Система нормативных и рекомендательных документов по определению расчетных

Система нормативных и рекомендательных документов по определению расчетных гидрологических документов (Нормативные и рекомендательные документы по гидрологическим расчетам для строительства – их взаимосвязь назначение и задачи. Технический регламент по безопасности гидротехнических сооружений

«Ум заключается не только в знании, но и в умении применять эти знания» Аристотель

Новая система нормативных документов в строительстве Система нормативных документов в строительстве.Основные положения. (СНиП 10-01-94) В соответствии с новой системой нормативных документов в строительстве предлагается вместо одного нормативного документа (в гидрологии - СНиП 2.01.14-83) два документа: 1. Федеральный нормативный документ – Свод правил и (или) СНиП 2. Нормативные документы субъектов Российской Федерации – Территориальные строительные нормы.

Новая система гидрологических расчетов, Структура нормативных документов в строительстве СНиП, 1995г. Федеральный нормативный документ - Свод правил «Определение расчетных гидрологических характеристик» СП 33- 101-2003 Нормативные документы субъектов РФ – ТСН «Определение расчетных гидрологических характеристик» Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик По подготовке базы данных По оценке однородности и стационарности При наличии данных наблюдений При недостаточности данных наблюдений При отсутствии данных наблюдений

Общая схема нормативных и рекомендательных документов и вычислительных программ 1- СНиП 10-01-94. Структура нормативных документов в строительстве; 2- СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик; Методические рекомендации: 4 - Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений. Типография «Вектор ТиС», Нижний Новгород, 2007,-133 с. 5 - Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при недостаточности данных гидрометрических наблюдений. Ротапринт ГНЦ РФ ААНИИ Санкт-Петербург, 2007,- 66 с. 6 – Методические рекомендации по определению расчетных гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений. Нестор-История, Санкт-Петербург, 2009,- 193 с. 7 - Методические рекомендации по оценке однородности гидрологических характеристик и определение расчетных значений по неоднородным данным. Нестор-История, Санкт-Петербург 2010, - 162 с. 8- Методические рекомендации по учету влияния хозяйственной деятельности на сток малых рек при гидрологических расчетах для водохозяйственного проектирования. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. – 168 с. 9 - Методические указания по оценке влияния хозяйственной деятельности на сток средних и больших рек и восстановлению его характеристик. – Л.: Гидрометеоиздат, 1986. -130с.

Предисловие 1. Свод правил РАЗРАБОТАН Государственным гидрологическим институтом (ГГИ) Росгидромета, научный руководитель - д-р техн. наук А.В. Рождественский, ответственные исполнители: д-р техн. наук В.А. Бузин, канд. геогр. наук Б.М. Доброумов, канд. техн. наук А.Г. Лобанова, д-р техн. наук В.А. Лобанов, канд. геогр. наук Г.А. Плиткин, канд. техн. наук С.М. Тумановская и Проектным и научно-исследовательским институтом по инженерным изысканиям в строительстве (ПНИИИС) (ответственный исполнитель - д-р техн наук М.В. Болгов), с участием Российского государственного гидрометеорологического университета (РГГМУ) (ответственный исполнитель - д-р геогр.. наук А.М. Владимиров), Института водных проблем (ИВП) (ответственный исполнитель - канд. техн наук Л.Ф. Сотникова)

2. ВНЕСЕН Управлением технического нормирования, стандартизации и сертификации в строительстве и ЖКХ Госстроя России 3. ОДОБРЕН для применения в качестве нормативного документа постановлением Госстроя России № 218 от 26 декабря 2003 г. 4. ВЗАМЕН СНиП 2.01.14-83

СОДЕРЖАНИЕ 1. Область применения 2. Нормативные ссылки 3. Термины и определения 4. Общие положения 5. Определение расчетных гидрологических характеристик при наличии данных гидрометрических наблюдений 5.1 Общие указания 5.2 Годовой сток воды и его внутригодовое распределение 5.3 Максимальный сток воды весеннего половодья и дождевых паводков 5.4 Расчетные гидрографы стока воды рек весеннего половодья и дождевых паводков 5.5 Минимальный сток воды рек 5.6 Наивысшие уровни воды рек и озер

Продолжение содержания 6. Определение расчетных гидрологических характеристик при недостаточности данных гидрометрических наблюдений 6.1.Общие положения 6.2. Методы приведения рядов гидрологических характеристик и их параметров к многолетнему периоду с учетом материалов кратковременных (менее 6 лет) наблюдений 6.3. Методы приведения рядов гидрологических характеристик и их параметров к многолетнему периоду при наличии гидрометрических наблюдений 6 лет и более 6.4. Внутригодовое распределение стока 6.5. Расчетные гидрографы стока воды рек весеннего половодья и дождевых паводков 6.5. Минимальный сток воды рек 6.6.Наивысшие уровни воды рек и озер

