Водохранилище сезонного регулирования и водоотводящий канал

Эту кривую совместим на одном графике с эмпирической кривой и визуально оценим степень согласования.

 

1.6 Определение среднеквадратической погрешности расчета параметров кривой обеспеченности 
 Относительную среднеквадратичную погрешность расчета параметров кривой обеспеченности определяют по выражениям:

• для среднего значения

                                 (1.10)

.

 

• для коэффициента C_v

                         (1.11)

.

 

2. Определение суммарных потребностей в воде и притоков воды;

построение гидрографа среднемесячных расходов и водопотребления.

 

1. Определение потребностей в воде, построение гидрографа

водопотребления

Исходные данные для установления потребностей в воде отражают суммарные  потребности в воде для различных  целей (водоснабжения, мелиорации, рыбного  хозяйства и др.). Проверим, достаточны ли заданные пропуски в нижний бьеф для обеспечения требований охраны природы.

В условиях РБ необходимо, чтобы  расходы воды в реках не опускались ниже минимально допустимых :

                               (2.1)

где                 ;

 – минимальные среднемесячные расходы в году 95% – ной обеспеченности отдельно для летне–осеннего и зимнего периодов.

                                        (2.2)

где модуль стока минимальный  месячный для летне-осенней и  зимней межени равен соответственно и

.

Коэффициенты вариации и  асимметрии для летне-осеннего периода  равны соответственно ; для зимнего периода - .

Рассчитаем  и соответственно для летне-осеннего и зимнего периодов:

1. летне-осенний ():

т.е. .

Таким образом, используя  приложение 2, с помощью интерполяции определим значение коэффициента :

.

 

 

 

2. Зимний (:

т.е. .

Используя приложение 2, с  помощью интерполяции определим  значение коэффициента :

.

 

 

 

Данные о необходимых  расходах воды во все месяцы занесем  в соответствующие графы 2,3,4 таблицы 2.1. В графу 5 занесем расчетные  значения потребностей в нижнем бьефе (большие из указанных для каждого  месяца в графах 3 и 4). Суммарные потребности  (суммы граф 2 и 5) в графе 6 выражают в м³/с, а затем переводят в объемы, млн.м³ (графа 7). Продолжительность соответствующих месяцев составляет 2,68; 2,42 и 2,59 млн.с. (в зависимости от числа суток в месяце). На основании таблицы 2.1 строим гидрограф водопотребления (рис. 2.1).

 

 

Таблица 2.1.                                     Определение потребностей в воде
Месяц	Утилитарные потребности в воде, м3/с		Попуск в нижний бьеф для целей  охраны природы, Qmin.доп., м3/м	Расчетный попуск в НБ, Qнб.р., м3/с	Суммарные потребности в воде
	Забор из верхнего бьефа, Qвб	Попуск в нижний бьеф, Qнб			Гр.2+Гр.5, Qi, м3/с	Ui, млн. м3
1	2	3	4	5	6	7
III	2,40	1,60	1,397	1,60	4,00	10,720
IV	4,80	3,00	0,954	3,00	7,80	20,202
V	4,80	3,00	0,954	3,00	7,80	20,904
VI	4,80	3,00	0,954	3,00	7,80	20,202
VII	4,80	3,00	0,954	3,00	7,80	20,904
VIII	4,80	3,00	0,954	3,00	7,80	20,904
IX	4,80	3,00	0,954	3,00	7,80	20,202
X	4,80	3,00	0,954	3,00	7,80	20,904
XI	2,40	1,60	1,397	1,60	4,00	10,360
XII	2,40	1,60	1,397	1,60	4,00	10,720
I	2,40	1,60	1,397	1,60	4,00	10,720
II	2,40	1,60	1,397	1,60	4,00	10,254
						196,996

 

 

2. Расчет среднемесячных расходов воды, построение гидрографа

притока

Полагая, что среди водопотребителей имеются принадлежащие к I категории надежности, в качестве расчетной принимаем приточность маловодного года 95% обеспеченности. Средний для такого года расход находят по аналитической кривой обеспеченности годового стока:

 

Объем стока за расчетный  маловодный год определяют по выражению:

 

где 31,54 – продолжительность  года, млн.с.

Сопоставление этой величины с суммарными потребностями в  воде (см. табл. 2.1) показывает возможность  обеспечения их водными ресурсами. Если суммарные потребности U меньше стока расчетного маловодного года W_год.95 (198,880 млн.м³ <589,483 млн.м³), то регулирование стока обеспечивают созданием водохранилища сезонного регулирования.

Для построения гидрографа притока необходимо заполнить табл. 2.2.

Расчет будем вести  по водохозяйственному году, за начало которого принимаем март – начало многоводного сезона. Для заполнения гр.2 используем типовое внутригодовое  распределение стока. Из него в гр.2 перенесем относительные значения месячного стока w_мес.i (в %), а затем в гр.3 занесем абсолютные значения, которые вычислим по выражению:

                             (2.4)

Т.к. есть совпадение сумм месячных значений за год соответственно со 100 % и W_год.95 , то следует сделать вывод о том, что вычисления произведены верно.

