ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСЧЕТЫ
Тема: «ОПРЕДЛЕНИЕ ОБЪЕМА ВОДОХРАНИЛИЩА. ПОСТРОЕНИЕ КРИВЫХ ЗАВИСИМОСТИ ПЛОЩАДИ ВОДНОГО ЗЕРКАЛА И ОБЪЕМА ВОДОХРАНИЛИЩА ОТ УРОВНЯ ВОДЫ»
Водохозяйственные расчеты выполняются с целью определения нормативных объемов и уровней водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования стока.
2.1. Составление графика отдачи из водохранилища.
Величина суммарной отдачи из водохранилища за год Wα (млн.м3) назначается по таблице 5 приложения в долях (%) от размеров притока (Wпр) в расчетном году. При этом рассматривается вариант равномерной отдачи во все 12 месяцев года, то есть:
;
При этом сумма Wα по месяцам должна в точности равняться отдаче за год. График отдачи наносится на график притока в расчетный год (п. 1.1). В результате сравнения графиков определяются периоды года с недостатками притока (Wпр <Wα) и делается заключение о необходимости сезонного или годового регулирования стока.
Расчет мертвого объема водохранилища
Мертвый объем водохранилища Wмо в задании назначается исходя из того, чтобы средняя глубина воды в водохранилище была не менее 2,0... 2,5м. Для этого по данным табл.6 приложения строят графические зависимости площадей F и объемов V водохранилища от уровня воды в нем Н. Для каждого (Н) уровня (от 5 до 20) находят значения средней глубины h hср= V / F (м) и строят график hср (Н). Задавшись hср > 2,0... 2,5 м, находят отметку уровня мертвого объема УМО и соответствующий этому уровню объем Vмо.
2.3. Определение полезного и полного объемов водохранилища сезонного регулирования
Полезный и полный объем водохранилища определяются таблично-цифровым балансовым методом (табл. 2.1).
Таблица 2.1
|
|
| Месяцы | Приток | Отдача | Dg=Wпр -Wα | V1;V2 | R, |
| года | Wпр, | Wα, | |||
| млн.м3 | Млн.м3 | млн.м3 | млн.м3 | млн.м3 | |
| январь | |||||
| февраль | |||||
| март | |||||
| апрель | |||||
| май | |||||
| июнь | |||||
| июль | |||||
| август | |||||
| сентябрь | |||||
| октябрь | |||||
| ноябрь | |||||
| декабрь | |||||
Для этого для каждого месяца (от I до XII) в 1 графы 2 и 3 заносят приток и отдачу, определяют разницу Dg=Wпрі -Wαі При этом в месяцы с Dg < 0 приток меньше потребления (отдачи), обеспечение которого требует заблаговременного накопления воды в водохранилище в месяц когда Dg > 0. Вариантов наполнения и сработки водохранилища может быть в принципе, бесконечное множество. В задании, как вариант, предусматривается создание полной емкости водохранилища к началу периода с наибольшим недостатком стока. Задача расчета сводится к определению емкости водохранилища на начало V1 и конец V 2 каждого месяца, полагая, (предварительно), что в конце периода года с наибольшим дефицитом стока в водохранилище останется мертвый объем Vмо. Принимая для последнего месяца этого периода У2 - Vмо, определяется значение V1, для этого месяца:
V1= V 2 -Dg, (2.2)
Рассчитанное по (2.2) значение V1, равно объему воды в водохранилище на конец предыдущего (против хода времени) месяца. По (2.2) находят значения V1, для всех 12 месяцев. При этом в любом месяце должно соблюдаться V1, > V МО (или V1 < 0), то значение V1 принимается равным Vмо. В противном случае весь 12-месячный цикл расчетов повторяется.
|
|
Величина сброса излишков воды в любом месяце рассчитывается по зависимости
R = V1 + Dg –V2; (2.3)
Правильность расчетов проверяется по уравнению
Wпр- Wα - R = 0, (2.4)
где Wпр, Wα, R — суммы притока отдачи и сброса за год.
Значение полного объема водохранилища V пол соответствует наибольшей величине V1; V 2 го графы 5 табл. 2.1.
