2.5.1. Режим работы водохранилища без учета потерь

• Расчет по первому варианту правил регулирования стока

За начало расчета принимают момент, когда водохранилище опорожнено до УМО. В хронологической последовательности вычисляют объем наполне­ний водохранилища и сбросов на конец расчетного интервала времени (месяца).

При расчете используют уравнение баланса воды, без учета потерь.

V_кi = V_нi +(W-U)_i -V_cбi , (30)

где V_нi и V_кi - объем воды в водохранилище (наполнение водохранилища) соответственно на начало и конец соответствующего расчетного интервала времени Δt, м³;

(W - U)_i -объем избытков или дефицита за время Δt, м³;

V_c6i- объем сброса воды за Δt, м³;

Наполнения водохранилища ограничены, с одной стороны, V_нпу =256,4 млн.м³, а с другой – V_м..о. = 140 млн.м³, поэтому должно выполняться условие V_нпу ≥ V_кi ≥V_умо. В начальный момент времени принимаем V_н1= V_м.о. =140 млн.м³. Подставляя значения (W-U) =165,2 в формулу (30) получается V_кi =140 + 165,2 =305,2 (табл.15), т. е условие V_кi < V_нпу не выполняется, емкость водохранилища ограничена значением 256,4 млн. м³, следовательно – излишки, мы должны сбросить.

Объем сброса находится по уравнению:

V_сбi = V_кi –V_нпу = 48,8 (табл.15).

Расчет вы­полняется последовательно, в хронологическом порядке.

В конце расчетного периода V_кn должно равняться V_умо =140 млн.м³.

• Расчет по второму варианту правил регулирования стока

В этом случае в порядке, обратном ходу времени с момента V_кn (конечное значение) = V_умо; последовательно вычисляют объемы наполнений и сбросов на начало каждого интервала времени по зависимости:

V_нi = V_кi - (W-U)_i-V_cбi , (31)

Ограничение V_нпу ≥ V_кi ≥ V_умо сохраняет силу:

В начале расчета V_кn =V_умо =140 млн.м³.

При этом, если оказывается, что V_кi<V_м.о., определяется величина сброса (V_cбi), т.к. объем воды в водохранилище не может быть меньше 140 млн.м³. Объем сброса находим по уравнению: V_сбi = V_н –V_к + (W-U)=106,6 млн.м³ (табл.15).

Расчет заканчивается при V_нi = V_умо .

Пример расчета водохранилища без учета потерь по первому и второму варианту правил регулирования приведен в таблице 15.

2.5.2. Определение полезного объема водохранилища с учетом потерь

Учет потерь воды — важная часть водохозяйственного расче­та водохранилища, необходимая для правильного определения объема и составления баланса водных ресурсов при регулировании стока.

• Определение потерь воды на фильтрацию

Для предварительных подсчетов потерь воды на фильтрацию используют приближенные нормы, оценивающие все возможные виды потерь на фильтрацию в виде процента от соответствующего объема воды в водохранилище.

Таблица 13

Потери воды на фильтрацию для рек Алтайского края

Гидрогеологические условия	Слой испарения за год, см	Потери на фильтрацию в % от среднего объема водохранилища
		За год	За месяц
Хорошие	0...50	5...10	0,5...1,0
Средние	50...100	10...20	1,0...1,5
Плохие	100...200	20...40	1,5...3,0

Средний объем воды в водохранилище за расчетный интервал определяется по зависимости (табл.15):

V_ср = 0,5(V_нi + V_кi) (32)

Величина потерь на фильтрацию определяется по зависимости:

V_ф = К_ф∙ V_ср ∙10^-2 млн. м³ . (33)

В нашем расчете приняты средние гидрогеологические условия, т.е.

К_ф = 1 -1,5%.

• Определение потерь воды на испарение

Для расчета принимается слой испарения с поверхности воды (Н мм/мес.) для рек Алтайского края, который составляет:

Таблица 14

Потери воды на испарение для рек Алтайского края

Месяцы	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12
Н,мм/мес	0	0	0	0	16	25	21	20	14	4	0	0

Потери на испарение при предварительных расчетах можно рассчитать по зависимости (табл. 15):

V_исп. = Н _исп. ∙ ω_ср ∙10^-3 млн. м³ . (34)

Средняя площадь водной поверхности ω_ср определяется по батиграфическим кривым ω = f(Н) в зави­симости от среднего объема V_ср.

• Определение суммарных потерь:

V_пот = V_ф + V_исп .

• Определение отдачи с учетом потерь (Uбр) (отдачи брутто):

U_бр= U_i + V_пот .

• Наполнение водохранилища с учетом потерь:

Сначала определяется полезный объем водохранилища с учетом потерь, т.е сравниваются объемы периодов излишек и дефицита.

В нашем случае двухтактный зависимый режим ΔV₁ > Δd₁, a ΔV₂<Δd₂, следовательно:

V_плз = Δd₁ + Δd₂ – ΔV₂ = 138,5 млн.м³.

Полный объем водохранилища с учетом потерь:

V'_нпу = 140 млн.м³ + 138,5 млн.м³ = 278,5 млн.м³.

Периоды наполнения и сброса определяются по 1 варианту регулирования, аналогично расчету водохранилища без учета потерь, учитывая, что полезный объем водохранилища, вычисленный с учетом потерь воды, больше, чем без их учета.

По окончанию расчета выполняется проверка:

W (гр.2) = U(гр.3) + V_пот(гр.15) + V_сб (гр.20) = 315,6+27,3 + 79,3= 422,2 млн.м³.

Высотную отметку нормального подпорного уровня НПУ водохранилища сезонного регулирования стока определим по кривой объемов V = f(H), в примере: НПУ = 146,2 м.

Расчет водохранилища сезонного регулирования таблично-цифровым способом Таблица 15

Месяц	Расчетный сток, W млн.м3	Плановая отдача, U млн.м3	Наполнение водохранилища без учета потерь						Расчет потерь												Наполнение с учетом потерь
			W-U		I вариант		II вариант			Ср.объем водохр. Vср		Ср. площ. ω, км2		Потери на испар. Vис		Потери на фильтр. Vф		Объем потерь Vпот.		Uбр = U+Vпот.			W-Uбр			1 вариант
			+ (ΔV)	- (Δd)	Vк	Vсб	Vк	Vсб	+ (ΔV)														- (Δd)	Vк		Vсб
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10		11		13		14		15		16			17		18	19		20
					140		140																		140
4	181	15,8	165,2			48,8		106,6	198,2		47				1,9		1,9		17,7			163,3					24,8
					256,4		198,6																		278,5
5	98,8	41,0	57,8			57,8			256,4		52		0,7		2,6		3,3		44,3			54,5					54,5
			ΔV1=223		256,4		256,4															ΔV1=217,8			278,5
6	32,8	41,0		8,2					252,3		51		1,3		2,5		3,8		44,8					12
					248,2		248,2																		266,5
7	13,4	41,0		27,6					234,2		49		1,1		2,3		3,4		44,4					31
					220,6		220,6																		235,5
8	11,9	41,0		29,1					206		48		0,9		2,1		3		44					32,1
					191,5		191,5																		203,4
9	10,3	41,0		30,7					176,2		46		0,7		1,7		2,4		43,4					33,1
				Δd1=95,6	160,8		160,8																	Δd1=108,2	170,3
10	19,3	15,8	3,8						162,7		45		0,2		1,6		1,8		17,6			2
			ΔV2=3,8		164,6		164,6															ΔV2=2,0			172,3
11	15,0	15,8		0,8					164,2		45				1,6		1,6		17,4					2,4
					163,8		163,8																		169,9
12	11,7	15,8		4,1					161,8		46				1,6		1,6		17,4					5,7
					159,7		159,7																		164,2
1	9,2	15,8		6,6					156,4		45				1,6		1,6		17,4					8,2
					153,1		153,1																		156
2	7,9	15,8		7,9					149,2		44				1,5		1,5		17,3					9,4
					145,2		145,2																		146,6
3	10,6	15,8		5,2					142,6		44				1,4		1,4		17,2					6,6
				Δd2=24,6	140		140																	Δd2=32,3	140
	422,2	315,6				106,6		106,6									27,3										79,3

V_плз =116,4 млн. м³; V_умо=140 млн. м³; V_нпу = 256,4 млн. м³

V_плз = Δd₁+ Δd₂ - ΔV₂ = 116,4млн. м³.