Продолжение содержания 7. Определение расчетных гидрологических характеристик при отсутствии данных гидрометрических наблюдений 7.1.Общие положения 7.2. Годовой сток 7.3. Максимальный сток воды рек 7.4. Весеннее половодье 7.4. Дождевые паводки 7.5. Гидрографы стока воды рек весеннего половодья и дождевых паводков 7.5. Минимальный сток воды рек 7.6. Максимальные уровни рек и озер Приложение А Примеры расчета А.1 Применение критериев Диксона для анализа резко отклоняющихся значений А.2 Применение критерия Смирнова-Граббса для анализа резко отклоняющихся значений А.3 Анализ однородности ряда, содержащего максимальные расходы воды разного генетического происхождения А.4 Оценка эффективности эмпирической зависимости А.1 Пример приведения к многолетнему периоду ряда и параметров распределения годового стока р. Сьежа - д. Стан по методике, основанной на одновременном использовании и на различных временных этапах нескольких пунктов - аналогов. А.2 Пример восстановления гидрологического ряда с учетом независимой случайной составляющей. А.3 Пример восстановления годичных значений стока с учетом материалов кратковременных наблюдений. А.4 Пример восстановления нормы и квантилей распределения годового стока с учетом кратковременных наблюдений. Приложение Б. Апробация методов. Б.1 Апробация методов расчета нормы и квантилей распределения с учетом кратковременных наблюдений. Б.2 Апробация методики многоэтапного приведения годового стока рек и других гидрометеорологических характеристик Библиография

Продолжение содержания А.5 Оценка влияния хозяйственной деятельности на параметры ряда годового стока А.6 Использование методики совместного анализа А.7 Пример применения усеченного гамма-распределения для вычисления максимальных расходов воды малой вероятности превышения А.8 Пример приведения к многолетнему периоду ряда и параметров распределения годового стока р. Сьежа - д. Стан по методике, основанной на одновременном использовании и на различных временных этапах нескольких пунктов - аналогов. А.9 Пример восстановления гидрологического ряда с учетом независимой случайной составляющей.

Продолжение содержания А.10 Пример восстановления годичных значений стока с учетом материалов кратковременных наблюдений. А.11 Пример восстановления нормы и квантилей распределения годового стока с учетом кратковременных наблюдений. А.12 Расчет годового стока в виде суммы сезонных составляющих по стокоформирующим факторам при отсутствии данных гидрометрических наблюдений А.13 Пример расчета внутригодового распределения стока методом компоновки для лет маловодной и очень маловодной градации водности А.14 Расчет максимального заторного уровня А.15 Расчет наивысшего уровня воды в озере

Продолжение содержания Приложение Б (обязательное) Таблицы значений параметров расчетных формул Приложение В (рекомендуемое) Рекомендации по оценке параметров формул типа 1 Приложение Г Порядок уточнения ординат кривых редукции осадков и параметров формулы предельной интенсивности Библиография

1. Область применения Свода правил Свод правил устанавливает общие положения и требования к организации и порядку проведения инженерных гидрологических расчетов для обосновании проектирования новых, расширения, реконструкции и технического перевооружения действующих предприятий, зданий и сооружений для всех видов строительства и инженерной защиты территорий, а также к гидрологическим расчетам, выполняемым в период строительства, эксплуатации и ликвидации объектов.

Область применения Свода правил (Продолжение) Применение данного документа распространяется на всю территорию РФ при выполнении гидрологических расчетов для проектирования речных гидротехнических сооружений, нефтяных и газовых трубопроводов, атомных и тепловых электростанций, железных и автомобильных дорог, сооружений мелиоративных систем, систем водоснабжения, планировки и застройки населенных пунктов, генеральных планов промышленных и сельскохозяйственных предприятий, а также при разработке мероприятий по борьбе с наводнениями. 2. ОСНОВНЫЕ ТЕРМИНЫ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ В этом разделе приводятся 24 гидрологические термина, которым даются соответствующие определения

3. Общие положения Свод Правил содержит основные методы и схемы расчета средних годовых, максимальных расходов воды и объемов стока весеннего половодья и дождевых паводков, гидрографов, внутригодового распределения стока, отметок наивысших уровней воды рек и озер и минимальных расходов воды. Применение других методов расчетов, не включенных в Свод Правил, требует детального анализа, включающего сравнительную оценку погрешностей расчетов с результатами расчетов по методам, изложенными в настоящем СП.

