Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 5Следующая ⇒

Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»

Гидрология и регулирование стока

Методические указания к курсовому проектированию

М и н с к 2 0 0 9

Министерство образования Республики Беларусь

БЕЛОРУССКИЙ НАЦИОНАЛЬНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ

УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»

Методические указания

к выполнению курсового проекта

«Водохранилище сезонного регулирования»

для студентов дневной и заочной форм

обучения по специальности I-70 04 03

«Водоснабжение, водоотведение и охрана водных ресурсов»

Минск 2009

УДК 556

ББК 26.222.5

ЭК 51

Составитель:

Э.И.Михневич

Рецензенты:

В.П.Рогунович, В.Н.Юхновец

В методических указаниях освещены вопросы гидрологических и водохозяйственных расчетов, связанных с регулированием стока. Приведены методики построения эмпирической и аналитической кривых обеспеченности, а также расчета полезного и мертвого объема водохранилища сезонного (годового) регулирования, потерь воды из водохранилища, определение его основных характеристик.

Приведены литературные источники, номограммы и таблицы, необходимые для выполнения курсового проекта

© БНТУ, 2009

ОБЩИЕ УКАЗАНИЯ

Выполнение курсового проекта помогает закрепить знания, полученные из курса лекций по гидрологии и регулированию стока, и приобрести навыки проведения гидрологических и водохозяйственных расчетов с использованием современных расчетных методов.

Гидрологические и водохозяйственные расчеты служат обоснованием для проведения мероприятий по обеспечению водоснабжения потребителей и рациональному использованию водных ресурсов. При выполнении этих расчетов должны быть установлены необходимость регулирования стока реки, его вид и параметры водохранилища, обеспечивающего расчетную водоотдачу. При этом предусматриваются санитарные попуски воды в нижний бьеф.

Отчетные материалы по проекту состоят из 1 листа чертежей и пояснительной записки объемом 25-30 страниц рукописного текста.

Чертеж курсового проекта должен содержать:

а) план и продольный разрез водохранилища в масштабе 1:5000 – 1:10000;

б) гидрографы притока и потребления;

в) кривые объемов и площадей водохранилища;

г) график работы водохранилища при регулировании стока.

Пояснительная записка должна содержать:

1 Построение многолетнего гидрографа расходов воды для календарного и статистического рядов. Построение эмпирической кривой обеспеченности (кривой распределения ежегодных вероятностей превышения) годового стока реки и подбор сглаживающей ее аналитической кривой.

2 Определение суммарных потребностей в воде и притока воды.

2.1 Определение потребностей в воде, построение гидрографа водопотребления.

2.2 Расчет среднемесячных расходов воды, построение гидрографа притока.

3 Расчет сезонного регулирования стока без учета потерь воды.

3.1 Расчет и построение морфометрических (батиграфических) кривых водохранилища.

3.2 Расчет полезного объема водохранилища таблично-цифровым способом без учета потерь воды.

3.3 Расчет заиления и мертвого объема водохранилища

4 Расчет сезонного регулирования стока с учетом потерь воды

4.1 Расчет потерь воды из водохранилища.

4.2 Расчет водохранилища с учетом потерь воды и построение графика его работы.

4.3 Определение сопряженных характеристик водохранилища и показателей регулирования стока.

Исходные данные по приложениям 1, 2, 3 и 4 студенты заочной формы обучения принимают для варианта, номер которого равен сумме двух последних цифр шифра. Если последние две цифры шифра 00, то принимают вариант 1.

Построение многолетнего гидрографа, эмпирической и аналитической кривых обеспеченности (кривых распределения ежегодных вероятностей превышения) годового стока реки

Раздел включает следующий объем работ: формирование статистического ряда, построение многолетнего гидрографа годового стока, проверку однородности ряда наблюдений, построение эмпирической кривой, определение параметров и построение аналитической кривой, установка погрешности определения ее параметров.

Методика выполнения расчетов

Формирование статистического ряда. Построение многолетнего гидрографа годового стока

Из приложения 1 заносят в графы 2 и 3 табл. 1.1 данные о средних значениях расходов воды за каждый календарный год. Формируют статистический ряд, размещая в графе 4 значения годовых расходов воды (из графы 3) в убывающем порядке от наибольшего к наименьшему (далее графа – гр.). Для наглядности строят ступенчатый многолетний гидрограф расходов воды для календарного и статистического рядов, по оси абсцисс откладывают года, а по оси ординат расходы (рис.1.1).

Определение суммарных потребностей в воде и притока воды. Построение гидрографа среднемесячных расходов и водопотребления

Раздел включает следующий объем работ: определение минимального допускаемого расхода для обеспечения требований охраны природы, установление общих потребностей в воде, определение приточности воды в расчетный маловодный год, построение гидрографа среднемесячных расходов и потребления воды.

Методика выполнения расчетов

Расчет сезонного регулирования стока без учета потерь воды

В разделе выполняются следующие работы: расчет и построение морфометрических кривых водохранилища, расчет полезной емкости водохранилища таблично-цифровым способом без учета потерь воды, определение мертвого объема водохранилища.

Методика выполнения расчетов

Расчет сезонного регулирования стока с учетом потерь воды. Построение графика работы водохранилища

Раздел включает следующий объем работ: расчет потерь воды из водохранилища на испарение, фильтрацию и льдообразование; определение полезного и полного объемов с учетом потерь воды; построение графика работы водохранилища; определение сопряженных характеристик водохранилища и показателей регулирования стока.

Методика выполнения расчетов

Расчет потерь воды из водохранилища

Учет потерь воды необходим для правильного определения объема водохранилища и составления водного баланса водных ресурсов при регулировании стока. Основными видами потерь являются испарение с водной поверхности и фильтрация. Дополнительно учитываются временные потери на льдообразование в период зимней сработки водохранилища.

Потери на испарение

В расчетах учитывают дополнительное испарение как разницу между испарением с поверхности водоема Е_в и с поверхности суши до создания водохранилища Е_с. Среднегодовой слой испарения заданной обеспеченности с поверхности зеркала водохранилища за безледоставный период определяют по формуле

Е_в = К_100-р Е₂₀ К_н К₃ К_w, (4.1)

где К_100-р – модульный коэффициент, соответствующий заданной обеспеченности (100-p) испарения при обеспеченности осадков p = 95%. Для зоны Беларуси можно принимать К_100-р = К₅ = 1,20;

Е₂₀ - слой среднемноголетнего испарения с бассейна-эталона площадью 20 м² , для Беларуси равный 500 – 550 мм в год (за безледоставный период);

К_н – поправочный коэффициент на глубину водоема (табл. 4.1);

К₃ – коэффициент защищенности, принимаемый 0,8 – 0,9;

К_w – поправочный коэффициент на площадь водоема (табл. 4.2).

Таблица 4.1 – Поправочные коэффициенты на глубину водоема

Осредненную за год глубину водоема находят по морфометрической кривой объемов водохранилища при _плн = V_мо+ V_плз/2.

Таблица 4.2 – Поправочные коэффициенты на площадь водоема

Площадь водоема определяют по морфометрической кривой площадей водохранилища при _плн.

Слой испарения с поверхности водоема за месяц Е_вi принимают как часть испарения за год Е_в в соответствии с его внутригодовым распределением, приведенным в табл. 4.3.

Таблица 4.3 – Испарение с поверхности малых водоемов по месяцам (в % от годового слоя Е_в за безледоставный период)

Расчетный слой испарения с поверхности суши до затопления речной долины водохранилищем за месяц Е_ci в мм находят по формуле

(4.2)

где К_р – модульный коэффициент слоя осадков в засушливом году расчетной обеспеченностью 95%, который определяют по таблице ординат кривой обеспеченности, полагая C_v = 0,15 и C_s = 2 C_v, принимают К₉₅ = 0,75;

- среднемноголетний слой осадков, для Беларуси = 600 – 750 мм в год;

α_с – коэффициент стока со склонов речной долины, для средних условий принимают равным: 0,5 - для весны; 0,2 - для лета; 0,3 - для осени.

Дополнительное испарение за месяц

(4.3)

Объем испарения за каждый месяц V_i определяют по формуле

(4.4)

где - средняя за месяц площадь зеркала водохранилища, которую находят по морфометрической кривой при V_ср.i (гр.4 табл. 4.5) или определяют по формуле

(4.5)

где - площадь зеркала водохранилища, соответствующая объему (отдаче) в конце данного месяца V_кi (гр.7 табл.3.2, и соответственно гр.3 табл.4.5) с учетом мертвого объема, находят по морфометрическим кривым.

- площадь зеркала в начале i-ого месяца, равная площади в конце предшествующего месяца, т.е.

Если по формуле (4.4) значение V_исп.i <0, то потери на дополнительное испарение в этом месяце не учитывают, т.е. приравнивают нулю.

Потери на фильтрацию

Основные утечки происходят через борта и ложе водохранилища, и частично через тело и основание плотины. Приближенно ожидаемые потери на фильтрацию за каждый месяц выражают через некоторый объем воды V_фi, принимаемый как часть среднего за месяц объема водохранилища V_срi, включающего регулирующую емкость и мертвый объем.

