Расчет водохранилища сезонного регулирования стока

Курсовая работа

на тему:

"Расчет водохранилища сезонного регулирования стока"

Построение батиграфических и объемных кривых водохранилища

Требуется:

1)
построить профиль сечения водохранилища в створе плотины и продольный профиль дна по линии тальвега (вертикальный: М 1:200
и горизонтальный М 1:10000
) Рис 1.1 Топографический план водохранилища М 1:10000

2) Произвести планиметрирование площадей, ограниченных линиями горизонталей и осью плотины.

3) рассчитать координаты батиграфических и объемных кривых. построить эти кривые.

Площади, ограниченные горизонталями и осью плотины определяем с помощью планиметра.

Вычисление производим по таблице 1.1

Таблица. 1.1 Ведомость определения площадей. Планиметр № 1492
. длина рычага 170 мм

наименование площадей	отсчет. ед.			средняя разность	площадь. м²
	начальный	конечный	разность
1	2	3	4	5	6
квадрат 1*1см (1 * 10 м²)	2370 3378	4378 5385	1008 1007	1005,5	998,57
горизонталь 183 м	3188 3202	3202 3217	14 15	14,5	2370
горизонталь 184 м	3201 3234	3234 3269	33 35	34	12460
горизонталь 185 м	3270 3350	3340 3432	70 82	76	49920
горизонталь 186 м	3500 3660	3658 3819	158 159	158,5	121010
горизонталь 187 м	3820 4000	3998 4178	178 178	178	185690
горизонталь 188 м	4200 4450	4466 4718	266 268	267	340390
горизонталь 189 м	4700 5050	5050 5404	350 354	352	506290
горизонталь 190 м	5400 6000	5966 6570	566 570	568	687070
горизонталь 191 м	6570 7300	7305 8035	735 735	735	930090
горизонталь 192 м	1000 1800	1840 2648	840 848	844	1270970
горизонталь 193 м	2500 3600	3600 4712	1100 1112	1106	1838870

Построение батиграфических и объемных кривых водохранилища.

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 и L = L (H) – кривая критерия литорали.

Определение этих характеристик проводят путем обработки топографических планов района затопления, причем для каждого проектируемого гидроузла составляют характеристики для разных вариантов створов и на основе технико-экономических расчетов выбирают оптимальный вариант.

Кривая площадей строится 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 батиграфических кривых водохранилища:

Для установления зависимости V=V(H) определяют объемы по слоям: ∆ V= ∆ H, где – площади зеркала водохранилища при отметках Нiи Нi+1; объем первого от дна параболоида ∆ V1 = 2/3 * ∆H0-1 .

Объем воды в водохранилище при любой отметке уровня наполнений вычисляется путем последовательного суммирования объемов отдельных слоев, начиная с самой низкой точки, V1 =.

Для построения кривой средних глубин водохранилища hср определяют средние глубины при различных уровнях наполнений, как:

hср = .

Площадь литорали – это площадь мелководья с глубинами 2м и менее. Площадь литорали определяют:

,

где – площадь зеркала водохранилища при отметке уровня Н, м;

–площадь зеркала водохранилища при отметке Н-2 м.

Критерий литорали – это отношение площади литорали к площади зеркала водохранилища при этой же отметке.

.

Таблица. 1.2: Построение батиграфических и объемных кривых водохранилища

Уровень воды Н м	Площадь вод. под Ωiтыс. м²	Разность Уровней воды , ΔН м	Объем воды , тыс. м3.		Средняя глубина hср, м	Литораль
						Площадь ΩL	Критерий LΩ
			ΔVi	VHi
1	2	3	4	5	6	7	8
182,5	0	0,5	0	0	0	0	_
183	2.37		0,79	0,79	0,33	2.37	1
184	12,46	1	7,42	8,21	0,66	10,09	0,81
185	49,92		31,19	38,61	0,77	37,46	0,75
186	121,01	1	85,47	116,66	0,96	71,09	0,59
187	185,69		153,35	238,82	1,29	64,68	0,35
188	340,39	1	263,04	416,39	1,22	154,70	0,45
189	506,29		423,34	686,38	1,36	165,90	0,33
190	687,07	1	596,68	1020,02	1,49	180,78	0,26
191	930,09		808,58	1405,26	1,51	243,02	0,26
192	1270,97	1	1100,53	1909,11	1,50	340,88	0,27
193	1838,87		1554,92	2665,65	1,45	567,90	0,31

Теперь по этим данным необходимо построить батиграфические и объемные кривые водохранилища.

