Гидрологические и водохозяйственные расчеты по курсу «Гидрология и гидрометрия"

 Получаем W_мо = 0,11 W_плз=50,958 млн. м³.

Далее находим объем взвешенных наносов, заполняющий водохранилище  на Т=50 лет по формуле:

W_взв = V_R(1-δ)Т =232596∙(1-0,3)50=8140860,м³,

где V_R=232596 м² – средний многолетний объем наносов, вычисленный в п.2.7, δ – транзитная часть наносов мелких фракций, находится в пределах от 0,3 – 0,4, принимаем δ=0,3.

Далее определяем объем влекомых наносов, заполняющий водохранилище за Т лет:

              м³,

 где β –это отношение плотности влекомых к плотности взвешенных наносов (для равнинных рек β =0,001-0,1); принимаем β = 0,001.

Плотность влекомых наносов γ_вл = 1,5 – 1,8 т/м³(принимаем γ_вл =1,5).

         Определяем объем водохранилища, занимаемый наносами. Его определяем как сумму:

              W_нан = W_взв + W_вл=8140860+7753,2=8148613,2 м³. 

Теперь сравним значение (0,11-0,33)W_плз=50,958млн.м³ с W_нан=8,1486млн.м³. Видим что больше 50,958 млн.м³ . Его и принимаем за величину мертвого объема, W_мо =50,958 млн.м³.

3.5. Расчет сезонного регулирования стока с учетом потерь воды

на испарение, фильтрацию, льдообразование

3.5.1. Дополнительное  испарение

 

Дополнительное испарение  представляет собой разность между  испарением с водной поверхности  и с поверхности суши до устройства водоема за один и тот же период времени.

Определяем норму испарения с поверхности воды за безледоставный период по карте изолиний:

                                          Z_ов =620 мм.

Обеспеченность высоты слоя испарения находим по выражению:

                                p’ = 100 – p=100−95=5, %,                                        

где р – обеспеченность стока расчетного маловодного года, которая в данном случае равна 95%.

Коэффициент перехода от нормы  к испарению в засушливый год принимаем К’_р  = 1,2.

Вычисляем испарение с поверхности водохранилища за безледоставный период в засушливый год при расчетной обеспеченности p’ :

                              Z’_вр =  Z_ов · К_р’=620∙1,2=744 мм.                           

Норма испарения с поверхности  суши (суммарное испарение) за безледоставный период находим по карте изолиний:

                                 Z_ос = 560 мм.

Принимаем коэффициенты вариации и асимметрии кривых обеспеченности с поверхности суши C_v = 0,12, C_s = 2∙C_v=2∙0,12=0,24 (отсюда находим Ф_р^,_Cs=1,71 по таблице Фостера-Рыбкина, приведенной в [1,прил.2], находим модульный коэффициент расчетной обеспеченности

                   К’_рс = Ф_р^,_Cs · C_v +1=1,71∙0,12+1=1,205.                        

Определим испарение с поверхности суши за год расчетной обеспеченности:

                    Z_р^,_c = Z_ос · К’_рс =560∙1,205=674,912мм.                  

Далее рассчитываем дополнительное испарение из водохранилища. Все  расчеты сводим в таблицу 3.3

Величины помесячного  расчетного дополнительного испарения  устанавливаем по разности  Z_р^,_дм = Z_р^,_вм - Z_р^,_см , мм.                                                    

Потери воды на дополнительное испарение с зеркала водохранилища  определяем для каждого месяца безледоставного  периода по формуле            

ΔW_мz = Z_р^,_дм  · Ω_м · 10^-3, млн.м³,

где Ω_м – средняя за месяц площадь зеркала водохранилища, км².

Расчетное испарение за период ледостава принимаем равным нулю.                                                                            

Среднюю площадь зеркала водохранилища за каждый месяц Ω_iм определяем по морфометрической характеристике (рис.3).

