Вказівки до вирішення задачі - Студопедія

Для визначення основних параметрів водосховища поряд з гідрологічними характеристиками використовуються топографічні криві залежностей площі водної поверхні (ω) і обсягу (W) від рівня води (H) в проектованому водосховищі. Для їхньої побудови використовують великомасштабні топографічні карти (М 1: 2000 ... 1: 10000).

Площі водної поверхні, що відповідають різним рівням води у водосховищі, визначають шляхом планиметрування площ, укладених між горизонталями та створом греблі.

Об'єм води у водосховищі обчислюють послідовним підсумовуванням приватних обсягів, укладених між суміжними (позначками) горизонталями рівня води.

Середня глибина води у водосховищі обчислюється за формулою:

hс = W/ω, м (17)

Топографічні характеристики обсягів і площ водосховища, що використовуються під час вирішення завдання, наведено на рис. у дод. 5.

До основних характерних рівнів води у водосховищі відносять: рівень мертвого об'єму, нормальний підпірний рівень та форсований підпірний рівень води.

Рівень мертвого обсягу (УМО) - рівень, що обмежує частину повного об'єму водосховища, що не бере участі в регулюванні стоку. Відмітка УМО визначається виходячи з можливості замулення водосховища до кінця терміну його експлуатації, санітарно-технічних вимог та умов забезпечення необхідної якості води у водосховищі. Середня глибина води при УМО має бути, як правило, не менше 2 м, а площа мілководдя з глибинами менше 1,5 м – не більше 30% усієї площі водної поверхні водосховища. При транспортному використанні водоймища УМО визначається як мінімальний навігаційний рівень води, що забезпечує необхідні глибини для судноплавства.

НПУ – нормальний підпірний рівень - найвищий проектний підпірний рівень, що підтримується в нормальних умовах експлуатації водосховищного вузла. НПУ визначається за кривою W = W(H) для повного обсягу водосховища (Wпол), який дорівнює:

де: Wумо – мертвий обсяг водосховища при УМО,

Wп – корисний об'єм води у водосховищі.

Найбільш поширеним методом визначеннякорисного обсягу сезонного водосховища єводнобалансовий метод, що полягає в кількісному порівнянні річкового стоку в проектоване водосховище з витратами (водовіддачею) з нього.

Воднобалансові розрахунки виконуються у хронологічній послідовності, з обчисленням обсягів наповнення водосховища та скидів на кінець розрахункового інтервалу (декада, місяць) за формулами:

де: Wн – обсяг води початку розрахункового інтервалу;

Wр% - стік води розрахункової забезпеченості;

U – планова водовіддача (брутто);

Wсб - скидання води з водосховища:

Wф - різниця обсягів стоку та водовіддачі.

Обчислення починають із моменту, коли водосховище випорожнено рівня мертвого обсягу води, тобто. початку першого інтервалу часу приймають Wн = Wумо. Для кожного наступного інтервалу часу за початкове наповнення приймається наповнення до кінця попереднього інтервалу: Wн2 = Wн1 Wn3 = Wн2 і т.д. (Табл. 2).

При цьому можливі два випадки:

Перший випадок: Wф > Wнпу. Так як обсяг води у водосховищі, як правило, не повинен перевищувати Wнпу, приймають Wк = Wнпу, а Wсб = Wф - Wнпу.

Другий випадок: Wнпу > Wф > Wумо. Весь обсяг стоку затримується водосховище, тобто. Wсб = 0, а Wк = Wф.

Оскільки для визначення корисного обсягу водосховища необхідно задати йоговеличину, розрахунки виконують методом послідовного наближення. У першому наближенні величину корисного обсягу Vп1 приймають рівною різницею між плановою водовіддачею та річковим стоком за періоди літньої та зимової межі (VI-III). По топографічним кривим визначаються мертвий обсяг (Wумо) і Wнпу = Wумо + Wп. Обсяг води початку розрахунків Wн1 = Wумо. До кінця розрахунків має відбуватися спрацювання корисного обсягу і Wк = Wумо.

