Построение графика работы водохранилища
В разделе приводится методика расчетов: потерь воды из водохранилища на испарение, фильтрацию и льдообразование; определение полезного и полного объемов с учетом потерь воды; построение графика работы водохранилища; определение сопряженных характеристик водохранилища и показателей регулирования стока.
4.1 Расчет потерь воды из водохранилища 4.1.1 Потери воды на испарение В расчетах учитывается дополнительное испарение как разницу между испарением с поверхности водохранилища Ев и с поверхности суши до создания водохранилища Ес. 1. Среднегодовой слой испарения заданной обеспеченности с поверхности зеркала водохранилища за безледоставный период определяется по формуле: Ев = К100-р ∙ Е20 ∙ Кн ∙ Кз ∙ Кω (34)
где К100-р – модульный коэффициент, соответствующий заданной обеспеченности (100-р) испарения при обеспеченности осадков р = 95%. Для условий Беларуси допускается принимать К100-р = К5% = 1,20; Е20 – слой среднемноголетнего испарения с бассейна-эталона площадью 20 м2, для условий Беларуси 500-550 мм в год (за безледоставный период); Кн – поправочный коэффициент на глубину водоема (принимается из таблицы 7;
Таблица 7 – Поправочные коэффициенты на глубину водоема
Глубину водохранилища находят по морфометрической кривой объемов водохранилища при Vплн = Vмо + Vплз/2 (35)
Кω – поправочный коэффициент на площадь зеркала водохранилища, принимаемый из таблицы 8.
Таблица 8 – Поправочные коэффициенты на площадь водоема
Площадь водохранилища определяют по морфометрической кривой площадей водохранилища при том же объеме Vплн. По формуле (35) найдем глубину водохранилища
Vплн =47,4+ 142,205 млн. м3
По морфометрической кривой получим: Vплн=142,205 млн. м3; Ωср=63,4 км2.Найдем среднюю глубину водохранилища:
h
Поправочный коэффициент на глубину водоема примем равный Кн= 0,99 Поправочный коэффициент на площадь зеркала водохранилища примем равный Кω=1,32. По формуле (34) определим среднегодовой слой испарения заданной обеспеченности с поверхности зеркала водохранилища за безледоставный период Ев = 1,20∙ 540 ∙0,99 ∙ 0,85 ∙ 1,32=719,79 мм
2. Слой испарения с поверхности водоема за месяц Евi принимают как часть испарения за год Ев в соответствии с его внутригодовым распределением согласно таблицы 9.
Таблица 9 – Испарение с поверхности малых водоемов по месяцам (в процентах от годового слоя Ев за безледоставный период)
Рассчитываем испарение с поверхности водоема по месяцам Ев IV=719,79∙0,05=35,99 мм Ев V=107,969 мм Ев VI=143,958 мм Ев VII=151,156 мм Ев VIII=136,76 мм Ев IX=86,375 мм Ев X=43,187 мм
3. Расчетный слой испарения с поверхности суши до затопления речной долины водохранилищем за каждый месяц Есi находят по формуле:
Есi = Кр∙Х (1–αс)/12 (36)
где Кр – модульный коэффициент слоя осадков в засушливом году с расчетной обеспеченностью 95%, принимают Кр = К95% = 0,75; Х – среднемноголетний слой осадков, принимается для условий Беларуси в диапазоне Х =600–750 мм в год; αс – коэффициент стока со склонов речной долины, принимается равным при средних условиях: для весны – 0,5; для лета – 0,2; для осени – 0,3. По формуле (36) рассчитываем расчетный слой испарения с поверхности суши до затопления речной долины водохранилищем за каждый месяц Есi Для весны (апрель-май) Ес IV-V=0,75∙700∙ мм Для лета (июнь-август) ЕсVI-VIII =0,75∙700∙ мм Для осени (сентябрь-ноябрь) Ес IX-XI =0,75∙700∙ мм 4. Дополнительное испарение за каждый месяц определяют как разницу испарения с поверхности водохранилища и с поверхности суши до создания водохранилища: Едi = Евi – Есi (37) Подставим значения в формулу (37) ЕдIV=35,99-21,875=14,115 мм ЕдV=107,969-21,875=86,096 мм ЕдVI=143,958-35=108,958 мм Ед VII=151,156-35=116,156 мм Ед VIII=136,76-35=101,76 мм Ед IX=86,375-30,625=55,75 мм Ед X=43,187-30,625=12,562 мм Ед XI=14,396-30,625= -16,229 мм –не учитываем, т.е. принимаем равным нулю.
