Регулирование речного стока одной из рек ЮКО

 

где h_ср – средняя глубина в водохранилище воды, м;

         V_i – объем воды в водохранилище, в 1-ой горизонтали, или м³;

         F_i – площадь зеркала водохранилища, в большой горизонтали или км³.

 

Расчет выше приведенных топографических характеристик приведены в таблице 2.3, а их построение на рисунке 2.2

Расчет и построение экономических  характеристик водохранилища.

Топографические характеристики водохранилища  является важными характеристиками при выполнении водохозяйственных  расчетов, но окончательный выбор  местоположения водохранилища осуществляется без учета экономических характеристик  водохранилища.

Чтобы облегчить этот учет в топографической  зависимости необходимо построить  следующие стоимостные зависимости:

1) Кривая общей стоимости;

2) Кривая удельной стоимости.

Кривая общей стоимости водохранилища  состоит из двух частей:

1) Стоимость плотины со всеми относящимися к ней сооружениями;

2) Расходы, связанные с затоплением площадей под водохранилищем.

1) Стоимость плотины зависит от ее высоты, длины и конструкции, кроме тог от геологических, строительных, транспортных расходов и т.д.

После выбора типа сооружений необходимо при различных высотах установить укрепленные стоимости, для этого сначала достаточно определить объемы и число основных работ, а затем необходимо устанавливать укрепленные стоимости основных объемов работ.

Чтобы облегчить расчеты, в курсовой работе рассматриваются земляная плотина. К этим плотинам в качестве укрепленного показателя можно принимать стоимость 1м³ тела плотины, а остальные сооружения можно отнести к этой стоимости. По принятой формуле она будет выглядеть следующим образом:

Рисунок 2.3 - Земляная плотина

 

Объем тела плотины трапециадальной формы вычисляется по следующей формуле:

 

                                                                               (2.5)

 

где W – объем тела плотины, м;

        Н_пл – Н_i–Н₀-h – высота плотины, м;

        Н – превышение  над нормальным подпертым уровнем  (НПУ) воды, м;

        m_cp = m₁+m₂/2 – cреднее заложение откосов;

        m₁ – заложение верхнего откоса плотины;

        m₂ – заложение низового откоса плотины;

        в – ширина гребня плотины, м;

        L_пл = L_пл + 2К_ср Н_пл – длина гребня плотины, м;

        L_пл – длина плотины по основанию, м;

        К_ср – среднее заложение бортов длины.

 

Таким образом, стоимость плотины  со всеми к ней относящимися сооружениями вычисляется:

 

 

 

где - стоимость плотины со всеми к ней относящимися сооружениями, млн. тг;

           - стоимость 1м³ тела плотины, тг/ м³;

            W – объем тела плотины, тг/ м³.

 

Расчеты объема тела плотины и стоимость  плотины со всеми к ней относящимися сооружениями приводятся в таблице 2.1, экономические кривые построены  на рисунке 2.3.

2) Расходы, связанные с затоплением  площади под водохранилищем к  расходам, связанным с затоплением  земельной площади относятся:

а) перенос из затопленной зоны построек и сооружений

б) подготовка культурных сельскохозяйственных земель взамен затопленных;

в) переустройства грунтовых и железных дорог.

Затопленная площадь определяется по ГНПУ, причем должна учитывается  возможность порчи части земель, прилегающих к водохранилищу  из-за поднятия уровня грунтовых вод.

Уровень форсированного паводка ГФПУ, имея в виду малую вероятность такого явления, учитывается только в отношении  особо важных объектов.

Размеры затрат устанавливаются для обычных  сельскохозяйственных угодий и сельских поселений по размерам площади и  укрепленным

измерителям на 1 га.

Тогда затопление сельскохозяйственных земель обозначается:

 

                                                                                                                                                        

 

где, C₃ – ущерб от затопления 1км².