Для оценки значения V_фi руководствуются следующими рекомендациями:

- в «хороших» гидрогеологических условиях (практически водонепроницаемые грунты в основании ложа водохранилища, УГВ на отметке или выше НПУ) объем потерь на фильтрацию за месяц V_{ф i} принимают (0,5-1)% от среднего объема в этом месяце V_ср.i, определяемого по (4.6);

- в «средних» условиях (в основном залегают маловодопроницаемые грунты, УГВ выше УМО) V_{ф i} = (1-1,5)% V_ср.i;

- в «плохих» условиях (водопроницаемые, преимущественно песчаные грунты, УГВ ниже УМО) V_{ф i} = (1,5-3,0)% V_ср.i.

Средний объем воды за месяц V_ср.i получают как среднее значение из регулирующих объемов на начало и конец месяца с учетом мертвого объема V_мо:

(4.6)

где V_кi – объем воды в конце i-ого месяца в пределах полезного объема (гр.7 табл.3.2 и соответственно гр.3 табл. 4.5);

V_нi – объем воды в начале i-ого месяца, равный объему в конце предшествующего месяца, т.е. V_нi = V_к,i-1.

Учитывая, что в «средних» и «плохих» условиях расположения водохранилища, как правило, предусматривают противофильтрационные мероприятия, рекомендуется принимать в проекте V_ф.i = (0,5 – 1)% V_ср.i.

4.1.3 Потери на льдообразование

Потери такого вида учитывают в те периоды, когда процесс льдообразования протекает одновременно со сработкой водохранилища, при этом уровень падает и часть льда оседает на берегах. В расчетах водохранилища сезонного регулирования эти потери следует принимать во внимание, поскольку уменьшается запас воды в самый напряженный период зимней межени.

Объем потерь на льдообразование за i-ый месяц V_лi составляет

(4.7)

где - разность площадей зеркала водохранилища в начале и конце i-ого месяца в период ледостава, км² (гр.8 табл. 4.5); если < 0, т.е. , то имеет место подъем уровня и потери на льдообразование в этом месяце не учитывают;

h_{л i} – толщина льда в конце i-ого месяца, м, определяется по формуле

(4.8)

- модуль суммы среднемесячных отрицательных температур воздуха с начала ледостава по i-ый месяц включительно, значения t^o приведены для различных бассейнов рек в табл. 4.4;

- относительная плотность льда (ρ_л – плотность льда, ρ_в – плотность воды), принимается = 0,916;

К_л – коэффициент постепенности нарастания льда за период сработки воды, равный 0,65.

Таблица 4.4 – Среднемесячные температуры воздуха в период льдообразования, ^оС

Расчеты всех потерь воды из водохранилища сводят в табл. 4.5.

Суммарные потери воды за каждый месяц V_пот.i определяют как сумму

V_пот.i = V_исп.i + V_ф.i + V_л.i. (гр. 16 табл. 4.5), а потери за год V_пот = SV_потi.

Устанавливают, какой процент (α,%) от полезного объема составляют различные виды потерь:

α_исп = (V_исп/V_плз)100%;

α_ф = (V_ф/V_плз)100%;

α_л = (V_л/V_плз)100%;

α_Σ = α_исп + α_ф + α_л, или α_Σ = (V_пот / V_плз)100%.

Таблица 4.5 – Потери воды из водохранилища

Литература

1. СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. – М., 1985. – 36с.

2. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик. – Л.: Гидрометеоиздат, 1984. – 448с.

3. Пособие П1-98 к СНиП 2.01.14-83. Определение расчетных гидрологических характеристик. Минск: Минскстройархитектуры РБ, 2000. – 174с.

4. Железняков Г.В., Неговская Т.А., Овчаров Е.Е. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока /Под редакцией Г.В.Железнякова. – М.:Колос, 1984. – 205с.

5. Гидрология и гидротехнические сооружения. /Под редакцией Г.Н.Смирнова. – М.: Высшая школа., 1988. – 472с.

6. Плешков Я.Ф. Регулирование речного стока. Л.: Гидрометеоиздат, 1975. – 560с.

7. Логинов В.Ф., Волчек А.А. Водный баланс речных водосборов Беларуси. – Минск: Тонпик, 2006. – 160с.

Приложения

Приложение 1

Приложение 2

Исходные данные для установления потребностей в воде: площадь водосбора реки F, км²; модули q, л/(скм²) и коэффициенты C_v и C_s минимального месячного стока за летнее-осенний и зимний периоды; забор из верхнего Q_ВБ и попуск в нижний Q_НБ бъефы, м³/c

Приложение 3

Расчетное распределение месячного стока рек в очень маловодные годы (в процентах от годового стока)

Приложение 4

Топографические характеристики речных долин

Приложение 6

Ординаты (значения модульных коэффициентов) кривой трехпараметрического гамма-распределения

Продолжение приложения 6

Продолжение приложения 6

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры