Годовой сток

    Решение:

    Топографическая (батиграфическая) характеристика представляет собой графическое изображение зависимостей площади водохранилища и его объема от высотных отметок или глубин, соответствующих различным уровням наполнений: V=V (H) - кривая объемов, = (H) - кривая площадей, hср = hср(H) - кривая средних глубин. Определим  эти характеристики путем обработки топографических планов района затопления, причем для каждого проектируемого гидроузла составим характеристики для разных вариантов створов и на основе технико-экономических расчетов выбирим оптимальный вариант.

    Кривую  площадей построим по результатам планиметрирования плана в горизонталях. При этом допускается, что водная поверхность водохранилища горизонтальна, что справедливо для относительно крупных слабопроточных водохранилищ, уклон водной поверхности которых незначителен. Объемы, площади зеркала и уровни, вычисленные при допущении горизонтальности, называются статическими.

Расчет  батиграфичесикх кривых водохранилища.   Таблица №10 
 

 

Батиграфические кривые представлены на рисунке 4. 

    8. Определение минимального  уровня воды УМО.

    Дано: средний многолетний объем годового стока  W_o=5351767,7 м³

    ^ρ₀ –средняя многолетняя мутность воды во входном створе водохранилища.  ^ρ₀=500 г/м³. [2, стр. 293]

    δ-транзитная часть наносов, сбрасываемых из водохранилища  в нижний бьеф. δ=0,3. [2, стр. 293]

    j- средняя плотность донных отложений.= 0,8 т/м³. [2, стр. 293]

    m – количество донных наносов. m=10%.[2, стр. 293]

    Решение: Минимальный уровень воды соответствует уровню мертвого объема УМО. Мертвый объем водохранилища расположен ниже уровня наибольшего возможного опорожнения водохранилища и необходим для его нормальной эксплуатации.

    Мертвый объем определяют из ряда условий:

    а) санитарно-технических;

    б) заиления;

    в) из условий обеспечения командования над оросительными каналами;

    г) из условия напора на ГЭС;

    д) из условия судоходства;

    е) из условия рыбоводства.

   Мертвый объем водохранилища определяем из условий выполнения санитарно технических требований и допустимого срока заиления. По санитарно техническим условиям средняя глубина воды в водохранилище при минимальном его наполнении должна соответствовать не менее 2,5 м. По кривой h_ср =f(H) устанавливаем, что при h_ср =2,5 м. Н_min =86,25 м, при котором объем воды в водохранилище составляет V_min =290 млн. м³. (рисунок 4).

Определим время заиления мертвого объема наносами:

t_з=V_УМО/ V_н.

   Предварительно  принимаем V_УМО= V_min =290 млн. м³. 

Среднегодовой объем отложений наносов в водохранилище вычисляем по формуле:

V_н=(1+m-δ)* ^ρ₀ W_o  /j;

    Подставляя  в эту формулу соответствующие  исходные данные, получаем V_н=2677,6*10³.

    Время заиления t_з=290*10⁶/2677,6*10³=109 лет. Поскольку время заиления мертвого объема превышает допустимый срок службы водохранилища t_сл= 50 лет, следовательно, найденный исходя из санитарно-технических условий мертвый объем уловлетворяет и условиям заиления. Поэтому окончательно принимаем V_УМО=290 млн. м³ и УМО = Н_min =86,25 м. 

    9.Расчет  водохранилища сезонно-годичного  регулирования стока.

    Дано: внутригодовое распределение стока расчетной обеспеченности, полезная отдача (таблица 3); мертвый объем водохранилища V_УМО=290 млн. м³.

    Решение:

    Сущность  сезонного регулирования стока  состоит в накоплении воды в водохранилище в многоводные периоды года с целью покрытия недостатков в притоке над потреблением в маловодные периоды.

    Отличительной особенностью сезонного регулирования является использование стока только в пределах одного водохозяйственного года, причем размер потребления ниже расчетного стока заданной вероятности превышения.

