2.2. Характеристика верхнего бьефа водохранилища
Характеристиками водохранилища являются зависимости объема водохранилища и площади зеркала водохранилища от отметок горизонта воды в нем.
Для выполнения этих расчётов необходимо построить кривую зависимости площадей зеркала водохранилища от отметок уровня воды в верхнем бьефе = f(H); зависимости объёмов водохранилища от отметок уровней воды в верхнем бьефе W = f1(H). Вычисления сводятся в таблицу 4.
Таблица 4
Отметка уровня воды в верхнем бьефе Н, м |
Высота слоя воды Н, м |
Площадь зеркала i , м2 |
Объём слоя воды
м3 |
Ёмкость водохранилища на данном уровне
|
|
|
|
|
|
,м3
Для вычисления площадей зеркала водохранилища используется карта с нанесёнными на ней горизонталями (рис. 5).
Р
ис.
5. Схема расчета характеристик верхнего
бьефа водохранилища
На основании данных табл. 4 строится график зависимостей = f(H) и W = f1(H), при этом по оси абсцисс откладываются в определённом масштабе площади зеркала и объёмы водохранилища, а по оси ординат – соответствующие им отметки уровня воды (рис. 6).
Рис. 6. Кривые площади зеркала и объёма водохранилища (батиграфические кривые).
Полезный объём водохранилища Wn устанавливается по разности отметок НПГ и ГМО (горизонт мёртвого объёма). Отметка ГМО определяется допустимой сработкой водохранилища Н. В курсовом проекте принимается Н 0,2Н, где Н – напор на плотине в метрах, соответствующий нормальному подпёртому горизонту воды в водохранилище (НПГ).
Следует учитывать, что не весь объём воды, заключённый в водохранилище, может быть использован для удовлетворения потребителя. Некоторый слой воды должен всегда оставаться в водохранилище неиспользованным как для обеспечения забора воды, так и для обеспечения дополнительной нерабочей ёмкости, связанной с отложениями наносов, образованием льда в зимний период и др. этот нерабочий объём носит название мёртвого объёма.
2.3 Расчет потерь из водохранилища
Основными потерями на водохранилища являются потери на испарение с водной поверхности, льдообразование и на фильтрацию.
Величина потерь на испарение с водной поверхности за год может быть определена по карте изолиний испарения с водной поверхности.
В тех случаях, когда площадь зеркала реки до устройства водохранилища в месте его сооружения, расчётное испарение для всего года может быть принято равным нулю.
Потери на льдообразование могут быть определены приближённо по следующей формуле:
Qл = 0,92h, (20)
где – площадь зеркала водохранилища в м2; h – толщина льда в м (берётся по месяцам); 0,92 – плотность льда.
Фильтрация воды из водохранилища имеет место через тело плотины (земляные плотины), под плотиной и в обход плотины.
Расход воды на фильтрацию через тело плотины может быть приближённо определён по формуле:
(21)
где Н – глубина воды у плотины в м; В – длина плотины в м; k – коэффициент фильтрации грунта; L1 = L0 – 0.5mH, где L0 – ширина основания плотины; т – коэффициент заложения откосов.
Суммарный фильтрационный расход воды под плотиной и в обход её может быть приближённо определён по формуле:
(22)
где - площадь зеркала водохранилища в м2; L – расстояние от центра тяжести зеркала до нижней бровки плотины в м; остальные обозначения те же.
Для ориентировочных подсчётов можно так же пользоваться приближёнными нормами возможных потерь на фильтрацию, оценивающими суммарно все возможные виды потерь в % от соответствующего объёма воды в водохранилище:
Хорошие гидрогеологические условия (водонепроницаемые грунты в ложе водохранилища, наличие близких грунтовых вод на склоне) – от 5 до 10% от объёма в год;
Плохие гидрогеологические условия (водопроницаемые неводоносные породы) – от 20 до 40% от объёма;
Средние условия – 10–20 % от объёма в год.
Потери на фильтрацию в первые годы бывают особенно велики и могут превышать расчётные величины. В засушливых районах суммарные потери на испарение и фильтрацию следует брать не менее 50 % всего объёма водохранилища.
Подсчитав суммарную величину потерь из водохранилища за отдельные периоды, следует их вычесть из объёмов стока за те же периоды, и тогда получим сток нетто за каждый расчётный период.