Железопътна инфраструктура

Фигура 10. Максимална валежна височина с обезпеченост P (%) за различно времетраене на дъжда t (min) - h (t) = f (P) (mm) за M3В (М II).

Фигура 12. Обемна интензивност на максималния валеж с обезпеченост P (%) за различно времетраене t (min) - q(t) = f (P) (l/s ha) за M3В (М II).

Фигура 14. Сравнение на районните криви на обезпеченост на максималните 24-валежи, получени по двата метода за М3В.

За подрайон М3В се препоръчва използването на резултатите, получени по Метод I, тъй като характеристики на валежите при обезпечености от 0.01% до 5% могат да се разглеждат като “пределни” стойности и получените от тях оразмерителни водни количества са в полза на сигурността.

Изчисляването на максималните водни количества към изследвания створ с изискуемите за целите на изследването обезпечености е извършено по методика, която се прилага при липса на преки наблюдения и измервания на речния отток за съответното течение. Методиката се основава на използването на генетически обоснован модел за определянето на характеристиките на оразмерителни високи вълни и е утвърдена като отраслова нормала за страната от КОПС при МС през 1981 г., като в последствие модела като цяло е аргументирано и научно обосновано представен в монографията на проф. Герасимов - 1998 г.

В основата на тази методика е залегнала връзката между максималния отток и факторите обуславящи неговото формиране, а именно интензивните валежи и геоложките и морфоложки характеристики на водосборната област.

Като фактор с най-голяма тежест при случаите на липса на първична хидрологична информация се използват валежите. Изчисленията са извършени на базата на метода на пределната интензивност на дъждовете, предложен от А. Алексеев, по който метод са разработени и редукционните криви на интензивните дъждове.

Изчислителните зависимости за определянето на максималното водно количество със зададената обезпеченост е :

Qp ^об = 16.67 * _p * Hp*  (t) * F + Qгр

където:

_p е условен отточен коефициент на максималния отток за време на дотичане t и обезпеченост р зависещ от вида и състоянието на почвите във водосбора;

 (t) е редукционен коефициент за средната интензивност за времетраенето на валежа;

С стойностите на изчислителните максимуми на интензивните дъждове са приети въз основа на резултатите от предишния раздел на доклада.

Друг параметър в модела е отточния коефициент, който се явява функция на почвогрунтовата и русловата регулираща способности на басейна. При неговото определяне и верификация е ползвана информация от Почвенния атлас на РБ и преките наблюдения върху водосбора проведени по време на посещението и обхода му.

Определянето на максималното водно количество чрез представената основна формула е основано на итерационна процедура до получаване на задоволително малки разлики между два съседни резултата.

За избягване на многократните изчисления в случая е работено с преобразувания и предложен от проф. Герасимов модел:

Qp = S1( Еп(р) ) * Fp (m3/s)

S1( Еп(р) ) е условния относителен модул на максималния отток

Еп(р) е условното време на стичане

Uп(р) е условната скорост на дотичане по руслото ,

Fp е параметър на условния отточен обем

Резултатите от проведените изчислителни процедури за определянето на максималните водни количества с различни обезпечености формиращи се в изследваните водосбори при прилагането на модела са представени в таблица 11:

Таблица 11. Оразмерителни водни количества на десните притоци на р. Марица в участъка.

Проучваният участък попада в хидрографско отношение в долното течение на водосборния басейн на р. Марица. Режимът на повърхностния отток се изяснява посредством данните набирани при хидрометричните станции. На разглеждания пункт (Таблица I.1) не се извършват преки наблюдения и измервания за режима на оттока. За изясняването му са обработени и използвани данните от хидрометричните наблюдения при ХМС на река Марица в долното и’ течение, където се намират разглеждания пункт - № 304, 12, 307, 309 и 15.

Хидрометричните данни на посочените хидрометрични станции по р. Марица отразяват и водопотреблението от изградените хидротехнически съоръжения по реката, т.е. отразяват действителното състояние на оттока на реката до разглеждания участък.

Таблица 12. Хидрографски характеристики при ползваните хидрометрични станции.

Най-близката ХМС е тази в гр. Димитровград, която е открита 1909 г. и е закрита 1950 г, като през това време е премествана два пъти. Всички публикувани данни от наблюденията й са класифицирани като ориентировъчни. Най-близките действащи станции са ХМС 72850 при гр. Първомай и ХМС 73750 при гр. Харманли.

ХМС № 304 (72 850) - р. Марица, гр. Първомай

Станцията е открита на 24.01.1912 г. и досега мястото й не е променяно. Данните за периода до 1938 и за 1941, 1943 и за периода 1949-50 г. се класифицират като ориентировъчни.Това са и периодите с липсващи данни.

