Водохранилище сезонного регулирования

 

 

 

 

Зимняя межень:

 

CV = 0,3

CS = 0,4

Примем, что  CS = X*CV , тогда выразим X =1,33≈1,5

Таким образом, CS = 1,5CV, CV = 0,3

 следовательно, из таблиц принимаем  К95 = 0,548.

,

,

 

.

  Данные о необходимых расходах воды во все месяцы заносим в соответствующие графы таблицы 2.1 (гр.2,3,4). В гр.5 заносим расчетные значения потребностей в нижнем бьефе (большие из указанных для каждого месяца в гр.3 и 4). Суммарные потребности (суммы гр.2 и 5) в гр.6 выражают в м3/с, а затем переводят в объемы (гр.7).      Продолжительность соответствующих месяцев составляет 2,68 (31день); 2,42 (28 дней) или 2,59 (30 дней) млн.с (в зависимости от числа суток). На основании табл.2.1 строят гидрограф потребления.

 

2.2.2. . Находим средний расход для маловодного года 95% обеспеченности.

Для этого из ранее составленной таблицы 1.2 находим значение Ki для pi=0,95.

Ki=0,65.

Находим значение           (см. построение эмпирической кривой , пункт 2)

Находим годовой расход маловодного года по формуле:

Объем стока за расчетный маловодный год определяют по выражению

                                                         

,                                               (2.2)

где 31,56 – продолжительность года, млн.с.

Для построения гидрографа стока заполняем табл.2.2.

Для заполнения гр.2 используем типовое внутригодовое распределение стока (из приложения 3). Из него в табл.2.2 переносят относительные значения месячного стока wi (в %), а затем абсолютные значения вычисляем по выражению

и записываем эти выражения в гр.3.

Контролем правильности вычисления является совпадение сумм месячных значений за год соответственно со 100% и Wгод.95.

Для нахождения среднемесячных расходов записываем в гр.4 количество секунд в соответствующем месяце, а затем по формуле находим среднемесячный расход (гр.5). По значениям среднемесячного расхода строим гидрограф стока    

 

 

Определение потребностей в воде.

Таблица 2.1

Месяцы	Утилитарные потребности в воде, Q,м3/с		Попуск в н.б. для целей охраны природы,Q,м3/с	Расчетный попуск в  н.б.,   Q,м3/с	Суммарные потребности в воде
	забор из верхнего бьефа	попуск в нежний бьеф			Гр.2+Гр.5, Q,м3/с	U,млн.м3
1	2	3	4	5	6	7
1	4	2	4,875	4,875	8,875	23,78500
2	4	2	4,875	4,875	8,875	21,48
3	4	2	4,875	4,875	8,875	23,79
4	8	6	3,57	6	14	36,26
5	8	6	3,57	6	14	37,52
6	8	6	3,57	6	14	36,26
7	8	6	3,57	6	14	37,52
8	8	6	3,57	6	14	37,52
9	8	6	3,57	6	14	36,26
10	8	6	3,57	6	14	37,52
11	4	2	4,875	4,875	8,875	22,99
12	4	2	4,875	4,875	8,875	23,79

Среднемесячный расход стока.

Таблица 2.2                                                     

Месяцы	Месячный сток от годового стока заданной обеспеченности, wi,%	Объем стока за месяц, Wм, млн. м3	Количество секунд в месяце, t, млн. с	Среднемесячный расход, Qср.мес., м3/с
1	2	3	4	5
I	3,1000	18,2715	2,6800	6,8177
II	2,7000	15,9139	2,4200	6,5760
III	9,8000	57,7616	2,6800	21,5528
IV	33,3000	196,2714	2,5900	75,7805
V	19,1000	112,5761	2,6800	42,0060
VI	5,8000	34,1854	2,5900	13,1990
VII	3,7000	21,8079	2,6800	8,1373
VIII	2,8000	16,5033	2,6800	6,1579
IX	3,4000	20,0397	2,5900	7,7373
X	5,5000	32,4172	2,6800	12,0960
XI	6,5000	38,3112	2,5900	14,7920
XII	4,3000	25,3444	2,6800	9,4569
	Σ	Σ		Σ
	100,0000	589,4038		18,6925

 

 

В итоге строим по всем найденным величинам  гидрограф среднемесячных расходов притока и потребления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Определение  параметров водохранилища сезонного (годового) регулирования.

