К особым случаям стока относятся: сток с бассейнов, имеющих транзитные (бесприточные)
участки русла на подходе к проектируемому сооружению; сток с бассейнов,
состоящих из горной и равнинной части; сток в районе вечной мерзлоты;
сток от выплеска из озер; сток от прорыва малых плотин. Для большинства
из этих видов стока имеются приближенные решения ввиду слабой
изученности рассматриваемых явлений. К особым случаям (расчета стока
также можно отнести и расчеты стока, выполняемые советскими
специалистами за рубежом, в районах с климатом и другими ландшафтными
условиями, резко отличными от условий в СССР.
Паводок, проходя по транзитному руслу (рис. XV-7), распластывается. Это
явление вызывается разностью скоростей продвижения лобовой и тыловой
частей наволочной волны по -бесприточному руслу; максимальная ордината
гидрографа паводка при этом снижается.
В практике проектирования нередки случаи, когда
водосборный бассейн состоит из двух частей, резко различных по условиям
стока. Например, в районе плато Устюрт трасса пересекает водосборные
бассейны, верхняя часть которых расположена на плато, а нижняя на так
называемом «чинке» Устюрта, обрывающемся в долину р. Амударьи. Сток на
верхней части бассейна склоновый при уклоне порядка 1—2%0; нижняя часть
бассейна имеет рельеф горного склона, крутизной порядка 300—400%о, с
четко выраженным руслом (рис. XV-8). Могут быть и обратные случаи, когда
трасса пересекает равнинную часть бассейна, а верхняя часть его является
горной.
В обоих случаях для получения расчетного расхода у искусственного
сооружения сток рассчитывают раздельно для каждой части бассейна, строят
два гидрографа стока и совмещают их в створе перехода с учетом времени
добегания стока с вышележащей части бассейна.
Ординаты совмещенных гидрографов суммируют и
максимальную ординату суммарного гидрографа принимают за расчетный
расход (рис. XV-9).
Своеобразны условия дождевого стока на крайнем Северо-Востоке Союза. Как
отмечает Ф. В. Залесский [51], особенностью стока в этом районе является
большая роль почвенно-грунтового стока в формировании дождевого паводка.
Причина такого необычного явления заключается в том, что осадки, выпадая
на моховые и маревые почвы или лесную подстилку, легко проникают в
нижележащие щебенистые грунты деятельного слоя вечной мерзлоты; встречая
водоупор вечномерзлого слоя, почвенно-грунтовой сток возвращается в
тальвежную сеть бассейна, превращаясь в поверхностный паводочный сток.
Быстрота выхода на поверхность поч-венно-грунтового стока зависит от
интенсивности осадков, глубины деятельного слоя и его фильтрационных
свойств, а также от градиента вечномерзлого водо-упора. При сильных
дождях иногда наблюдается суффозия грунта деятельного слоя и резкое
увеличение коэффициента фильтрации, что также ускоряет процесс
превращения почвенно-грунтового стока в поверхностный.
Таким образом, часть осадков, впитывающихся в почвогрунты, не является
потерей стока и при многосуточных обложных дождях непосредственно
участвует в формировании пика паводка.
В предгорных районах со сложным рельефом
поверхности встречаются случаи, когда к трассе проектируемой дороги
тяготеют малые водосборные бассейны, имеющие в верховьях водораздельную
линию, непосредственно за которой расположено или озеро или сухая
котловина (рис. XV-10). Эта замкнутая емкость является аккумулятором
поверхностного стока с вышележащей, иногда значительной по размерам,
водосборной площади. При выпадении осадков или таянии горных снегов и
ледников редкой повторяемости уровень воды в озере или в котловине может
превысить невысокий водораздел с нижележащими малыми бассейнами.
Скопившаяся вода выплеснется из водоема и потечет по склонам и логам к
трассе дороги. Не исключена возможность размыва водораздела в наиболее
пониженных местах и образования мощных потоков, которые опорожнят
водоем. Малые искусственные сооружения не смогут пропустить эти потоки и
будут разрушены так же, как и насыпь дороги.
При наличии описанных условий необходимо, помимо расчета стока с малых
водосборов, прилегающих к проектируемой дороге,
произвести расчет наполнения вышележащего водоема и
в случае возможности -перелива водораздела предусмотреть или обвалование
водоема или организованный по искусственному руслу сток воды к
водопропускному сооружению на трассе.
Расчет наполнения водоема состоит в следующем.
Строят график зависимости объема от уровня воды в водоеме при его
наполнении. Для озера эту зависимость строят от среднего уровня воды в
озере, а для сухой котловины — от уровня ее дна и до уровня наиболее
низкой точки водораздела с нижележащими малыми бассейнами. Затем
обычными приемами вычисляют объем стока в водоем 1FCT расчетной
вероятности превышения, причем принимают наиболее невыгодную (дающую
наибольший объем) форму гидрографа. Если для уровня наиболее низкой
точки водораздела минус 0,5 м соблюдено равенство Wнап=Wст. то
существующий водораздел гарантирует от перелива из наполненного водоема;
в противном случае надо предусматривать мероприятия, о которых
говорилось выше.
На небольших постоянных водотоках или даже сухих логах колхозы
устраивают примитивные плотины, создающие пруды для водопоя скота и
других хозяйственных целей. Эти плотины, не соответствующие техническим
нормам, часто прорываются в межень или при проходе паводков. Опорожнение
пруда создает волну попуска в межень или усиливает паводочную волну (см.
§ 27).
В некоторых районах за рубежом, где приходится
работать советским специалистам, условия стока настолько отличны от
условий любого района СССР, что бывает затруднительно пользоваться
методикой расчета стока с малых -бассейнов, принятой в ВСН 63-67 или СН
435-72.
В 1962 г. советским специалистам приходилось выполнять расчеты стока в
Западной Африке (бассейн верховьев р. Нигер) в зоне тропического климата
между 10 и 13° северной широты. Климат этого района характерен одним
дождливым периодом (май — октябрь) и сухим периодом (ноябрь — апрель).
Растительный покров представлен высокими (до 2 м высоты) травами в
саванне на севере и менее высокими травами с редколесьем в саванне на
юге этого района.
Водосборные бассейны сложены маломощными ожелезнеяными
коричнево-красными почвами на латеритном основании, часто выходящем «а
поверхность.
Годовая норма осадков изменяется от 1100 мм на севере до 1800 мм на юге;
наблюденный за 30 лет суточный максимум осадков на том же участке
колеблется в пределах 160—170 мм.
Первые дожди выпадают на раскаленную, иссушенную в течение шести месяцев
почву и не дают стока.
Даже сильные осадки, выпадающие в начале дождливого сезона, дают меньший
сток, чем менее интенсивные осадки в конце дождливого сезона.
Сказанное иллюстрируют данные наблюдений на ливнесточной станции Диалабо
(площадь водосбора 24 км2), расположенной на юге рассматриваемого района
(табл. XV-2).
Определять категорию не встречающихся у нас
латеритных почво-грунтов по водовпитывающей способности их методом
искусственного дождевания в таких условиях невозможно.