И определяем средний объем воды за месяц как среднее значение из объемов на начало и конец месяца, выбираемых из табл.3.2, с учетом полученного мертвого объема W_мо:

                                    W_мi = 0,5(W_н.м.i + W_к.м.i )+ W_мо.  

3.5.2. Потери  воды на фильтрацию

 Для благоприятных гидрогеологических условий нормативное значение потерь на фильтрацию за месяц от объема водохранилища (в %) составляет 0,5-1% . Принимаем равным 1 %. Значения средних объемов воды за каждый месяц устанавливаем с учетом мертвого объема. Все расчеты сводим в таблицу 3.4.               Средний объем воды за месяц выписываем из табл.3.3, а потери воды на фильтрацию находим перемножением среднего объема на нормативное значение потерь воды на фильтрацию.  

                     

«Дополнительное испарение  из водохранилища» Таблица 3.3

Элементы баланса	За период	Внутрисезонное  расширение
		IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10
Испарение с поверхности   воды в % от суммы за период, %	100	4	13	18	22	19	12	7	5
Слой испарения  , мм	744	29,76	96,72	133,92	163,68	141,36	89,28	52,08	37,2
Испарение с поверхности   воды в % от суммы  за период, %	100	8	12	18	20	17	10	4	3
Слой испарения  , мм	674,912	53,99	80,98	121,48	134,98	114,73	67,49	36,48	20,24
Расчетное дополнительное  испарение , мм	69,088	0	15,74	12,44	28,7	26,63	21,79	15,6	16,96
Средний объем  воды  в водохранилище за  месяц , млн.м3		514,218	514,218	459,17	344,328	242,115	163,01	89	51,317
Средняя площадь  зеркала водохранилища  за месяц , км2		146	146	137	100	78	53	31	21
Потери воды на  дополнительное  испарение , млн.м3		0	2,298	1,704	2,87	2,077	1,154	0,483	0,356

 

 

 

 

«Потери воды на фильтрацию»                                  Таблица 3.4.

Месяцы	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII	I	II
Средний объем воды за месяц Wм,млн.м3	310,49	514,218	514,218	459,17	344,328	242,115	163,01	89	51,317	50,958	50,958	50,958
Потери на фильтрацию ΔWмф	3,1049	5,14218	5,14218	4,5917	3,44328	2,42115	1,6301	0,89	0,51317	0,50958	0,50958	0,50958

 

 

3.5.3. Потери  воды на образование льда

 Потери воды на образование  льда вычислим по формуле:

Δ W_мл = 0,9 · 10^-2(Ω_н – Ω_к)· d_лм = 9ΔΩ d_лм ·10^-3, млн.м³,

где d_лм – средняя толщина льда, которую находим по графику[4, с.33],см;

      Ω_н – площадь зеркала водохранилища к началу месяца, км²;

       Ω_к – площадь зеркала водохранилища к концу месяца, км²;

      0,9 – отношение плотности льда к плотности воды.

Значение площадей Ω_к, Ω_н устанавливаем по объемам воды в водохранилище на начало и конец каждого месяца ледоставного периода с использованием морфометрической характеристики (рис3).

Для определения помесячной толщины льда устанавливаем максимальную величину ее в конце ледостава d_лмах, см, в зависимости от средней глубины водохранилища при наибольшем его объеме W_δ за ледоставный период =W_δ/ Ω_δ [4, рис.5, с.33]. То есть =310,49/92=3,2.

Среднюю толщину льда за каждый месяц d_лм определяем в зависимости от процента от d_лмах.

Δ W_млXII = 9∙25,9(22-22)∙10^-3=0, млн.м³;

Δ W_млI = 9∙48,1(22-22)∙10^-3=0, млн.м³;

Δ W_млII = 9∙66,6(22-92)∙10^-3=-41,958, млн.м³;

Δ W_млIII = 9∙74(92-146)=-35,964, млн.м³;

Все расчеты сводим в таблицу 3.5

 

 

 

 

 

 

                                                                                         

 

                                                                                                  Таблица 3.5.