3.1 Последовательность выполнения раздела.

Расчет и построение морфометрических кривых водохранилища. Расчет полезной емкости водохранилища таблично-цифровым способом. Определение мертвого и полного объемов водохранилища. Расчет потерь воды из водохранилища. Определение полезного объема с учетом потерь. Построение графика работы водохранилища.

 

3.2 Методика выполнения  расчетов.

 

3.2.1. Расчет морфометрических (батиграфических) кривых водохранилища.

К основным морфометрическим характеристикам водохранилища относят батиграфические зависимости площади водной поверхности Ω и объема воды V в водохранилище от уровня H или глубины h в нем. Кривую Ω = Ω(H) или  Ω = Ω(h) называют кривой площадей водной поверхности водохранилища; кривую V = V(H) или V = V(h) – кривой объемов водохранилища, а вместе – батиграфическими кривыми.

 

Последовательность заполнения таблицы 3.1. 

Для заполнения гр.2 и 4 используем данные, приведенные в приложении 4.

Гр.3 вычисляем по формуле

       (3.1)

Высоту слоя между соседними горизонталями (гр.4) вычисляют по формуле

                      (3.2)

Объем  слоя находим по формуле

                         (3.3)

Для 1-го природного слоя объем определяем по формуле усеченного параболоида:

Объем водохранилища (гр.6) для первой горизонтали: V=V1, а для последующих V=Vi+Vi+1.

По данным табл. 3.1 строим  кривые объемов и площадей водохранилища. 

H	Площадь зеркала,Ώ10-6,м2	Средняя площадь зеркала,Ώср10-6,м2	Высота слоя,∆Н,м	Объем слоя,∆V10-6,м3	Объем водохранилища,V10-6,м3
1	2	3	4	5	6
117,5	0				0,0
		0,347	2,5	0,9
120,0	1,04				0,9
		8,050	2,5	20,1
122,5	18,7				21,0
		33,267	2,5	83,2
125,0	50,4				104,2
		62,294	2,5	155,7
127,5	75				259,9
		100,327	2,5	250,8
130,0	128				510,7

 

 

 

3.2.2. Расчет полезного объема водохранилища таблично-цифровым способом без учета потерь.

Определение параметров водохранилища можно вести двумя способами: графическим и таблично-цифровым. Графический способ основан на  использовании интеграционных кривых стока и потребления. На практике он применяется редко.

Балансовые расчеты водохранилищ таблично-цифровым способом широко распространены в практике водохозяйственного проектирования. Формы таблиц могут быть различны и отличаются главным образом последовательностью вычислений и способами учета потерь воды при регулировании стока.

Расчет будем вести по форме таблицы 3.2.

Данные об отдаче U и расчетном стоке Wp = Wмес в хронологической последовательности заносим из таблиц 2.1 и 2.2. Сопоставляем помесячно сток и отдачу и вычисляем избытки Wизб = Wp + U и дефициты Wд = Wp - U и записываем их соответственно в гр.4 и 5.

Расчеты выполняем следующим образом. Вначале выбираем месяц на исходе межени (март), в конце которого можно полностью (до нуля) сработать воду в пределах полезной емкости.

Затем, начиная с этого месяца, последовательно прибавляем значения дефицитов и определяем объем воды, который может покрыть все дефициты до конца межени. Этот объем воды, представляющий наибольшую сумму дефицитов, и является полезным объемом водохранилища Vплз (без учета потерь).