Vисп i = Едi ∙ Ωср i ∙10-3 (38)
где Ωср i – средняя за каждый месяц площадь зеркала водохранилища, которую находят по морфометрической кривой. Значения средней площади зеркала за каждый месяц можно определить по формуле: Ωср i = 0,5(Ωн i – Ωк i) (39)
где Ωн i – площадь зеркала в начале i-го месяца, равная площади зеркала в конце предшествующего месяца; Ωк i – площадь зеркала в конце i-го месяца, соответствующая объему (отдаче) в конце данного месяца Vкi . Определим среднюю площадь зеркала за каждый месяц по формуле(39)
Ωср i = км2 Определим объем испарения за каждый месяц по формуле (38)
Vисп VI= 14,115∙ 61,25∙10-3=0,865 млн. м3,
Сводим рассчитанные величины в таблицу 10.
Таблица 10
Потери воды из водохранилища происходят по следующим причинам: - утечки через ложе и борта водохранилища; - утечки через тело и основания подпорных гидротехнических сооружений гидроузла, образующих водохранилище. Суммарные потери на фильтрацию за каждый месяц выражается некоторым объемом воды Vф, принимаемый как долю среднего за каждый месяц объема водохранилища Vср.i, включающего регулирующую емкость и мертвый объем. Средний объем воды за каждый месяц Vср.i получают как среднее значение из регулирующих объемов на начало и конец месяца с учетом мертвого объема Vмо: Vср.i = 0,5(Vнi + Vкi) + Vмо (39)
Определим средний объем воды за месяц
Vср.i = 0,5∙(0+87,26)+ 47,4=91,03 млн. м3
Для оценки значения общего объема фильтрационных потерь Vф следует учитывать приводимые далее рекомендации: - в хороших гидрогеологических условиях (практически водонепроницаемые грунты в основании ложа водохранилища) объем потерь на фильтрацию за месяц рекомендуется принимать в пределах (0,5–1,0)% от среднего объема в этом месяце; - в средних условиях – в пределах (1,0–1,5)% Vср.i; - в плохих условиях: Vфi = (1,5–3,0)% Vср.i; Учитывая, что во втором и третьем случае при проектировании водохранилища предусматриваются противофильтрационные мероприятия,принимаем Vфi = (0,5–1,0)% Vср.i (40)
Вычислим фильтрационные потери по формуле(40)
Vфi = 91,03 ∙0,008=0,7282 млн. м3
4.1.3 Потери на льдообразование Данный вид потерь необходимо учитывать в те периоды водохозяйственного цикла регулирования стока, когда процесс льдообразования протекает одновременно со сработкой воды из водохранилища, при этом уровень воды в водохранилище понижается, и часть льда оседает на береговых частях ложа. Для водохранилищ сезонного регулирования эти потери имеют место в самый напряженный период зимней межени, уменьшая полезные объемы воды. Поэтому этот вид потерь следует обязательно учитывать в расчетах. Объем воды на льдообразование за i-й месяц Vлi составляет:
где (Ωнi – Ωкi)– разность площадей зеркала водохранилища в начале и конце i-го месяца в период ледостава, км2. Если (Ωнi – Ωкi) < 0, т.е. имеет место подъем уровня воды в водохранилище, то потери в этом месяце не учитываются; hл – толщина льда в конце i-го месяца, определяется по формуле:
hл i = 0,11√∑t0 (42) ∑t0 – модуль суммы среднемесячных отрицательных температур воздуха с начала ледостава по i-й месяц включительно, значения t0 приведены для верховья Днепра в таблице 11.
Таблица 11 – Среднемесячные температуры воздуха в период льдообразования, 0С
ρл – относительная плотность льда, в расчетах принять ρл = 0,916; Kл – коэффициент постепенности нарастания льда за период сработки воды, принять равным 0,65. Приведен пример расчета по формулам (41) и (42) для декабря месяца (верховье Днепра)
Определив общие потери воды из водохранилища, результаты расчетов сводят в таблицу 12.
