МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ
по расчету максимального дождевого стока и его регулированию

Утверждаю для практического применения Главный инженер Союздорпроекта Б.Р.Силкон 1980 г.

Предисловие

В методических рекомендациях изложены методы определения максимальных дождевых расходов, рекомендуемые для обоснования отверстий водопропускных, водоотводных и водосборных сооружений при проектировании внегородских автомобильных дорог. Даны рекомендации по методике обоснования расчетных параметров основного метода расчета максимального дождевого стока по материалам инженерно-гидрометеорологических изысканий. Изложены методы естественного и искусственного регулирования максимального стока.

Методические рекомендации подготовлены по результатам многолетних исследований, выполненных в Союздорпроекте с 1966 по 1980 гг., а также опыта применения нового метода расчета максимального дождевого стока в проектировании автомобильных дорог как в СССР, так и в некоторых зарубежных странах.

Дальнейшее снижение стоимости водопропускных, водоотводных, укрепительных и регуляционных сооружений на автомобильных дорогах во многом зависит от повышения качества определения максимальных расчетных расходов, с учетом конкретных условий их формирования, естественного и искусственного регулирования.

Нормативные методы оценки максимального стока позволяют характеризовать условия формирования максимального стока лишь на тех водосборах, фактические наблюдения на которых положены в основу географически-территориальных обобщений расчетных параметров.

Использование этих параметров на неисследованных водосборах сопряжено с известной степенью приближенности, характеризуемой точностью и полнотой измерений на опорных створах, относительной условностью в схематизации расчетных параметров и их интерполяции по территории.

Поэтому оценка максимального стока краткосрочными натурными наблюдениями, производимыми проектно-изыскательскими организациями в период инженерных изысканий, позволяет достигать не только большей надежности расчетных максимумов, но и в ряде случаев значительную экономичность построенных и эксплуатируемых сооружений.

Однако в различных ведомствах и организациях вопросы расчетов максимальных расходов, их обоснование натурными данными, а также трактовка нормативных документов, порядок их использования и правомерность решаются и понимаются по-разному. Такое положение нередко приводит к разночтению этих нормативов, к различным результатам расчета и к неравнообеспеченности проектных решений в одних и тех же районах строительства.

Поэтому с 1967 года в Союздорпроекте начаты исследования и обобщения теории и практики расчетов максимального дождевого стока в целях разработки единой методологии обоснования расчетных максимумов расходов с учетом специфики и особенностей автодорожного строительства.

На основе этих исследований в 1969 г. были сформулированы предложения по расчету максимальных дождевых расходов, а в 1971 г. разработаны ведомственные указания по расчету дождевых расходов (18).

В 1973 г. была подготовлена вторая редакция этих указаний (19), которые были согласованы Главтранспроектом и рекомендованы рядом инструктивно-нормативных документов Минтрансстроя СССР (5, 12, 3, 4) для проектирования автомобильных и железных дорог.

В соответствии с планом пересмотра действующих и разработки новых нормативных документов по строительству и архитектуре на 1978 год, утвержденным постановлением Госстроя СССР от 15.12.77 г. N 200, техническим заданием и программой работ на разработку "Инструкции по определению расчетных гидрологических характеристик" (пересмотр СН 435-72), утвержденным Госкомгидрометом, Союздорпроект по согласованию с ведущей организацией ГГИ произвел как соисполнитель в 1978-80 гг. исследования по разработке методических основ расчетов максимального и внутригодового стока при отсутствии данных наблюдений.

В результате выполненных исследований признано целесообразным максимальное использование возможностей инженерно-гидрометеорологических изысканий автомобильных дорог для получения натурных данных по максимальному стоку. Разработан состав и методы изысканий максимального стока, а также обоснован методически и внедрен в практику расчетов принцип линейно-региональных норм максимального стока. Обобщены методы учета естественного и искусственного регулирования максимального стока и разработаны некоторые из малоисследованных. По результатам этих исследований и разработаны настоящие методические рекомендации.

Они рассматриваются Союздорпроектом как новая редакция ведомственных указаний по расчету дождевых расходов, составленных в развитие СН 435-80 (81).

В настоящих рекомендациях дана более полная систематизация вопросов обоснования расчетных максимумов дождевых расходов, произведено ведомственное регламентирование методических основ и порядок расчетов максимального дождевого стока в дорожном строительстве, а также определена наиболее целесообразная техническая направленность инженерно-гидрометеорологических работ при обосновании проектов автомобильных дорог.

Методические рекомендации рекомендованы ЦНИИСом (N 530715/130 от 10.12.1980 г.) и одобрены Главтранспроектом (3002/24 от 26.12.1980 г.) для проектирования автомобильных дорог.

Методические рекомендации разработаны главным специалистом технического отдела канд.техн.наук Перевозниковым Б.Ф.

Начальник технического отдела                                                              Ротштейн К.М.

