Пример расчета регулирующей емкости рекультивационного водохранилища

Исходные данные:

1. Руслоформирующий расход Q_p = 15 м³/с.

2. Расчетные гидрографы половодья с вероятностью превышения:

1% ВП – Q_1% = 78,0 м³/с, Т_1% = 6 суток, W_1% = 20,22 млн. м³;

50% ВП – Q_50% = 20,1 м³/с, Т_50% = 6 суток, W_50% = 2,6 млн. м³;

80% ВП – Q_80% = 9,93 м³/с, Т_80% = 4 суток, W_80% = 1,72 млн. м;

продолжительность периода подъема для расчетных гидрографов составляет t_П = 0,3 Т или τ_П = 0,3 (t_{П 1%} = t_{П 50%} = 1,8 суток; t_{П 80%} = 1,2 суток).

3. Возможный регулирующий объем рекультивационного водохранилища по условиям заданного створа плотины V_РВ = 700 тыс. м³.

Расчеты:

А. Для среднего по водности года (50% ВП)

Коэффициент регулирования расходов α_50% = Q_p /Q_50% = 15,0/20,1 = 0,746.

Объем регулирования стока для схемы Б (см. рис. 3.9) (W_{р 50%})_Б = (β_50%)_БW_50% = (1 – α_50%)² W_50% = (1 – 0,746)² · 2,60 = 0,168 млн. м³.

Объем регулирования для схемы Г (см. рисунок 3.9) (W_{р 50%})_Г = (β_50%)_ГW_50% = (1 – α_50%)W_50% = (1 – 0,746)·2,60 = 0,660 млн. м³.

Продолжительность попуска для схемы Г:

t_рп = Т_50% = 2,53 сут. (60,7 час.);

здесь τ_С = 1 – τ_П = 1 – 0,3 = 0,7 (продолжительность спада половодья относительно Т).

Б. Для маловодного года (80% ВП)

Коэффициент регулирования расходов α_80% = Q_p /Q_80% = 15,0/9,93 = 1,51.

Объем регулирования стока W_{р 80%} = β_80%W_80%; β_80% определяем по графику на рисунке 3.14; при продолжительности попуска τ_рп = 0,3 коэффициент регулирования стока β_80% = 0,40; W_{р 80%} = 0,40·1,72 = 0,688 млн. м³ (что менее 0,7 млн. м³). Время начала попуска от начала половодья определим по графику на рисунке 3.13:

t_Н = ψ_Н·Т_80% = 0,36·4 = 1,44 суток (36,4 час.).

В. Для многоводного года (1% ВП)

Коэффициент регулирования расходов α_1% = Q_p /Q_1% = 15,0/78,0 = 0,19.

Объем регулирования W_{р 1%} = β_1%W_1% = (1 – α_1%)²W_1% = (1 – 0,19)²·20,22 = 13,27 млн. м³.

Водохранилище с таким объемом строить нецелесообразно, да и топография створа такое строительство не позволяет. Объем регулирующего водохранилища принимается большим из полученных значений W_р: V_РВ = 0,688 млн. м³ (0,688 > 0,660).

Для регулирования стока половодья 1% ВП необходимо запроектировать либо дополнительное водосбросное сооружение к основному, рассчитанному на пропуск Q_p, либо водосбросное сооружение, которое обеспечивает пропуск половодья при принятом V_РВ = 0,688 млн.м³.

В первом случае Q_{сб. доп.} = (Q_1% – Q_p)(1 – V_РВ/W_р1%) = (78,0 – 15,0)(1 – 0,688/13,270) = 59,73 м³/с; суммарный сбросной расход Q_сбр. = 59,73 + 15,0 = 74,73 м³/с.

Во втором случае Q_сбр. = Q_1% (1 – V_РВ/W_р1%) = 78,0(1 – 0,688/20,220) = 75,36 м³/с.

Схема регулирования расходов воды в половодье 1% ВП показана на рисунке 3.15.

Рисунок 3.15 – Регулирование расходов воды половодья 1% ВП

рекультивационным водохранилищем емкостью 0,688 млн. м³.

Продолжительность попуска в этом случае составит

t_РП = Т_1%τ_РП = Т_1%(1 – α)(1 + ) = 6·(1 – 0,19)(1 + ) =

8,9 Суток (214,2 час.).

В результате расчетов схем регулирования стока половодья принят объем рекультивационного водохранилища V_РВ = 0,688 млн. м³. График регулирования расходов воды при пропуске половодья 50% ВП соответствует схеме Г на рисунке 3.9; 80% ВП – схеме Б на рисунке 3.12; 1% ВП – на рисунке 3.15. При регулировании расходов половодья 1% ВП рекультивационным водохранилищем расчетный расход дополнительного водосбросного сооружения (или отверстия) может быть уточнен после гидравлического расчета основного сооружения.