Корисний обсяг водосховища знаходиться за даними розрахункової таблиці, як сума дефіцитів обсягу стоку (-) за вирахуванням його надлишків (+) (без скидання). У тих випадках, коли в результаті дощів відбувається переповнення водосховища, корисний обсяг водоймища приймають рівним максимальній сумі дефіциту стоку в літню або зимову межу. Якщо він не збігається з прийнятим значенням у першому наближенні, то розрахунок повторюється при новому значенні Wп2, аж до отримання стабільного значення корисного об'єму, що відрізняється від попереднього не більше ніж на 5%.

Розрахунок корисного об'єму води у водосховищі виконується за допомогою інтегральних кривих стоку та віддачі, побудованих на одному кресленні (рис. 2). Для цього проводять верхні та нижні дотичні в точках перегину кривої стоку, паралельні кривій віддачі та знаходять надлишок та дефіцит води у водосховищі. Корисний обсяг визначають за графіком як найбільшу вертикальну відстань між дотичними на спаді кривої стоку (або між верхньою дотичною та кривою стоку).

Форсований підпірний рівень (ФПУ) - тимчасово допускається вище НПУ підпірний рівень води в період пропуску повені та паводків через водозливні споруди в греблі. Відмітка ФПУ встановлюється розрахунком, виходячи із сукупності вимог різних споживачів та водокористувачів,гідрологічного режиму та конструктивних особливостей греблі. Різниця у відмітках між ФПУ та НПУ може досягати в середньому 0,5...1,5 м.

Приклад

Стік води та планову водовіддачу з водосховища приймаємо за результатами розрахунків у задачах 5 та 6.

Топографічні криві залежності площі дзеркала та обсягів води у водосховищі від рівня води у ньому – дод. 5.

Допустиме перевищення горизонту води у водосховищі над НПУ приймаємо рівним 1 м.

Термін служби водосховища прийнятого варіанта розрахунків становить 150 років (дод.6).

1. Визначимо мертвий обсяг водосховища, виходячи з наступних умов:

а) замулення водосховища відбувається протягом терміну його служби, вважаючи, що всі наноси, що приносяться рікою, залишаються у водосховищі;

б) середня глибина водосховища за санітарно-технічними нормами має бути менше 2 м.

Середньорічний обсяг наносів, що приносяться рікою у водосховище, визначимо за такою формулою:

= 50 * 79.5 * 10 6 * (1 / 1.1 + 0.07 / 1.6) / 10 6 = 3776 м 3 / рік (20)

ρ – середньорічна каламутність води в річці, що приймається за даними річки-аналогу рівною 50 г/м 3 ;

Wo - середньорічний обсяг стоку води протягом року дорівнює 79,5 * 10 6 м 3 /год (див. завдання 1);

λ1 і λ2 – об'ємна маса зважених та донних наносів відповідно, приймається λ1 = 1,1 т/м 3 та λ2 = 1,6 т/м 3 ;

αo – величина відношення обсягів зважених та донних наносів у річковій воді, що приймається рівною 0,07.

Мертвий обсяг водосховища, виходячи з терміну його служби та замулення (N), складе:

Wумо = N * Wн = 150 * 3776 = 0,57 * 10 6 м 3

Середня глибина води у водосховищі при рівні мертвого об'єму (УМО), який визначимо за кривою об'ємів W = f(H) за величиною Wумо (рис.3)рівним 22,0 м, складе:

hc = Wумо / ωумо = 0,57 * 10 6 / 0,33 * 10 6 = 1,73 м,

де ωумо - площа дзеркала води у водосховищі при УМО, що визначається по кривій площ ω = f(H) (рис. 3).

Так як середня глибина водосховища за санітарно-технічними нормами не повинна бути менше 2 м, що більше розрахованої по замулення hс = 1,73 м, то приймаємоУМО при глибині води 2 м рівним 22,3 м.

