для экстраполяции верхней ее части выявилось достаточно отчетливо (в этом

случае параллельными наблюдениями должно быть освещено не менее 60% многолетней амплитуды колебания уровня воды).

Кривые связи уровней строятся по ежегодным значениям нанвысшнх уровней, либо по характерным переломным точкам графиков колебания уровня воды, либо по ежедневным уровням с учетом времени добегания между водомерными постами.

4.4.    Перенос уровней воды по уклону водной поверхности применяется для небольших по протяженности участков реки (1—3 км) и производится по формуле

H_B,-H_A,±!L,    (6)

где Н_Ар— расчетный наивысший уровень обеспеченностью р% в опорном створе А, определенный по данным многолетних наблюдений;

Нб_р — расчетный наивысший уровень той же обеспеченности в створе Б, расположенном выше или ниже по течению реки от опорного створа А, в единой системе отметок с постом А\

I — уклон водной поверхности между створами А и 6;

L — расстояние между створами А и Б, м.

Если створ Б расположен выше по течению, то второй член правой части формулы (6) имеет знак плюс, а если ниже, то знак минус.

При использовании этого способа переноса уровней учитывается изменение уклонов в зависимости от высоты уровня воды. Если русло реки от створа А к створу Б вниз по течению расширяется, следует учитывать возможность увеличения уклонов при высоких уровнях по сравнению с меженью, а если сужается — возможность уменьшения уклонов.

4.5.    Перенос в другой створ поправок, учитывающих подъем уровня при ледоходе ДЯ_Л и заторах льда ЛЯ,, величины которых определены для опорного створа по данным наблюдений (см. пп. 5.1 и 5.2), производится с учетом нижеследующего.

Если участок реки по условиям ледового режима более или менее однороден, поправка ДЯ_я может быть принята одинаковой для всех створов. В случае разной мощности ле-

дяного покрова, разных сроков вскрытия реки и условий пропуска льда при переносе поправки Л//_я от створа к створу учитывается различие в величинах К_Мч

Поправка Д//, при наличии наблюдений переносится в другие створы от опорного створа, а при отсутствии наблюдений — от головы затора льда, местоположение которого устанавливается по опросу.

При расположении головы затора ниже по течению реки от рассматриваемого участка строительства величина поправки на заторный подъем уровня воды в других створах устанавливается приближенно по формуле

-/L,    (7)

где Д//»._с — поправка на заторный подъем уровня воды в расчетном створе;

Д//*_г—величина ЛЯ, в голове затора; / — уклон водной поверхности при высоком уровне;

L — расстояние створа от головы затора, м.

Примечание. Более сложные приемы определения величин поправок \Н, могут применяться в отдельных случаях, когда это оправдано повышением точности расчета.

4.6. Для переноса расчетных наивысших уровней воды в пределах участков, находящихся в подпоре от основной реки (водохранилища), строится кривая подпора.

За начальный подпорный уровень в устье реки принимается уровень водоприемника

(включая поправки ДЯ_д, ДЯ, и др.). Перенос этого уровня вверх от устья реки производится по морфометрически однородным участкам с помощью уравнения неравномерного движения методом последовательного приближения.

Для ориентировочных расчетов схематическая кривая подпора может строиться путем соединения плавной вогнутой кривой точек продольного профиля, соответствующих расчетному наивысшему бытовому уровню в месте выклинивания подпора и уровню в устье реки. Дальность распространения подпора при этом приближенно определяется по формуле

L«_e3+I_    (8)

где L — искомое расстояние, км;

/ — средний уклон водной поверхности при отсутствии подпора, промилле; Но— средняя глубина при отсутствии подпора, м;

г— величина подпора в устье, м; а — коэффициент, зависящий от отношения —-, определяемый по табл. 2.

Таблица 2

Коэффициент а

L ... .5.0    2.0    1,0    0,5    0.3    0.2    0.1    0.005

«.....0,96    0.91    0.85    0.76    0.68    0.58    0.41    0.24

5.1. На реках и участках рек, где наивысшие уровни воды наблюдаются в период ледохода или заторов льда, за расчетные принимаются наивысшие уровни воды, определенные с учетом подъемов, вызванных нарушением связи Q~f (//), по формулам:

Н, = Н₀' + ЬН_Л,    (9)

H_p = H_Qp + ДЯ„    (10)

где Н_р — расчетный уровень воды, определенный по кривой обеспеченности наивысших годовых уровней, выбранных вне зависимости от того, наблюдались ли они в период ледохода, затора или в период, свободный ото льда;

Hq_p— наивысший уровень воды той же обеспеченности, определенный по расходам воды и кривой (Н);

ДЯ_Л —поправка, учитывающая влияние только ледохода (при отсутствии заторов льда), при определении которой редкий ледоход, не вносящий изменений в гидравлику потока, не учитывается;

Д//, — поправка, учитывающая подпор уровня воды при ледоходе, сопровождающемся заторами льда.

5.2. При наличии наблюдений расчетные уровни Н_р для створа водомерного поста определяются непосредственно по кривой обеспеченности наивысших уровней воды, по-