Полезный объем V по находится по зависимости
V по = V пол - VМО; (2.5)
По значению V пол по кривой объемов V (Н) находится нормальный подпорный уровень водохранилища — НПУ.
Возможный объем потерь из водохранилища S0 (на испарение и фильтрацию) в задании определяется по формуле:
Sо = so* Vср/100, (2.6)
где Vср = Умо + 0,5 * Vпо;
so — норма потерь в % (табл.5 приложения).
Расчет полезной емкости водохранилища многолетнего регулирования
Полезная емкость водохранилища многолетнего регулирования определяется в задании обобщенным методом по известным величинам: объема годового стока в средний год W0, коэффициента вариации годового стока Сv, обеспеченности отдачи Рα, коэффициента зарегулированности α, а также соотношения Сs/Сv=2,0 и коэффициента автокорреляции r.
В задании обеспеченность отдачи Р αпринимается равной обеспеченности годового стока (табл.3 приложения), а = 0.7...0.9, r= 0. Относительная величина полезного объема водохранилища многолетнего регулирования b= Vмн / Wо находится по графикам А .Ш. Резниковского (табл.4 [3]).
|
|
Тогда полезная емкость
Vмн. = b * Wо, (2.7)
где W0 = 31 ,54 * Qo, млн.м3 (Qo, — норма годового стока, м3 /с).
Полная емкость водохранилища многолетнего регулирования стока равна
(Vпол )мн = V мн + Vсез + Vмо, (2.8)
где Vсез — сезонная составляющая водохранилища многолетнего регулирования.
Значение Vсез ориентировочно можно принять равной. (0,5...0,7) * Vпол
(см.п.2.3).
По (Vпол)мн и с помощью кривой объемов V (Н) находится НПУ водохранилища многолетнего регулирования.
ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ВЫПОЛНЕНИЯ ГИДРОЛОГИЧЕСКИХ И ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫХ РАСЧЕТОВ
1.1 Годовые и максимальные расходы воды по таблицам 1 и 2 приложения.
1.2 Расчетная вероятность превышения и.внутригодовое распределение годового стока в таблице 3 приложения.
1.3 Класс капитальности основных гидротехнических сооружений и типовая схематизация гидрографов половодья в таблице 4 приложения.
1.4 Суммарная отдача и норма потерь воды из водохранилища по таблице 5 приложения.
1.5 Батиграфические характеристики водохранилища по таблице 6 приложения.
1.6 Параметры ветровой волны по таблице 7 приложения.
1.7 Тип и материал водосбростного сооружения; заложение откосов; тип дренажа и материал крепления откосов грунтовой плотины - таблица 8 приложения
1.8 Уровень воды в нижнем бъефе в нормальных условиях эксплуатации и расход водовыпуска по таблице 9 приложения.
2. СОДЕРЖАНИЕ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕИЯ ЗАДАНИЯ
2.1 Гидрологические расчеты
2.1.1 Определение нормы и оценка изменчивости годового и максимального стока графо аналитическим методом.
2.1.2 Подбор теоретических кривых обеспеченности годового и максимального стока.
2.1.3 Определение годовых и максимальных расходов расчетной обеспеченности.
2.1.4 Внутригодовое распределение годового стока и построение гидрографа половодья расчетной обеспеченности.
3.2 Водохозяйственные расчеты
3.2.1 Составление графика отдачи из водохранилища.
3.2.2 Расчет мертвого объема водохранилища.
3.2.3 Определение полезного и полного объемов водохранилища сезонного регулирования таблично-цифровым балансовым методом.
3.2.4 Расчет полезной емкости водохранилища многолетнего регулирования стока обобщенным методом.
4.3 Определение основных размеров гидротехнических сооружений
4.3.1 Определение ширины сливного фронта и отметки порога водосброса.
4.3.2 Определение отметки и ширины гребня грунтовой плотины, оценка общей фильтрационной прочности грунта тела плотины.
4.3.3 Расчет размеров трубчатого водовыпуска.
ПРИЛОЖЕНИЯ
Таблица I.
