Гидрологические и водохозяйственные расчеты по курсу «Гидрология и гидрометрия"

По результатам таблицы строим гидрограф половодья (рис.2).                

2.6.Расчет минимальных  расходов воды

 Летне-осенний и зимний периоды - это такие периоды, в которые                   формируется минимальный сток.

Определим  минимальные среднемесячные и среднесуточные расходы воды за летне-осенний и зимний периоды обеспеченностью p, равной 80% и 95%, для условия отсутствия данных наблюдений в створе.

Для расходов воды обеспеченностью p = 80% получаем (т.к. площадь водосбора больше предельной площади):

                       , м³/с,

, м³/с;

В формулах q_80,л-о ,q_80,3 – это модули минимального стока обеспеченностью 80% летне-осеннего и зимнего периодов, значения которых устанавливаем по  картам  минимального  стока  [3,  прил.1,  листы 17, 18], то есть  q_80,л-о=0,5л/с*км², q_80,3=1,2л/с*км.

Для того, чтобы перейти  к расходу другой  обеспеченности Q_p от Q₈₀ можно воспользоваться формулой:

Q_p = Q₈₀ · λ_p, м³ / с,

Для этого нам нужно  определить   λ_p( это переходный коэффициент, зависящий от географического района и обеспеченности p, определяется по [3, табл.32, с.68]). Т.к. у нас  район 4(III), то принимаем λ_p=0,63.             

 м³ / с,

 м³ / с.

Минимальные суточные расходы Q _с,80 вычисляем по формуле:

Q _с,80 = Q₈₀*К , м³ / с,

  К – переходный коэффициент, его значение принимаем по [3, табл.33, с.68], К_л-о=0,8, К_з=0,64. Значит:

               м³ / с,                                             

                           м³ / с.

Минимальный суточный расход другой обеспеченности вычисляем умножением Q _с,80 на переходный коэффициент λ_p, принимаемый по [3, табл.32, с.68](λ_p=0,63), т.е. получаем :

Q _с,p = Q _с,80λ_p , м³/c;

Q _с,pз = Q _с,80λ_p=15,9744∙0,63=10,06 м³/c;

Q _с,p,л-о = Q _с,80λ_p=8,32∙0,63=5,24м³/c.

2.7.Определение  стока взвешенных наносов

Средний расход взвешенных наносов:

                                          R_o = ρ∙Q_o , г/с,     

 по карте средней мутности определяем значение мутности ρ=50 г/м³ ,

 Q_o – среднегодовой расход воды, м³/с, вычислен в п.2.1(Q_o=147,68 м³/с).                              

R_o =50∙147,68=7384, г/с,

Определяем годовой расход наносов обеспеченностью p, %:

                                       R_р = R_o∙К_р, г/с,

где К_р – модульный коэффициент.

Определим значение К_р по кривой распределения Пирсона, в зависимости от обеспеченности p, коэффициента асимметрии Cs,_R, коэффициентa вариации Cv,_R. Находим, что К_5%=1,488, К_25%=1,114, К_75%=0,819.

Коэффициент вариации вычисляем  по формуле:

                              C_s,R = 2∙C_v,R=2∙0,3968=0,7936,                                  

Значение коэффициентa вариации наносов вычисляем по соотношению

                              C_v,R = C_v,Q∙К=0,248∙1,6=0,3968,                   

Значение C _v,Q ( коэффициента вариации годового стока воды) берем из п.2.1.

(C _v,Q=0,248), а значение коэффициента  К для равнинных рек приблизительно равно 1.6 .

                                    

                                 

_{Средний многолетний объем  взвешенных наносов  определяем по формуле:}

_{VR=31,5∙R0/ɣR=31,5∙7384/1=232596,м³,}

_{где ɣR – плотность наносов.}

 

3. Расчет водохранилища

Одна из водохозяйственных  задач – регулирование стока. Воспользуемся балансовым таблично-цифровом методом применительно к первому варианту правил сезонно-годичного регулирования, когда водохранилище заполняется до отметки нормального подпорного уровня (НПУ), а затем производим холостые сбросы.

Сбросы в нижнем бьефе  ограничиваются условиями, исключающими опасность наводнения в нижнем бьефе и обеспечивающими требуемую подачу воды нижерасположенным водопользователям.

3.1. Расчет и  построение кривых морфометрических

характеристик водохранилища

 

Кривые морфометрических характеристик совмещаем на одном        чертеже (рис. 3). Они представляют собой связь объемов воды V, площадей зеркала Ω, средних глубин h, показателя глубоководности водохранилища с уровнями в нем Н, т.е.

                            _.

Значения  H_i ,Ω_i берем из задания.                                              

 Расчитаем координаты кривых морфометрических характеристик водохранилища:

высота слоя воды ΔH_i равна:

                            ΔH_i = H_i+1 – H_i, м.

При этом мы принимаем, что водная поверхность водохранилища горизонтальна.