Таблица 12 – Потери воды из водохранилища
Vпот.i = Vисп.i + Vф.i + Vл. i (43)
Определим суммарные потери воды из водохранилища за каждый месяц по формуле (43) Vпот.i = 0,865 + 1,4867=2,3517 млн.м3 Потери за год Vпот= ∑ Vпот.i (44)
Тогда потери за год
Vпот=60,3489 млн.м3
Далее устанавливают величину различных видов потерь в процентах от полезного объема (α, %):
αисп = (Vисп / Vплз)·100%; (45) αф = (Vф / Vплз)·100%; (46) αл = (Vл / Vплз)·100%; (47) α∑ = αисп + αф + αл (48) или α∑ = (Vпот / Vплз)·100%. (49) Определим эти величины αисп %=0,4562 % αф %=0,7841% αл %=0,4758 %
Все расчеты сведем в таблицу 13
По формуле (49) α∑ %=31,8 %
Расчет производится балансовым таблично-цифровым способом. Все результаты сводятся в таблицу 14.
Таблица 14 – Расчет объема водохранилища с учетом потерь воды
Полагая, что строительство водохранилища может осуществляться в расчетном маловодном году, при этом расчетный сток заполняет его мертвый объем. В этом случае объем воды в конце маловодного месяца принимается равным мертвому объему Vмо. Начиная с этого месяца, ходом «снизу вверх» последовательно прибавляются дефициты, которые суммируются и получается полезный, т.е. полный объем с учетом потерь и мертвого объема. Расчет наполнения водохранилища производится ходом «сверху вниз», заканчивая последним месяцем многоводного периода. Излишки воды направляются на холостой сброс. Правильность вычислений контролируют по уравнению водного баланса за год: Wр – U – Vпот – Vсб = 0 (50)
По формуле вычисляем:
475,93-363,6-60,3489-51,9811=0
По данным таблично-цифрового расчета, сведенного в таблицу 4.6, строится график работы водохранилища. По горизонтальной оси откладываем месяцы в хронологической последовательности от того, который принят за начало годичного водохозяйственного цикла, а по вертикальной оси – объемы наполнения водохранилища на конец каждого месяца с учетом потерь.
Рассчитанные с учетом потерь воды из водохранилища значения объемов Vплз, Vплн, Vмо нанесем на морфометрическую кривую объемов водохранилища и установим сопряженные характеристики: - отметку нормального подпорного уровня (НПУ), соответствующую полному объему водохранилища Vплн;
НПУ=126,1 м;
- площадь зеркала водохранилища при данной отметке ΩНПУ;
ΩНПУ=63,4 км2;
- среднюю глубину при НПУ:
hср. НПУ = Vплн/ΩНПУ (51) Вычислим hср. НПУ м - отметку уровня мертвого объема (УМО);
УМО=123,2 м;
- площадь зеркала ΩУМО при УМО;
ΩУМО=29,3 км2;
- среднюю глубину при УМО:
hср. МО = Vмо/ΩУМО (52) Вычислим hср. МО= м;
Далее определяем глубину призмы сработки:
hсраб = НПУ – УМО (53)
hсраб=126,1 -123,2 =2,9 м
После этого определяем следующие показатели регулирования стока: - коэффициент регулирующей емкости β, представляющий собой отношение полезного объема водохранилища к среднему объему годового стока: β = Vплз/Wo (54) где Wo = 31,54Qгод Вычислим по формуле (54)
β ;
- коэффициент зарегулированной отдачи α – отношение годовой суммарной потребности в воде к среднему объему годового стока:
α = U/ Wo (55)
Подставим в формулу (56)
α ; - удельное затопление ωуд на 1 млн. м3 увеличения регулирующей емкости – отношение площади зеркала воды при НПУ к полезному объему:
ωуд = ΩНПУ/Vплз (56)
Вычислим по формуле (56)
ωуд 0,334 км2 на 1 млн. м3;
- удельное затопление на 1 м3/с прироста зарегулированных расходов:
ωуд1 = ΩНПУ/Qгод. потр (57)
где Qгод. потр = U / 31,54, м3/с
Подставим в формулу (57)
ωуд1 5,5 км2 на 1 м3/с
Популярное: Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... Почему люди поддаются рекламе?: Только не надо искать ответы в качестве или количестве рекламы... Как выбрать специалиста по управлению гостиницей: Понятно, что управление гостиницей невозможно без специальных знаний. Соответственно, важна квалификация... Почему стероиды повышают давление?: Основных причин три... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (669)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |