- •Введение
- •Условные обозначения
- •1. Гидрологические расчеты
- •1.1. Определение нормы стока при наличии ряда наблюдений
- •1.2. Построение эмпирической кривой обеспеченности
- •1.3. Построение аналитических кривых обеспеченности и методы определения их параметров
- •1.3.1. Расчет параметров аналитической кривой обеспеченности трехпараметрического гамма – распределения
- •1.3.2. Построение аналитических кривых обеспеченности
- •1.4. Расчет максимального стока на примере р. Алей, с. Староалейское
- •1.5. Расчет внутригодового распределения стока с расчетной вероятностью превышения 80%
- •1.5.1. Расчет внутригодового распределения стока методом реального года
- •1.5.2. Расчет внутригодового распределения стока методом компоновки
- •2. Регулирование стока
- •2.1. Расчет водопотребления, его дефицита и определение периода начала водохозяйственного расчета.
- •2.1.1. Расчет водопотребления
- •2.1.2. Определение дефицита водопотребления
- •2.1.3. Определение периода начала расчета
- •2.1.4. Построение совмещенного гидрографа стока и водопотребления
- •2.2. Построение батиграфических кривых водохранилища.
- •2.3. Определение мертвого объема и уровня мертвого объема
- •2.4. Расчет водохранилища сезонного регулирования
- •2.4.1. Расчет полезного объема водохранилища графическим способом
- •2.4.2. Определение полезной емкости водохранилища по суммарной интегральной кривой
- •2.4.3. Определение полезной емкости водохранилища по разностной интегральной кривой
- •2.4.4. Режимы работы водохранилища
- •2.4.5. Режим работы водохранилища по суммарным интегральным кривым
- •2.4.6. Режим работы водохранилища по разностным интегральным кривым
- •2.5. Расчет полезного объема водохранилища таблично-цифровым способом
- •2.5.1. Режим работы водохранилища без учета потерь
- •2.5.2. Определение полезного объема водохранилища с учетом потерь
- •2.6. Определение фпу- форсированного подпорного уровня
- •2.6.1. Построение расчетного гидрографа половодья
- •2.6.2. Приближенный способ расчета трансформации половодий
- •2.6.3. Технико-экономическое обоснование выбора фпу
- •2.6.4. Расчет пропуска паводка через водохранилище методом я.Д. Гильденблата
- •2.6.5. Расчет трансформации паводка способом м. В. Потапова
- •3. Расчет водохранилища многолетнего регулирования
- •3.1.1. Расчет сезонной составляющей объема
- •3.1.2. Определение многолетней составляющей
- •Приложения
- •Список литературы
3. Расчет водохранилища многолетнего регулирования
Полезный объем водохранилища многолетнего регулирования стока условно делят на многолетнюю и сезонную составляющие:
Vплз = Vмн + Vсез. (47)
Сток, отдачу, объем водохранилища и другие параметры при многолетнем регулировании выражаются в относительных единицах, т. е. в долях среднемноголетнего объема стока Wо.
Сток в долях среднемноголетнего объема стока называется модульным коэффициентом стока:
Кi = Wi/Wо. (48)
Отдача водохранилища - коэффициентом регулирования стока:
α = U/Wо. (49)
Объем водохранилища характеризуется коэффициентом емкости водохранилища:
βп = Vплз/Wо. (50)
Уравнение (47) можно записать в виде:
Vплз = βмн Wо+βсез Wо = (βмн +βсез) Wо.
Задача сводится к определению коэффициентов многолетней и сезонной составляющих емкости водохранилища.
3.1.1. Расчет сезонной составляющей объема
Сезонную составляющую объема рассчитывают из условия необходимости покрытия дефицита в воде в первый год после окончания маловодного периода, т.е. когда многолетний запас исчерпан. Считают, что в расчетном году сток равен отдаче (Кр.г. = α).
