Расчет энергоресурсов и регулирование стока

 

Расчет энергоресурсов и регулирование стока. Краткие

характеристики водохранилищ и построение интегральных

кривых стока

Ответы на контрольные вопросы:

1. Что такое водопотребитель и водопользователь?

Водопотреитель использует воду безвозвратно её в водный источник. Водопользователь использует воду с возвратом её в водоисточник. 

2. Почему происходит колебание стока в течение года, сезона, суток.

Колебание стока в течение года и в многолетнем периоде происходил вследствие неравномерного распределения во времени осадков, таяния снега, испарения и т.п. Накопление и расходование запаса воды в озерах и запаса грунтовых вод являются дополнительными факторами, влияющими на изменение стока.

3. Какие данные следует использовать при выполнении гидрологических расчетов?

При выполнении гидрологических расчетов следует использовать все данные по гидрологической изученности данного водного объекта. Сюда относятся, прежде всего, гидрометрические замеры расхода, уровней воды в источнике за многолетний период с охватом периодов межени, половодья, материалы по максимальному и минимальному стоку талых и дождевых вод. Каталог отметок наивысших уровней воды рек и озер, гидрологические ежегодники и т.п.

4. Какие существуют методы гидрологических расчетов?

В зависимости от наличия и объема информации о режиме реки в расчетном створе рекомендуется следующие методы расчета гидрологических характеристик:

а) при наличии данных гидрометрических наблюдений срез наблюдений 40÷50 лет и более - непосредственно по этим данным;

б) при недостаточности данных - путем приведения их к многолетнему периоду по рекам - аналогам с более длинными рядами наблюдений;

в) при отсутствии наблюдений - косвенными методами - по формулам и картам, основанными на обобщении совокупности данных наблюдений всей сети гидрологических станций, расположенных в однородном по условиям формировании стока районе или по данным наблюдений рек - аналогов.

5. Что такое объем стока, коэффициент стока и как от определяются?

Объем стока - объем воды, протекающий через данный створ реки за определенный промежуток времени, определяете W = Q * T, измеряется в м3. Отношение стока к осадкам называется коэффициентом стока. Он показывает какая часть осадков в течении года превращается в сток.

6. Что такое модуль среднегодового стока?

Модуль среднегодового стока это количество воды, стекающее в единицу времени с единицы площади водосбора

7. Чем определяется изменчивость и асимметричность годового стока.

Изменчивость годового стока характеризуется коэффициентом вариации (изменчивость ряда наблюдений): , а асимметричность распределения стока - коэффициентом асимметрии (асимметрии ряда):

8. Что такое кривые повторяемости и продолжительности (обеспеченности) и для каких целей они применяются?

Построение кривой обеспеченности производится по таблицам Фостера-Рыбкина, имеющейся во всех курсах гидрологии. На теоретическую кривую обеспеченности наносятся эмпирические точки по одной из специально подобранных формул, например:; или , где т - порядковый номер исследуемой величины; п -общее число ряда. Экстраполяция кривой обеспеченности за пределы эмпирических точек производится методом математической статистики, что позволяет получить обеспеченность (вероятность) как очень больших, так и малых значений параметра, например годового стока, максимального расхода весеннего половодья, минимального расхода воды в межень т.д.

9. Какие основные задачи, возникают при регулировании стока? Виды регулирования?

Основными задачами регулирования стока являются уменьшение высоты половодий и средних пиков паводков, чем предотвращаются наводнения в нижнем бьефе, а также уменьшается расчетный расход водосбросных сооружений, для наиболее полного использования энергии потока воды.

Виды регулирования стока:

- Многолетнее регулирование служит для выравнивания годовой выработки ГЭС на протяжении ряда лет, сток которых различен. Для многолетнего регулирования необходимы водохранилища больших объемов, причем полный цикл колебаний уровня (объема) длится несколько лет. Неиспользованный остаток стока многоводных лет служит для увеличения расходов и мощностей маловодных лет

- Годовое регулирование имеет целью перераспределения стока реки на протяжении года и осуществляется путем накопления избытков во время половодий и паводков, и использования их в маловодные периоды года (заполнение объема F2 за счет протока объема воды F3 на рис.3-2). Цикл колебаний составляет один год.

