Таблично-цифровой балансовый расчет.

Расчетные величины представляет собой объемы и измеряются в млн.м или км . В зависимости от вида регулирования и необходимой точности вычислений за расчетные интервалы времени могут быть приняты год, сезон, месяц, 10 дней, 5 дней.

При расчетах регулирования стока существует прямая и обратная задача. При прямой задаче задаются: объем стока по расчетным интервалам времени и требуемая отдача воды за каждый месяц. Найти требуется V , наполнение водохранилища и сбросы. В качестве расчетного периода при многолетнем регулировании стока может выступать ряд лет, а в качестве расчетного интервала времени – водохозяйственный год, началом которого обычно служит момент наступления половодья. При обратной задаче имеется водохранилище с V и в зависимости от правил регулирования требуется найти наполнение водохранилища, величину сбросов в процессе регулирования и вероятность фактической отдачи.

Лекция 15:

Возможно несколько режимов работы водохранилищ:

1. Однотактный режим:

Рисунок 34

V – объем стока;

И – объем требуемой отдачи.

Для того, чтобы мы могли накопить этот объем, И>Д. В этом случае V =Д.

Данный полезный объем должен накоплен в водохранилище к моменту начала дефицита воды.

2. Двухтактный режим с независимым циклом:

Рисунок 35

U1>Д1; U2>Д2; V =Д

3 Двухтактный режим работы с зависимым циклом:

Рисунок 36

U1>Д1

U2<Д2

Таким образом для покрытия Д2, предшествующего избытка U2 не хватает, поэтому недостающий объем воды должен запасен из первого избытка, а V = за вычетом U2:

V =Д1+Д2-U2

При всех режимах работы водохранилище должно быть наполнено до НПУ к началу Д1 и сработано до УМО к концу последнего Д. После определения объема водохранилища, соответствующего его НПУ составляется график наполнения водохранилища, при этом возможны два варианта правила регулирования:

1 вариант:

Рисунок 37

По первому варианту водохранилище наполняется до НПУ за счет первых избытков воды и только после этого сбрасываются излишки.

2 вариант:

Рисунок 38

По данному варианту при УМО сначала сбрасываются излишки воды, а после этого водохранилище наполняется до НПУ.

Преимущества и недостатки рассмотренных вариантов.

Недостатки первого варианта:

- длительное время водохранилище содержит большой объем воды, что характеризуется высоким уровнем и большой поверхностью водного зеркала. Это обуславливает большие потери воды на испарение, вызывает длительное поднятие УГВ и обуславливает необходимой в мощной плотине.

Преимущества первого варианта:

- высокий уровень – это большая энергия и большая надежность в регулировании стока.

Второй вариант является зеркальным отражением первого варианта, когда недостатки переходят в преимущества.

V	U UТ	V-U	V VФ	VV	S S	VV	П П	V-U - П	VV’	VV’	SS’	VV’	ПП’
1 1	2 2	3	4 4	5 5	6 6	7 7	8 8	9	1 10	1 11	1 12	1 13	114

1 – объем стока по месяцам, млн.м ;

2 – объем требуемой отдачи по месяцам, млн.м ;

3 – разность между поступлением воды и ее отдачей. Определяем режим работы водохранилища и V , то есть тот объем, который участвует в регулировании стока. Он должен быть накоплен в период избытка и сработан в период дефицита:

V =V -V

4 – фиктивный объем, то есть объем, который не учитывает потери воды на фильтрацию и испарение. Перед определением фиктивного объема выбирается вариант правил регулирования стока.

Так при использовании первого варианта правил регулирования фиктивный объем может быть определен через сумму начального объема и разности стока и требуемой отдачи:

V =V + (V-U )

С учетом того, что на исходном этапе V =V данную формулу можно переписать следующим образом:

V =V +(V-U )

5 – конечный объем:

V =V , если

V

V =V , если V >V

и лишнюю воду необходимо сбросить.

6 – сбросы:

S=V -V

7 – средний объем:

V =

8 – потери воды в водохранилище. Определяется по графику потерь воды по месяцам.

Рисунок 39

Далее определяется V’ , то есть с учетом потерь, V^' , а сам расчет проводится до стабилизации данных, в результате чего получают окончательное значение V , наполнение водохранилища и величину сброса с учетом потерь.

Лекция 17: Графический расчет V по сокращенным интегральным кривым годового стока.

Очевидно, что чем больше объем стока, тем меньше его дефицит по отношению к отдаче и тем меньше требуется V воды в водохранилище. Обеспеченность V при этом может быть определена как дополнение до 100% от обеспеченности годового стока:

Р =100%-Р

Расчет осуществляется при наличии данных наблюдений не менее 60 лет.

Имея ряд V и определив Р_э каждой из величин, можно построить ЭКО. По заданной величине Р искомого V можно определить и саму величину:

Рисунок 40

Расчеты многолетнего регулирования стока.

Многолетнее регулирование – это наиболее полный и совершенный вид регулирования стока.

Однако следует учитывать, что при этом требуется большее по площади водохранилище.

Многолетнее регулирование применяется при условии, если объем отдачи превышает объем стока заданной Р.

Оно подразумевает заполнение водохранилища водой в полноводные годы и сроботку в маловодные годы. За расчетный интервал времени принимается водохозяйственный год, а в качестве расчетного периода времени несколько лет. Поскольку все величины, используемые при расчетах регулирования стока собой объемы, то для упрощения затем используют относительные параметры:

Кр= ;

;

Где К_р – модульный коэффициент стока;

- коэффициент требуемой отдачи;

- коэффициент полезного объема;

V_p – объем стока заданной Р;

V_o – среднее многолетнее значение объема стока;

U_т – объем требуемой отдачи.

