Водохозяйственная система с водохранилищем многолетнего регулирования стока и каналом межбассейн

Таким образом, зная объем переброски можно найти расчетную глубину из последнего выражения и, используя зависимости, определяем и u. Расчетная скорость в канале проверяется по условиям размыва русла и незаиления: u_нз £ u £ u_нр

Неразмывающая средняя скорость потока в каналах определяется в зависимости от вида грунтов, в которых проложен канал. Удельное сцепление суглинков равно С=24кН/м² , h=0,85м → u_нр =1,48м/с >u=0,67м/с

Незаиляющая скорость находится по формуле:

→ →

Таким образом,

u_нз =0,35м/с<u=0,67м/с<u_нр =1,48м/с, условие выполняется.

Расчет канала при неравномерном и неустановившемся движении связан с большим объемом вычислений при построении кривой подпора. Будем считать, что возможность превышения уровня, вызванное выклиниванием кривой подпора, снимается собственной регулирующей способностью канала. Площадь сечения выемки примем несколько выше площади живого сечения:

Выразим теперь объем выемки через объем переброски:

При в метрах получаем объем выемки по трассе канала в млн.м³ .

Таким образом каждому значению переброски ставится в соответствие величина , а следовательно, и стоимость мероприятий по переброске стока, определяемых в свою очередь стоимостью водозабора и канала переброски.

В случае водоподачи посредством напорного водовода методика расчета принципиально не меняется. Так определение параметров трубопровода круглого сечения можно вести на основе совместного решения уравнений Шези и Дарси-Вейсбаха.

Коэффициент сопротивления по длине находим по формуле Павловского :

После несложных преобразований получаем формулу зависимости гидравлического радиуса от расхода и затем от требуемого объема переброски :

С целью отыскания оптимума воспользуемся методом динамического программирования. Для каждого из рассматриваемых значений гарантированной отдачи (в диапазоне от до ) определяются стоимостные показатели разных вариантов решения проектной задачи. Варианты обусловлены сочетаниями емкость водохранилища – объем переброски.

Экономический эффект от дополнительного орошения определен на основании нескольких критериев, связанных с доходностью и затратами в отрасль. В учебном проекте в качестве целевой функции берется ежегодный чистый доход от дополнительной сельскохозяйственной продукции при условии, что коэффициент рентабельности не меньше нормативного значения () . Капиталовложения определяются по комплексным сооружениям ( плотина, водохранилище, тракт переброски вместе с головным водозабором), а также по отраслевым сооружениям . в свою очередь можно оценить по разнице стоимости продукции и ежегодных отраслевых издержек . Стоимость продукции всех отраслей кроме орошения в рассматриваемом проекте фиксирована, поскольку прирост идет только за счет орошения. Экономический эффект определяется только от дополнительного орошения, поэтому он соотносится с величинами затрат сверх тех, которые необходимы для обеспечения минимальной отдачи _. С целью сокращения объема вычислений расчеты выполняются на основе примерных укрупненных стоимостных показателей, без учета фактора времени.

Комплексные затраты (руб. в ценах 2006г.)

К_в-ща – капитальные затраты по водохранилищу

К_кнл – капитальные затраты по каналу переброски

К_вдзб – капитальные вложения на строительство водозабора, включая затраты на регулирование стока в створе изъятия

– полный объем водохранилища рассматриваемого варианта по отдаче

– объем водохранилища, необходимый для покрытия минимальной гарантированной водоотдачи

k_в-ща – удельные капвложения на кубометр емкости водохранилища, (руб./м³ )

kпер – удельные капвложения на кубометр выемки, учитывающие стоимость водозаборного сооружения, (руб./м³ )

Отраслевые затраты (руб.)

– прирост отдачи на орошение;

– площадь орошения, обеспеченная при объеме водоподачи;

– оросительная норма комплексного гектара, принята 1730 м³ /га

- к. п. д. оросительной системы, принимаем 0,8 .

Стоимость продукции

, где

– урожайность, закупочная цена и доля в севообороте - ой культуры

– закупочная цена на продукцию, полученную с комплексного гектара, принята в расчетном примере 15000 руб./га при площадях орошения до 20 тыс.га. Для больших площадей учтено снижение эффекта по причине сложности сбыта продукции, конкуренции и т.д. При 100 тыс. га стоимость продукции снижена до 9000 руб./га.

Параметры водохозяйственной системы:

· Полезный объем водохранилища – 48млн.м³

· Полный объем водохранилища  50млн.м³

· Отметка НПУ=161м

· Отметка УМО= 142м

· Отметка ФПУ=163,5м

· Площадь зеркала при НПУ= 4,5км²

· Гарантированная полезная отдача водохранилища – 70,875млн.м³

- минимальные требования ВХК – 52,85млн.м³

- гарантированное орошение – 17,5млн.м³

· Объем переброски 17,5млн. м³

· Итого гарантированная полезная отдача ВХС – 88,375млн.м³

· В том числе орошение – 35млн.м³

· Расход канала (производительность водозабора) 1,91м³ /с

· Расчетная глубина в канале 0,85м

· Скорость течения в канале 0,67м /с

· Параметры альтернативного напорного водовода для переброски млн.м³ :

- Диаметр водовода – 2м

- Скорость  0,7м /с

Таблица 14. Технико-экономическое сопоставление вариантов по результатам оптимизационных расчетов.

5.3. Водохозяйственные балансы рекомендуемого варианта

Таким образом, в процессе проектирования выбран принципиальный вариант схемы инженерно-технических мероприятий и оптимальный объем суммарной гарантированной водоотдачи. По результатам расчетов составляются водохозяйственные балансы проектного уровня развития. Следует отметить, что в условиях многолетнего регулирования стока, выбор года для демонстрации ВХБ вопрос не всегда простой, поскольку при обоснованном многолетнем режиме любой год обеспечен необходимым запасом воды в водохранилище. Для наглядности в учебном проекте для ВХБ ограничимся годом 75 % по обеспеченности годового стока.

– безвозвратное водопотребление

– приток с вышележащего (i-1)-го водохозяйственного участка

– сток, формируемый на i-ом участке

– водоотведение на i-ый участок

– регулирование стока в интервале, «+» сработка; «–» наполнение

– водопотребление на i-ом участке

– комплексный попуск в выходном створе i-го участка

;

.

Проектный приток к ()-му водохозяйственному участку не может быть определен без предварительного распределения дефицита между потребителями и комплексным попуском :

j – индекс участника водохозяйственного комплекса

Распределение дефицита между участниками ВХК – самостоятельная водохозяйственная задача – решается либо на основе согласованных приоритетов, либо путем экономического обоснования.

Общая формула для проектного стока в замыкающем створе -го ВХУ (он же проектный приток к -му ВХУ):

Формула справедлива для всех случаев, в том числе при диспетчерском регулировании, когда величина дефицитов назначается в зависимости от текущего наполнения.

Таблица 15. Перспективный ВХБ расчетного водохозяйственного участка по маловодному году 75%.