8.9. Таблично-цифровые балансовые расчеты

Наряду с графическим способом по интегральной кривой и для контроля его основных результатов (расчет емкости, глубины пе­ребоев и т. д.) применяют табличный прием расчетов. Сущность его заключается в последовательном составлении баланса воды по отрезкам времени А^,, на которые разделяется весь расчетный пе­риод. При этом уравнение баланса имеет вид

(8.31)

где AV{ — изменение объема водохранилища за время Ati, м³; Qw — расчетный расход (приток) м³/с; Qu — расход отдачи (водопотреб-

258

ление), м³/с; Vi_oss — объем потерь воды из водохранилища за время Д^1, м³; Q_ev — сбросной расход воды, м³/с.

В качестве расчетного интервала времени At, принимают пяти­дневку, декаду, месяц, сезон, год в зависимости от необходимой точности и интенсивности притока.

При определении полезного объема водохранилища при задан­ном водопотреблении при всех видах регулирования стока расчет начинают с конца наиболее резкого и длительного маловодья, при этом наполнение водохранилища принимают равным мертвому объ­ему vdzl-

Водный баланс подсчитывают с конца к началу каждого интер­вала, переходя от последнего к предыдущему в порядке, обратном ходу времени. Расчет продолжают до начала маловодного перио­да, а таблицу заполняют снизу вверх. Полученное при этом наи­большее наполнение в начале маловодного периода и является ис­комым полным объемом водохранилища. При известном общем объеме водохранилища расчет продолжают уже по ходу времени и опять от мертвого объема. При этом за начало расчета прини­мают: при сезонном регулировании — начало водохозяйственного года до заполнения найденного объема; при многолетнем регули­ровании — от конца маловодного периода до заполнения объема и далее до конца всего периода. Полученный в конце всего периода остаточный объем переносится к началу всего периода. Далее, со­блюдая тот же режим, расчет продолжают до того момента, где он закончился при определении объема водохранилища (т. е. начала маловодья).

Если известны объем водохранилища и водопотребление, то расчет начинают с периода обильного половодья, в которое водо­хранилище будет обязательно наполнено, и проводят до конца ме­жени, предшествующей половодью. Расчет ведут по интервалам в хронологической последовательности, вычисляя объемы наполнений водохранилища и сбросов на конец расчетного интервала. При ус­ловии, что потери не учитываются, уравнение водного баланса мо­жет быть записано в виде

(8.32)

где V_e,i — объем воды в водохранилище (наполнение) на конец со­ответствующего расчетного интервала времени Л^, м³; У&, < — на­полнение на начало расчетного интервала времени А£_г-, м³; (W_p% — —U)_t—объем избытка или дефицита за время АЛ, м³; V_ev,i — объ­ем сброса воды за время А/,-, м³.

Поскольку наполнение водохранилища ограничено уровнями NPL и DZL. можно записать

(8.33)

Для каждого последующего расчетного интервала времени за начальное наполнение принимают наполнение предшествующего интервала: Vbi=V_e\\ Уьз=Уе2 и т. д.

259

В том случае, если фактический объем внутри рассматриваемо­го периода превышает полный объем водохранилища, следует про­извести сброс воды до уровня NPL, при этом объем сброса опреде­ляют по формуле

(8.31)

Если объем водохранилища вмещает весь объем стока, то сброса практически не будет, т. е. V_ev = 0. В конце расчетного периода V_et=V_DZL.

Балансовый метод расчета дает возможность установить потери воды из водохранилища. Предварительно для учета потерь воды полезный объем водохранилища V_use,_n увеличивают на 15...20%, предполагая затратить этот дополнительный объем на потери в про­цессе регулирования:

(8.35)

Тогда полный объем водохранилища

(8.36)

В ходе балансового расчета по интервалам времени А^ уста­навливают действительные суммарные потери на испарение, филь­трацию и льдообразование. Объем каждого вида потерь в расчет­ном интервале определяют в зависимости от слоя потерь и средней площади водной поверхности. При этом суммарные потери в пери­од забора воды из водохранилища (сработки) вычитают из соот­ветствующего расчетному интервалу времени объема водохранили­ща, а в период избытка стока при наполненном водохранилище вы­читают из объема сброса.

Если действительные потери воды за период сработки окажутся равными предварительно принятым, то в конце межени или длитель­ного маловодья в водохранилище останется лишь мертвый объем. Если водохранилище не срабатывается до уровня мертвого объема, то это свидетельствует о превышении полезного объема У_Ийе, ы-В этом случае полезный объем следует уменьшить на разницу меж­ду объемом в конце расчетного периода и мертвым объемом, т. е. на величину превышения принятых потерь над действительными. Наконец, если в конце расчетного периода водохранилище сраба­тывается ниже уровня мертвого объема, предварительно принятый объем Уиье.ьг недостаточен для удовлетворения потребления и по­терь. Следовательно, его необходимо увеличить на недостающий объем. Далее выполняют расчеты второго, третьего и т. д. прибли­жения, аналогично рассмотренным ранее, до получения стабильно­го значения Vuse.br с учетом потерь, отличающегося от предыдуще­го не более чем на 5%. При этом в ходе каждого последующего расчета потери воды вычисляют в зависимости от наполнений водо­хранилища, вычисленных в предшествующем приближении.

Пример таблично-цифрового балансового расчета сезонного регулирования стока приведен в табл. 8.4. Формы таблиц для таб-

260

лично-цифровых балансовых расчетов не установлены, они отли­чаются главным образом последовательностью вычислений и спо­собами учета потерь воды при регулировании стока

Ввиду простоты таблично-цифровые расчеты нашли широкое применение в практике проектирования. Неоспоримым преимуще­ством их применения является возможность проверок и использо­вания ЭВМ Балансовые расчеты для большей наглядности сопро­вождаются графиками, иллюстрирующими режим работы водохо­зяйственной установки в хронологической последовательности. Применение таблично-балансового способа в сочетании с вероятност­ными методами значительно повышает его надежность и обосно­ванность.