Расчет потерь воды из водохранилища

Дано:

1) местоположение водохранилища – пос. Алатырь: ,.

2) Площадь водохранилища: Ω =

3) Средняя глубина: 1,51 м

4) Гидрологические условия ложа водохранилища: средние

5) Расчетная обеспеченность осадков:

6) Коэффициент вариации осадков:

7) Коэффициент асимметрии:

8) Внутригодовое распределение среднемноголетнего слоя осадков:

Таблица

Месяц	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	год
Осадки мм	32	45	44	40	53	63	72	64	56	57	56	37	657

Таблица

направление	с	св	в	юв	ю	юз	з	сз
Повторяемость %	15	9	10	11	7	11	18	19

Требуется:

1) вычислить объем потерь воды из водохранилища на фильтрацию и дополнительное испарение

2) построить график суммарных потерь воды из водохранилища

Решение:

2.1 Определение потерь на фильтрацию:

слой потерь на фильтрацию при хороших гидрологических условиях принимается приближенно равным 60 мм/мес

2.2 Определение среднемноголетнего слоя испарений с поверхности водохранилища:

вычисление среднемноголетнего испарения с поверхности малых водоемов определяется с использованием карты и вычисляется по форуле:

,[1] где:

- среднемноголетнее испарение с эталонного бассейна площадью

по карте изолиний в справочнике [1] для данных координат

- поправочный коэффициент на глубину водоема

- поправочный коэффициент на защищенность водоема от ветра растительностью, строениями, крутыми берегами и другими препятствиями

- nкоэффициент на площадь водоема,

что бы найти , необходимо найти среднюю длину разгона ветра Lср. Для этого необходимо построить топографический план водоема, взяв за основу самую большую горизонталь.

На плане показать участки побережья с различной высотой препятствий. В данном случае это 4 участка. Нанести розу ветров, выбрав масштаб повторяемости. На само водохранилище необходимо нанести сетку румбов (произвольно)

- высота препятствий. рассчитывается как средневзвешенная по периметру водоема.

=7,42

для определения Lср вычислим среднюю длину разгона воздуха по румбам:

Для всей акватории водоема средняя длина разгона вычисляется по формуле:

где: L– средняя длина разгона по соответствующим румбам в метрах

N– повторяемость ветра по направлениям % (из таблицы)

=671 м

Таким образом:

По таблице:

Что бы получить точное значение для данного водохранилища, необходимо применить интерполяцию , используя таблицу, находящуюся в справочнике .

- формула линейной интерполяции

Таблица

	0,01	0,03
	0,96	0,89

Интерполяцией получаем:

находим по таблице в справочнике[1].

В зависимости от площади водохранилища учитывается следующее:

Для водоемов, имеющих округлую или квадратную форму берется фактическая площадь водного зеркала.

Для водоемов неправильной формы применяется условная площадь, которая вычисляется как площадь круга с диаметром, соответствующим средней длине разгона воздушного потока над водоемом. В данном случае мы имеем водоем неправильной формы, поэтому:

,

теперь с помощью интерполяции определяем :

Таблица

Площадь	2,00	5,00
	1,23	1,26

теперь мы можем рассчитать , и занести её в таблицу.

Определение слоя испарения расчетной обеспеченности рассчитанная в пункте 2.2 средняя величина испарения с водной поверхности её превышение

вероятность такого превышения (обеспеченности) при сезонном регулировании стока принимается как дополнение до 100% обеспеченности осадков

обеспеченность испарения

Определение осадков расчетной обеспеченности осадки расчетной обеспеченности определяем по формуле:

где: модульный коэффициент (ордината кривой обеспеченности, взятая из прак

тикума[1], а норма осадков в мм

с помощью интерполяции получаем

Определение слоя дополнительного испарения.