1. Нормативные методы расчета и регулирования максимального стока, анализ и порядок их применения к решению задач автодорожного строительства

Методы расчета и регулирования максимального стока в транспортном проектировании регламентированы следующими инструктивно-нормативными документами:

"Указаниями по определению расчетных гидрологических характеристик. СН 435-80 (17), разработанными ГГИ".

"Инструкцией по расчету стока с малых водосборов". ВСН 63-76 (1), разработанной ЦНИИС.

"Наставлением по изысканиям и проектированию железнодорожных и автодорожных мостовых переходов через водотоки". НИМП-72 (5) ЦНИИС-Главтранспроект.

"Руководством по гидравлическим расчетам малых искусственных сооружений". ЦНИИС-Главтранспроект (12).

"Указаниями по расчету дождевых расходов" (19), разработанными Союздорпроектом.

Основным документом для расчета максимального стока на реках СССР предназначены быть СН 475-80. В этих нормах оговорены условия применения других нормативов, а также границы использования предлагаемых методов расчета максимального стока. Так, разрешается руководствоваться соответствующими нормативными документами, утвержденными или согласованными Госстроем СССР, а также официальными документами в области гидрологии, опубликованными ГУГМС при СМ СССР.

Для объектов, расположенных на устьевых участках рек, в зоне влияния морских приливов и отливов, а также на селеносных реках следует (17) выполнять специальные расчеты.

В целях повышения обоснованности гидрологических расчетов допускается (17) применение результатов дополнительных исследований, выполненных для малоизученных районов.

Расчетные максимальные расходы необходимо устанавливать (17) на основе всестороннего анализа и обобщения данных о высоких паводках, наблюдавшихся в заданном районе. При необходимости, обусловленной степенью гидрологической изученности района, производятся полевые исследования.

Методы таких обобщений и исследований максимального стока не регламентированы и не ограничены требованиями о согласовании с какой-либо утверждающей инстанцией, а, следовательно, должны выполняться по ведомственной методологии.

Для вычисления максимального дождевого стока СН 435-72 рекомендованы две различные формулы, границы применения которых определены данными табл.1.1. в зависимости от размеров водосборов и физико-географических зон.

Таблица 1.1.

Примечание: При проектировании сооружений на реках с площадями водосборов, превышающими пределы, указанные в табл.1.1. максимальные дождевые расходы при отсутствии гидрометрических данных требуется (17) определять на основе полевых гидрологических исследований.

Таким образом внедрение в практику гидрологических расчетов СН 435-72 подтверждает и обуславливает необходимость проведения полевых исследований водотоков, а также разработки методов их проведения и обобщения результатов этих исследований. А поскольку методы полевых гидрологических исследований и расчетов на их основе максимальных расходов также не регламентированы и не ограничены СН 435-80, то они должны устанавливаться проектно-изыскательской организацией.

Для автодорожного строительства применение СН 435-80 ограничивается не только размерами водосборов и физико-географическими зонами СССР, представленными в табл.1.1, но и отсутствием рекомендаций: 1) по определению объема паводочного стока; 2) по расчету максимальных расходов воды в дорожных сооружениях с учетом аккумуляции паводочного стока перед дорогой; 3) по приближенным методам расчетов максимального стока на ускоренных изысканиях для технико-экономических обоснований (ТЭО), ОПР; 4) по определению максимального стока на различных стадиях проектно-изыскательских работ; 5) по оценке предельных максимумов стока; 6) по учету региональных особенностей искусственного и естественного регулирования максимального стока; 7) по оценке максимальных расходов в особых условиях формирования паводочного стока; 8) по расчету и регулированию максимального стока с микробассейнов дорожного водоотвода, характеризующихся безрусловыми односклоновыми прямоугольными поверхностями с различными типами искусственных покрытий и сочетанием поперечных и продольных уклонов стекания; 9) по расчету максимального стока при отсутствии подробного топографического материала; 10) по определению максимального стока и его регулирования в различных зарубежных районах строительства при оказании технической помощи СССР развивающимся странам.

Отсутствие в СН 435-80 рекомендаций по этим вопросам, а также методов полевых гидрологических исследований максимального стока и обобщений полученных результатов обуславливает необходимость и правомерность их разработки и регламентирования ведомственными инструктивно-нормативными документами для различных отраслей строительства с учетом их специфики и задач развития.

Указаниями СН 435-80 для водопропускных сооружений на железных и автомобильных дорогах максимальные расходы воды дождевых паводков на реках с площадью водосборов не более 100 км допускается определять по другим нормативным документам, утвержденным или согласованным Госстроем СССР, при соответствующем обосновании проектно-изыскательской организацией целесообразности их применения.

Таким документом являются ВСН 63-76, согласованные Госстроем СССР для расчета максимальных дождевых расходов на водосборах до 100 км. Однако при водосборах более 50 км по ВСН 63-76 требуется проверка результатов расчетов по натурным данным. Для однородных районов допускается использование в качестве расчетных местных региональных норм стока, разработанных по данным натурных наблюдений.