    В прямой задаче находим полезную емкость  водохранилища при известном притоке, плановой отдаче, величинах потерь воды и начальном наполнении. Период, в течение которого происходит заполнение емкости, называется периодом накопления, а периодом частичного или полного опорожнения соответствует сработка. Избытки стока над потреблением сбрасываются без использования на полезные цели в нижний бьеф и называются холостыми сбросами.

    Полезный  объем водохранилища определяем путем сопоставления расчетного стока и полезной отдачи. Расчетный гидрограф, выраженный в объемах месячного стока (млн. м³) – это результат расчета внутригодового распределения стока методом компоновки.

Анализируя данные, замечаем:

1) так как  W года >U года, то достаточно сезонного регулирования стока;

2) избытки (∆b) непрерывно продолжаются с марта по май (2546,45млн³), с октября по декабрь ( 206,64 млн м³ ), недостаток стока (∆d) наблюдается с января по февраль (54,39 млн м³⁾  и  с июня по сентябрь (163,77 млн м³) . Чередование периодов накопления и последующей сработки называется тактом работы водохранилища. В рассматриваем примере. ΔИзб₁>ΔДеф₁, ΔИзб₂ > ΔДеф₂ – двухтактный режим с независимым циклом.

Начало  расчетного водохозяйственного года приходится на момент, когда приток начинает превышать потребление; в нашем случае – с марта месяца.

полезный объем  нашего водохранилища равен большему объему недостатка V_плз=163,77 млн.м³.

Полный объем  водохранилища определим:

V_плн= V_нпу= V_плз+ V_мо= 163,77 + 290 = 453,77 млн.м³. 
 
 
 
 
 
 
 

                                                                                                                  Таблица 11 

 
 
 
 

    10. Определение режима  работы водохранилища  балансовым таблично-цифровым расчетом.

    Дано: батиграфические кривые водохранилища (рисунок 4); внутригодовое распределение стока расчетной обеспеченности, полезная отдача, а также суммарные потери воды из водохранилища на испарение и фильтрацию за каждый месяц (таблица 3); мертвый объем водохранилища V_УМО=290 млн. м³.

    Решение:

    Расчет  производим по месячным интервалам времени  для водохозяйственного года при заданных условиях регулирования.

    Расчет  проходит в два этапа:

    – предварительный (без учета потерь воды на испарение и фильтрацию);

    – окончательный (с учетом последних).

    В графе (6) в 1-й строчке выписываем мертвый объем V_мо=290 млн.м³.

    Далее по ходу времени, т.е. на конец последующего месяца, вычисляем фиктивные наполнения, не ограниченные заданными пределами V_нпу и V_мо в виде V_ф =V_н +(W_p-U).

    Если V_ф≥ V_нпу,, в графе (6) записываем V_нпу; избыточный объем воды V_ф- V_нпу=S направляем на сброс (графа 7).

    Если V_ф< V_нпу и V_ф> V_мо, то V_к= V_ф.

    Если V_н= V_мо, то V_к= V_мо. (V_н – наполнение на начало месяца, V_к– на конец месяца).

    В конце последнего месяца получаем V_к= V_мо.

    Суммарный годовой объем сброса равен разности годовых объемов стока и полезной отдачи.

    Расчет  приведен в таблице № 12.

    По  второму варианту правил регулирования  проводим против хода времени, начиная с последнего месяца водохозяйственного года, ниже которого в графу (8) записываем V_к= V_мо.

    V_н =V_к -(W_p-U).

    Дефициты  стока прибавляем, избытки – вычитаем, сбросы осуществляем при мертвом объеме. При этом выполняются следующие условия:

    1)     если V_н <V_нпу,, то V_к= V_н;

    2)     если V_н >V_нпу, то V_к= V_нпу;

    3)     если V_н >V_мо, то V_к= V_мо, а разность V_мо- V_н= S (имеет место сброс).

    Второй  этап расчета включает определение  потерь.

    Средний объем вычисляется: