4. Водохозяйственный расчет водохранилища сезонного регулирования стока

Под водохозяйственным расчетом водохранилища понимают совокупность расчетов по установлению основных параметров водохранилища, в частности полезного и полного объемов и соответствующих им уровней воды.

Полезный объем – основная рабочая часть объема водохранилища, предназначенная для регулирования стока. Он зависит от назначения водохранилища, вида регулирования стока; определяют его водохозяйственным расчетом.

Полный объем водохранилища соответствует отметке НПУ (см. рис. 2.1 б) – наивысшему проектному уровню верхнего бьефа, который поддерживают в нормальных условиях эксплуатации гидроузла:

(2.14)

Водохозяйственный расчет водохранилища сезонного регулирования стока балансовым методом рассмотрен в п. 2.4.1, а обобщенным методом применительно к многолетнему регулированию стока – п. 2.5.

Сезонное (годичное) регулирование стока обусловлено неравномерностью внутригодового распределения стока и несовпадением режимов естественного стока и водопотребления. Годовой объем водопотребления при сезонном регулировании не должен превышать объем стока расчетного (маловодного) водохозяйственного года.

Если работа водохранилища состоит из двух периодов накопления и последующих за каждым из них периодов сработки, то имеет место двухтактный режим. При двухтактной работе накопление воды и опорожнение водохранилища зависят от соотношения между избытками и последующими за ними дефицитами стока.

В нашем случае, имеет место режим работы с независимым циклом, т.к.

; , Полезный объем в этом случае равен наибольшему дефициту:

, (2.15)

а начало водохозяйственного года совпадает с концом периода наибольшего дефицита.

2.4.1 Балансовый таблично-цифровой расчет

Имея заданные месячные расходы притока Q и потребления q определяем расчетный объем стока за месяц и расчетный объем отдачи , умножая Q и q на число секунд в принятом интервале.

Для упрощения расчетов длительность каждого месяца в году принимают одинаковой, равной 30,44 суток, чему соответствует 2,63 млн. секунд.

Для сопоставления расчетного стока и плановой отдачи по месяцам и за год полученные значения сводят в табл. 2.3.

Таблица 2.3. Расчет данных для балансового расчета водохранилища сезонного регулирования стока

Анализ данных табл. 2.3, говорит о том, что заданная отдача может быть обеспечена только лишь в результате регулирования стока, потому что с XII по II и с VI по VIII. месяцы приток меньше плановой отдачи. А сопоставление годового стока с плановой отдачей за год показывает, что достаточно произвести сезонно-годичное регулирование стока, так как млн. м³ больше млн. м³.

Таблично-цифровые балансовые расчеты водохранилища сезонного регулирования удобно вести в табличной форме (табл. 2.4).

Расчет производят в два этапа: предварительный - без учета потерь воды на испарение и фильтрацию и окончательный - с учетом данных потерь.

Полученные в календарной последовательности величины избытков и недостатков суммируют (получают и ). Анализ чередования сумм избытков и недостатков указывает на случай двухтактной работы водохранилища с зависимым циклом:

млн. м³;

= 174+ 100= 275 млн. м³.

По найденному полному объему определяют отметку НПУ на батиграфической кривой (рис. 2.2) она соответствует: НПУ = 106.6 м.

Порядок наполнения водохранилища определяется правилами регулирования. Рассматриваются два предельных варианта правил регулирования.

По первому варианту правил водохранилище наполняют до за счет первых избытков и только после этого излишки воды сбрасывают через водосбросное сооружение.

В гр. 6 табл. 2.4 производен расчет конечных наполнений по первому варианту регулирования. Начинается расчет с момента опорожнения водохранилища до и ведется вперед по ходу времени в году путем последовательного прибавления избытков и вычитания недостатков.

В результате расчетов по всем интервалам года будет получен нулевой запас . Второй критерий правильности выполненных расчетов - равенство суммарной величины сброса (гр. 7) разности между суммарным годовым притоком (гр. 2) и суммарным потреблением (гр. 3):

(2.17)

Таблица 2.4. Расчет водохранилища се зонного регулирования (объемы стока, отдач, потерь и наполнений, млн. м³)

174 млн. м³; 100 млн. м³; 274 млн. м³

Месяцы	Расчётный сток Wp	Плановая отдача Up	Наполнение без учёта потерь млн. м3							Расчёт потерь			Наполн. с учётом потерь
					первый вариант		второй вариант			ср. объём	ср. пло- щадь зер- кала	ито- го по- терь	сток минус отдача и потери			первый (второй) варианты
			+	–		сброс		сброс					+		–		сброс
1	2	3	4	5	6	7	8	9		10	11	12	13		14	15	16
III	118	55	63					63		132	45	3	60				174
IV	331	55	276			165		186		219	58	4	272				72
V	221	137	84			84				274	62	12	72
VI	95	137		42						254	61	13			55
VII	53	105		52						207	51	11			23
VIII	55	105		50						155	49	10			60 2
IX	60	55	5							133	46	7
X	66	55	11							281	70	6	5 2
XI	60	55	5							149	49	3
XII	32	55		23						140	48	3			26
I	45	55		10						123	57	4			14
II	37	55		18						109	45	3			21
1173 924						249			249							240

Этот вариант наиболее надежен и его применение выгодно по условиям поддержания напора, однако при работе по первому варианту водохранилище быстрее заиляется, потери воды из него увеличиваются и производство гидравлических промывок и ремонтных работ усложняется.

Сущность второго варианта регулирования заключается в том, что наполнение водохранилища оттягивается на возможно более поздний срок и в любой момент времени в водохранилище сохраняется минимально необходимые запасы воды. В этом случае вначале производят холостые сбросы при уровне , а затем - заполнение водохранилища до НПУ.