Заглавная страница Избранные статьи Случайная статья Познавательные статьи Новые добавления Обратная связь FAQ Написать работу КАТЕГОРИИ: АрхеологияБиология Генетика География Информатика История Логика Маркетинг Математика Менеджмент Механика Педагогика Религия Социология Технологии Физика Философия Финансы Химия Экология ТОП 10 на сайте Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрацииТехника нижней прямой подачи мяча. Франко-прусская война (причины и последствия) Организация работы процедурного кабинета Смысловое и механическое запоминание, их место и роль в усвоении знаний Коммуникативные барьеры и пути их преодоления Обработка изделий медицинского назначения многократного применения Образцы текста публицистического стиля Четыре типа изменения баланса Задачи с ответами для Всероссийской олимпиады по праву Мы поможем в написании ваших работ! ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?
Влияние общества на человека
Приготовление дезинфицирующих растворов различной концентрации Практические работы по географии для 6 класса Организация работы процедурного кабинета Изменения в неживой природе осенью Уборка процедурного кабинета Сольфеджио. Все правила по сольфеджио Балочные системы. Определение реакций опор и моментов защемления |
Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»↑ Стр 1 из 5Следующая ⇒ Содержание книги
Поиск на нашем сайте
Республики Беларусь
БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»
Гидрология и регулирование стока
Методические указания к курсовому проектированию
М и н с к 2 0 0 9 Министерство образования Республики Беларусь БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»
Методические указания к выполнению курсового проекта «Водохранилище сезонного регулирования» для студентов дневной и заочной форм обучения по специальности I-70 04 03 «Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов»
Минск 2009
УДК 556 ББК 26.222.5 ЭК 51
Составитель: Э.И.Михневич
Рецензенты: В.П.Рогунович, В.Н.Юхновец
В методических указаниях освещены вопросы гидрологических и водохозяйственных расчетов, связанных с регулированием стока. Приведены методики построения эмпирической и аналитической кривых обеспеченности, а также расчета полезного и мертвого объема водохранилища сезонного (годового) регулирования, потерь воды из водохранилища, определение его основных характеристик. Приведены литературные источники, номограммы и таблицы, необходимые для выполнения курсового проекта
© БНТУ, 2009
ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ
Выполнение курсового проекта помогает закрепить знания, полученные из курса лекций по гидрологии и регулированию стока, и приобрести навыки проведения гидрологических и водохозяйственных расчетов с использованием современных расчетных методов. Гидрологические и водохозяйственные расчеты служат обоснованием для проведения мероприятий по обеспечению водоснабжения потребителей и рациональному использованию водных ресурсов. При выполнении этих расчетов должны быть установлены необходимость регулирования стока реки, его вид и параметры водохранилища, обеспечивающего расчетную водоотдачу. При этом предусматриваются санитарные попуски воды в нижний бьеф. Отчетные материалы по проекту состоят из 1 листа чертежей и пояснительной записки объемом 25-30 страниц рукописного текста. Чертеж курсового проекта должен содержать: а) план и продольный разрез водохранилища в масштабе 1:5000 – 1:10000; б) гидрографы притока и потребления; в) кривые объемов и площадей водохранилища; г) график работы водохранилища при регулировании стока. Пояснительная записка должна содержать: 1 Построение многолетнего гидрографа расходов воды для календарного и статистического рядов. Построение эмпирической кривой обеспеченности (кривой распределения ежегодных вероятностей превышения) годового стока реки и подбор сглаживающей ее аналитической кривой. 2 Определение суммарных потребностей в воде и притока воды. 2.1 Определение потребностей в воде, построение гидрографа водопотребления. 2.2 Расчет среднемесячных расходов воды, построение гидрографа притока. 3 Расчет сезонного регулирования стока без учета потерь воды. 3.1 Расчет и построение морфометрических (батиграфических) кривых водохранилища. 3.2 Расчет полезного объема водохранилища таблично-цифровым способом без учета потерь воды. 3.3 Расчет заиления и мертвого объема водохранилища 4 Расчет сезонного регулирования стока с учетом потерь воды 4.1 Расчет потерь воды из водохранилища. 4.2 Расчет водохранилища с учетом потерь воды и построение графика его работы. 4.3 Определение сопряженных характеристик водохранилища и показателей регулирования стока.
Исходные данные по приложениям 1, 2, 3 и 4 студенты заочной формы обучения принимают для варианта, номер которого равен сумме двух последних цифр шифра. Если последние две цифры шифра 00, то принимают вариант 1. Построение многолетнего гидрографа, эмпирической и аналитической кривых обеспеченности (кривых распределения ежегодных вероятностей превышения) годового стока реки Раздел включает следующий объем работ: формирование статистического ряда, построение многолетнего гидрографа годового стока, проверку однородности ряда наблюдений, построение эмпирической кривой, определение параметров и построение аналитической кривой, установка погрешности определения ее параметров.