Тоді, за кривими на рис. (рис. 3) встановимо для прийнятої величини УМО Wумо = 0,80 * 10 6 м 3 і ω умо = 0,40 * 10 6 м 2 .

2. За формулами (19) виконаємо воднобалансові розрахунки корисного обсягу водосховища у хронологічній послідовності за місяцями розрахункового року (табл. 2).

Оскільки визначення корисного обсягу водосховища необхідно попередньо задати його величину, то розрахунки виконують методом послідовного наближення. У першому наближенні величину корисного обсягу Wп1 приймаємо рівною різницею між плановою водовіддачею та річковим стоком за період межені (VI - III), тобто. Wп1 = 7,0 млн. м3. Тоді, повний об'єм водосховища визначимо за формулою (18):Wпол = Wнпу = Wумо + Wп = 0.80 + 7.0 = 7,8 млн.м 3.

Обсяг води початку розрахунків Wн1 = Wумо. До кінця розрахунків має відбуватися спрацювання корисного обсягу і Wк = Wумо.

Корисний обсяг водосховища знаходиться за даними розрахункової таблиці, як різниця сум дефіцитів (-) та надлишків стоку (+) (без скидання). Він становив Wп = 6,94 млн. м3.

Якби він не збігся з прийнятим у першому наближенні значенням, то розрахунок слід повторити при новому значенні Wп2, аж до отримання стабільного значення корисного обсягу, що відрізняється від попереднього не більше ніж на 5%. Остаточно приймаємо:Wп = 7,0 млн. м 3 і Wпол = 7,8 млн. м 3 .

3. Розрахунок корисного об'єму води у водосховищіграфоаналітичним методом виконаємо за допомогою інтегральних кривих стоку та віддачі, побудованих на одному кресленні (рис. 2). Для цього проведемо верхню дотичну в точці перегину кривої стоку, паралельну кривій віддачі та знайдемо дефіцит води у водосховищі. Корисний обсяг визначено за графіком як найбільшу вертикальну відстань між цією дотичною та кривою стоку, тобто.Wп = 7,0 млн. м 3 .

Розрахунок корисного обсягу сезонного водосховища (млн. м 3 )

Наближення №1, Wумо= 0,80 млн.м 3 , Wп= 7,0 млн.м 3

МісяцьОб'єм стокуОбсяг віддачіРізниця (Wр% - U)Кінцеве наповнення, WкСкидання
(+)(-)
20,60 12,35 3,71 2,14 1,71 2,07 2,54 1,66 1,28 1,10 0,58 1,28 20,602,33 2,41 2,33 2,41 2,41 2,33 2,41 2,33 2,41 2,41 2,18 2,41 2,3318,27 9,94 1,38 0,130,27 0,70 0,26 0,67 1,13 1,31 1,60 1,13Wн = 0,80 7,80 7,80 7,80 7,53 6,83 6,57 6,70 6,03 4,90 3,59 1,99 Wк = 0,8611,27 9,94 1,38
∑(4-3) ∑(7-3)29,72 0,137,07 7,0722,59

4. За топографічною кривою обсягів (рис.3) визначено позначку НПУ у водосховищі, що відповідає прийнятій величині Wпол.

НПУ = 25,3 м

5.Отметка форсованого підпірного рівня (ФПУ) встановлюється розрахунком, виходячи з сукупності вимог різних споживачів та водокористувачів, гідрологічного режиму та конструктивних особливостей греблі.

Для розрахунків водосховища ФПУ прийнятий, виходячи з допустимого перевищення горизонту води у водосховищі над НПУ - 1,0м.

Тоді, позначкаФПУ становитиме:25,3 + 1,0 =26,3 м

Завдання 8 (ВіВ)

1. Оцінити втрати води з водосховища на випаровування та фільтрацію у ложі, береги та греблю;

2. Визначити максимальні витрати води з водосховища.

Чи не знайшли те, що шукали? Скористайтеся пошуком:

Вимкніть adBlock! і оновіть сторінку (F5)дуже потрібно