Довготривалі види регулювання стоку

Сезонне регулювання стоку

Сезонне регулювання стоку полягає у перерозподілі стоку води в річці на протязі сезону або року. Тому таке регулювання інколи називають річним (рис. 20).

Рис.20. Сезонне регулювання стоку: а - на рівномірну віддачу; б - на нерівномірну віддачу

 

При сезонному регулюванні стоку накопичення запасів води в водосховищах проводиться в багатоводні періоди і сезони, а в маловодні періоди, коли навіть всього стоку річки не буде вистачати для покриття дефіциту в стоці, додатково використовуються резерви води накопичені у водосховищі.

Сезонне регулювання стоку використовують тоді, коли сумарний приплив маловодного року розрахункової забезпеченості перевищує сумарне споживання брутто (W_P>∑q_бр), але в окремі інтервали споживання перевищує стік річки.

Багаторічне регулювання стоку

При цьому виді регулювання проводиться перерозподіл стоку з багатоводних періодів і років у маловодні. Багаторічне регулювання стоку - найвища і найповніша ступінь регулювання стоку, для такого регулювання потрібні водосховища великої місткості. Межа багаторічного регулювання - це повне вирівнювання коливань стоку.

Змішане регулювання стоку

Це регулювання використовується для одночасного регулювання стоку періодів різної тривалості одним водосховищем. Тут можливе застосування двох суміжних видів регулювання стоку. Так, поряд із сезонним можна передбачити багаторічне регулювання, а поряд із тижневим - добове.

За ступенем регулювання стоку розділяють повне й неповне регулювання стоку. При повному регулюванні стоку використовується весь стік річки і водосховище працює без скидів.

При неповному регулюванні стоку використовується лише частина стоку річки, а друга частина пропускається транзитом через водосховище.

Неповне регулювання стоку відбувається тоді, коли сумарний об'єм притоку більший за сумарний об'єм водоспоживання, або коли місткість водосховища недостатня для повного зарегулювання стоку відповідно до споживання.

 

Водосховища

Типи, параметри та характеристики водосховищ

Під водосховищем розуміють будь-який достатньо великий резервуар, в якому тимчасово накопичується вода для наступного її використання.

Типи водосховищ:

1. Закриті наземні та підземні резервуари. Вони бувають цегляні, бетонні та металеві і використовуються, в основному, в системі водопостачання промислових підприємств та населених пунктів.

2. Відкриті басейни, котрі влаштовуються у виїмках обвалуванням на горизонтальній або похилій місцевості. Вони використовуються на дериваційних ГЕС як басейни для добового регулювання, а також для тимчасового затримання весняного стоку при зрошуванні.

3. Водосховища, що утворюються в долинах річок в результаті будівництва підпірних споруд (гребля, шлюз тощо). Такі водосховища найбільш поширені і мають велике значення для народного господарства.

За характером місцевості, де влаштовуються греблеві водосховища, вони поділяються на рівнинні, гірські та передгірських і плоскогірних районів.

Невеликі водосховища з площею дзеркала менше 1 км³ або об'ємом менше 1 млн.м³ називають ставками.

На території України нараховують 1094 водосховища. При заповненні їх до НПГ сумарна площа водної поверхні становить 11782 км², а загальний об'єм - 58,2 км³. В Україні є також 27579 ставків сумарною площею 2120 км² і повним об'ємом понад 3 км³.

Параметри водосховища

До параметрів водосховища відносять нормативні горизонти та об'єми (рис. 21).

Рис. 21. Схематичний повздовжній профіль водосховища: 1. Горизонт мертвого об’єму (ГМО) 2. Нормальний підпірний горизонт (НПГ) 3. Максимальний підпірний горизонт (МПГ), або горизонт форсування (ГФ) 4. Мертвий об’єм водосховища (Vмо) 5. Корисний об’єм водосховища (Vк) 6. Повний об’єм водосховища (Vпов)

 

Найнижче у водосховищі розташовується мертвий об'єм V_мо, якому відповідає відмітка ГМО. Нижнє цієї відмітки водосховище ніколи не спрацьовується. До мертвого об'єму пред'являються загальні та спеціальні вимоги.

До загальних вимог відносяться акумуляція наносів за період експлуатації водосховища та відповідність санітарно-технічним умовам, за якими середня глибина повинна бути не меншою за 1,5-2,5 м, в залежності від зони розташування водосховища.

Спеціальні вимоги, які пред’являються в залежності від призначення водосховища:

- підтримання судноплавних глибин;

- забезпечення мінімального допустимого напору на турбінах ГЕС;

- забезпечення відмітки ГМО командного положення над зрошувальними площами при безмашинному зрошенні;

- задовільнення умов для рибного господарства.

