2929

где t – текущая абсцисса, сут.

Значения t задаются в интервале от 0 до tп в (1.18) и от 0 до tсп

в(1.19).

13.На отдельном листе миллиметровой бумаги (формат А4), задаваясь значениями t в формулах (1.18) и (1.19), вычерчивается гидрограф максимальных расходов Qmaxp% для чрезвычайных условий эксплуатации (рис. 1.3).

Q max

Q max p%

Рис. 1.3. Гидрограф максимальных расходов весеннего половодья

14. Определяется объем весеннего половодья, численно равный площади гидрографа половодья.

Упражнение № 3. Расчеты максимального стока весеннего половодья при отсутствии данных наблюдений

Цель работы: овладение методами определения максимальных расходов весеннего половодья при отсутствии гидрометрических данных.

Исходные данные: площадь водосбора F, км2, средний многолетний слой стока весеннего половодья h, мм, коэффициенты озерности Коз, залесенности Кл и заболоченности Кб изучаемого речного бассейна.

Требуется определить максимальный расход 1 и 5 % обеспеченности.

11

Порядок выполнения.

1. Расчеты максимальных расходов весеннего половодья в данном упражнении выполняются по формулам, рекомендуемым СП 33-101–2003, и, в частности, по редукционной формуле

где Qmaxp% – расчетный максимальный расход заданной вероятности превышения; μ – коэффициент, учитывающий неравенство статистических параметров слоя стока h и максимальных расходов Q; Кд – коэффициент дружности половодья, определяется обратным путем для рек-аналогов; hр – расчетный слой суммарного весеннего стока вероятностью превышения, мм, определяемый обычным способом по известным значениям Cv, соотношения Cs/Cv; Коз – коэффициент, учитывающий снижение максимума озерами и водохранилищами; Кл и Кб – то же лесами и болотами; F – площадь речного бассейна, км2; F1 – дополнительная площадь водосбора, учитывающая снижение редукции; n – показатель степени редукции.

Входящие в (1.20) значения коэффициентов и параметров определяются следующим образом.

Поскольку во всех вариантах упражнения речные бассейны располагаются на территории Западной Сибири, показатель степени редукции n принимается равным 0,35, а дополнительная площадь F1 = 10 км2.

Значения μ назначаются:

–для обеспеченности Р = 1 % μ = 1,0;

–для обеспеченности Р = 5 % μ = 0,93.

Значения коэффициентов озерности Коз, залесенности Кл и заболоченности Кб изучаемого речного бассейна в зависимости от варианта принимаются по табл. 1.4.

Значения коэффициентов дружности половодья Кд для всех вариантов упражнений рассчитываются по приближенной зависимости, полученной по данным изученных рек:

12

Таблица 1.4

Значения коэффициентов озерности Коз, залесенности Кл и заболоченности Кб

Значения коэффициентов вариации слоя весеннего половодья при h ≤ 300 мм рассчитываются по зависимости

Cv = 2,18 – 0,83 lg(h + 1), (1.22)

где h – средний многолетний слой стока весеннего половодья, мм. Значение коэффициента асимметрии Cs принимается для всех

вариантов упражнения равным 2Cv.

2.Определяется общая продолжительность весеннего половодья Т, а также продолжительность фаз подъема tп и спада tсп с точностью до суток. Значение Т, сут, рассчитывается по зависи-

мости (1.16).

Продолжительность фаз подъема и спада половодья определяется по зависимостям (1.17).

3.Вычерчивается гидрограф притока для чрезвычайных условий эксплуатации.

Тема 2. Определение параметров водохранилища сезонного регулирования стока без учета потерь

Упражнение № 1. Составление батиграфических характеристик водохранилищ

Батиграфические характеристики водохранилища – это графические или аналитические зависимости площадей водной поверхности, объемов, средней глубины воды или иных параметров водохранилища от уровней воды или наполнения водохранилища.

Цель работы: приобретение навыков составления батиграфических характеристик водохранилища.

13

Исходные данные: значения площадей водной поверхности водохранилища Ω, км2, при разных отметках уровня воды (наполнения) H, м (прил. Ж).

Требуется:

1.Построить на основе исходных данных на миллиметровой бумаге (формат А4) кривую площадей Ω(Н).

2.Рассчитать значения объемов воды в водохранилище между соседними горизонталями (с шагом 5,0 м до максимального заданного уровня наполнения).

3.Рассчитать объемы воды в водохранилище при разных отметках уровня воды.

4.На координатном поле Ω(Н) построить кривую объемов

V(H).

При построении кривых Ω(Н) и V(H) в качестве осей координат следует принять:

– ось ординат – уровни воды в водохранилище Н;

оси абсцисс – площади водной поверхности Ω, км2, и объемы воды в водохранилище V, млн м3.

Масштабы осей координат обязательно должны быть крат-

ными – 1, 2, 5, или 10, 20, 50, или 100, 200, 500 ед. изм. в 1 см.

Порядок выполнения.

1.Кривая площадей водного зеркала Ω(Н) строится по данным прил. Ж, эмпирические точки соединяются плавной кривой.

2.Объемы воды в водохранилище между двумя соседними горизонталями рассчитывают по формуле

где Ωi площадь зеркала водохранилища при отметке уровня воды на первой горизонтали, км2; Н0 = 5,0 – разность отметок дна и первой горизонтали.

14

3. Интегральные (нарастающим итогом) суммы объемов, соответствующих уровням воды 5, 10, 15, 20 и т.д., определяются по формуле

Полученные данные заносятся в табл. 2.1.

4. По данным граф 1, 2 и 5 табл. 2.1 на миллиметровой бумаге строятся соответствующие кривые площадей и объемов (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Батиграфические характеристики водохранилища

Упражнение № 2. Расчеты параметров водохранилища сезонного регулирования стока

Цель работы: приобретение навыков определения параметров водохранилища сезонного регулирования стока без учета потерь таблично-цифровым балансовым методом.

Исходные данные: значения месячных величин годового стока 95 % обеспеченности (тема 1, упр. № 1), батиграфические характеристики водохранилища (тема 2, упр. № 1).

Требуется:

1. Рассчитать объемы водопотребления (отдачи) из водохранилища:

–суммарное водопотребление за год Wвп;

–экологические попуски Wэпгод ;

15

–санитарные попуски Wсп;

–суммарное водопотребление на нужды водоснабжения Wвс. 2. Назначить мертвый объем воды водохранилища Vмо и со-

ответствующий ему уровень воды УМО.

3. Рассчитать таблично-цифровым методом полный Vпол и полезный Vпо объемы воды водохранилища, определить значение нормального подпорного уровня НПУ.

Порядок выполнения.

Любое водохранилище должно иметь объемы и уровни, обеспечивающие:

–требуемое водно-экологическое и санитарное состояние водохранилища и водного объекта в целом;

–удовлетворение потребностей в воде населения, промышленности и других отраслей хозяйства.

Полное регулирование стока расчетной (в данном случае 95 %) обеспеченности не допускается.

1. Суммарное потребление воды (отдача) из водохранилища за год Wвп, млн м3/год, включая санитарные и экологические попуски, следует принять равным не более 80 % объема годового

Полученный по (2.4) объем распределяется на следующие нужды.

Экологические попуски Wэп в нижний бьеф в каждом месяце года назначаются одинаковыми и равными минимальному месячному объему стока в году 95 % обеспеченности. Этим объе-

Санитарные попуски Wсп проводятся в период весеннего поводья (апрель–июнь) для очистки русла и поймы реки. Суммарный объем Wспгод , млн м3/год, может быть назначен в размере 10 % от годового стока в средний год, т.е.

16

внутри весеннего половодья можно принять одинаковым во все

Примечание. Символом ◊ обозначены месяцы, в которых выполняются попуски или забор воды из водохранилища.

Определение суммарного объема водопотребления на нужды водоснабжения за год, млн м3/год, выполняется по зависимости

Путем суммирования месячных значений Wэп, Wсп и Wвс находятся итоговые значения Wвп за каждый месяц года, а результаты расчетов заносятся в табл. 2.2.

По данным табл. 2.2 составляется столбчатая диаграмма отдачи (водопотребления) из водохранилища (рис. 2.2).

Месяцы

Wэп Wвс Wсп

Рис. 2.2. График водопотребления из водохранилища

17

2.Мертвый объем Vмо назначается исходя из санитарногигиенических условий, при соблюдении которых средняя глубина в водохранилище при Vмо должна быть не менее 2,5 м. Для этого, задавшись уровнем мертвого объема УМО = 5,0, по батиграфической кривой объемов V(H) находится значение Vмо.

3.Расчеты параметров водохранилища сезонного регулирования стока сводятся к назначению мертвого Vмо, определению полезного Vпo и полного Vпол = Vмо + Vпo объемов водохранилища.

Полный объем Vпол рассчитывается таблично-цифровым балансовым методом в табл. 2.3, в которой V1 и V2 – объем воды в водохранилище на начало и конец любого месяца соответственно, R – значение сбросов из водохранилища.

18

Необходимо придерживаться описанной ниже последовательности расчетов.

Вграфу 1 записываются (через строчку) номера (или названия) месяцев (от 1 до 12).

Вграфы 2 и 3 заносятся установленные ранее значения при-

тока W95% и суммарного водопотребления в каждом месяце Wвп, млн м3/мес.

Рассчитываются избытки (+) и недостатки ( ) притока за

остальные месяцы (май–ноябрь) W95% > Wвп и q > 0, следовательно, это месяцы (период) с избытками стока.

Наличие дефицитов стока указывает на необходимость регулирования стока путем его перераспределения между сезонами, т.е. внутри года. Ликвидация дефицитов стока в рассматриваемом примере может быть осуществлена путем заблаговременной аккумуляции (накопления в водохранилище) части стока в месяцы с избытком стока, т.е. с мая по ноябрь.

Так как за год в целом Σ q > 0 больше суммы Σ q < 0 (в рассматриваемом примере на 789 млн м3), то обоснованным является вывод о возможности сезонного (годичного) регулирования стока.

Анализируя временной ход избытков и недостатков (см. рис. 2.3), замечаем, что для восполнения дефицитов стока в декабре–апреле необходимо на начало декабря иметь в водохранилище объем воды, равный сумме этих дефицитов, т.е. 742 млн м3. Поскольку других периодов недостатка стока в рассматриваемом примере нет, то полезный объем водохранилища Vпо следует принять равным 742 млн м3.

19