Тема 6. Характеристики водохранилища.

Лекционный материал:

1. Регулирование стока.

2. Характеристики водохранилищ. Батиграфические и объёмные кривые.

К основным характеристикам водохранилища относят:

а) полный объём водохранилища V_НПУ – он соответствует отметке наивысшего проектного уровня (НПУ) в верхнем бьефе, который должен поддерживаться при нормальных условиях эксплуатации гидроузла. Он складывается из двух составляющих: мёртвого и полезного объёмов;

б) мёртвый объём V_УМО – постоянная часть полного объёма водохранилища, которая в нормальных условиях эксплуатации не срабатывается и в регулировании стока не участвует. Он представляет как бы неприкосновенный запас, который может быть израсходован лишь в чрезвычайных условиях ( например, при постоянной засухе или необходимости срочного обеспечения водоснабжения). Мёртвый объём находят расчётным путём с учётом заиления водохранилища различными наносами, санитарно-технических и гидробиологических требований, обеспечения приемлемого качества воды, обеспечения условий для судоходства, рыбного хозяйства, гидроэнергетики, мелиорации и др.

в) полезный объём водохранилища V_ПЛЗ – основная рабочая часть объёма водохранилища, предназначенная для непосредственного регулирования стока. Полезный объём зависит от назначения водохранилища, вида регулирования стока. Определяется на основе водохозяйственного и технико-экономического расчётов.

При эксплуатации водохранилищ заблаговременно подготавливают ряд характеристик, необходимых для водохозяйственных расчётов. К ним относятся зависимости площади водной поверхности Ω и объёма воды V от уровня воды Н или глубин h. Кривые таких зависимостей называют батиграфическими кривыми (рис. 3).

Наряду с батиграфическими, строят также объёмные кривые – зависимости наполнения, площади водной поверхности, средней глубины водохранилища от объёма воды в нём (рис. 4).

Исходным материалом для построения батиграфических и объёмных кривых являются данные топографических измерений, показанные на крупномасштабных картах. Батиграфические и объёмные кривые строят в системе прямоугольных координат в определённом масштабе. Данные для построения представлены в таблице 10.

Таблица 10.

Исходные данные для расчёта характеристик водохранилища.

Уровни воды Н м		Площадь водной поверхности, км2				Разность уров- ней ∆Η, м	Объём, млн. м 3				Сред- няя глу- бина, h ср., м	Литораль
		ΩН	Ωср.				ΔV	V				Пло- щадь, ΩL, км 2			Крите- рий, LΏ
110	0								0
				1	2		2
112	2								2	1			2	1,0
				5	2		10
114	8								12	1,5			6	0,75
				11	2		22
116	14								34	2,4			6	0,43
				18	2		36
118	22								70	3,2			8	0,36
				28	2		56
120	34								126	3,7			12	0,35
				40	2		80
122	46								206	4,5			12	0,26
				54	2		108
124	62								314	5,1			16	0,26
				71	2		142
126	80								456	5,7			18	0,22
				90	2		180
128	100								636	6,36			20	0,20
				113	2		226
130	126								862	6,8			26	0,21
				143	2		286
132	160								1148	7,2			34	0,21
				181	2		362
134	202								1510	7,5			42	0,20

В таблице 10 объём воды в водохранилище определён путём последовательного суммирования частичных объёмов, заключённых между смежными горизонталями. Объём первого придонного слоя вычисляют по формуле усечённого параболоида:

ΔV = 0,667 · Ω ₁ · ΔΗ ₀₁ (6.1.)

Объём воды, соответствующий какому-либо уровню Н, получают суммированием частичных объёмов, расположенных ниже этого уровня.

Средняя глубина водохранилища рассчитывается по формуле:

h _ср. = V _H / Ω _Н (6.2.)

Критерий площади литорали (мелководной зоны) рассчитывается по формуле:

L _Ω = Ω _L / Ω _Н (6.3.) причём к мелководной зоне водохранилища относят его прибрежную часть с глубиной не более 2 м. Очевидно, что с повышением уровня воды критерий литорали уменьшается.

При построении кривых масштаб принимается таким, чтобы кривые не пересекались (рис. 3 и 4). Ценность такого построения заключается в том, что по какому-то одному показателю (например, по отметке глубины Н над уровнем моря) можно определить самые разнообразные характеристики водохранилища, не прибегая к непосредственным измерениям.