Водохранилищные расчеты при недостатке гидрологических наблюдений

1. Для построения гидрографа  реки для маловодного года  определяем

характеристики годового стока:

а) средний многолетний модуль стока  – М0, л/с∙км2.

Модуль стока определяется при  помощи карт изолиний

среднемноголетних модулей стока, составленный Б.Ф. Зайковым по

координатам центра тяжести бассейна:

М0= 4 л/с∙км2

б) среднемноголетний расход (м3/с)

Q0=(М 0 ∙ F)/1000 ; F=730 км2

Q0=(4∙ 730)/1000 = 2,92м3/с

в) среднемноголетний объем стока( м3/год)

W0 = 31,54∙10⁶∙Q0; W0 = 31,54∙10⁶∙2,92 = 92,1∙10⁶ м3/год

г) коэффициент вариации по формуле Соколовского и Шевелева:

C_v = 0,78 - 0,29lgM0 - 0,063lg(F+1); C = 0,78 - 0,29lg4- 0,063lg(730+1) = 0,43

д) коэффициент асимметрии, принимаем  для годового стока

Сs= 2С_v = 2∙0,43 = 0,86

е) среднемноголетний объем стока  в маловодный год заданной

обеспеченности(м3/год):

Wp%= kp%∙W0, где kp% - модульный коэффициент стока для маловодного года

заданной обеспеченности р%:

kp%= Ф∙С +1, где Ф - ордината отклонения от середины кривой обеспеченности

определяемая по таблице С.И.Рыбникова.

Ф = -1,49; Ф = f(Cs;Р%)

kp%= -1,49∙0,43+ 1= 0,36

Wp%= 0,36∙92,1∙10⁶ = 33,16∙10⁶ м3/год

ж) среднемноголетний  расход заданной обеспеченности (м3/с)

Qp%= kp%Q0=0,36∙2,92 = 1,05 м3/с

Вычисления среднедекадных расходов в маловодный год ведутся  в

табличной форме.(таблица 1)

По результатам вычисления среднедекадных расходов строится гидрограф

реки для маловодного года на листе миллиметровки формата  А 4, для этого по

оси абсцисс откладывается время  в декадах, а по оси ординат  – расходы в м3/с. (рисунок1)

На рисунок нанести линию водоотдачи (соответствует величине Qбр = k ∙ Qнетто).

2. Вычисление ординат кривой стока маловодного ведется в табличной форме. (Таблица 1) и строится интегральная кривая стока (рисунок 2)

3.Полезное потребление  воды из водохранилища:

Wбрутто= k×Qнетто×31,54∙106 =1,05 ∙ 0,9∙31,54∙106 = 29,81∙106 м/3год

Так как среднемноголетний объем  стока в маловодный год заданной

обеспеченности Wр% > Wбрутто назначают годичное регулирование.

Полезное потребление воды из водохранилища:

3. Мертвый объем водохранилища определяется:

WMO= n×Wн; n = 150 лет

Среднегодовой объем наносов:

Wн = (r∙W0)/10⁶×(1/ g1+ a0/ g2) ; ρ = 100 г/м3;γ1 = 1,1 т/м3; γ2 = 1,6 т/м3; α0 = 0,08;

W0 = 92,1∙106м3/г

Wн=9559,98м / год

Wмо= 150∙9559,98 = 2895450 = 1,43∙106 м3 , ωМО = 0,65 × 106 м2.

Средняя глубина воды в водохранилище при уровне мертвого объема

hср=Wмо/wмо=2,2м

Полный объем водохранилища

Wнпу = Wплз + Wмо = 12,3∙106 + 1,43∙106 = 13,73∙106 м3

НПУ = 26,2 м; ωнпу = 3,7 × 106 м2.

Ориентировочные потери воды из водохранилища на испарение:

ωплз = 3,7 ×106 м2;

hисп =z_в- z_с =550-450мм =100мм= 0,1 м.

Wисп=( ωМО+ ωнпу)/2× hисп=0,22∙106 м3/год

На фильтрацию: hф = 0,5 м.