Второй этап расчета состоит в проверке возможности заполнения установленной емкости. Он ведется с месяца, следующего за месяцем полной сработки полезной емкости (апрель). Если сумма избытков превышает полезный объем, то в гр.6 записываем установленное выше его значение, а остальную часть избытков воды направляем в холостой сброс и заносим в гр.7.

 

Расчет полезного объема водохранилища без учета потерь воды.

Таблица 3.2

Месяцы	Расчетный сток,Wp,млн.м3	Потребности в воде(отдача),  U,млн.м3	Сток минус отдача,Wp-U,млн.м3		Наполнение без учета потерь
			избыток воды,  Wизб	дефицит воды,    Wд	отдача воды в пределах полезного объема в конце месяца,Uki,млн.м3	холостой сброс,  Vсб,млн.м3
1	2	3	4	5	6	7
1	18,2715	23,785		5,5	5,6
2	15,9139	21,48		5,6	0,0
3	57,7616	23,79	34,0		34,0
4	196,2714	36,26	160,0		71,2	122,8
5	112,5761	37,52	75,1		71,2	75,1
6	34,1854	36,26		2,1	69,1
7	21,8079	37,52		15,7	53,4
8	16,5033	37,52		21,0	32,4
9	20,0397	36,26		16,2	16,2
10	32,4172	37,52		5,1	11,1
11	38,3112	22,99	15,3		11,1	15,3
12	25,3444	23,79	1,6		11,1	1,6
	∑Wp=	∑U=		∑Wд=		∑Vсб.=
	589,4	374,7		71,2		214,8

 

 

 Контролем правильности расчетов таблицы 3.2 является баланс сумм годового притока, годовой потребности (отдачи) и всех холостых сбросов, т. е. [2]=[3]+[7].

[3]+[7]=	589,4
[2]=	589,4

 

 

3.3 Расчет заиления и  мертвого объема водохранилища.

 

Процесс отложения наносов в водохранилище называется заилением. При расчетах заиления в качестве основной характеристики принимают срок службы водохранилища tсл -  время, в течение которого наносами заполняется мертвый объем, но при этом обеспечивается необходимая подача воды потребителям ез регулирующей емкости. При заданном сроке tсл может решаться задача по назначению соответствующего мертвого объема Vмо. Для водохранилищ, сооружаемых для целей водоснабжения, примем tсл = 50 лет.

Среднемноголетний объем наносов Vн реки, впадающий в водохранилище, в общем виде можно представить как сумму объемов взвешенных Vвзв и влекомых (донных) наносов Vвл :

       (3.4)

 

Расчет ведется в следующем порядке:

1. Определяем средний расход взвешенных  наносов Rн по формуле:  

       (3.5)

- среднемноголетний расход воды, м3/с;

ρ0 – среднемноголетняя мутность воды и мы принимаем ее равной 200 г/м3.

Т.о.  

.

 

2. Определяем среднемноголетний объем за год взвешенных  наносов по зависимости:

           (3.6)

- плотность отложений из  взвешенных наносов, которую мы принимаем равной 1000 кг/м3 .

Т.о.

.

3. Определяем объем  взвешенных  наносов, заполняющий ложе водохранилища за tсл лет по зависимости:

,             (3.7)

δ – транзитная часть взвешенных наносов, выносимых в н.б., которую мы принимаем равной 0.3, соответственно (1-δ) – та часть наносов, которая отложится в водохранилище.

Т.о.

.

4. Определяем объем  влекомых по дну наносов, заполняющий ложе водохранилища за tсл лет по зависимости:

        (3.8)

β – отношение массы влекомых наносов к массе взвешенных наносов, принимаемое 0,07.

ρвл – плотность влекомых наносов, равная 1500 кг/м3.

Т.о.

.

5. Определяем объем водохранилища, занимаемый взвешенными и влекомыми наносами, как сумму:

            Принимаем из условия заиления водохранилища мертвый объем            Vмо = Vн.