- Неполное годовое регулирование (сезонное) имеет место, если объем водохранилища недостаточен для вмещения всего стока половодья. При этом неизбежен сброс части стока половодья в нижний бьеф.

- Недельное регулирование применяется в том случае, когда при более постоянном расходе воды в реке нагрузка в течении недели не остается постоянной, уменьшаясь в нерабочие дни.

10. Какие основные задачи возникают при выполнении водохозяйственных расчетов?

В задачу входит определить расход реки заданной обеспеченности, расчетный расход Qp и напор Н гидростанции с учетом суточного регулирования стока и установить мощность N ГЭС.

11. Чем характеризуется зимний режим рек?

Не маловажное значение при эксплуатации гидротехнических сооружений является зимний режим рек. Лед может забивать отверстия, сороудерживающие решетки, создавать и передавать дополнительные усилия на сооружения, разрушать облицовку каналов и т.п. В результате переохлаждения воды в зимних условиях при открытой водной поверхности (пороги, незамерзающие каналы при больших скоростях течения) образуется донный и внутриводный лед (шуга). Шуга забивает решетки, отверстия, водоводы и может сильно усложнить эксплуатацию гидротехнических сооружений. Поэтому, зимнему условию эксплуатации надо уделять должное влияние.

12. Чему равна полная энергия запасов воды в водохранилище?

Энергетическим эквивалентом полезного объема водохранилища Эв называется потенциальный запас энергии полезного объема, используемый ГЭС при его сработки. Полную энергию запасов воды в водохранилище ЭП можно оценить из выражения: , где Н0 - разность отметок центра тяжести полезного объема и уровня нижнего бьефа; учитывая К.П.Д. ГЭС, получим: Полагая =1000кг/м, 1кВт*ч=3600*120кгм, получим: кВТ*ч

13. Какие виды потерь стока Вы знаете и как они учитываются?

Потери воды на испарение с водной поверхности, фильтрацию и различные утечки через конструкции, льдообразование в зимних условиях.

14. Как построить интегральную кривую стока в прямоугольных и косоугольных координатах?

По оси ординат откладывается суммарный объем поступившей воды Wi, а по оси абсцисс - время t, получают кривую 0-1-2-3-4, которая называется интегральная кривая стока. Для ускорения расчетов и построения интегральной кривой производят как в прямоугольной системе координат, так и в косоугольных координатах — для увеличения точности построения. Для построения нулевого масштаба из произвольной точки О на графике параллельно оси абсцисс откладывается отрезок (полюсное расстояние), равный в масштабе времени некоторому отрезку времени At, который выбирают обычно равным 10 сек = 3,8 месяца при расчетах сезонного регулирования и At = 109сек = 3,17 года при расчетах многолетнего регулирования. При построении лучевого масштаба для интегральной кривой в косоугольных координатах положение луча, отвечающего расходу Qcp принимается горизонтальная, совпадающая с положением полюсного расстояния Q Н.

15. Что такое лучевой масштаб и для каких целей он принимается?

Лучевой масштаб представляет собой специальный чертеж, позволяющий построить полную интегральную кривую стока, или потребления, не прибегая к вычислению или суммированию объемов стока или потребления. Пользуясь лучевым масштабом, интегральную кривую строят, проводя отдельные прямолинейные участки параллельно соответствующим лучам масштаба.

16. Как определяется величина водоотдачи водохранилища годового регулирования при заданном полном объеме водохранилища?

Для решения обратной задачи определения величин водоотдачи водохранилища годового регулирования при заданном полезном объеме Wплз строится график «определение величины водоотдачи водохранилища при заданном полезном объеме. Параллельно к интегральной кривой стока строится аналогичная интегральная кривая, отстоящая от данной на отрезок «аb» равным полезному объему Wплз. Проводя обычно касательную ab к обоим интегральным кривым, определяем тем самым линию водоотдачи водохранилища, по наклону которой, пользуясь лучевым масштабом, устанавливается ее значение.