Курсовая работа
на тему:
"Расчет водохранилища сезонного регулирования стока"
Построение батиграфических и объемных кривых водохранилища
Требуется:
1) построить профиль сечения водохранилища в створе плотины и продольный профиль дна по линии тальвега (вертикальный: М 1:200 и горизонтальный М 1:10000 ) Рис 1.1 Топографический план водохранилища М 1:10000
2) Произвести планиметрирование площадей, ограниченных линиями горизонталей и осью плотины.
3) рассчитать координаты батиграфических и объемных кривых. построить эти кривые.
Площади, ограниченные горизонталями и осью плотины определяем с помощью планиметра.
Вычисление производим по таблице 1.1
Таблица. 1.1 Ведомость определения площадей. Планиметр № 1492 . длина рычага 170 мм
наименование площадей |
отсчет. ед. | средняя разность |
площадь. м² | ||
начальный | конечный | разность | |||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
квадрат 1*1см (1 * 10 м²) |
2370 3378 |
4378 5385 |
1008 1007 |
1005,5 | 998,57 |
горизонталь 183 м | 3188 3202 |
3202 3217 |
14 15 |
14,5 | 2370 |
горизонталь 184 м | 3201 3234 |
3234 3269 |
33 35 |
34 | 12460 |
горизонталь 185 м | 3270 3350 |
3340 3432 |
70 82 |
76 | 49920 |
горизонталь 186 м | 3500 3660 |
3658 3819 |
158 159 |
158,5 | 121010 |
горизонталь 187 м | 3820 4000 |
3998 4178 |
178 178 |
178 | 185690 |
горизонталь 188 м | 4200 4450 |
4466 4718 |
266 268 |
267 | 340390 |
горизонталь 189 м | 4700 5050 |
5050 5404 |
350 354 |
352 | 506290 |
горизонталь 190 м | 5400 6000 |
5966 6570 |
566 570 |
568 | 687070 |
горизонталь 191 м | 6570 7300 |
7305 8035 |
735 735 |
735 | 930090 |
горизонталь 192 м | 1000 1800 |
1840 2648 |
840 848 |
844 | 1270970 |
горизонталь 193 м | 2500 3600 |
3600 4712 |
1100 1112 |
1106 | 1838870 |
Построение батиграфических и объемных кривых водохранилища.
Батиграфическая характеристика представляет собой графическое изображение зависимостей площади водохранилища и его объема от высотных отметок или глубин, соответствующих различным уровням наполнений: V=V (H) – кривая объемов, = (H) – кривая площадей, hср = hср(H) – кривая средних глубин и L = L (H) – кривая критерия литорали.
Определение этих характеристик проводят путем обработки топографических планов района затопления, причем для каждого проектируемого гидроузла составляют характеристики для разных вариантов створов и на основе технико-экономических расчетов выбирают оптимальный вариант.
Кривая площадей строится по результатам планиметрирования плана в горизонталях. При этом допускается, что водная поверхность водохранилища горизонтальна, что справедливо для относительно крупных слабопроточных водохранилищ, уклон водной поверхности которых незначителен. Объемы, площади зеркала и уровни, вычисленные при допущении горизонтальности, называются статическими.
Расчет батиграфических кривых водохранилища:
Для установления зависимости V=V(H) определяют объемы по слоям: ∆ V= ∆ H, где – площади зеркала водохранилища при отметках Нiи Нi+1; объем первого от дна параболоида ∆ V1 = 2/3 * ∆H0-1 .
Объем воды в водохранилище при любой отметке уровня наполнений вычисляется путем последовательного суммирования объемов отдельных слоев, начиная с самой низкой точки, V1 =.
Для построения кривой средних глубин водохранилища hср определяют средние глубины при различных уровнях наполнений, как:
hср = .
Площадь литорали – это площадь мелководья с глубинами 2м и менее. Площадь литорали определяют:
,
где – площадь зеркала водохранилища при отметке уровня Н, м;
–площадь зеркала водохранилища при отметке Н-2 м.
Критерий литорали – это отношение площади литорали к площади зеркала водохранилища при этой же отметке.
.