Задача расчета многолетнего регулирования стока заключается в том, чтобы найти V в зависимости от отдачи. При этом V может быть представлен в виде суммы двух составляющих: многолетней и сезонной:

V =V +V

Если данное выражение представить в относительных величинах, то:

Для определения многолетней составляющей используются сокращенные интегральные кривые стока. Приведенный ниже расчет применяется при числе лет наблюдений не менее 60.

Рисунок 41

Конечная ордината сокращенной интегральной кривой (левый график) по ее свойствам равна 0. Так как величина отдачи в процессе расчета меняется, то необходимо задаваться различными значениями коэффициента отдачи, который показан на лучевом масштабе (правый график). Каждый из лучей, соответствующий тому или иному значению переносится на график сокращенной интегральной кривой стока до касания его сверху и снизу, при этом вертикальное расстояние между нижней и верхней касательными и будет соответствовать тому или иному значению . Таким образом, мы получаем ряд значений многолетних составляющих. На основании полученных данных строится график.

Расчет сезонной составляющей коэффициента V .

При расчете сезонной составляющей используются следующие допущения:

1. в начале года запас воды в водохранилище равен мертвому объему, то есть моменту начальных расчетов, предшествовавшему маловодным годам. Необходимо определять сезонные составляющие.

2. Объем стока равен объему требуемой отдачи. Расчет проводится графически:

Рисунок 42

Исходя из подобия треугольников, можно записать следующее соотношение:

Из данного соотношения можно выразить сезонные составляющие:

Сезонная составляющая, сложенная с многолетней составляющей, дают полную величину .

Рисунок 43

По батиграфическим характеристикам (зависимостям параметров водохранилищ от уровня воды) определяют объемы воды, которые теряются на испарение и фильтрацию и в конечном счете определяют затраты на капитальное строительство.

Обобщенные методы расчета регулирования стока.

Суть этих методов заключается в построении кривой обеспеченности суммы двух величин. Пусть первая величина Х задана в виде непрерывной кривой обеспеченности, а другая в виде ступенчатой кривой.

Рисунок 44

Требуется найти кривую обеспеченности для суммарного ряда. Суммирование данных величин Х и У позволяет построить частные кривые обеспеченности Z₁ и Z₂. Обеспеченность Р произвольно выбранной суммы Zi – определяется через обеспеченности частных сумм, равных Р₁ в ряду Х+У₁ и Р₂ в ряду Х+У₂, так как Z₁=Х+У₁, а Z₂=Х+У₂.

Суммарное выражение выглядит следующим образом:

Р_z=P₁×n₁+Р₂×n2.

Лекция 18: Эксплуатация водохранилищ.

Использование водохранилищ осуществляется в соответствии с типовыми правилами использования водохранилищ, утвержденными уполномоченным Правительством РФ федеральным органом исполнительной власти и включающими в себя правила использования водных ресурсов водохранилища, правила технической эксплуатации и благоустройства водохранилищ.

Правилами использования водных ресурсов водохранилищ определяется режим их использования, в том числе режим наполнения и сработки водохранилищ. Правилами технической эксплуатации и благоустройства водохранилищ определяется порядок использования их дна и берегов.

Правила технической эксплуатации и благоустройства водохранилища должны содержать:

1)краткое описание водохранилища и гидротехнических сооружений, их основные параметры;

2)сведения о зонах воздействия водохранилища(зоне постоянного затопления, зоне периодического или временного затопления, зоне повышения уровня грунтовых вод, зоне возможного изменения берегов водохранилища, зоне климатического воздействия водохранилища, зоне воздействия регулирования поверхностного стока),

3)перечень мероприятий, осуществляемых при эксплуатации водохранилища в зимний период и в период пропуска паводков;

4)перечень мероприятий, осуществляемых в случае возникновения аварий и иных чрезвычайных ситуаций (ливневый паводок, штормовой ветер, сложная ледовая обстановка, пропуск вод в катастрофически большом количестве, землетрясение и др.);

5)ограничения эксплуатации водохранилища и перечень мероприятий по поддержанию надлежащего санитарного и технического состояния водохранилища;

6)порядок организации ремонтно-эксплуатационных работ;

7)порядок осуществления наблюдений за состоянием водохранилища;

8)учет использования водных ресурсов водохранилища;

9)перечень способов наблюдений за техническим состоянием водохранилища и входящих в его состав сооружений, порядок осуществления таких наблюдений.

Техническая эксплуатация водохранилищ осуществляется специальной эксплуатационной службой.

К ее задачам относятся:

1. Обеспечение плановой водоподачи и поддержания нормативных уровней;

2. Контроль за состоянием водохранилищ и сооружений. Организация ремонтных работ;

3. Безаварийный пропуск половодий, паводков, плавающих предметов через водосборные сооружения. Борьба с переработкой берегов водохранилищ, его затоплением и зарастанием;

4. Систематическое проведение гидрометрических измерений уровней и расходов воды;

5. Охрана водных ресурсов от загрязнений и истощения.

Основополагающим документом, определяющим эксплуатацию водохранилищ, являются «Основные правила использования водных ресурсов водохранилищ», разрабатываемые проектной организацией в соответствии с водным кодексом РФ.

Основные правила должны быть согласованы и утверждены к моменту наполнения водохранилища до НПУ и ввода гидроузла в эксплуатацию. Управляет водными ресурсами диспетчер, руководствуясь правилами регулирования стока, являющимися составной частью «Основных правил…».