 

Таким образом, общая стоимость  водохранилища складывается:

 

 

 

Удельная стоимость водохранилища  получается делением его стоимости  на величину объема:

 

 

 

Расчет  общей удельной стоимости приведены  в таблице 2.3, а их зависимость на рисунке 2.2.

 

 

2.2 Расчет мертвого и полезного  объема водохранилища

 

Мертвым объемом называют постоянный объем, который непосредственно  не участвует в регулировании  стока и не подлежит сработке в нормальных условиях эксплуатации. При назначении величины мертвого объема или его отметки необходимо принимать и расчет ряд соображений.

1) Расчет на заиляемость. Если по условию эксплуатации невозможна периодическая промывка водохранилища, то единственным средством увеличения срока службы водохранилища является увеличения мертвого объема до таких размеров, какие обеспечивали бы аккумуляцию в нем наносов, в течении достаточного продолжительного времени.

2) Обеспечение напора. Если ГЭС использует напор, образуемый водохранилищем, то отметка УМО определяет минимальный напор на ГЭС. В том случае УМО определяет из условия наибольшей отдачи ГЭС.

3) Обеспечение судоходства. ГУМО  поднимается и на длинных  речных участках обеспечивает необходимые судоходные глубины.

4) Рыбное хозяйство. При спуске  водохранилища до УМО все рыбы  скапливаются в метровом объеме. Поэтому его размеры должны  назначаться с таким расчетом, чтобы на все время низких  горизонтов рыба имела достаточную  площадь, корм и воздух.

5) Санитарно-гигиенические условия.  При низком УМО возможны прогревание и порча воды. Зарастания водоема. Все это может создать условия для развития различных болезней, вода же может оказаться не пригодной для питья. Поэтому необходимо назначать такую отметку УМО, которая обеспечила бы достаточные глубины в водохранилище даже при самых низких уровнях.

Таким образом, в курсовой работе величина, метрового объема определяется из условия, т.е.:

 

 

 

где  ρ_взв - взвешенная мутность, г/м³;

         ρ_дон = 0,25 ∙ ρ_взв – данная мутность, г/м³;

       W₀ – объем нормы стока, млн. м³;

       N – период работы водохранилища, лет;

         γ –  объемный вес наносных отложений,  т/м³;

         ρ_взв = 950 г/м³;

        ρ_дон = 0,25 ∙ ρ_взв = 237,5 г/м³.

 

Подставляя данные значения, получим:

 

 

 

 

2.3 Расчет полезного объема по  интегральным кривым стока и  водопотребления

 

Координаты интегральной кривой стока  и потребления в прямоугольных  координатах удобно вести в табличной  форме.

 

Таблица 2.4- Расчет координат интегральной кривой стока и отдачи

Месяцы	Qi	ΣQi	qi	Σqi
		0		0
XI	150	150	200	200
XII	120	280	2	410
I	150	440	12	540
II	160	610	12	670
III	200	820	14	820
VI	400	1160	2	1030
V	550	1720	3	1350
VI	270	2000	32	1670
VII	230	2330	33	2000
VII	360	2690	3	2320
IX	280	2970	17	2450
X	210		27

 

Сопоставление интегральных кривых стока ΣQ_i и отдачи Σq_i позволяет установить следующее:

1) Суммарный объем стока ΣQ_i  за расчетный период превышает потребление Σq_i за этот же период времени (BN>DN). Разность конечных ординат кривых стока и отдачи равна суммарному сбросу R;

2) В начальный период регулирования  от момента времени от 0 до t, наклон к оси абсцисс кривой стока ΣQ_i больше чем наклон кривой отдачи;

ΣQ_i  следовательно, согласно свойствам интегральных кривых сток ΣQ_i  превышает отдачу ΣQ_i.

Проводя верхнюю касательную кривой стока параллельную кривой отдачи ΣQ_i находим момент t₁, окончание избыточного стока и перехода к периоду дефицита. Суммарный избыток за время от 0 до ТТТ, равен разности ординат кривых стока и отдачи, соответствующих точке верхнего касания, т.е. V=АК-ТК.