Сравнительная оценка нового нормативного документа СП-33-101-2003 и ранее действующего СНиПа 2.01.14-83 Повышение качества гидрологических расчетов определяется: 1. Более полным использованием исходной гидрометеорологической информации, включая наблюдения последних лет к моменту проектирования; 2. Обязательным проведением полевых гидрометеорологических изысканий при отсутствии данных гидрометрических наблюдений в пункте проектирования с использованием новых методов приведения кратковременных гидрометеорологических наблюдений к многолетнему периоду.

Сравнительная оценка нового нормативного документа СП-33-101-2003 и ранее действующего СНиПа 2.01.14-83 3. Для учета кратковременных наблюдений в СП 33-101-2003 разработан комплекс методов, алгоритмов и программ для персональных компьютеров по учету кратковременных наблюдений, полученных в результате полевых гидрометеорологических изысканий, проводимых проектными организациями в течение от одного года, или даже сезона до нескольких лет. Разработка новых региональных методов и схем расчета применительно к различным гидрологическим характеристикам, в основу которых положены принципы более физически обоснованного подхода формирования стока по сравнению с методами, изложенными в СНиП 2.01.14.-83. 5. Разработка методов расчета, позволяющих объединять индивидуальную гидрометрическую информацию в пункте проектирования и региональную информацию.

В соответствии c СП 33-101-2003 «Определение основных расчетных гидрологических характеристик» и СП 11-103-97»Инженерно-гидрометеорологические изыскания для строительства» в расчетном створе необходимо провести полевые гидрометеорологические изыскания для выявления особенностей формирования рассматриваемой гидрологической характеристики и с использованием гидрометрических наблюдений рек-аналогов привести результаты полевых работ к многолетнему периоду. Выполненные гидрометеорологические изыскания могут внести свои коррективы в инженерные гидрологические расчеты, когда расчетные гидрологические характеристики могут определяться с учетом проведенных полевых работ. На заключительном этапе гидрометеорологических изысканий необходимо привести короткие ряды наблюдений к многолетнему периоду и определить расчетные гидрологические характеристики для обоснования проектных решений Согласно «Технического регламента о безопасности зданий и сооружений» «Результаты инженерных изысканий должны быть достоверными и достаточными для установления проектных значений параметров и других проектных характеристик здания или сооружения, а также проектируемых мероприятий по обеспечению его безопасности»

Сравнительная оценка нового нормативного документа СП-33-101-2003 и ранее действующего СНиПа 2.01.14-83 6. Разработка обобщенного стохастического подхода, объединяющего положительные стороны отечественной и американской школ гидрологических расчетов, позволила осуществить переход от экстраполяции к интерполяции эмпирической кривой обеспеченности речного стока, что существенно повышает точность гидрологических расчетов. 7. Уточнение расчетных гидрологических характеристик для строящихся и действующих сооружений.

Сравнительная оценка нового нормативного документа СП-33-101-2003 и ранее действующего СНиПа 2.01.14-83 8. Учет хозяйственной деятельности и возможного регионального изменения климата при определении расчетных значений стока с оценкой однородности эмпирических функций распределения и стационарности параметров распределения многолетних рядов. 9. Развитие инициативы и самостоятельности организаций, предприятий и специалистов находится в соответствии с практикой многих зарубежных стран, в рамках действовавшего ранее СНиПа 2.01.14-83 это было практически невозможно сделать

Сравнительная оценка нового нормативного документа СП-33-101-2003 и ранее действующего СНиПа 2.01.14-83 10. Для облегчения производства инженерно-гидрологических расчетов и для более точного определения расчетных гидрологических характеристик предусматривается создание Территориальных строительных норм (ТСН) субъектов Российской федерации (Региональных справочников) по определению основных расчетных гидрологических характеристик.

Сравнительная оценка нового нормативного документа СП-33-101-2003 и ранее действующего СНиПа 2.01.14-83 11. В СП 33-101-2003 и в СНиП 2.01.14-83 практически отсутствует исходная информация в обобщенном виде. Но для нормативного документа 1983г. эта информация появилась в Пособии 1984 г., т.е. на следующий год. Для СП 33-101-2003 обобщенная информация будет представлена также в нормативном документе ТСН и (или) (Региональных справочниках) , которые имеют статус региональный. Есть основания полагать, что Подготовка ТСН может значительно задержаться с публикацией. Поэтому при подготовке нового Свода правил было уделено много внимания методическим вопросам пространственного обобщения параметров расчетных схем и формул. Эти вопросы еще более развиваются в Методических рекомендациях.