Рассчитывается как разность , при этом отрицательные значения в расчет не принимаются

Определение суммарного слоя потерь на дополнительное испарение и фильтрацию.

Суммарный слой потерь рассчитывается , как сумма

Объем потерь при рассчитывается как

Таблица 2.1 Вычисление суммарного слоя потерь водохранилища.

месяц	Слой потерь на фильтрацию Ф мм.	Слой испарения		Слой осадков		Слой дополн. испар.	Сум- марный слой потерь	Объем потерь
						мм	П,мм
		Ев, %	Ере, мм	мм,Х	Х рх
1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	60	_	_	32	24	_	60	64
2	60	_	_	45	34	_	60	64
3	60	_	_	44	34	_	60	64
4	60	6	23	40	29	_	60	64
5	60	14	53	53	41	12	72	77
6	60	20	76	63	48	28	88	94
7	60	21	72	72	54	18	78	83
28	60	19	72	64	48	24	84	89
9	60	12	44	56	42	2	62	66
10	60	6	23	57	43	_	60	64
11	60	2	8	56	43	_	60	64
12	60	_	_	37	28	_	60	64

Определение мертвого объема водохранилища из условного выполнения допустимого срока заиления

Исходные данные:

1)Площадь водосбора водохранилища :

2)Расчетный срок заиления – 25 лет

Порядок расчета:

определение среднего многолетнего годового стока воды (норма стока) в створе плотины

При отсутствии фактических наблюдений норму годового стока определяют по карте изолиний

Для работы проектируемого водохранилища модуль стока

Расход воды

Объем годового стока

Определение объема и стока заиления водохранилища:

где:

-объем годового стока

-плотность отложений

За 25 лет водохранилище наполнится объемом наносов равным

На батиграфической кривой этот объем соответствует отметке 184 м.

и равен объему .

Определение полезного и полного объемов воды, режима сезонного регулирования стока таблично – цифровым балансовым методом

Исходные данные:

1) батиграфические кривые

2)норма годового стока

3)годовой сток расчетной обеспеченности

4)годовая отдача

5)график суммарных потерь воды из водохранилища

6)мертвый объем водохранилища =

Требуется:

1)вычислить полезные и полные объемы воды

2)определить наполнение водохранилища и сбросы излишков воды без учета потерь

3)найти объемы воды (полезный, полный , наполнения)

Порядок выполнения:

Сопоставляя расчетный сток и плановую полезную отдачу Uза каждый месяц и за год устанавливают, что сезонное регулирование необходимо, так как полезная отдача превышает расчетный сток, и возможно, поскольку суммарный годовой сток расчетной обеспеченности превышает годовую отдачу.

За начало водохозяйственного года принимают апрель. Данные о расчетном стоке и плановой отдаче заносят в графы 2 и 3 таблицы 4.1

Сопоставляя помесячно сток и отдачу вычисляют избытки и недостатки и заносят их в графы 4 и 5 .

По этим данным строят график притока и отдачи водохранилища и определяют режим его работы. В нашем случае режим работы водохранилища – двухтактный.

Рассмотрим два предельных варианта регулирования водохранилища: по первому варианту водохранилище заполняется за счет его первых избытков и только после этого избытки сбрасываются через специальные сооружения. Расчет ведется по ходу времени, вычисляя наполнения и сбросы на конец каждого месяца. Конечные наполнения ограничиваются емкостями. Вычисления начинаются с месяцами, следующими за моментом опорожнения водохранилища до уровня мертвого объема. В нашем случае – с конца марта. Эти данные заносят в графы 6 и 7. При расчетах используют уравнение баланса воды, которое может быть в виде: ,

где:

- уравнение баланса воды без учета потерь.