С момента  t₁ (точка верхнего касания) до конца расчетного периода t₂ наклон кривой ΣQ_i меньше наклона кривой Σq_i : очевидно, в течение этого периода расход притока ΣQ_i меньше расхода отдачи Σq_i, и имеет дефицит. Нижняя касательная, приведенная в кривой стока параллельна кривой отдачи Σq_i ,определяет окончание дефицита, а вертикальное расстояние межу предыдущей верхней последующей нижней касательной, суммарный объем дефицита V за период времени от t₁ до t₂ который и является полезным объемом.

 

 

2.4 Расчет многолетнего регулирования стока

 

Многолетнее регулирование предназначено  для перераспределнения стока как внутри года, так и за ряд лет.

Все методы расчета многолетнего регулирования  стока можно разделить на следующие  группы:

1) Методы основанные на использовании непосредственных данных о стоке за достаточно продолжительный период наблюдений, т.е. балансовые методы, которые в свою очередь делятся на таблично-цифровые, графоаналитические, и графические способы расчета.

 2) Методы, основанные на использовании средних или статистических характеристик стока, т.е. вероятностные методы. Сюда можно отнести методы С.Н. Крицкого, М.Ф. Меккеля и Н.Д. Саварецкого и т.д.

 3) Методы статистических испытаний (метод Монте-Карло). Здесь можно отметить работы ученых Т.Г. Сванидзе, М.Ш. Резниковского, В.В. Зубарева и т.д.

4) Методы, основанные на интегральных и дифференцированных равнениях. Большой вклад в эти методы внесли Ш.И. Чокин. В.А. Гргорьев, В.К. Редькин, И.В. Бусалев и др.

В водохозяйственной практике расчеты  многолетнего регулирования стока  производятся в относительных величинах.

1) Относительная отдача или коэффициент  зарегулирования определяется:

 

 

 

 
    

где А_бр – отдача в абсолютном выражении, млн м³.

 

2) Относительная многолетняя составляющая емкость находится:

 

 
                                                   

 

3. Относительная сезонная составляющая емкость устанавливается:

 

 

 

 

 

4. Относительная полезная составляющая емкость устанавливается:

 

 

 

 

 

Расчет многолетней составляющей емкости водохранилища многолетнего регулирования стока.

Относительная многолетняя составляющая емкость определяется по следующей  зависимости:

 

β = f(C_v, С_s, α,P%)                                                                                                   (2.15)

 

где C_v =0,22 – коэффициент изменчивости годового стока, берется из пункта 2.1;

        С_s = 2C_v – коэффициент ассиметричности годового стока, берется из пункта 2.1;

        α = А_бр/W₀=0,4 – относительная отдача;

        Р = 85% - расчетная обеспеченность для орошения;

        А_бр= Σ_qi=3872 млн м³ – абсолютная величина отдачи;

       W₀= Σ_Qi=9700 млн м³ – средний многолетний объем стока.

 

По полученным относительным величинам, по приближению учебника Е.Е. Овчарова «Гидрология, гидрометрия и регулирование стока» устанавливается значение β =0,26.

Тогда абсолютное значение многолетней  составляющей емкости водохранилища  вычисляется:

 

V_i = β∙W₀                                                                                                                    (2.16)

 

V_м.н.=0,26∙9700 =2548 млн м³

 

В качестве рачетного года для расчета сезонной составляющей емкости водохранилища принимается годовой сток, который равен отдаче:

 

 

 

Здесь за среднегодовой объем стока  W_i принимается заданное внутри годового распределения стока заимствованного распределения стока в % и заносят их в таблицу 2.2. Здесь записывается абсолютное значение потребления по месяцам, найденное в зависимости от процентного внутригодового распределения стока. Затем заполняется следующая строка , где отдача считается постоянной в течении года как в процентном, так и абсолютном выражении. Все расчеты приведены в таблице 2.5.