Сравнительная оценка нового нормативного документа СП-33-101-2003 и ранее действующего СНиПа 2.01.14-83 12. Новая система гидрологических расчетов становится более гибкой и открытой к новым исследованиям, т.к. при этом отпадает необходимость в замене ранее применявшихся методов расчета на новые, как это было в СНиП 2.01.14-83, а достаточно добавить новый метод расчета, который будет использоваться в совокупности с ранее предложенными для того или иного региона.

Сравнительная оценка нового нормативного документа СП-33-101-2003 и ранее действующего СНиПа 2.01.14-83 13. Учет хозяйственной деятельности при определении расчетных гидрологических характеристик. Это может быть связано с неоднородностью исходных данных, обусловленных влияниями хозяйственной деятельности в руслах рек и на водосборах, а также возможными антропогенными изменениями глобального и регионального климата; 14. Разработка новых статистически значимых и физически обоснованных региональных методов расчета основных гидрологических характеристик;

Сравнительная оценка нового нормативного документа СП-33-101-2003 и ранее действующего СНиПа 2.01.14-83 15. Возможно применение нескольких региональных методов для определения одной и той же расчетной гидрологической характеристики, включая индивидуальную информацию в пункте проектирования. Эта информация должна быть получена, например, в результате полевых гидрометеорологических изысканий. В СНиПе 2.01.14-83 этот вопрос даже не упоминается. 16. Возможен учет в гидрологических расчетах перспективе нестационарности основных метеорологических факторов стока, обусловленной глобальными и региональными изменениями климата.

Сравнительная оценка нового нормативного документа СП-33-101-2003 и ранее действующего СНиПа 2.01.14-83 Анализ погрешностей 17. Проведенный анализ погрешностей инженерных гидрологических расчетов убедительно свидетельствует о том, что точность наших расчетов определяется не только и не столько принятой методологией, сколько объемом во времени и пространстве и качеством исходной гидрологической информации. Стандартные случайные погрешности достигают 100% и даже более для наиболее изменчивых во времени и пространстве гидрологических характеристик (например дождевой сток). Поэтому в Своде правил на исходную информацию обращается особое внимание. Приведем сравнение СНиП 2.01.14-83 по этому вопросу со Сводом правил СП 33-101-2003.

Причины пересчета проектных (расчетных) гидрологических характеристик 1. ИНФОРМАЦИОННАЯ Изменение расчетных значений гидрологических характеристик в связи с увеличением продолжительности наблюдений, включающий период эксплуатации гидротехнических сооружений 2. МЕТОДИЧЕСКАЯ Изменение расчетных значений гидрологических характеристик в связи с созданием новых более эффективных методов гидрологических расчетов 3. АНТРОПОГЕННАЯ Учет влияния хозяйственной деятельности и возможного изменения регионального климата

Пример 1 Уточнение проектного наивысшего уровня воды на р. Лена у г.Ленска Вариант 1 (1933-1991г.г.) – проект отметки дамбы 1991г. (Ленинградский Гипрогор)

Пример 1 (продолжение) Уточнение проектного наивысшего уровня воды на р. Лена у г.Ленска Вариант 2 (1927-2001 г.г.)

Пример 1 (продолжение) Уточнение проектного наивысшего уровня воды на р. Лена у г. Ленска с учетом исторического максимума 1887 г. Вариант 3 (1927-2001 + 1878)

Пример 2 Результаты сравнения проектных максимальных расходов воды и полученных в результате пересчета для каскада Днепровских ГЭС Было: Cs/Cv=2.0 Стало: Cs/Cv=3.5 Введение ГЭС в эксплуатацию: с 1932 г. и до конца 70х годов

Хронологический график максимальных расходов воды реки Кубани

Кривая обеспеченности максимальных расходов воды р.Кубань - Невинномысский гидроузел, нижний бьеф Q 0,1% = 2200 м3/с - проектный Q 0,1% = 5290 м3/с - по расчетам ГГИ Q 0,5% = 4000 м3/с – наблюденный в 2002 г. 2002 г.

Цитата из Литературной газеты Б. Патона : «Действительно, когда начинаешь привязывать тот или иной проект к конкретным условиям , скажем определенному месту, почти всегда недостает данных то о его геологических условиях, то о растительности, то о водном балансе, то еще о чем-нибудь. И первая заповедь, с которой приходится в этом случае примериться, заключается в том, что нельзя жалеть средств и времени на изыскание этих данных.