Таблица. 1.2: Построение батиграфических и объемных кривых водохранилища
Уровень воды Н м | Площадь вод. под Ωiтыс. м² |
Разность Уровней воды , ΔН м |
Объем воды , тыс. м3. | Средняя глубина hср, м | Литораль |
||
Площадь ΩL |
Критерий LΩ |
||||||
ΔVi | VHi | ||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
182,5 | 0 | 0,5 |
0 | 0 | 0 | 0 | _ |
183 | 2.37 | 0,79 | 0,79 | 0,33 | 2.37 | 1 | |
184 | 12,46 | 1 |
7,42 | 8,21 | 0,66 | 10,09 | 0,81 |
185 | 49,92 | 31,19 | 38,61 | 0,77 | 37,46 | 0,75 | |
186 | 121,01 | 1 |
85,47 | 116,66 | 0,96 | 71,09 | 0,59 |
187 | 185,69 | 153,35 | 238,82 | 1,29 | 64,68 | 0,35 | |
188 | 340,39 | 1 |
263,04 | 416,39 | 1,22 | 154,70 | 0,45 |
189 | 506,29 | 423,34 | 686,38 | 1,36 | 165,90 | 0,33 | |
190 | 687,07 | 1 |
596,68 | 1020,02 | 1,49 | 180,78 | 0,26 |
191 | 930,09 | 808,58 | 1405,26 | 1,51 | 243,02 | 0,26 | |
192 | 1270,97 | 1 |
1100,53 | 1909,11 | 1,50 | 340,88 | 0,27 |
193 | 1838,87 | 1554,92 | 2665,65 | 1,45 | 567,90 | 0,31 |
Теперь по этим данным необходимо построить батиграфические и объемные кривые водохранилища.
Расчет потерь воды из водохранилища
Дано:
1) местоположение водохранилища – пос. Алатырь: ,.
2) Площадь водохранилища: Ω =
3) Средняя глубина: 1,51 м
4) Гидрологические условия ложа водохранилища: средние
5) Расчетная обеспеченность осадков:
6) Коэффициент вариации осадков:
7) Коэффициент асимметрии:
8) Внутригодовое распределение среднемноголетнего слоя осадков:
Таблица
Месяц | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | год |
Осадки мм | 32 | 45 | 44 | 40 | 53 | 63 | 72 | 64 | 56 | 57 | 56 | 37 | 657 |
Таблица
направление | с | св | в | юв | ю | юз | з | сз |
Повторяемость % | 15 | 9 | 10 | 11 | 7 | 11 | 18 | 19 |
Требуется:
1) вычислить объем потерь воды из водохранилища на фильтрацию и дополнительное испарение
2) построить график суммарных потерь воды из водохранилища
Решение:
2.1 Определение потерь на фильтрацию:
слой потерь на фильтрацию при хороших гидрологических условиях принимается приближенно равным 60 мм/мес
2.2 Определение среднемноголетнего слоя испарений с поверхности водохранилища:
вычисление среднемноголетнего испарения с поверхности малых водоемов определяется с использованием карты и вычисляется по форуле:
,[1] где:
- среднемноголетнее испарение с эталонного бассейна площадью
по карте изолиний в справочнике [1] для данных координат
- поправочный коэффициент на глубину водоема
- поправочный коэффициент на защищенность водоема от ветра растительностью, строениями, крутыми берегами и другими препятствиями
- nкоэффициент на площадь водоема,
что бы найти , необходимо найти среднюю длину разгона ветра Lср. Для этого необходимо построить топографический план водоема, взяв за основу самую большую горизонталь.
На плане показать участки побережья с различной высотой препятствий. В данном случае это 4 участка. Нанести розу ветров, выбрав масштаб повторяемости. На само водохранилище необходимо нанести сетку румбов (произвольно)
- высота препятствий. рассчитывается как средневзвешенная по периметру водоема.
=7,42
для определения Lср вычислим среднюю длину разгона воздуха по румбам:
Для всей акватории водоема средняя длина разгона вычисляется по формуле:
где: L– средняя длина разгона по соответствующим румбам в метрах
N– повторяемость ветра по направлениям % (из таблицы)
=671 м
Таким образом:
По таблице:
Что бы получить точное значение для данного водохранилища, необходимо применить интерполяцию , используя таблицу, находящуюся в справочнике .
- формула линейной интерполяции
Таблица
0,01 | 0,03 | |
0,96 | 0,89 |
Интерполяцией получаем:
находим по таблице в справочнике[1].
В зависимости от площади водохранилища учитывается следующее:
Для водоемов, имеющих округлую или квадратную форму берется фактическая площадь водного зеркала.
Для водоемов неправильной формы применяется условная площадь, которая вычисляется как площадь круга с диаметром, соответствующим средней длине разгона воздушного потока над водоемом. В данном случае мы имеем водоем неправильной формы, поэтому:
,
теперь с помощью интерполяции определяем :
Таблица
Площадь | 2,00 | 5,00 |
1,23 | 1,26 |
теперь мы можем рассчитать , и занести её в таблицу.
