Ведомость исчисления кривых объемов и площадей пруда (паспорт водохранилища).

Отметка горизонталей	Площадь по горизонталям (F). тыс. м2	Средняя площадь по горизонталям (F ср.) тыс. м2	Разница между отметками (h), м	Объем между горизонталями (W) тыс. м2	Нарастающий объем (Wнар), тыс. м2
51,5	0				0
		17	0,5	8,5
52,0	50				8,5
		65	1,0	65
53,0	80				73,5
		120	1,0	120
54,	160				193,5
		230	1,0	230
55,0	300				423,5
		380	1,0	380
56,0	460				803,5
		530	1,0	530
57,0	600				13333,5
		675	1,0	675
58,0	750				2008,5
		995	1,0	995
59,0	1240				3003,5
		1470	1,0	1470
60,0	1700				4473,5

После этого определяется нарастающий объем. Это сумма нарастающего объема предыдущей горизонтали и объем между этой и следующей горизонталями. Например, для отметки 51,5 нарастающий объем равен 0, а объем между отметками 51,5 и 52,0 составляет 8,5 тыс. м³. Следовательно, нарастающий объем для отметки горизонтали 52,0 будет составлять 8,5 тыс. м³ (0 + 8,5). Для отметки 53,0 Wнар составит сумму двух чисел 8,5 и 65 (8,5 + 65 = 73,5 тыс. м³.) и т.д.

После проведения расчетов нарастающего объема строятся кривые объемов и площадей, которые показывают зависимость между следующими тремя величинами: глубиной балки, площадью зеркала воды и объемов воды. Для построения кривых объемов и площадей берется лист милиметровой бумаги стандартного размера. На этом листе строится система прямоугольных координат. На вертикальной оси (ось ординат) строится масштаб глубин (отметки горизонталей). Например, в 1 см – 1 м. На горизонтальной оси (ось абсцисс) строится масштаб площади пруда. Для этого по горизонтальной линии миллиметровки лучше отсчитать 20 см и затем определить сколько приходится площади в 1 см: берется общая площадь и делится на 20 см (в нашем примере это будет 1700 : 20 = 85 тыс. см²), т.е. в 1 см 85 тыс. см² площади и т.д. до конца оси абсцисс.=

Ниже масштаба площади на 2-3 см прокладывается горизонтальная линия масштаба объема пруда. Определяется масштаб в 1 см : (4473,5 : 20 =223,7 = 224 тыс. м³) =

Для прокладывания точек кривых объемов и площадей пользуются данными первой и второй, первой и шестой графами таблицы. При этом важно, чтобы интегральные кривые были бы плавными. Если точки имеют большие колебания, то кривые выравниваются искусственно, т. е. линия проводится между точками от руки. Для соблюдения баланса равновесия, количество точек выше линии и количество точек ниже линии должно быть одинаковым. Интегральные кривые обозначаются: F – f (h) (площадь – функция от высоты) и W – f (h) – (объем – функция от высоты).

Проектирование горизонтов водохранилища.

Исходя из требований условий санитарии и разведение рыбы, определяется горизонт мертвого объема (ГМО) методом попыток. Поскольку у дна плотны (отметка 51,5) глубина должна быть в пределах два – три метра, то ГМО устанавливается у отметки 53,5 (51,5 + 2=53,5). От отметки этой горизонтали проводится линия до пересечения с кривыми объемов и площадей. С точки пересечения с кривой площади опускается вертикаль на масштаб площади, а с точки пересечения с кривой объемов опускается вертикаль на масштаб объемов. Они покажут числовые значения площади (F) мертвого объема и его фактический объем (W).

После этого определяется полный объем водохранилища (W_полн.) по формуле W_пол.=Q + W_м.о.=

Поскольку суммарный объем стока (Q) равен рабочему объему (W_р), то приведем все буквы к одной индексировке, т. е. формулу запишем так:

W_полн.=W_р+ W_{м. о.}=

На шкале объемов графика находим расчетное числовое обозначение полного объема водохранилища (W_полн) _.и восстанавливаем перпендикуляр до пересечения с кривой объемов. С этой точки проводится горизонтальная линия на вертикальную ось координат, которая и покажет отметку глубины нормального подпертого горизонта (НПГ). Эта линия обычно не пересекается с кривой площадей. Поэтому ее следует продолжить до пересечения с кривой площадей, что и укажет площадь водохранилища при НПГ.

Определяем средний объем водохранилища по формуле:

W_ср = тыс. м³ =

Эту цифру находим на графике, где производятся соответствующие отметки.

После этого находим F_cр по графику так: продолжаем горизонтальную линию W_cр до пересечения с кривой площади и далее вниз на масштаб площади.

Однако иногда бывают годы, когда паводковые воды значительно превосходят расчетный объем. Следовательно, необходимо предусмотреть заполнение водохранилища при ненормальном паводке. Для этого устанавливается максимальный подпертый горизонт (МПГ). На вертикальной линии, ниже отметки 60,0 на 1,2 м. находится точка, от которой проводится линия на кривые объемов и площадей. С точек пересечения опускаются линии на масштабы площади и объема. При строительстве плотины у отметки МПГ устанавливают водосбросное сооружение (обычно это бетонные кольца) для ликвидации опасности разрыва плотины.

После этого производятся подсчеты потерь воды из водохранилища, которые складываются из потерь на испытание с водной поверхности и потерь на фильтрацию. Они зависят от площади водного зеркала водохранилища и от климатических условий. Обычно площадь водного зеркала весной бывает максимальной, а к осени – минимальной.

Объем воды испаряющейся за год с поверхности водного зеркала водохранилища (W_исп.) и объем потерь на фильтрацию (W_ф) рассчитывают по формулам:

W_исп.=И . F_ср м³;=

W_ф= Ф .^.W_ср. м³,=

где И – коэффициент испарения. Для условий Днепропетровской области «И» находится в пределах 0,4-0,6 м, или 400-600 миллиметров (с учетом выпадающих осадков на площадь пруда). В расчетах брать 0,5.

Ф – Коэффициент фильтрации. Для условий Днепропетровской области «Ф» равняется 0,4-0,8. В расчетах брать 0,5.

Зная величину потерь на фильтрацию и испарение можно рассчитать объем полезной отдачи водохранилища (W_полез.) по следующему выражению:

W_{полезн.}=W_пол. - W_м.о. - W_ф - W_{исп. , м}³=.

Известно, что рабочий объем представляет собой сумму полезного объема (W_полезн) и объема потерь воды (W_потр.=W_ф+W_исп.) =.

Отсюда полная емкость водохранилища (W) будет равна:

W = W_полезн+ W_пот.+ W_{м. о.}, м³ =.