Цитата из Литературной газеты Б. Патона : (Продолжение) Могущество сосредоточенное в руках человека настолько значительно, что пускать его в ход не представляя всех последствий работать, так сказать, на авось просто преступно. Поэтому нужно быть заранее готовым к тому, что предварительная проработка проекта будет стоить столько же, а то и дороже чем его осуществление. Знание стоит дорого, но незнание обходится гораздо дороже! Это новая черта современного проектирования, и на нее нужно смотреть открытыми глазами.».

Обобщение параметров расчетных схем и формул для всей территории СССР/России 1. Результаты первого обобщения с учетом наблюденной гидрометео-рологической информации до начала 60-х годов изложены в капитальном многотомном издании «Ресурсы поверхностных вод СССР»; 2. Результаты второго обобщения с использованием данных до середины 70-х годов представлены в «Пособии по определению основных расчетных гидрологичес-ких характеристик»

Обобщение параметров расчетных схем и формул для всей территории СССР/России Использование указанных обобщений в современных условиях недопустимо поскольку не учитываются исходные данные гидрометеорологических наблюдений по крайней мере за последние 30-40 лет. Использование же их в практике современного строительного проектирования привело бы к тому, что исходная информация, заложенная в основу приведенных обобщений, устареет уже на 50 –60 лет, что связано с периодом действия нормативных документов, составляющих, как правило, не менее 10-20 лет.

Основная проблема современной гидрологии «Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик»-рекомендательный документ, а СНиП 2.01.14-83 - это официальный нормативный документ, в котором записано, что необходимо использовать всю опубликованную Росгидрометом исходную информацию, которая, как правило, не используется в практике инженерных гидрологических расчетов, т. к. отсутствуют обобщения за последние 30 лет. В этом заключается главная проблема современной гидрологии.

Решение данной проблемы Решение этой проблемы до выхода ТСН должны осуществлять проектные организации путем обобщения исходной информации в районе проектирования, что и записано в СП 33-101-2003. При этом, естественно, должно быть предусмотрено значительное увеличение финансиро-вания на производство полевых и камеральных работ. 2. Необходимо в самое ближайшее время приступить к подготовке ТСН (Региональных справочников).

Плата за гидрологическую информацию При проектировании сооружений за бюджетные средства плата должна быть минимальной, обеспечив работу по копированию и пересылке этой информации. 2.При проектировании коммерческих проектов плата не должна превышать 10-15% стоимости заказа на проектирование.

Финансирование работ по подготовке ТСН 1. Администрации субъектов Российской федерации, которые расположены на территории деятельности Территориальных управлений Росгидромета. 2. Бассейновые управления Агентства по водным ресурсам. 3. Другие организации расположенные на территории, по которой готовятся ТСН.

Уважаемый, глава администрации! В соответствии с новой системой нормативных документов в строительстве (СНиП 10-01-94 «Система нормативных документов в строительстве») предусматривается создание документов двух уровней: федерального (Свод правил) и регионального (Территориальные строительные нормы). Свод правил по определению основных расчетных гидрологических характеристик (СП 33-101-2003) разработан в Государственном гидрологическом институте Росгидромета и введен в действие с 1 января 2004 г. Госстроем России взамен действовавшему ранее СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик для Вашего субъекта Российской Федерации предусматривается в другом нормативном документе - Территориальных строительных нормах (ТСН) по определению расчетных гидрологических характеристик. Этот документ может быть подготовлен Государственным гидрологическим институтом Росгидромета с участием местных подразделений Росгидромета и других организаций. По всем вопросам, связанным с подготовкой работ по ТСН, просим обращаться в Государственный гидрологический институт по адресу: 199053, г.Санкт-Петербург, 2-я линия, д.23. Председатель Росгидромета А.И.Бедрицкий

Период действия нормативных документов Период действия Свода правил составляет не менее 15-20 лет. 2. Период действия Территориальных строительных норм не более 10-15 лет. 3. Период действия Приложения к ТСН не более 5 лет и всякий раз при прохождении на территории региона выдающихся значений гидрологических характеристик

Заключение Таким образом, описанный комплекс работ направлен на обеспечение строительства и других отраслей экономики в России посредством подготовки нормативных документов Федерального и Регионального значения по определению основных расчетных гидрологических характеристик. Подобный комплекс взаимосвязанных нормативных документов разрабатывается впервые и нацелен на развитие экономики России.

Благодарю за внимание