ХМС № 307 (73 750) - р. Марица, гр. Харманли

Станцията е открита на 23.07.1912 г. Водомерната рейка е била поставена на шосейния мост при гр. Харманли. През 1938 г рейката е останала на сухо и е била поставена още една на един метър под старата. Участъкът е праволинеен. Дъното е песъчливо. Бреговете са високи и скалисти. От 1959 г станцията е оборудвана с лимниграф. Данните се преценяват като качествени. Наблюденията продължават.

Максималните водни количества са характерен елемент в режима на оттока. От голямо значение е познаването на произхода и характера на високите води.

Характерно за разглеждания район като цяло е, че високите води в повечето случаи следват разпределението на валежите.

Не по–малко значение за формирането на високите води оказват и орохидрографските особености на водосборните басейни.

Високите води по разглежданото поречие, в разглеждания район се предизвикват предимно от валежи от дъжд. Снеготопенето участва със сравнително по – малък дял при формирането на високите вълни, поради сравнително слабото задържане в този район. Поради чувстващото се средиземноморско влияние, което дава внезапни резки затопляния през зимата, тук високите вълни се явяват както през зимните месеци от ноември до март така и през пролетните от април до юни. При това от наблюдаваните при водочетите по р. Марица, ползвани като аналози за разглеждания пункт е установено, че високите вълни се явяват както през зимните месеци от ноември до март така и през пролетните от април до юни. От друга страна високите води и в двата периода могат да се считат за генетически еднородни, тъй като формирането им се диктува от валежите от дъжд.

Параметрите на високите води и стойностите им при различни обезпечености са определени въз основа на данните от директните наблюдения и измервания при Хидрометричните станции дадени в Таблица 12 в поречие Марица. Като основна станция аналог е ползвана ХМС 307 (73750) – гр. Харманли.

Изчисленията са извършени в следната последователност:

Изчисляване и построяване на емпирична крива на обезпеченост на максималните водни количества за станцията-аналог по действителни данни;

Определяне на статистически параметри за различни разпределения и по стандартните методи;

Изчисляване и построяване на серия теоритични криви на обезпеченост на максималния отток за станцията-аналог при различни разпределения и съответни статистически параметри и избор на меродавна крива на обезпеченост на максималните водни количества за аналога;

Определяне на оразмерителните максимални водни количества с характерна обезпеченост за разглеждания профил.

За станцията-аналог е изчислена и построена емпирична крива на обезпеченост на максималния отток, като емпиричната обезпеченост е определена по формулата на Вейбул:

Определени са статистическите параметри по «метод на моментите”, “метод на опорните ординати” и “метод на максималното правдоподобие”;

Изчислени са и са построени серия теоретични криви на обезпеченост на максималния отток за различни разпределения и след анализ, като най-добре описваща изходните данни е приета кривата на обезпеченост за биномиално разпределение и статистически параметри, определени по “метод на моментите”.

Подробно са анализирани преминалите високи води за целия наблюдаван период от официално публикувани данни за регистрираните високите води, които за периода от 1961 г. до 1984 г. са публикувани в “Хидрологичен справочник на реките в България” и “Хидрологични годишници”, а за периода от 1985 г. до 2008 г. е използвана официална хидрологична информация, специално закупена от НИМХ при БАН за нуждите на настоящето изследване.

На следващите фигури са показани в графичен вид регистрираните годишни аксимуми в четирите най-близки станции.

Фигура 15. Измерени годишни максимуми на водните количества в ХМС 72750 – гр. Пловдив.

Фигура 16. Измерени годишни максимуми на водните количества в ХМС 72750 – гр. Първомай.

Фигура 17. Измерени годишни максимуми на водните количества в ХМС 72750 – гр. Харманли.

Фигура 18. Измерени годишни максимуми на водните количества в ХМС 72750 – гр. Свиленград.

Статистическите параметри на хидроложкия ред, изчислени по метода на “моментите”, са дадени в таблица 14,

Таблица 14

Емпиричната обезпеченост на членовете от хидроложкия ред е изчислена по формулата на Вейбул, която за екстремни хидроложки характеристики е за предпочитане, с оглед на това ,че създава и известни резерви.

Теорeтичната крива на обезпеченост е изследвана за 2 вида разпределение на плътността на вероятностите – логаритмично-нормално, и лог-Пирсон III тип. За целта са използвани два стандартни пакета програми: HEC-SSP 1.1 (Hydrologic Engineering Center – Statistical Software Package), разработен от корпуса на военните инженери на САЩ (U.S. Army Corps of Engineers) и MINITAB Statistical Software.
На фигура 19 са показани получените резултати за логаритмично-нормално разпределение, зададено с границите на 95% доверителен интервал, a на фигура 20 са показани получените резултати за разпределение лог-Пирсон III тип.

Фигура 19. Теоретичната крива на обезпеченост - логаритмично-нормално разпределение.

Фигура 20. Теоретичната крива на обезпеченост - лог-Пирсон III тип разпределение.

Таблица 15.

Координати на теоретичната крива на обезпеченост за за годишните максимални

водни количества за р.Марица при ХМС 73750.