Для нахождения среднемесячных расходов запишем в гр.4 количество секунд в соответствующем месяце, а затем по формуле  найдем среднемесячный расход . По значениям среднемесячного расхода построим гидрограф притока (рис. 2.1), который совместим на одном графике с гидрографом водопотребления.

 

Таблица 2.2    Среднемесячные расходы воды в реке в маловодный год при р=95%
	Месяц	Месячный сток от годового стока  заданной обеспеченности, Wмес.i, %	Объем стока за месяц, Wмес.i, млн.м3	Количество секунд в месяце ti, млн.с.	Среднемесяный расход Qср.мес., м3/с
	1	2	3	4	5
	III	18,6	109,644	2,68	40,912
	IV	55,7	328,342	2,59	126,773
	V	6,4	37,727	2,68	14,077
	VI	3,2	18,863	2,59	7,283
	VII	1,4	8,253	2,68	3,079
	VII	0,7	4,126	2,68	1,540
	IX	1,0	5,895	2,59	2,276
	X	2,9	17,095	2,68	6,379
	XI	4,4	25,937	2,59	10,014
	XII	3,1	18,274	2,68	6,819
	I	1,6	9,432	2,68	3,519
	II	1,0	5,895	2,42	2,436
		100	589,483	31,54	18,759

 

Рис. 2.1 «Гидрограф среднемесячных расходов притока и потребления  воды»

 

3. Расчет сезонного регулирования стока без учета потерь воды.

 

1. Расчет и построение морфометрических (батиграфических)

кривых водохранилища.

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

Для построения данных кривых заполним таблицу 3.1.

 

Таблица 3.1 Координаты кривых объемов и площадей водохранилища.

Отметка уровня водохранилища Hi, м	Площадь зеркала Wi, км2	Средняя площадь зеркала Wср.i, км2	Высота слоя DНi, м	Объем слоя DVi, млн м3	Объем водохранилища V, млн.м3
1	2	3	4	5	6
117,5	0,0				0
		0,693	2,5	1,733
120,0	1,04				1,733
		8,050	2,5	20,125
122,5	18,7				21,858
		33,267	2,5	83,168
125,0	50,4				105,026
		62,294	2,5	155,735
127,5	75,0				260,761
		100,327	2,5	250,818
130,0	128,0				511,579

 

 

Послойно определим объемы воды между смежными горизонталями.

Объем слоя DV_i (графа 5):

                                 (3.1)

где – средняя площадь зеркала воды между смежными горизонталями, км².

Высоту слоя воды (графа 4) определяют как разность между отметками (графа 1) соседних горизонталей:

Объем первого придонного слоя речной долины DV₁ определяют по формуле усеченного параболоида:

                               (3.2)

 

где соответственно

Для остальных горизонталей значения (графа 3) вычисляют по формуле усеченной пирамиды:

                         (3.3)

 

 

 

 

Объемы слоев воды DV_i между смежными горизонталями равны соответственно:

 

 

 

 

Последовательно суммируя объемы слоев воды DV_i, получим объемы V_i (графа 6), вмещаемые в чаше будущего водохранилища ниже горизонталей с отметками Н_i. Для первой горизонтали V₁=DV₁=1,733 млн.м³, а для последующих:

                                                            (3.4)

 

 

 

 

 

 

Полный объем воды, находящийся  ниже отметки верхней горизонтали  последнего слоя, равен сумме всех частных объемов, расположенных  ниже этого уровня:

 

 

РИСУНОК 3.1 

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

Определение параметров водохранилища  можно вести 2 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, их рекомендуется вести по форме  таблицы 3.2. Расчет годового регулирования  стока удобно проводить по водохозяйственному году, за начало которого принимаем  начало многоводного сезона. Данные о  расчетном стоке W_p=W_мес, отдаче U занесем в хронологической последовательности из таблиц 2.2 и 2.1 в графы 2 и 3 таблицы 3.2.

Сопоставим помесячно  сток и отдачу и вычислим избытки  W_изб.=( W_p –U) и дефициты W_д= -(W_p –U) и запишем их соответственно в графы 4 и 5 таблицы 3.2.

Расчет полезного объема V_плз выполним следующим образом. Вначале выберем месяц на исходе межени (обычно февраль или иногда октябрь), в конце которого можно полностью (до нуля) сработать воду в пределах полезной емкости. Затем, начиная с этого месяца, последовательно прибавим значения дефицитов (ходом «снизу вверх») и определим объем воды, который может покрыть все дефициты до конца межени. Этот объем воды, представляющий наибольшую сумму дефицитов, и является полезным объемом водохранилища V_плз  (без учета потерь).