Методика выполнения расчетов Формирование статистического ряда. Построение многолетнего гидрографа годового стока Из приложения 1 заносят в графы 2 и 3 табл. 1.1 данные о средних значениях расходов воды за каждый календарный год. Формируют статистический ряд, размещая в графе 4 значения годовых расходов воды (из графы 3) в убывающем порядке от наибольшего к наименьшему (далее графа – гр.). Для наглядности строят ступенчатый многолетний гидрограф расходов воды для календарного и статистического рядов, по оси абсцисс откладывают года, а по оси ординат расходы (рис.1.1).
Определение суммарных потребностей в воде и притока воды. Построение гидрографа среднемесячных расходов и водопотребления
Раздел включает следующий объем работ: определение минимального допускаемого расхода для обеспечения требований охраны природы, установление общих потребностей в воде, определение приточности воды в расчетный маловодный год, построение гидрографа среднемесячных расходов и потребления воды.
Методика выполнения расчетов
Расчет сезонного регулирования стока без учета потерь воды
В разделе выполняются следующие работы: расчет и построение морфометрических кривых водохранилища, расчет полезной емкости водохранилища таблично-цифровым способом без учета потерь воды, определение мертвого объема водохранилища.
Методика выполнения расчетов
Расчет сезонного регулирования стока с учетом потерь воды. Построение графика работы водохранилища
Раздел включает следующий объем работ: расчет 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.
Методика выполнения расчетов
Расчет потерь воды из водохранилища Учет потерь воды необходим для правильного определения объема водохранилища и составления водного баланса водных ресурсов при регулировании стока. Основными видами потерь являются испарение с водной поверхности и фильтрация. Дополнительно учитываются временные потери на льдообразование в период зимней сработки водохранилища.
Потери на испарение В расчетах учитывают дополнительное испарение как разницу между испарением с поверхности водоема Ев и с поверхности суши до создания водохранилища Ес. Среднегодовой слой испарения заданной обеспеченности с поверхности зеркала водохранилища за безледоставный период определяют по формуле
Ев = К100-р Е20 Кн К3 Кw, (4.1)
где К100-р – модульный коэффициент, соответствующий заданной обеспеченности (100-p) испарения при обеспеченности осадков p = 95%. Для зоны Беларуси можно принимать К100-р = К5 = 1,20; Е20 - слой среднемноголетнего испарения с бассейна-эталона площадью 20 м2 , для Беларуси равный 500 – 550 мм в год (за безледоставный период); Кн – поправочный коэффициент на глубину водоема (табл. 4.1); К3 – коэффициент защищенности, принимаемый 0,8 – 0,9; Кw – поправочный коэффициент на площадь водоема (табл. 4.2).
Таблица 4.1 – Поправочные коэффициенты на глубину водоема
Осредненную за год глубину водоема находят по морфометрической кривой объемов водохранилища при плн = Vмо+ Vплз/2.
Таблица 4.2 – Поправочные коэффициенты на площадь водоема
Площадь водоема определяют по морфометрической кривой площадей водохранилища при плн. Слой испарения с поверхности водоема за месяц Евi принимают как часть испарения за год Ев в соответствии с его внутригодовым распределением, приведенным в табл. 4.3.
Таблица 4.3 – Испарение с поверхности малых водоемов по месяцам (в % от годового слоя Ев за безледоставный период)
Расчетный слой испарения с поверхности суши до затопления речной долины водохранилищем за месяц Еci в мм находят по формуле
(4.2) где Кр – модульный коэффициент слоя осадков в засушливом году расчетной обеспеченностью 95%, который определяют по таблице ординат кривой обеспеченности, полагая Cv = 0,15 и Cs = 2 Cv, принимают К95 = 0,75; - среднемноголетний слой осадков, для Беларуси = 600 – 750 мм в год; αс – коэффициент стока со склонов речной долины, для средних условий принимают равным: 0,5 - для весны; 0,2 - для лета; 0,3 - для осени. Дополнительное испарение за месяц
(4.3) Объем испарения за каждый месяц Vi определяют по формуле (4.4) где - средняя за месяц площадь зеркала водохранилища, которую находят по морфометрической кривой при Vср.i (гр.4 табл. 4.5) или определяют по формуле
(4.5)
где - площадь зеркала водохранилища, соответствующая объему (отдаче) в конце данного месяца Vкi (гр.7 табл.3.2, и соответственно гр.3 табл.4.5) с учетом мертвого объема, находят по морфометрическим кривым. - площадь зеркала в начале i-ого месяца, равная площади в конце предшествующего месяца, т.е. Если по формуле (4.4) значение Vисп.i <0, то потери на дополнительное испарение в этом месяце не учитывают, т.е. приравнивают нулю.
