- •Содержание
- •Введение
- •2.2 Определение мертвого объема и срока службы водохранилища
- •2.3 Расчет потерь воды из водохранилища
- •2.4 Водохозяйственный расчет водохранилища сезонного регулирования стока
- •2.4.1 Балансовый таблично-цифровой расчет
- •Расчет водохранилища сезонного регулирования с учетом потерь
- •2.4.2 Расчет водохранилища сезонного регулирования стока без учета потерь воды графическими способами
- •2.5 Расчет водохранилища многолетнего регулирования стока
- •2.5.1 Метод вероятных вариантов а.Д. Саваренского
- •2.6 Расчет трансформации гидрографа паводка водохранилищем
Содержание
VР=(Vн+Vk)/2, (2.18) 17
Vcp=VH+VK/2, (2.38) 27
S = V`ф –Vнпу (2.41) 27
Uф=VH+Wp-Wnom-S-V'к;≤U, 27
Введение
Среди множества проблем, стоящих сегодня перед человечеством, наиболее актуальными являются социальная, экологическая, продовольственная, энергетическая и водная. При этом четыре названных первыми не могут быть решены, если не будет найдено приемлемое решение водных проблем. Вот почему во многих странах мира ученые и государственные деятели под номером первым обозначают проблему обеспечения водой растущего населения и хозяйства. Ведь современное состояние водных объектов, их режим и качество вод с каждым годом вселяют все большую и большую тревогу за существование биосферы и будущее человечества.
Водохранилища - ключ к решению многих проблем, но и одновременно фокус противоречий между целью их создания и негативными последствиями в природе. Создание водохранилищ вызвано необходимостью:
уменьшения или полной ликвидации вредных явлений природы: наводнений, маловодья, селей;
перераспределения стока между сезонами года и годами различной водности, между днями недели и часами суток в интересах гидроэнергетики, ирригации, водоснабжения и создания акваторий в целях обводнения городов, развития рекреации, водного транспорта и др.;
вовлечения в хозяйственное использование непродуктивных земель путем аккумуляции на них водных ресурсов и создания в ряде случаев более продуктивной водной среды (рыболовство и рыбоводство);
улучшение природных условий прилегающих территорий: смягчение климата, водное благоустройство и т.п.;
улучшения гидрографической сети.
Трудно найти сегодня реку, на которой нет хотя бы одного водохранилища. Волга, Днепр, Ангара, Колумбия, Миссури, Теннесси, Парана и сотни других больших и малых рек на наших глазах превращены в каскад водохранилищ. В настоящее время в мире нет ни одной страны, в которой бы их не было. Общий объем водохранилищ на рубеже XIX и XX вв. составлял 15 км3, а к концу XX в. превысил 6600 км3. Сегодня на Земле эксплуатируется более 60 тысяч водохранилищ. Площадь их водного зеркала равна 400 тыс. км . Это - площадь одиннадцати Азовских морей.
Необходимость регулирования стока вызывается многими обстоятельствами, но основными причинами являются: неравномерность стока рек по сезонам года, значительные колебания речного стока в бассейнах отдельных рек и от года к году. Только создание водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования стока дает возможность обеспечить и население, и промышленность, и сельское хозяйство нужным количеством воды в определенное время. Их особенно ценят там, где нет других водоемов. Но нередко из-за неоднозначности воздействия водохранилищ на природу и хозяйство трудно провести грань между положительными и отрицательными последствиями их создания.
Для разрешения многочисленных противоречий при подготовке и эксплуатации водохранилищ и повсеместного превращения их в хранилища чистой воды и производителей биопродукции необходимо осуществление организационных, технологических, экономических и экологических мероприятий, которые должны планироваться и воплощаться высококвалифицированными специалистами в области природообустройства, водных ресурсов и водопользования.
1 Общие положения
Под регулированием речного стока понимают перераспределение во времени объема стока в соответствии с требованиями водопользования, а также в целях борьбы с наводнениями.
Речной сток регулируют с помощью специальных искусственных водоемов, называемых водохранилищами.
2. Расчетные характеристики водохранилищ
2.1 Построение батиграфической и объемной характеристик
водохранилища
Построение батиграфических характеристик водохранилища сводится к установлению следующих зависимостей:
между объемом и уровнем воды, V = f (H) - кривая объёмов;
между площадью зеркала и уровнем воды, ω=f (H) - кривая площадей водной поверхности;
между средней глубиной и уровнем воды, hср = f (H) - кривая средних глубин.
Кроме этого характеристикой водохранилища является также критерий площади литорали (мелководья), Lω = f (H) - кривая критерия литорали.
Исходными материалами для построения кривой площадей служат крупномасштабные топографические карты. Принимая поверхность воды горизонтальной, планиметрированием определяют площади ω, соответствующие различным уровням воды H и заключенные между отдельными горизонталями и створом плотины, замыкающим горизонтали у берегов (рис. 2.1, а).
Элементарные объемы AV отдельных слоев воды между смежными парами горизонталей определяют по формуле:
ΔК = 0,5 (ωi+ωi+1)ΔHi ,
(2.1)
где ωi и ωi+1- площади, ограниченные соседними горизонталями, т.е. соответствующие уровням воды Hi , и Hi+1 , м2; ΔHj - разность глубин между двумя отметками уровня, м,
ΔHi = Hi+1 — Hi
I-I
Объем воды в водохранилище Vi при любой отметке уровня вычисляют путем
Рис. 2.1 План
(а) и продольный профиль
(б) водохранилища
(2.2)
По полученным данным строят кривую объемов водохранилища:
V = f (H)
(рис. 2.2).
Среднюю глубину водохранилища находят по формуле:
(2.3)
и строят кривую зависимости средней глубины водохранилища от отметки зеркала воды: hcp = f(H) (рис. 2.2).
К мелководной зоне водохранилища относят его прибрежную часть глубиной h≤2м. Площадь этой зоны, м2
ωLi=ωHi-ωHi-2 (2.4)
где ωHi-2- площадь водной поверхности водохранилища, соответствующая уровню воды
H = Hi - 2 м, которую определяют по кривой ω = f(H) (см. рис. 2.2), м2.
Критерий литорали Lωi - отношение площади литорали к площади зеркала при той же отметке Hi :
Lωi = ωLi / ωHi (2.5)
По полученным результатам строят кривую критерия площади литорали
Lω= f (H) (рис. 2.2).
Из формул (2.4) и (2.5) следует, что если уровень воды у плотины превышает отметку дна водохранилища не более чем на 2 м, то ωHi-2 = 0 и, следовательно, ωLi = ωHi критерий литорали
Lωi = 1. С повышением уровня воды критерий литорали уменьшается. Расчет, указанных характеристик производится в табличной форме (табл. 2.1).
По полученным в табл. 2.1 результатам строится батиграфическая характеристика водохранилища (рис.2.2).
Наряду с батиграфическими обычно строят также объемные кривые - кривые наполнения, площади водной поверхности и средней глубины водохранилища в зависимости от объема воды в нем: Н = f (V), ω = f (V); hcp = f (V) (см. рис. 2.3).