Месяцы ледоставного периода		XII	I	II	III
Средняя за месяц  толщина льда  водохранилища	в % от максимальной	35	65	90	100
	74	25,9	48,1	66,6	74
Потери воды на  льдообразование  , млн. м3		0	0	0	0

 

3.5.4. Расчет сезонного регулирования стока

табличным методом с учетом потерь воды

                          Все расчеты сводим в таблицу 3.6

1. В колонку 2, 3 заносим данные из табл.3.2 колонки 3,4.
2. В табл.3.6 (графы 4, 5, 6) переносим объемы потерь воды из табл.3.3, 3.4, 3.5.
3. Вычисляем санитарные попуски S’ за каждый месяц:

                                      S’ = 0,75 · К · Q_{min л-0,3}, млн.м³,                               

где К – месячный временной коэффициент, см. п.3.2;

      Q_{min л-0,3} – расходы минимального стока летне-осеннего и зимнего периодов обеспеченностью р = 95%.

4. В колонку 8 записываем сумму 3,4,5,6 и 7 колонки.
5. Выявляем объемы избытков и недостатков воды и заполняем графы 9 и 10.
6. Принятое значение мертвого объема водохранилища W_мо вносим в строку последнего месяца межени, графа 11 табл. 3.6, для которого приток меньше суммарных потребностей в воде (V < U_сум).
7. Начиная с этого месяца, «ходом назад», т.е. так же, как и в расчете регулирования стока без учета потерь воды, рассчитываем объем водохранилища, необходимого для восполнения дефицита между суммарным потреблением и притоком. Необходимый объем водохранилища устанавливаем в виде W_ki для последнего перед меженью многоводного месяца (V < U_сум).
8. Проверку возможности наполнения  водохранилища производим «ходом вперед», начиная с первого и кончая последним месяцем многоводного периода. Если воды не хватает для заполнения водохранилища, уменьшаем потребление и расчеты повторяем.
9. Излишки воды направляем на сброс, колонка 12.
10. Определяем нормальный подпорный уровень (НПУ). На рис. 3 показываем отметки НПУ и отметку мертвого объема (МО).

 

Таблица 3.6.   Табличный расчет сезонного регулирования стока с учетом потерь воды из водохранилища                                                                                                                                                                                          

Месяцы	Приток  , млн. м3	Потребление  , млн. м3	Потери воды,  млн. м3			Санитарные  пропуски ,  млн. м3	Потребление  с учетом потерь  и санитарных  пропусков, , млн. м3	,  млн. м3		Наполнение  , млн. м3	Сброс ,  млн. м3
								+	-
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
III	570,57	142,235		3,1049		10,5324	155,8724	414,7		124,131	290,569
IV	922,221	142,235	0	5,14218		9,5892	156,966	765,255		598,817	290,569
V	311,148	237,059	2,298	5,14218		10,5324	255,031	56,117		598,817	56,117
VI	126,96	237,059	1,704	4,5917		10,1787	253,5327		126,57	598,817
VII	141,174	260,764	2,87	3,44325		10,5324	277,609		136,435	472,247
VIII	152,224	237,059	2,077	2,42115		10,5324	252,0894		101,865	335,812
IX	163,688	237,059	1,154	1,6301		10,1787	250,0217		86,33	233,947
X	162,408	237,059	0,483	0,89		10,5324	248,964		86,556	147,617
XI	190,365	189,647	0,356	0,51317		10,1787	200,694		10,329	61,287
XII	252,456	165,94		0,50958		20,2206	186,669	65,787		50,958	65,787
I	217,884	142,235		0,50958		20,2206	162,9646	54,92		50,958	54,92
II	179,34	142,235		0,50958		18,409	161,1538	18,186		50,958	18,186
∑1374,965   ∑548,085										50,958