ВСН 63-67, как и СН 435-72, признавая значимость и необходимость натурных паводочных расходов для сопоставления с вычисленными не регламентируют для дорожного строительства методы полевых гидрологических исследований и обобщения их результатов, а также не содержат рекомендаций по учету регулирования максимального стока, за исключением аккумуляции паводочного стока на малых водосборах.

Требования современного автодорожного строительства выдвигают ряд задач специфического гидрологического обоснования расчетных максимумов дождевого стока, которые подлежат не только разработке на каждом объекте проектирования, но ведомственному регламентированию дополнительно к нормативам (17) и (1):

1 - Приближенные расчеты максимального дождевого стока на водосборах независимо от их величины и района строительства, при любой степени обоснованности натурными данными и стадии проектно-изыскательских работ, а также расчеты в районах, не охваченных рекомендациями нормативных документов;

2 - Инженерно-гидрометеорологические изыскания максимального дождевого стока с получением натурных данных о паводочных расходах воды и условиях их естественного и искусственного регулирования при любой степени изученности и района проектирования;

3 - Обобщение результатов полевых инженерно-гидрометеорологических изысканий максимального стока и их использование для получения надежных расчетных максимумов стока в нормативных (17) или иных ведомственных схемах расчета для любого требуемого района;

4 - Расчеты максимальных дождевых расходов с учетом региональных особенностей естественного и искусственного регулирования паводочного стока, а также в особо сложных условиях его формирования.

Для районов, не охваченных рекомендациями нормативных документов (17), а также для приближенных расчетов максимальных расходов на первых стадиях проектирования ведомственные документы Минтрансстроя СССР - НИМП-72 (5), Руководство (12) и Указания (19) предусматривают применение метода Союздорпроекта (19). Для предварительных расчетов максимальных дождевых расходов на стадии ТЭО и сравнения вариантов в полевых условиях "Руководством" ЦНИИС-Главтранспроекта (12) рекомендуются "Указания" Союздорпроекта (19). С учетом внесения дополнительных коррективов, касающихся максимумов 10% вероятности превышения, ливневого районирования за пределами СССР и других эта методика расчетов максимальных дождевых расходов излагается ниже (см. раздел 2).

Необходимость проведения инженерно-гидрометеорологических изысканий в составе инженерных изысканий официально регламентирована с 1969 г. (15), а в настоящее время СНиП II-9-78* (16). По поручению Госстроя СССР и Минтрансстроя в Союздорпроекте разработан состав, технология и методы инженерно-гидрометеорологических изысканий и в том числе максимального стока, которые регламентированы (3) ведомственными документами (3) и (4) и настоящими рекомендациями (см. раздел 5).

________________

* На территории Российской Федерации действуют СНиП 11-02-96, здесь и далее по тексту. - Примечание изготовителя базы данных.

Логическим завершением инженерно-гидрометеорологических изысканий максимальных стоков является обобщение их результатов путем сопоставления с вычисленными по нормативам (17, 1, 19), либо обоснованием региональных параметров формулы (19) для неизученного района.

Союздорпроектом впервые (1966-70 гг.) в практике гидрологических обоснований транспортных сооружений методически обоснован и внедрен в проектирование метод обобщения результатов натурных измерений и инженерно-гидрометеорологических изысканий в виде линейно-региональных норм максимального стока. Этот метод получил широкое признание, им разработаны расчетные нормы максимального стока на объектах, расположенных в ряде районов СССР, а также зарубежных стран. Он рекомендован наставлением ЦНИИС - Главтранспроекта (5) в виде "Методического руководства" (4). Рекомендацию по обобщению натурных данных и разработки линейно-региональных норм в развитие этого руководства (4) излагаются ниже (см. раздел 6).

Вопросы учета региональных особенностей естественного искусственного регулирования паводочного стока и в особо сложных условиях его регулирования являются пока мало исследованными. В Союздорпроекте впервые были систематизированы и обобщены известные ранее методы, а также разработаны новые. Отдельные методы учета региональных особенностей были уже регламентированы ведомственными документами (4, 19), а наиболее полное их обобщение дано в монографии (7) и в настоящих рекомендациях (см. раздел 6).

С учетом особенностей применения инструктивно-нормативных документов и спецификации требований автодорожного строительства рекомендуется следующий состав и порядок обоснований расчетных максимумов расходов воды:

1. На предпроектных и начальных проектных работах (оценка вариантов сооружений, ориентировочных объемов работ или условий искусственного паводочного регулирования и т.п.) расчеты максимальных расходов следует производить методами, регламентированными "Руководство" ЦНИИС-Главтранспроекта (12) и настоящими рекомендациями (см. раздел 2).

2. На стадии разработки технического или техно-рабочего проекта следует производить:

- инженерно-гидрометеорологические изыскания максимального стока с определением натурных расходов и обобщением их параметров по территории района (или вдоль трассы дороги);