Определение слоя испарения расчетной обеспеченности рассчитанная в пункте 2.2 средняя величина испарения с водной поверхности её превышение
вероятность такого превышения (обеспеченности) при сезонном регулировании стока принимается как дополнение до 100% обеспеченности осадков
обеспеченность испарения
Определение осадков расчетной обеспеченности осадки расчетной обеспеченности определяем по формуле:
где: модульный коэффициент (ордината кривой обеспеченности, взятая из практикума[1], а норма осадков в мм
с помощью интерполяции получаем
Определение слоя дополнительного испарения.
Рассчитывается как разность , при этом отрицательные значения в расчет не принимаются
Определение суммарного слоя потерь на дополнительное испарение и фильтрацию.
Суммарный слой потерь рассчитывается , как сумма
Объем потерь при рассчитывается как
Таблица 2.1 Вычисление суммарного слоя потерь водохранилища.
месяц | Слой потерь на фильтрацию Ф мм. | Слой испарения | Слой осадков | Слой дополн. испар. |
Сум- марный слой потерь |
Объем потерь |
||
мм | П,мм | |||||||
Ев, % |
Ере, мм | мм,Х | Х рх | |||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
1 | 60 | _ | _ | 32 | 24 | _ | 60 | 64 |
2 | 60 | _ | _ | 45 | 34 | _ | 60 | 64 |
3 | 60 | _ | _ | 44 | 34 | _ | 60 | 64 |
4 | 60 | 6 | 23 | 40 | 29 | _ | 60 | 64 |
5 | 60 | 14 | 53 | 53 | 41 | 12 | 72 | 77 |
6 | 60 | 20 | 76 | 63 | 48 | 28 | 88 | 94 |
7 | 60 | 21 | 72 | 72 | 54 | 18 | 78 | 83 |
28 | 60 | 19 | 72 | 64 | 48 | 24 | 84 | 89 |
9 | 60 | 12 | 44 | 56 | 42 | 2 | 62 | 66 |
10 | 60 | 6 | 23 | 57 | 43 | _ | 60 | 64 |
11 | 60 | 2 | 8 | 56 | 43 | _ | 60 | 64 |
12 | 60 | _ | _ | 37 | 28 | _ | 60 | 64 |
Определение мертвого объема водохранилища из условного выполнения допустимого срока заиления
Исходные данные:
1)Площадь водосбора водохранилища :
2)Расчетный срок заиления – 25 лет
Порядок расчета:
определение среднего многолетнего годового стока воды (норма стока) в створе плотины
При отсутствии фактических наблюдений норму годового стока определяют по карте изолиний
Для работы проектируемого водохранилища модуль стока
Расход воды
Объем годового стока
Определение объема и стока заиления водохранилища:
где:
-объем годового стока
-плотность отложений
За 25 лет водохранилище наполнится объемом наносов равным
На батиграфической кривой этот объем соответствует отметке 184 м.
и равен объему .
Определение полезного и полного объемов воды, режима сезонного регулирования стока таблично – цифровым балансовым методом
Исходные данные:
1) батиграфические кривые
2)норма годового стока
3)годовой сток расчетной обеспеченности
4)годовая отдача
5)график суммарных потерь воды из водохранилища
6)мертвый объем водохранилища =
Требуется:
1)вычислить полезные и полные объемы воды
2)определить наполнение водохранилища и сбросы излишков воды без учета потерь
3)найти объемы воды (полезный, полный , наполнения)
Порядок выполнения:
Сопоставляя расчетный сток и плановую полезную отдачу Uза каждый месяц и за год устанавливают, что сезонное регулирование необходимо, так как полезная отдача превышает расчетный сток, и возможно, поскольку суммарный годовой сток расчетной обеспеченности превышает годовую отдачу.
За начало водохозяйственного года принимают апрель. Данные о расчетном стоке и плановой отдаче заносят в графы 2 и 3 таблицы 4.1
Сопоставляя помесячно сток и отдачу вычисляют избытки и недостатки и заносят их в графы 4 и 5 .
По этим данным строят график притока и отдачи водохранилища и определяют режим его работы. В нашем случае режим работы водохранилища – двухтактный.
Рассмотрим два предельных варианта регулирования водохранилища: по первому варианту водохранилище заполняется за счет его первых избытков и только после этого избытки сбрасываются через специальные сооружения. Расчет ведется по ходу времени, вычисляя наполнения и сбросы на конец каждого месяца. Конечные наполнения ограничиваются емкостями. Вычисления начинаются с месяцами, следующими за моментом опорожнения водохранилища до уровня мертвого объема. В нашем случае – с конца марта. Эти данные заносят в графы 6 и 7. При расчетах используют уравнение баланса воды, которое может быть в виде: ,
где:
- уравнение баланса воды без учета потерь.