-объем сброса воды за соответствующий месяц

-фиктивное наполнение (не ограниченное объемами Vнпу и Vмо.)

По второму варианту вначале производят холостые сбросы при УМО. Расчет ведется с конца водохозяйственного года. Дефициты суммируются, а избытки вычитаются. Полученные данные заносим в графы 8 и 9 таблицы При расчетах используют уравнение баланса воды, которое может быть в виде: ,

Окончательный этап – расчет потерь. Принимаем, что водохранилище будет работать по второму варианту регулирования. Вычислим средний объем воды в водохранилище за каждый месяц при принятом варианте объема (графа 10). По объемной кривой находим среднюю площадь водного зеркала (графа 11). Вычисляем полезный и полный объем водохранилища, а так же наполнения и сбросы но с учетом потерь . Вычисляем полную отдачу воды по формуле (13 графа).

Строим совмещенный график притока и отдачи водохранилища но уже с учетом потерь воды при работе водохранилища по второму варианту.

По графику суммарных потерь определяем объемы потерь за каждый месяц

Что бы рассчитать - нужно знать W0 из 3го раздела и

Что бы найти - нужно знать модульный коэффициент по приложению практикума [1] (находим по карте (коэффициент вариации среднемноголетнего годового стока. В нашем случае он равен 0.47)

Интерполяцией получаем коэффициент, равный 0.640, и рассчитываем

Сток

мес	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	4,00	4,10	4,90	22,80	17,5	5,80	4,30	5,00	10,8	11,3	4,8	4,7

Плановая полезная отдача

мес	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
	6,67	6,67	6,67	10,00	10,00	10,00	10,00	10,00	10,00	6,67	6,67	6,65

исходя из этих величин можно вычислить суммарный объем сброса:

далее эти величины необходимо распределить мо месяцам.

в исходных данных даны их распределения в процентном соотношении. Что бы узнать, сколько стока и плановой полезной отдачи приходится на каждый месяц – нужно перевести выше полученные объемы в проценты и занести в таблицу 4.1

полезный и полный обьемы без учета потерь

полезный и полный обьемы с учетом потерь

правильность расчетов проверяют по формуле:

это меньше 5%, значит расчет можно закончить.

Таблица 4.1: расчет водохранилища сезонного регулирования

месяц	расчет ный сток	Плановая отдача	Наполнение без учета потерь						Расчет потерь				Наполнение с учетом потерь
+			-	1 вар		2 вар		Сред ний объем			сток минус отдача и потери		1 и 2 варианты
											+	-
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 год	3315 2545 843 625 727 1570 1643 698 683 582 596 713 14541	1136 1136 1136 1136 1136 1136 758 758 758 758 758 758 11360	2179 1409 434 885 ___	293 511 409 60 75 176 162 45	8,21 2297,2 1789,2 1083,2 470,2 1128.5 1303.5 1010.5 611.5 283.5 41.5 14848	430	41.5 712.5 2339.5 2641.5 1819.5 1090.5 1128.5 1303.5 1010.5 611.5 283.5 41.5 14848	986	41.5 571.5 2902.5 2641.5 1819.5 1090.5 1128.5 1303.5 1010.5 611.5 283.5 41.5 16488	20 40 50 45 39 34 37 35 33.5 29 26 20	30 50 70 65 49 30 28 39 29.5 35 34 30	1421 1441 1461 1456 1439 1421 968 967 957.5 967 966 958	1597 380___ 10 433___	714 887 778___ 332 322.5 434 362 268___	41.5 820 3178 2464 1577 988 998 1428 1105 671.5 309.5 41.5 16407	818

батиграфический водохранилище сток вода

Список использованной литературы

1) Практикум по гидрологии, гидрометрии и регулированию стока авторы: Е.Е. Овчаров, Н.Н. Захаровская, И.В Прошляков, А.М.Суконкин, В.В. Ильинич. 1988г. 223стр.

2)Гидрология, гидрометрия и регулирование стока авторы: Г.В. Железняков, Т.А. Неговская, Е.Е. Овчаров. 1984г. 431стр.