Wф=( ωМО+ ωнпу)/2× hф=1,09∙106 м3/год

Процент потерь составляет:

Х=( (Wисп + Wф )/( Qнетто ×31,54∙106 )) ∙100%=4,6%

4. Средний максимальный расход талых вод: А=2,1 мм/ч; F=750 км2

Qмакс= (0,278×A×F)/(⁴√F+1)=81.96м³/с

Максимальные расходы весеннего  половодья

для нормальных условий эксплуатации:

Qмакс,Р%= k%×Qмакс= 1,52×81,96 = 124,58 м3/с.

для чрезвычайных условий  эксплуатации:

Qмакс,Р%= k%×Qмакс= 2,16×81,96 = 177,03 м3/с

Максимальные расходы  дождевых паводков

Qлив,р% = 0,08I^4/9×b^4/3× hp%^4/3×r^4/3

I-уклон реки в промилях, I=0.24

b-средняя ширина бассейна,км , b=12,8

Слой стока за поводок

hp%= 10 мм – для нормальных условий эксплуатации сооружений;

hp%= 12 мм – для чрезвычайных условий эксплуатации сооружений.

r-коэффициент зарегулирования озерами

r=(1-f₀)/(1+25f₀)

f₀-озерность бассейна в долях на площади бассейна, f₀=0,02

r=0,65

Qливн,р% = 0,08∙0,244/9∙12,84/3×104/3∙0,654/3 = 52,34м3/с – для нормальных условий

эксплуатации сооружений.

Qливн,р% = 0,08∙0,244/9∙12,84/3×124/3∙0,654/3 = 108,52 м3/с – для чрезвычайных условий

эксплуатации сооружений.

Далее сравнивают расходы  ливневых вод и талых вод, по большему из них

рассчитывают сбросной расход.

5. Максимальные сбросные  расходы вычисляют по формуле:

А) в период половодья

Qсбр= Qмакс,р%(1 - Wрег/ W пол)

Форсированный уровень  составит:

ФПУ = НПУ + 1,8= 26,2 + 1,8 = 28 м

WФПУ = 27,65∙106 м3/год

Wрег = WФПУ - WНПУ = 27,65∙106 - 13,73∙106 = 13,92106 м3/год

Объём стока в период половодья:

Wпол = kР% ×Wo × (1 - r меж /100), rмеж – процент стока за межень, 38%;

W0 = 92,1∙106 м3/год; для нормальных условий kР% = 1,6; для чрезвычайных

условий kР% = 1,92.

Объём стока в период половодья при нормальных условиях составит:

Wпол = 1,6 ∙ 92,1 ∙(1 – 0,38) = 91,36∙106 м3/год

Объём стока в период половодья при чрезвычайных условиях составит:

Wпол = 1,92 ∙ 92,1 ∙(1 – 0,38) = 109,64∙106 м3/год

Максимальные сбросные расходы составят:

для нормальных условий  эксплуатации:

Qсбр= 124,58∙(1 - 13,92/91,36) = 105,6 м3/с

для чрезвычайных условий  эксплуатации:

Qсбр= 177,03∙(1 - 13,92/109,64) = 154,55м3/с

Б) в период выпадения  дождей

Qсбр= Qмакс,р%(1 - Wрег/ W ливн)

Wливн= hp%∙F∙10³

Объём стока в период выпадения дождей при нормальных условиях составит:

Wливн = 10∙ 730 ∙10³= 7,3∙10⁶ млн м3

Объём стока в период выпадения дождей при чрезвычайных условиях составит:

Wливн = 12 ∙ 730∙10³= 8,76∙10⁶млн м3

Максимальные сбросные расходы составят:

для нормальных условий  эксплуатации:

Qсбр= 52,34∙(1 - 13,92/7,3) = 52,34м3/с

для чрезвычайных условий  эксплуатации:

Qсбр= 108,52∙(1 - 13,92/8,76) = 154,55м3/с

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Государственное образовательное учреждение высшего  профессионального образования

СИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ

(СГУПС)

 

 

 

 

Кафедра «Гидравлика, водоснабжение, водные ресурсы и экология»

 

 

 

 

 

 

Контрольная работа

по дисциплине «Гидрология, гидрометрия и ГТС»

Водохранилищные расчеты  при недостатке гидрологических  наблюдений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнила ст: 12-ВВ-12

Берстенева О.Н.

Проверила:Соболева О.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Новосибирск 2013