Паводок

Паводок, внезапная б. или м. значительная прибыль воды в открытых водоемах вследствие выпавшего сильного дождя или происшедших аварий с гидротехнич. сооружениями (прорыв плотины). В зависимости от интенсивности II. он может сопровождаться наводнениями (смотрите). Максимумы П., рассматриваемые в отношении одиночной паводочной волны, проходят в следующем порядке: в каждом сечении потока сначала наступает максимум средней скорости, затем максимум расхода и наконец максимум высоты горизонта. Максимум расхода перемешается тем быстрее, чем больше сам расход. При движении П. по реке происходит постепенное растягивание его и понижение его гребня. Гребень движется быстрее, чем начало и конец П.; поэтому передняя часть паводочной волны делается по мере движения все более крутой, а задняя—все более пологой. Гребень П. перемешается тем быстрее, чем он выше расположен над низким установившимся горизонтом и чем скаты его круче. Иногда гребень П. превращается в площадку той или иной длины, причем в этом случае максимальная высота П. может сохранять свою величину довольно продолжительное время. Длина этой площадки по мере ее продвижения по реке постепенно сокращается и при достаточном протяжении последней может и совсем исчезнуть. Тогда вершина II. закруглится, причем максимумы скоростей расходов и горизонтов, считая от этой точки вниз, начнут уменьшаться. Продвижение паводочной волны может происходит:» в одном и том же сечении реки с различными скоростями, вследствие чего при подъеме воды во время И. поперечный профиль поверхности воды реки может иметь вид кривой, выпуклой в середине, а при спаде, наоборот,—кривой, вогнутой в середине. Вот почему плывущие по поверхности воды тела во время быстрых подъемов воды прижимаются к берегу, а во время спада,—наоборот, переносятся к стрежню реки.

Если Н есть высота горизонта перед П., a H + h—высота горизонта во время П., причем гребень последнего образуется перепадом (который м. б. не вертикальным) и движется вниз по течению со скоростью w, то расход на единицу ширины реки и в единицу времени увеличится на величину wh. Отсюда мы можем написать, что г (П + h)-v_tH=wb, (1)

где по основной формуле Шези (Chezy) при падении J скорости т_х и г₂ будут иметь следующие значения:

v^cl/iH + lijj (2)

v₂=c]/HJ. (3)

В ф-лах (2) и (3) величина с есть коэфици-ент Шези. Подставляя значения величин гу и г-₂ из ф-л (2) и (3) в формулу (1), в конечном итоге, при условии, что h мало сравнительно с Н, получаем равенство, из которого следует, что

W =

Г 2,

(4)

то есть что гребень П. движется со скоростью, равной полуторной скорости движения воды перед ним. При этом вычислении не было принято во внимание распластывание П. в стороны. Деформация пойменного П. находится в зависимости от местных сужений и от уншрений поймы. При разливе в стороны остается меньше воды на дальнейшее образование перепада, вследствие чего паво-дочная волна мельчает и скорость ее уменьшается. При прохождении П. озера часть воды задерживается им, повышая тем самым уровень воды в озере; остальная часть в тот же период времени течет дальше, т. о. в период П. расход воды из озера меньше, чем приток в озеро. В Европе П. нарастают постепенно в отличие от П. нек-рых других стран, где реки отличаются маловодностью, например в Ю. Америке в Аравии; здесь II. протекают чрезвычайно бурно с пенящимся катящимся гребнем. По Цекони (Ceconi) такой бурный П. обусловливается неравенством:

или

<1Q Ьи⁴dt ^> саг	(5)
dt ^> а ’	(6)

где Q—расход, t—время, b—ширина реки, г—глубина воды, v—скорость и с—коэфи-циент Шези.

Общее действие паводочной волны на речное русло заключается в последователь-

ном захватывании твердых частиц и переносе их на расстояния, зависящие от размера зерен грунта, длины и формы паводоч-ной волны, скорости самого потока и разности между скоростями поводочной волны и потока. Взвешенные наносы, передвигаемые вниз но течению со скоростью самого потока, усиливаются во время II. процессами, связанными с движением паводочпой волны, двигающейся, как мы видели выше, с большей скоростью, чем скорость самого потока. В начальной своей стадии П. взвешивает более крупные частицы, чем в конечной, но максимальное расстояние переноса более мелких частиц в конечной больше, чем в начальной. Расстояние L переноса частицы вдоль реки м. б. выражено равенством:

[L=I

(7)

где I—расстояние между точками П.,в которых вертикальная составляющая скорости имеет предельное значение, достаточное для взвешивания частицы; ν—скорость потока; /с—скорость П. Во время II. происходит сильное смывание образовавшихся в устьях оврагов конусов отложений, не доступных межеиним водам, а также подмывание берегов на высоте, не достигаемой для межен-пих горизонтов. В. Г. Глушков на основании ряда исследований на туркестанских реках дает следующую зависимость твердого расхода от характера и порядкового номера П.:

^α — “о —

k(Q-Q о)” l*JV

(8)