Над мертвим об'ємом розташовується корисний об'єм водосховища V_к, що заповнюється в багатоводні періоди та спрацьовується в маловодні. Йому відповідає нормальний підпертий горизонт (НПГ). Об'єм води між ГМО і НПГ називають ще розрахунковим, або робочим об'ємом. Він повинен забезпечити корисне споживання та втрати води із водосховища. Мертвий і корисний об'єми разом становлять повний об'єм водосховища

Над відміткою НПГ розташований об'єм форсування V_ф, який призначається для пропускання повеней та паводків з метою зниження максимальних скидних витрат. Цьому об'ємові відповідає відмітка максимального підпертого горизонту (МПГ) або горизонту форсування (ГФ).

 

Характеристики водосховища

До характеристик водосховища відносять: топографічні (висотні), об'ємні та вартісні.

Топографічні характеристики водосховища виражають залежність площі водного дзеркала (w), об'єму води (V) і середньої глибини (h_сер) від горизонту води в водосховищі (H).

Основою для побудови таких характеристик є крупномасштабні топографічні карти чаші водосховища.

При цьому площі визначають планіметром на топографічних картах ділянок, обмежених горизонталями і лінією поздовжньої осі підпірної греблі, що замикає горизонталі. Вимірювання проводять для всіх горизонталей до найвищого значення підпору. Поверхню води при цьому вважають горизонтальною.

Середня глибина водосховища – це відношення об'єму водосховища до площі водного дзеркала при даному рівні:

На топографічні характеристики інколи наносять площу та критерій літоралі.

Площу літоралі (прибережної мілини глибиною до 2 м) знаходять як різницю площ водного дзеркала при рівнях, що відрізняються на 2 м. Відносну площу, або критерій літоралі, визначають як відношення площі літоралі (w_L)до загальної площі (w_H)водного дзеркала при відповідному рівні води в водосховищі:

 

Об'ємні та вартісні характеристики

При водогосподарських розрахунках доводиться визначати різні показники водосховища залежно від об'єму води в ньому. Для цього топографічні характеристики перебудовують в об'ємні, тобто рівні води в водосховищі, площі водного дзеркала та середню глибину виражають в залежності від об'єму води в ньому.

Часто на об'ємну характеристику наносять економічні показники: повну вартість водосховища Р, та питому вартість р.

Повну та питому вартість водосховища, в залежності від його об'єму, розраховують за укрупненими показниками, користуючись спеціальними нормативними документами.

 

10.4.2. Втрати води із водосховища та заходи їхнього зменшення

При розрахунках водосховищ необхідно враховувати, крім корисного споживання, також і втрати води в процесі їхньої експлуатації. Розділяють втрати води на випаровування, фільтрацію та льодоутворення. Якщо дві перші втрати є безповоротними для даного водосховища, то втрати на льодоутворення є тимчасовими, бо після весняного танення льоду вода повертається в водосховище і може бути використана.

Втрати на випаровування

Розрахункове випаровування при проектуванні водосховищ визначають як різницю між випаровуванням з водної поверхні і поверхні з суходолу

де: W_в - об'єм втрат на випаровування за розрахунковий інтервал (місяць, рік), м³; Z_в - шар випаровування з поверхні води, мм; Z_c - шар випаровування з поверхні суходолу, мм; - площа дзеркала водосховища, млн. м²; w - площа водної поверхні річки до будівництва водосховища, млн. м².

А.В. Огієвський запропонував формулу для визначення додаткового середньобагаторічного розрахункового випаровування:

де: Z_в - середньо багаторічне випаровування з водної поверхні, мм; H - норма опадів, мм; - коефіцієнт стоку.

Норму випаровування можна визначити за емпіричними формулами або за картами ізоліній. Норму опадів визначають за даними найближчої метеорологічної станції або за відповідними картами ізоліній.

Заходи по зменшенню втрат води із водосховища на випаровування

Ці заходи направлені на зменшення:

- площі водного дзеркала водосховища (досягають за рахунок ізоляції мілководь за допомогою обвалування їх земляними дамбами),

- впливу швидкості вітру (по периметру водосховища висаджують високорослі породи дерев),

- температури води на поверхні водосховища (в літній період передбачають спрацювання верхніх шарів води, де вода найбільш інтенсивно нагрівається),

- дефіциту вологості повітря на території поблизу водосховища (застосовують зрошувальні меліорації, що збільшує вологість повітря і зменшує дефіцит вологості на прилеглих землях).