Гидрограф среднемесячных расходов притока и потребления.

Пример расчёта и построения кривых водохранилища:

Исходные данные (приложение 4)

Для построения кривых водохранилища необходимо заполнить таблицу 3.1.

· Для заполнения гр. 1 и 2 используем данные из исходных данных (приложение 4)

· Значения гр. 3 вычисляем по формуле:

Ω _ср.1 = (0+ +1,04) / 3=0,35

Ω _ср.2= (1,04+ +18,7)/3=8,05

…

Ω _ср.5 =(75+ +128)/3 = 100,33

· Высота слоя между соседними горизонталями (гр. 4) вычисляют по формуле:

ΔН₁=120 -117,5=2,5

ΔН₂=122,5-120=2,5

…

ΔН₅=130-127,5=2,5

· Объём слоя (гр.5) находят по формуле:

ΔV₁=0,25*2,5=0,58

ΔV₂=8,05*2,5=20,12

…

ΔV₅=100,33*2,5=250,82

· Объём водохранилища (гр. 6) находим по формуле:

V₁=0+0,58=0,58

V₂=0,58+20,12=20,70

…

V₅=259,60+250,82=510,42

табл.3.1

Строим морфометрические кривые водохранилища, т.е график зависимости Ω от Н и график зависимости V от Н.

график зависимости Ω от Н и график зависимости V от Н.

Пример расчёта полезного объёма водохранилища без учёта потерь

Заполняем таблицу 3.2

· В гр. 2 заносятся значения гр. 3 табл. 2. (см. пункт 2.2)

· В гр. 3 заносятся значения гр. 7 табл. 2.1 (см. пункт 2.2)

· Далее считается значение избытка воды или дефицита по формуле

W= W_p-U, если значение получилось положительным, записываем его в гр. 4, отрицательным – в гр. 5 без знака “-“ .

W₁=8,51-10,72= -2,21

W₂=7,37-9,68= -2,31

…

W₁₂=10,21-10,72=-0,51

· Далее считается полезный объём водохранилища. Он равен сумме значений дефицитов воды (гр. 5). В данном случае V_плз=55,966 м³.

· Выбираем месяц, в конце которого можно полностью (до нуля) отдать воду в пределах полезного объёма. Это тот месяц, с которого начинается большой приток воды. В нашем случае им является март.

· Графа 6 заполняется следующим образом:

1) Нам необходимо набрать воду в пределах полезного объёма. С марта (месяца с которого наблюдается большой приток воды) начинаем набирать воду, пока не наберём 55,966.

2)Если полезный объём набран, а вода ещё прибывает, записываем значение излишек воды в гр. 7 холостой сброс.

3) Для месяцев, в которых дефицит воды, мы от отдачи предыдущего месяца отнимаем значение дефицита.

4) В конце перед месяцем, с которого мы начали набирать воду, в гр.6 должен получиться 0.

· Контролем правильности расчётов является выражение:

гр.2=гр.3+гр.7

табл. 3.2

Пример расчёта заиления и мёртвого объёма водохранилища.

1. Определяем средний расход взвешенных наносов Rн по формуле:

где =27,6733 (см. пункт 1.1)

- среднемноголетняя мутность воды принимаемая 250г/м³

= (250*27,673)/1000=6,918 кг/с

2. Определяем среднемноголетний объём за год взвешенных наносов по зависимости:

-плотность отложений из взвешенных наносов, которую мы принимаем равной 1200кг/м³

=(31,5*6,918)/1200=0,1816 млн.м³

3. Определяем объём взвешенных наносов заполняющих ложе водохранилища за t_сл лет по зависимости:

t_сл для водохранилищ, сооружаемых для целей водоснабжения принимают 50 лет.

- транзитная часть взвешенных наносов, выносимых в нижний бьеф, принимается в пределах 0,25-0,35, в данном примере берём 0,3.

V_взв=181606,031*(1-0,3)*50=6,36 млн. м³

4. Определяем объём влекомых по дну наносов, заполняющих ложе водохранилища за t_сл лет по зависимости:

где

ß – отношение массы влекомых наносов к массе взвешенных наносов. Принимается в пределах 0,05-0,1, в данном примере берём 0,07.

- плотность влекомых наносов. Принимается в пределах 1400-1700 кг/м³, в данном примере берём 1500кг/м³.

V_вл =31,5*6,918*0,07/1500=0,51 млн.м³

5. Определяем объём водохранилища, занимаемый взвешенными и влекомыми наносами:

V_н=V_взв.+V_вл=6,36+0,51=6,85 млн. м³

Принимаем из условия заиления водохранилища мёртвый объём V_мо=V_н.

V_мо=6,85 млн. м³

6. Исходя из санитарно-технических требований и с учётом опыта эксплуатации водоёмов в РБ, мёртвый объём должен быть не менее 0,3V_плз .