Средняя площадь зеркала  воды между соседними горизонталями:

                             , км².                                            

Частичный объем воды в  слое ΔH_i:

                                        ΔV = Ω_iΔH_i, млн. м³.                                                    

Средняя глубина находится по формуле:

= V /Ω;

V для каждой отметки горизонта вычисляем путем суммирования частичных объемов, начиная с наименьшей отметки Н.

Все расчеты сводим в таблицу 3.1.

По данным таблицы на миллиметровой  бумаге строим морфометрическую характеристику водохранилища (рис.3).

Таблица 3.1

H,м	Ω,км2	ΔH,м	Ώ,км2	∆V	V	h,м
				млн.м3
1	2	3	4	5	6
220,0	0,0	2,0	1,66	3,32	0,00	0,00
222,0	5,0				3,32	0,664
		2,0	2,468	16,936
224,0	12,5				20,256	1,62
		3,0	17,25	34,5
226,0	22,5				54,756	2,433
		2,0	29,91	59,82
228,0	38,0				114,576	3,015
		2,0	42,152	84,304
230,0	67,0				198,88	2,968
		2,0	87,616	175,232
232,0	110,0				374,112	3,401
		1	127,09	127,09
233,0	145				501,202	3,456

 
        

3.2 Установление объемов притока и потребления воды

         Для  установления объемов притока и потребления воды составляем таблицу 3.2

                                                                                                   Таблица 3.2

Месяцы	Приток		ПотреблениеU,млн. м3	V-U, млн. м3		сумма(V-U), млн. м3	W	S
	Q, м3/с	V,млн. м3		+	-		млн.м куб.
1	2	3	4	5	6	7	8	9
3	212,9	570,57	142,235	428,335		428,335	55,8075
4	356,07	922,221	142,235	779,98		1208,315	463,26
5	116,1	311,148	237,059	74,089		1282,404	463,26
6	49,02	126,96	237,059		110,095	1172,309	463,26
7	52,89	141,174	260,764		119,59	1052,719	353,165
8	56,8	152,224	237,059		84,835	967,884	233,575
9	63,2	163,688	237,059		73,371	894,513	148,74
10	60,6	162,408	237,059		74,651	819,862	75,369
11	73,5	190,365	189,647		0,718	819,144	0,718
12	94,2	252,456	165,94	86,516		905,66		86,516
1	81,3	217,884	142,235	75,649		981,309		75,649
2	73,5	179,34	142,235	37,105		1018,414		37,105
Контроль 3390,438-2370,586=1481,674-463,26=1018,414

   В колонку 2 выписываются значения расходов для очень маловодного года с р=95%  из табл. 2.4. В колонке 3 записаны помесячные объемы, которые находим по формуле V_i=Q_i∙t_i, где t_i – количество секунд в месяце. Выражаем эти объемы в млн.м³. Расходы притока умножаем на коэффициенты: для II месяца 2,44, для IV, VI, IX, XI – 2,59, для I, III, V, VII, VIII, X, XII – 2,68, для объема годового стока – 31,5, т.е. это количество секунд в месяце, разделенное на 10⁶. В 4 колонке записаны абсолютные величины месячного потребления, которые находим по формуле  

U_i = U · v₁/100%, млн.м³,

где U = 31,5 · Q₉₅ · 0,70=0,7∙31,5∙147,68=2370,59, млн.м³.

  Чтобы получить колонки 5 и 6 мы находим разность между колонками 3 и 4. Колонка 7 - объем избытков и недостатков, зависит от знака «+» или «-». В колонке 8 выписываются остатки воды W на начало каждого месяца, в колонке 9 - ежемесячные сбросы из водохранилища. В конце колонки 8 мы ставим 0, так как водохранилище полностью сработано (опорожнено). После производим контроль (3)-(4)=(5)-(6)=(9).

3.3 Расчет сезонного регулирования вез учета потерь воды 

       Расчет  регулирования производим по  водохозяйственному году, за начало  которого принимаем начало многоводного  сезона, т.е. граница смены низкого  стока на высокий. Наполнение  и сброс осуществляются с момента  опорожнения водоема вперед по  ходу времени в году, начиная  с объема W_н = 0. Объем воды в водохранилище на конец каждого месяца вычисляем по формуле

                                                    W_i,k = W_i,н + (V – U), млн.м³,                                     

где (V – U) – объем избытков или недостатков. Избытки положительные, недостатки отрицательные (графы 5, 6 таблицы3.2).

      Объем воды  в водоеме для нужд водопотребителей  и водопользователей изменяется  в пределах W_н = 0 до W_н = W_плз.

      Для определения полезного объема водохранилища W_плз мы должны построить по данным графы 7 график разности суммарной кривой , t – время в месяцах, (рис.4), и по этой суммарной кривой по максимальной разности ординат между предыдущей наивысшей и наинизшей точной разностной суммарной кривой определяем, что W_плз=463,26 млн. м³.

3.4 Установление мертвого объема

  Мертвый объем устанавливаем из выражения W_мо = (0,11−0,33) W_плз , млн.м³, а W_плз принимаем при последовательном суммировании недостатков воды от II месяца до VI (табл. 3.2) вперед по ходу времени W_плз=463,26 млн.м³.