Определение емкости водохранилища

Для расчета емкости водохранилища при регулировании стока необходимо определить площади зеркал и объемов при разной глубине наполнения. Для этого строят кривые зависимости между площадями, объемами и уровнями воды.

В курсовой работе расчет объема чаши водохранилища проводится на основании исходных данных задания. В табл. 1 записываются горизонтали чаши водохранилища до отметки НПУ (нормальный подпорный уровень), расстояние между горизонталями по вертикали (равное h=1м) и площади водных зеркал (F), ограниченные этими горизонталями.

Объем самого нижнего слоя воды определяется по формуле:

V₁ = 2/3 h Fн, тыс.м³, (4)

где Fн - площадь водного зеркала, ограниченная горизонталью 101, тыс.м²,

h - расстояние между горизонталями по вертикали, равное 1 м.

Для остальных вышерасположенных слоев воды водохранилища объем подсчитывается по формуле:

V_i = 1/2 h(F_i+F_i+1) тыс.м³, (5)

где F_i и F_i+1 - соответственно площади водного зеркала водохранилища, ограниченные соседними горизонталями, тыс.м².

Объем чаши водохранилища до любой горизонтали состоит из соответствующего числа слоев воды. Например, до горизонтали 100 нет никаких слоев воды и объем чаши будет равен 0. До горизонтали 101 он состоит только из одного слоя воды, заключенного между горизонталями 100 и 101 и будет равен его объему. До горизонтали 102 эта величина будет состоять из объемов слоев между горизонталями 100 и 101 и горизонталями 101 и 102 и т.д.

Таблица 1

Отметки, м	Площадь зеркала, тыс.м^2	Высота слоя, м	Объем слоя, тыс.м^3	Объем водохранилища, тыс.м^3
100 (дно)
			V1
	F1
			Vi
…	…
			Vn
107 (НПУ)	Fn

 

На основании данных 2-й и 5-й колонок табл. 1 вычерчиваются кривые, характеризующие изменение площади водного зеркала (ω=f(z)) и объем чаши пруда (V=f(z)) при его наполнении от отметок (z) (рис.1).

Рисунок 1. Кривые зависимостей площади зеркала и объема водохранилища от отметок уровня воды.

ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСЧЕТЫ

Нижняя часть водохранилища предназначается для осаждения в ней наносов, называется мертвым объемом (V_мо) и сработке не подлежит (рис. 2). Уровень мертвого объема (УМО) - это наинизший уровень в водохранилище. Соответственные площадь водного зеркала и объем мертвого объема (V_мо ) определяется по топографическим кривым исходя из глубины слоя воды мертвого объема по заданию (рис. 1).

Зная нормальный подпорный уровень (НПУ) по топографической кривой (рис. 1) определяем соответствующий ему объем водохранилища при НПУ (V_НПУ) (рис. 2).

Объем воды, заключенный между поверхностями воды на отметках НПУ и УМО, называется полезным объемом (V_плз) (рис. 2). В периоды многоводья он заполняется, а в периоды маловодья срабатывается и определяется как:

V_плз= V_НПУ- V_мо

 

Рисунок 2. Характерные уровни и объемы в водохранилища

 

Катастрофический подпорный уровень (КПУ) (рис. 2) образуется в период пропуска через гидроузел многоводных половодий или паводков, когда с водосборной площади в пруд может поступать большое количество воды. По кривым (рис. 1) определяем катастрофический объем (или объем форсировки V_кат) из условия, что КПУ=НПУ+0,5м.

Полный объем водохранилища определяем по формуле:

V_пол= V_мо+V_плз+V_кат или V_пол=V_НПУ+V_кат (6)

Тогда полезная водоотдача водохранилища составляет:

V_в.о.= V_плз-(V_ф+V_и+V_л) (7)

где V_ф, V_и, V_л – соответственно объемы потерь воды на фильтрацию, испарение и льдообразование.

Объем потерь воды на фильтрацию в почвогрунт ложа водохранилища (V_ф) определяют исходя из гидрогеологического заключения условий фильтрации (по заданию) и принимают равными по прил. 3.

Объем потерь на испарение с водной поверхности водохранилища (V_и) определяют по формуле:

V_и =F_cp h_и, тыс.м³, (8)

где F_ср - средняя площадь водной поверхности водохранилища, тыс.м², равная F_ср= (F_нпу+F_мо)/2;

h_и – слой годового испарения с водной поверхности (по заданию), м;

Потери стока на льдообразование могут встречаться в двух видах: возвратные (или временные) и безвозвратные.

В нашем случае присутствует первый вид потерь, т.к. при сработке водохранилища в зимнее время площадь водного зеркала уменьшается и часть ледяного покрова оседает на берегах и до весны не может быть использована. А лед, который находится на воде, не представляет собой потери, т.к. взамен его может быть использован эквивалентный объем воды, вытесняемый этим льдом из мертвого объема водохранилища.

В случае, когда избытки половодного стока сбрасываются бесполезно через водосбросы, то потери воды на льдообразование являются безвозвратными.

Расчеты выполняются в форме табл. 2.

Таблица 2

Водохозяйственный расчет водохранилища

Показатели	Глубина слоя воды, м	Отметка уровня, м	Площадь водного зеркала, тыс. м^2	Объем воды, тыс. м^3
1. Полный объем водохранилища, Vпол
2. Объем водохранилища при НПУ, VНПУ
3. Мертвый объем водохранилища, Vмо
4. Полезный объем водохранилища, Vплз
5. Отметка дна водохранилища
6. Объем потерь на фильтрацию, Vф	-	-	-
7. Объем потерь на испарение, Vи	-	-	-
8. Полезная водоотдача водохранилища Vв.о.= Vплз-(Vф+Vи)	-	-	-