V_мо 0,3V_плз млн. м.³

Т.к. V_м.о. по условию заиления меньше V_м.о. по санитарно-техническим требованиям, то окончательно принимаем большее значение.

V_м.о. =16,8 млн. м³

V_полн.= V_м.о+ V_плз=16,8+55,966=72,766 млн. м³

Зная значения полного и мёртвого объёмов, по батиграфическим кривым (см. 3.2) определяем соответствующие полному объёму V_нпу и мёртвому объёму V_мо уровни: НПУ – нормальный подпорный уровень и УМО – уровень мёртвого объёма и площади зеркала водохранилища, соответствующие этим уровням: Ω_нпу и Ω_умо

Для этого с оси объёмов ( V) поднимаем вверх прямую до пересечения с кривой зависимостиV, далее опускаем перпендикуляр на ось H и определяем высоту, затем продлеваем этот перпендикуляр в другую сторону до пересечения с кривой зависимости Ω. От получившейся точки опускаем перпендикуляр до оси площадей (Ω).

Таким образом:

Н_нпу= 123,9 м.

Н_умо=121,9м

Ω_нпу=39,7 км²

Ω_умо= 13,5 км²

Заполнение таблицы 3.3(потери на испарение):

· Заполняем сначала гр. 3.

Значения гр. 3 получаются путём сложения значений гр. 6 табл. 3.2 и мёртвого объёма(V _м.о. , см. пункт 3.3):

V _{k I}= U_I+V _м.о= 2,3+16,8=19,1 млн. м³

…

V _{k XII}=U _XII +V _м.о. =4,51+16,8=21,31 млн. м³

· Теперь заполняем гр. 2. Значение V _н.i равно V _k.i предыдущего месяца.

· Гр. 4 заполняем по формуле:

V_{cp i}=0,5(V_ki+ V_Hi)+V_м.о.

V_{cp I} =0,5( 21,3+19,1)=20,21

…

V_cpXII=0,5(21,3+21,8) =21,56

· Заполняем гр. 5.

Для этого на ранее построенных батиграфических кривых (пункт 3.2) на оси объёмов откладываем соответствующее для месяца значение из гр. 2. Далее поднимаемся вверх, до пересечения с кривой объёмов. От точки пересечения проводим перпендикуляр вправо, до пересечения с кривой площадей. И от этой точки откладываем перпендикуляр вниз до пересечения с осью площадей. Таким образом по оси площадей находим значения гр. 5.

· Заполняем гр. 6.

Ω_ki гр. 6 равно Ω_нi гр. 5 для следующего месяца.

· Гр. 7 заполняем по формуле:

Ω_cpi=0,5(Ω_ki+ Ω_нi)

· Значение гр. 8 вычисляется по формуле:

Ω_нi- Ω_ki

· Для того чтобы заполнить гр. 9 для начала посчитаем Eв по формуле:

К_р – модульный коэффициент, соответствующий заданной обеспеченности (Р) испарения, для Беларуси можно принимать К_р=1,25;

Е₂₀ - слой среднемноголетнего испаренияс бассейна-эталона площадью 20м³, для Беларуси равный 500-600 мм в год, принимаем равным 500 мм.

К_н - поправочный коэффициент на глубину (см. в табл. 4.1 выше). Берём наиболее приблежённое значение.

Глубина водоёма расчитывается как H=H_нпу-Н₀ =123,9-117,5=6,4 м.

Н_о-первое значение в 1 гр. в приложении 4. , значение Н_нпу берём из пункта 3.3.

К_з – коэффициент защищённости, для Беларуси принимаем равным 0,8.

К_w – поправочный коэфиициент на площадь водоёма , определяется по табл. 4.2 выше.

За площадь водоёма принимается площадь зеркала соответствующая H_нпу (см. п. 3.3).

Если площадь больше максимального значения в табл., а именно 10, то принимаем коэффициент равный 1,28.

В нашем случае К_w=1,28.

Далее для определения Евi для каждого месяца используем таблицу 4.3.

Чтобы найти Е_вi необходимо Ев умножить на распределение данного месяца:

Е_{в IV} =0,05 629,76 = 31,5мм

Е_{в V}=0,15 629,76 = 94,5 мм.

…

Е_{в XII}=0,02 629,76 = 12,6мм.

Для тех месяцев , для которых в таблице 4.3 стоит прочерк, в гр. 9 будет тоже прочерк.

· Значение гр. 10 находим по формуле:

-модульный коэффициент слоя осадков обеспеченных на (100-р ) % (р-обеспеченность испарения, принимаемая равной 5%), для условий Беларуси можно принять =0,7 ;

Х – среднемноголетний слой осадков, для Беларуси принимаем 600 мм в год;

-коэффициент стока со склонов речной долины, для средних условий принимают равным: 0,5 – для весны, 0,2 – для лета, 0,4 – для осени.

…

· Значение гр. 11 находят как разность гр. 9 и гр. 10: