1.3 Гидрологические расчеты водохранилища

Объём воды, поступающий с водосборной площади, кроме ее размеров, зависит от многочисленных факторов и, прежде всего, от количества выпадающих осадков.

Но количество осадков, выпадающеё в разные годы, а, следовательно, и сток сильно колеблются. Возникает вопрос, с какой вероятностью проектируемый водоём будет заполняться до расчетных отметок?

При расчете водохранилищ необходимо знать, как часто будут повторяться годы с определенной величиной поверхностного стока, при расчетах водного баланса данные о вероятности выпадения того или иного количества осадков.

Построения кривой «вероятности превышения» колебания модуля стока (это сток с единицы площади в единицы времени).

Расположим значения модулей стока в нисходящем порядке, количество столбиков равно количеству лет наблюдения за стоком – 20. Разделив длину, занятую столбиками по оси абсцисс, на 100, получим деления этой оси в процентах. По оси ординат откладываем значения модулей стока. Заменив ступенчатый график плавной линией, получим кривую «вероятности превышения», по которой можно определить величину модуля стока любой вероятности.

«Вероятность превышения», которую следует принимать в гидромелиоративных расчетах, устанавливается строительными нормами и правилами (СНиП).

1.4 Водохозяйственные расчеты. Определение параметров водохранилища

Для расчетов параметра водохранилища необходимо построить топографическую характеристику водохранилища. Для этого надо иметь топографический план оврага или балки в масштабе 1:5000 с сечением рельефа горизонталями через 1 метр. На этом плане намечаем ось плотины и вычисляем планиметром площади, ограниченные горизонталями и осью плотины, F₁,F₂,…F_n .

Измеренные площади заносим в таблицу 1 - Расчеты для вычисления параметров водохранилища и производим в ней соответствующие вычисления.

Таблица 1 - Расчёты для вычисления параметров водохранилища

отметки горизонталей	разновидность отметок h, м	площади ограниченные горизонталями и плотиной, тыс. м2	полусумма площадей Sср.= (S1+S2)/2	объём слоя воды V = Sср * *h тыс. м2	объём чаши водохранилища от дна до данной горизонтали тыс. м3
20		0			0
	1,0		15	15
21		30			15
	1,0		50	50
22		70			65
	1,0		85	85
23		100			150
	1,0		150	150
24		200			300
	1,0		250	250
25		300			550
	1,0		350	350
26		400			900
	1,0		470	470
27		540			1370
	1,0		610	610
28		680			1980

По данным таблицы 1 вычерчивается график - Топографическая характеристика водохранилища (см. Приложение А). Здесь кривая W = f(h) выражает зависимость между объёмами воды в водохранилище и глубиной его заполнения, а кривая S = f (h) - зависимость между площадями водной поверхности водохранилища и глубиной его заполнения.

Параметры водохранилища далее рассчитываем в следующей последовательности: назначаем отметки нормального подпорного уровня - НПУ, которая должна быть на 1,5 - 2,0 м ниже отметки гребня плотины; уровня мертвого объёма - УМО, по санитарным нормам, глубина которого, перед плотиной должна быть не менее 2,5 - 3,0 м; форсированного подпорного уровня - ФПУ и определяем соответствующие этим отметкам объемы воды и площади водной поверхности. Затем определяем полный рабочий и полезный объёмы воды в водохранилище, а также потери воды на испарение и фильтрацию.

При выборе места под плотину следует учитывать возможность устройства дороги по гребню плотины. В этом случае принимает отметку бровки оврага за отметку верха гребня плотины. В данном случае эта отметка 28.

Затем назначаем отметку нормального уровня - НПУ:

НПУ = 28-2 = 26 м

и определяем по топографической характеристике полный объем водохранилища.

W_нпу = 900 тыс. м³ и площадь зеркала воды F_нпу = 400 тыс. м²

Далее назначаем отметку уровня мертвого объёма УМО = 23 м. Объем воды в водохранилище соответствующий этой отметке, равен W_умо = 150 тыс. м³, а площадь зеркала F_умо = 100 тыс. м² .

Рабочий объём водохранилища получили, вычитая из полного объёма водохранилища объём мертвого запаса воды:

W_раб = W_нпу - W_умо = 900-150=750 тыс. м³

Чтобы получить полезный объем воды надо из рабочего объёма вычесть потери воды на испарение и фильтрацию.

Потери воды на испарение с поверхности зеркала водохранилища получим, умножив среднюю площадь водной поверхности между НПУ и УМО на слой потерь воды на испарение:

W_исп = тыс м³

Средний, многолетний слой потерь воды на испарения необходимо принять h_исп = 0,6 м.

Слой потерь на фильтрацию, в зависимости от водопроницаемости грунта ложа водохранилища применяют в пределах h_ср = 0,5 - 1,5 м. Примем h_ср = 1, тогда:

W_ф = ((400 +100)/2) 1 = 250 тыс. м³

В целях потери воды на испарение и фильтрацию составляет:

W_пот = W_исп + W_ф = 150+250 = 400 тыс. м³

Полезный объём водохранилища - это объём воды, который может расходоваться для целей водоснабжения и орошения.

Полезный объем водохранилища равен:

Wпол = W_раб - W_пот =750-400 = 350 тыс. м³