Средние расходы воды, м 3/с
| Год | Вариант | |||||||||
Окончание табл. I
| Год | Вариант | |||||||||
| (111) | ||||||||||
| (60) | ||||||||||
| (13) | ||||||||||
| 12! | ||||||||||
| (37) |
Таблица 2
Максимальные расходы весеннего половодья, м 3/с
| Год | Вариант | |||||||||
Продолжение табл.2
| Год | Вариант | |||||||||
Окончание табл.2
| Год | Вариант | |||||||||
Таблица 3
Расчетная вероятность превышения Р(%) и внутригодовое распределение стока расчетной обеспеченности (%)
| № варианта | Р(%) | Месяцы, % | ||||||||
| 1-3 | 11-12 | |||||||||
| 1,2,20 | ||||||||||
| 3,17,21 | ||||||||||
| 11,12,22 | ||||||||||
| 7,18,23 | ||||||||||
| 8,9,24 | ||||||||||
| 10,13,25 | ||||||||||
| 4,14,26 | ||||||||||
| 6,19,27 | ||||||||||
| 15,20,28 | ||||||||||
| 5,16,29 | б | |||||||||
| 30,31 |
Таблица 4
| № варианта | Класс капитальности | Схематизация гидрографа | Средний слой стока половодья h мм | Соотношение T|t |
| 1,2,20 | треугольник | 600;900;450 | 0,60 | |
| 3,17,21 | парабола | 400; 100;470 | 0,65 | |
| 11,12,22 | парабола | 200;70; 310 | 0,66 | |
| 7,18,23 | парабола | 130;140;190 | 0,65 | |
| 8,9,24 | треугольник | 270; 340;560 | 0,60 | |
| 10,13,25 | треугольник | 310;900; 890 | 0,65 | |
| 4,14,26 | треугольник | 500;800; 780 | 0,60 | |
| 6,19,27 | парабола | 150;670;540 | 0,65 | |
| 15,20,28 | парабола | 130;890;750 | 0,65 | |
| 5,16,29 | парабола | 400; 100;460 | 0,65 | |
| 30,31 | парабола | 150;660;350 | 0,65 |
Таблица 5
Суммарная отдача Wα, норма потерь воды из водохранилища на испарение и фильтрацию S0 (в % от притока Wp в расчетный год)
| N варианта | 4,5,21 | 10,13, | 2,14, | 8,9, | 1,16, | 3,17, | 15,20, | 6,7, | 11,12, | 18,19, |
| Wα | ||||||||||
| S0 |
ПРИМЕЧАНИЯ. Суммарная отдача внутри расчетного года (по месяцам) во всех вариантах принимается одинаковой.Потери на испарение и фильтрацию начисляются на средний объем водохранилища в расчетном году.
Таблица 6
Батиграфические характеристики водохранилища (Н-отметка уровня воды, м; F-площадь водного зеркала, км2; V-обьем, км3)
| N варианта | Хар-ка | Отметка уровня воды Н,м | |||
| 4,5,10,16,29 | F0 | ||||
| V | 0.01 | 0.05 | 0.15 | 0.35 | |
| 9,12,14,17,30 | F0 | ||||
| V | 0.02 | 0.10 | 0.30 | 0.70 | |
| 3,8,11,13,20 | F0 | ||||
| V | 0.04 | 0.20 | 0.60 | 1.40 | |
| 15,19,21,25,31 | F0 | ||||
| V | 0.06 | 0.30 | 0.91 | 2.10 | |
| 1,2,6,18,22,26 | F0 | ||||
| V | 0.10 | 0.47 | 1.49 | 3.75 | |
| 7,23,24,27,28 | F0 | ||||
| V | 0.20 | 0.85 | 2.60 | 4.00 |
Таблица 7
Исходные параметры для расчета ветровых волн (W скорость ветра, м/с; D — длина разгона волны, км)
| Параметр | N варианта | |||||
| 4,5,10,16,29 | 9,12,14,17,30 | 3,8,11,13,20 | 15,19,21,25,31 | 1,2,6,18,22,26 | 7,23,24,27,28 | |
| W | 20—15 | 18 — 9 | 16 — 8 | 14 — 7 | 12 — 6 | 15 — 10 |
| D |