где а и а₀—соответственно относительная мутность воды при П. и межени; Q—наибольший секундный расход П.; Q₀—расход межени; t — продолжительность Π.; N — порядковый номер П.; к и п—соответственно коэф-т и показатель, характеризующие режим реки и имеющие для каждой реки свое значение. Формула (8) выражает, что на увеличение мутности влияют превышение паводочного расхода над межеммм и отрицательные стороны режима реки, увеличивающие значения к и п; с другой стороны, мутность уменьшается с увеличением продолжительности II., влияющего на взвешивающую силу его, и с повышением порядкового номера II., имея в виду, что каждый последующий II. имеет дело с берегами уже размытыми предыдущими П., вследствие чего материал для взвешивания с каждым П. того нее года уменьшается. Занос в русло реки камней происходит лишь при особенной силе II. обыкновенно же такой занос камней е поймы рек происходит под действием половодья (смотрите) или, ч&ще,ледохода (смотрите). В горных реках такой занос камней представляет собой частое явление.

Что касается интенсивности П., то она зависит от величины стока воды (смотрите), размер которого в основном зависит от факторов: климатических и метеорологических, топографических и гидрографических, почвенно-геологических, растительных и культурно-хозяйственных. Во всех случаях постройки гидротехнич. сооружений и при технич. эксплуатации их, а также в деле водных перевозок чрезвычайно важным во просом является знание высот горизонтов воды как имеющихся в данный момент, так и ожидаемых. Чтобы иметь представление об ожидаемой прибыли воды используются сведения .метеорологических станций, а также статистические, гидрографии. и другие данные за б. или м. продолжительный промежуток времени. Пользуясь корреляционным методом исчисления, можно составить ф-лы, определяющие высоту стока в каждом месяце по высоте атмосферных осадков за определенный предшествующий этому месяцу промежуток времени, причем высота атмосферных осадков определяется в свою очередь тем же корреляционным методом исчисления в зависимости от темп-ры и давления воздуха в предшествующие месяцы. Впервые еще недавно этот метод был применен Кеслицем (W. Kesslitz) для бассейна, питающего искусственный водоем, с положительными результатами. Необходимо на судоходных реках широко развить сеть наблюдений, по которым можно было бы предсказать паводок и мелководье. Обыкновенно довольствуются предсказаниями, которые делаются для данного места по положению горизонтов воды, определяемых на водомерных постах, расположенных выше по течению реки и на ее притоках, впадающих выше данного места. Измерение положений горизонтов вод производится при помощи водомерныхреекилит.н.простых и е г е л е п, но которым эти положения отсчитываются непосредственно. Рейки м. б. цельные и составные, деревянные и металлические, крашеные и рельефные или с особыми фарфоровыми вставками, постоянные и переносные. Отсчет обыкновенно производится один раз в день (в 12 часов) и только во время сильных колебаний уровня воды во время П. такие отсчеты делаются несколько раз вдень, а при опасении наводнений при сильных II. и во время половодий—даже каждый час. Отсчет по водомерным рейкам не дает ясной картины повышения и понижения уровня воды в водоеме; более целесообразным поэтому является применение самопишущих пегелей, у которых положение уровней воды водоема фиксируется на графленой бумаге, натянутой на барабан, вращаемый часовым механизмом. Колебания уровня воды в водоеме передаются на пишущий штифт посредством поплавка и шнуровой передачи. В конструкциях, в которых барабан вращается от поплавка, пишущий штифт приводится в движение часовым механизмом. При наличии самопишущего пегеля все же производят проверку отсчетом по водомерной рейке. Колебания уровня вбды могут быть переданы самопишущему негелю и на расстояние. Приемный аппарат может содержать несколько регистрирующих приборов, воспринимающих каждый показания передаточных приборов, установленных в разных местах. При расположении регистрирующих приборов в здании, таковое возводится на берегу над ш а х т и ы м коло д-ц е м, в котором колебания воды в водоеме отражаются сифоном.

Лит.: Л о х т и и В. М., Гидрология, П., 1918; его же, О механизме речного русла, СПБ, 1897; Акулов К. А. и Великанов М. А., Кра -кое изложение теорий движения речного потока,

Μ., 1 928; Г. У. 3. иЗ. отд.згм. улучш. Отчоты гидрометрия. части (в Туркестанском крае) за 1910—1914гг. <22 тома); Труды" а съезда русских деятелей по водным путям, 1896. Доклады о предсказании колебания уровней воды; Труды международного судоходного конгресса в 1908 г., в СПБ. Доклады но предсказаниям паводков; Вернадский Η. М., Теория п расчет речного па с применением их к суточному регулированию реки Волхова, Материалы по исследованию реки Волхова и его бассейна, вып. 17, Ленинград, 1926; Forchheimer Ph., Hyd-r.iulik, 3 Aufl., Lpz., 1930; Forchheimer Ph., urundriss d. Hydraulik, 2 Anti., Lpz., 1926; Grave-I ius H„ Flusskunde, B., 1920; Engels H., Hand-huch des Wasserbaues, Leipzig. 1923; Handbuch dor Ingenieurwissenschaften. 3 Toil, В, 1, Leipzig, 1923; -M a у e r A. F., The Elements of Hydrology, N. Y., 1917; F 1 a m a n t, «Hidrauliqne», 3 0d., Paris, 1909; Meteorologische Zeitschrift, 1922. С. Брилинг.