Потери на фильтрацию
Основные утечки происходят через борта и ложе водохранилища, и частично через тело и основание плотины. Приближенно ожидаемые потери на фильтрацию за каждый месяц выражают через некоторый объем воды Vфi, принимаемый как часть среднего за месяц объема водохранилища Vсрi, включающего регулирующую емкость и мертвый объем. Для оценки значения Vфi руководствуются следующими рекомендациями: - в «хороших» гидрогеологических условиях (практически водонепроницаемые грунты в основании ложа водохранилища, УГВ на отметке или выше НПУ) объем потерь на фильтрацию за месяц Vф i принимают (0,5-1)% от среднего объема в этом месяце Vср.i, определяемого по (4.6); - в «средних» условиях (в основном залегают маловодопроницаемые грунты, УГВ выше УМО) Vф i = (1-1,5)% Vср.i; - в «плохих» условиях (водопроницаемые, преимущественно песчаные грунты, УГВ ниже УМО) Vф i = (1,5-3,0)% Vср.i. Средний объем воды за месяц Vср.i получают как среднее значение из регулирующих объемов на начало и конец месяца с учетом мертвого объема Vмо:
(4.6)
где Vкi – объем воды в конце i-ого месяца в пределах полезного объема (гр.7 табл.3.2 и соответственно гр.3 табл. 4.5); Vнi – объем воды в начале i-ого месяца, равный объему в конце предшествующего месяца, т.е. Vнi = Vк,i-1. Учитывая, что в «средних» и «плохих» условиях расположения водохранилища, как правило, предусматривают противофильтрационные мероприятия, рекомендуется принимать в проекте Vф.i = (0,5 – 1)% Vср.i.
4.1.3 Потери на льдообразование
Потери такого вида учитывают в те периоды, когда процесс льдообразования протекает одновременно со сработкой водохранилища, при этом уровень падает и часть льда оседает на берегах. В расчетах водохранилища сезонного регулирования эти потери следует принимать во внимание, поскольку уменьшается запас воды в самый напряженный период зимней межени. Объем потерь на льдообразование за i-ый месяц Vлi составляет
(4.7)
где - разность площадей зеркала водохранилища в начале и конце i-ого месяца в период ледостава, км2 (гр.8 табл. 4.5); если < 0, т.е. , то имеет место подъем уровня и потери на льдообразование в этом месяце не учитывают; hл i – толщина льда в конце i-ого месяца, м, определяется по формуле (4.8) - модуль суммы среднемесячных отрицательных температур воздуха с начала ледостава по i-ый месяц включительно, значения to приведены для различных бассейнов рек в табл. 4.4; - относительная плотность льда (ρл – плотность льда, ρв – плотность воды), принимается = 0,916; Кл – коэффициент постепенности нарастания льда за период сработки воды, равный 0,65.
Таблица 4.4 – Среднемесячные температуры воздуха в период льдообразования, оС
Расчеты всех потерь воды из водохранилища сводят в табл. 4.5. Суммарные потери воды за каждый месяц Vпот.i определяют как сумму Vпот.i = Vисп.i + Vф.i + Vл.i. (гр. 16 табл. 4.5), а потери за год Vпот = SVпотi. Устанавливают, какой процент (α,%) от полезного объема составляют различные виды потерь: αисп = (Vисп/Vплз)100%; αф = (Vф/Vплз)100%; αл = (Vл/Vплз)100%; αΣ = αисп + αф + αл, или αΣ = (Vпот / Vплз)100%.
Таблица 4.5 – Потери воды из водохранилища
Литература
1. СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. – М., 1985. – 36с. 2. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 448с. 3. Пособие П1-98 к СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. Минск: Минскстройархитектуры РБ, 2000. – 174с. 4. Железняков Г.В., Неговская Т.А., Овчаров Е.Е. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока /Под редакцией Г.В.Железнякова. – М.:Колос, 1984. – 205с. 5. Гидрология и гидротехнические сооружения. /Под редакцией Г.Н.Смирнова. – М.: Высшая школа., 1988. – 472с. 6. Плешков Я.Ф. Регулирование речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 560с. 7. Логинов В.Ф., Волчек А.А. Водный баланс речных водосборов Беларуси. – Минск: Тонпик, 2006. – 160с.
Приложения Приложение 1 Приложение 2 Исходные данные для установления потребностей в воде: площадь водосбора реки F, км2; модули q, л/(скм2) и коэффициенты Cv и Cs минимального месячного стока за летнее-осенний и зимний периоды; забор из верхнего QВБ и попуск в нижний QНБ бъефы, м3/c
Расчетное распределение месячного стока рек в очень маловодные годы (в процентах от годового стока)
Приложение 4 Топографические характеристики речных долин
Ординаты (значения модульных коэффициентов) кривой трехпараметрического гамма-распределения
Продолжение приложения 6
Продолжение приложения 6
|