-объем сброса воды за соответствующий месяц
-фиктивное наполнение (не ограниченное объемами Vнпу и Vмо.)
По второму варианту вначале производят холостые сбросы при УМО. Расчет ведется с конца водохозяйственного года. Дефициты суммируются, а избытки вычитаются. Полученные данные заносим в графы 8 и 9 таблицы При расчетах используют уравнение баланса воды, которое может быть в виде: ,
Окончательный этап – расчет потерь. Принимаем, что водохранилище будет работать по второму варианту регулирования. Вычислим средний объем воды в водохранилище за каждый месяц при принятом варианте объема (графа 10). По объемной кривой находим среднюю площадь водного зеркала (графа 11). Вычисляем полезный и полный объем водохранилища, а так же наполнения и сбросы но с учетом потерь . Вычисляем полную отдачу воды по формуле (13 графа).
Строим совмещенный график притока и отдачи водохранилища но уже с учетом потерь воды при работе водохранилища по второму варианту.
По графику суммарных потерь определяем объемы потерь за каждый месяц
Что бы рассчитать - нужно знать W0 из 3го раздела и
Что бы найти - нужно знать модульный коэффициент по приложению практикума [1] (находим по карте (коэффициент вариации среднемноголетнего годового стока. В нашем случае он равен 0.47)
Интерполяцией получаем коэффициент, равный 0.640, и рассчитываем
Сток
мес | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
4,00 | 4,10 | 4,90 | 22,80 | 17,5 | 5,80 | 4,30 | 5,00 | 10,8 | 11,3 | 4,8 | 4,7 |
Плановая полезная отдача
мес | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
6,67 | 6,67 | 6,67 | 10,00 | 10,00 | 10,00 | 10,00 | 10,00 | 10,00 | 6,67 | 6,67 | 6,65 |
исходя из этих величин можно вычислить суммарный объем сброса:
далее эти величины необходимо распределить мо месяцам.
в исходных данных даны их распределения в процентном соотношении. Что бы узнать, сколько стока и плановой полезной отдачи приходится на каждый месяц – нужно перевести выше полученные объемы в проценты и занести в таблицу 4.1
полезный и полный обьемы без учета потерь
полезный и полный обьемы с учетом потерь
правильность расчетов проверяют по формуле:
это меньше 5%, значит расчет можно закончить.
Таблица 4.1: расчет водохранилища сезонного регулирования
месяц | расчет ный сток |
Плановая отдача |
Наполнение без учета потерь | Расчет потерь | Наполнение с учетом потерь | |||||||||||
+ | - | 1 вар | 2 вар | Сред ний объем |
сток минус отдача и потери |
1 и 2 варианты | ||||||||||
+ | - | |||||||||||||||
1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 |
04 05 06 07 08 09 10 11 12 01 02 03 год |
3315 2545 843 625 727 1570 1643 698 683 582 596 713 14541 |
1136 1136 1136 1136 1136 1136 758 758 758 758 758 758 11360 |
2179 1409
434 885 ___
|
293 511 409
60 75 176 162 45
|
8,21 2297,2 1789,2 1083,2 470,2 1128.5 1303.5 1010.5 611.5 283.5 41.5 14848 |
430 |
41.5 712.5 2339.5 2641.5 1819.5 1090.5 1128.5 1303.5 1010.5 611.5 283.5 41.5 14848 |
986 |
41.5 571.5 2902.5 2641.5 1819.5 1090.5 1128.5 1303.5 1010.5 611.5 283.5 41.5 16488 |
20 40 50 45 39 34 37 35 33.5 29 26 20 |
30 50 70 65 49 30 28 39 29.5 35 34 30 |
1421 1441 1461 1456 1439 1421 968 967 957.5 967 966 958 |
1597 380___
10 433___
|
714 887 778___
332 322.5 434 362 268___
|
41.5 820 3178 2464 1577 988 998 1428 1105 671.5 309.5 41.5 16407 |
818 |
батиграфический водохранилище сток вода
Список использованной литературы
1) Практикум по гидрологии, гидрометрии и регулированию стока авторы: Е.Е. Овчаров, Н.Н. Захаровская, И.В Прошляков, А.М.Суконкин, В.В. Ильинич. 1988г. 223стр.
2)Гидрология, гидрометрия и регулирование стока авторы: Г.В. Железняков, Т.А. Неговская, Е.Е. Овчаров. 1984г. 431стр.
29-04-2015, 00:44