Для этого случая: βсез = α ∙ (tм – mм), (51)
где tм – длительность межени в долях года;
tм = (Т-Т0)/Т = (365-54)/365 =0,85, (52)
где То - продолжительность паводка, в нашем случае 54 дня;
Т- продолжительность года, 365 дней;
mм - доля меженного стока в среднегодовом, для рек Алтайского края примем равной 0,23;
α – коэффициент регулирования стока, примем равным 0,75;
Wо – средний многолетний сток.
Таким образом: βсез = 0,75∙ (0,85 – 0,23) = 0,46.
Vсез = βсез∙ Wо = 603,99 ∙ 0,46 = 278 млн. м3.
3.1.2. Определение многолетней составляющей
а) по графикам Я.Ф. Плешкова
Коэффициент многолетней составляющей βмн можно определить с помощью графиков Я.Ф. Плешкова (Приложение 5), при Cs = 2Cv и коэффициенте корреляции между годовым стоком смежных лет r = 0. По графику (рис. 12) определяется βмн, как функция βмн = f(Р, α, Cv, Cs, r).
В нашей задаче при Cv = 0,31; Cs ≠ 2 Cv, следовательно, этим методом мы воспользоваться не можем.
Рис.12 Графики Я.Ф. Плешкова для определения многолетней составляющей емкости водохранилища.
б) графическим способом
При расчетах многолетнего регулирования стока на стадии предварительного анализа и приближенных вычислений применяют графические способы. Наиболее часто используют сокращенную интегральную кривую, для построения которой данные берут из табл. 24.
Рис.13. Сокращенная интегральная кривая и лучевой масштаб
Таблица 24
Расчет ординат сокращенной интегральной кривой р. Алей – Староалейское
Год |
Qср год |
К |
К-1 |
∑ (К-1) |
1960 |
29,47 |
1,54 |
0,54 |
0,54 |
1961 |
25,45 |
1,33 |
0,33 |
0,87 |
1962 |
18,98 |
0,99 |
-0,01 |
0,86 |
1963 |
11,6 |
0,61 |
-0,39 |
0,47 |
1964 |
19,54 |
1,02 |
0,02 |
0,49 |
1965 |
15,83 |
0,83 |
-0,17 |
0,32 |
1966 |
34,58 |
1,81 |
0,81 |
1,13 |
1967 |
13,34 |
0,70 |
-0,30 |
0,85 |
1968 |
17,53 |
0,92 |
-0,08 |
0,75 |
1969 |
26,88 |
1,40 |
0,40 |
1,15 |
1970 |
17 |
0,89 |
-0,11 |
1,04 |
1971 |
20,96 |
1,09 |
0,09 |
1,12 |
1972 |
20,5 |
1,07 |
0,07 |
1,19 |
1973 |
26,55 |
1,39 |
0,39 |
1,58 |
1974 |
18,64 |
0,97 |
-0,03 |
1,56 |
1975 |
17,14 |
0,90 |
-0,10 |
1,45 |
1976 |
20,15 |
1,05 |
0,05 |
1,49 |
1977 |
20,42 |
1,07 |
0,07 |
1,55 |
1978 |
15,85 |
0,83 |
-0,17 |
1,39 |
1979 |
23,12 |
1,21 |
0,21 |
1,59 |
1980 |
14,33 |
0,75 |
-0,25 |
1,34 |
1981 |
11,94 |
0,62 |
-0,38 |
0,97 |
1982 |
13,05 |
0,68 |
-0,32 |
0,65 |
1983 |
14,3 |
0,75 |
-0,25 |
0,39 |
1984 |
11,67 |
0,61 |
-0,39 |
0 |
На сокращенной кривой отчетливо выражены характерные фазы стока - половодье и межень, многоводные и маловодные годы и периоды. Это делает сокращенную интегральную кривую наглядной и удобной для выполнения расчетов регулирования стока.
Поскольку при расчетах многолетнего регулирования сток, отдачу и объем водохранилища принято выражать в относительных величинах (в долях среднего годового стока), сокращенную интегральную (суммарную) кривую стока удобнее строить, откладывая по оси ординат сумму ∑(Ki-1), где Кi = Qi/Qо, - модульный коэффициент стока.
Расчет координат разностной интегральной кривой ведут табличным способом (табл. 24).
Отдача, выраженная в виде коэффициента зарегулирования стока α.=Ui/W, представляется через лучевой масштаб. Лучевой масштаб - это вспомогательный график, на котором наклон лучей соответствует определенным значениям отдачи водохранилища α.
Для построения лучевого масштаба определяют полюсное расстояние:
Р = mw/mt (53)
Если масштаб ∑(К-1) – в 1 см 0,1; а масштаб времени – в 1 см 1 год, то Р = 0,1; следовательно, отложив по горизонтали 1 см, по вертикали откладывают 10см.
Чтобы определить βмн к крайним точкам сокращенной интегральной кривой проводят касательные параллельно наклону линий соответствующих различным значениям α. Касательные проводятся таким образом, чтобы линии не пересекали интегральную кривую. Расстояние между верхней и нижней касательной и дает значение βмн.
Кроме того, значение βмн можно определить по формуле:
βмн = Δ∑ (К-1) – п (1-α), (54)
где Δ∑ (К-1) – наибольшее вертикальное расстояние между верхними и нижними касательными (в нашей задаче 1,59 -0 =1,59);
п – период дефицита, лет ( 5 лет).
Расчет сводится в таблицу 25:
Таблица 25
Значения многолетней составляющей
α |
βмн = Δ∑ (К-1) – п (1-α) |
βмн +βсез |
1 |
1,59 |
2,12 |
0,9 |
1,09 |
1,62 |
0,8 |
0,59 |
1,12 |
0,7 |
0,09 |
0,62 |
0,6 |
-0,41 |
0,12 |
Затем строится график βмн =f(α). Суммируя βcез и βмн, найденные для различных значений α, получают график зависимости βмн+ βсез=f(α).
рис. 14. График зависимости βмн = f(α) и βмн + βсез = f(α)
По графику определяют значение многолетней составляющей при α = 0,75(для всех вариантов), βмн = 0,34;
Vмн = 0,34· 603,99 =205 млн. м3.
Тогда Vплз = βмн Wо + βсез Wо = ( βмн +βсез) Wо = 0,8 ∙ 603,99 = 483 млн. м3.
Полный объем водохранилища многолетнего регулирования:
Vнпу = Vплз + Vм.о. = 483+ 140 = 623 млн. м3.
По батиграфической кривой определяется НПУ водохранилища многолетнего регулирования: НПУ = 149,3м
Все основные показатели по расчету водохранилища многолетнего регулирования сводятся в таблицу 26.
Таблица 26
Сводка основных показателей водохранилища многолетнего регулирования
Показатель |
Обозначение |
Единицы измер. |
Величина |
Период наблюдений за стоком |
n |
лет |
25 |
Норма стока |
Qо |
м3/с |
19,15 |
Максимальный расход |
Qmax |
м3/с |
541 |
Коэффициент регулирования |
α |
|
0,75 |
Коэффициент емкости водохранилища |
β |
|
0,8 |
в т.ч. сезонной составляющей |
βсез |
|
0,46 |
многолетней составляющей |
βмн |
|
0,34 |
Полезный объем |
Vплз |
млн.м3 |
483 |
в т.ч.сезонная составляющая |
Vсез |
млн.м3 |
278 |
многолетняя составляющая |
Vмн |
млн.м3 |
205 |
Мертвый объем |
Vм.о. |
млн.м3 |
140 |
Полный объем водохранилища |
Vнпу |
млн.м3 |
623 |
Уровень мертвого объема |
УМО |
м |
144,2 |
Нормальный подпорный уровень |
НПУ |
м |
149,3 |
Форсированный подпорный уровень |
ФПУ |
м |
151,18 |
Форсированный объем |
Vфпу |
млн.м3 |
780 |
Объем форсировки |
Vф |
млн.м3 |
121 |
Слой форсировки |
hф |
м |
1,88 |
Сбросной расход |
qсб |
м3/с |
470 |
Ширина водослива |
B |
м |
100 |
Площадь зеркала при НПУ |
ωнпу |
км2 |
91 |
Площадь зеркала при ФПУ |
ωфпу |
км2 |
115 |