Гидрологические и ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСЧЕТЫ ВОДОХРАНИЛИЩА

министерство сельского хозяйства

российской федерации

 

ФГОУ ВПО омский государственный аграрный университет

И.в.карнацевич, ж.а.тусупбеков

Гидрологические и ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСЧЕТЫ ВОДОХРАНИЛИЩА

  2-е издание, переработанное и дополненное  

ПРЕДИСЛОВИЕ

 

«Регулирование речного стока» — учебная дисциплина для подготовки инженеров по специальностям по специальностям 320600 «Комплексное использование и охрана водных ресурсов», 311600 «Инженерные системы сельскохозяйственного водоснабжения, обводнения и водоотведения» 320800 «Природоохранное обустройство территории», 320500 «Мелио­рация, рекультивация и охрана земель».

Учебное пособие разработано на основе учебной програм­мы для высших учебных заведений и предназначено для сту­дентов при подготовке к семинарским занятиям, освоении лекционного материала, выполнении расчетно-графических работ, курсового и дипломного проекта. При изучении дисцип­лины «Регулирование стока» студент должен иметь достаточные знания по метеорологии, климатологии, гидрологии, инженерной геодезии, геологии и гидрогеологии, математиче­ской статистике и теории вероятностей, общей экологии.

Знания, полученные студентами в процессе освоения регу­лирования стока, необходимы при изучении таких дисциплин, как мелиорация земель, гидротехнические сооружения, сель­скохозяйственное водоснабжение, а также при работе над дипломным проектом и в последующей производственной дея­тельности специалиста в проектных, строительных, водохо­зяйственных и природоохранных организациях.

Основная цель учебного пособия — дать студентам необ­ходимые знания о закономерностях распределения речного стока во времени и по территории, о задачах регулирования и видах регулирования речного стока; научить студентов основ­ным методам расчета характеристик, параметров, режима работы водохранилищ при нормальной эксплуатации и во время прохождения катастрофических паводков.

Настоящее учебное пособие выполнено на основе 1-го издания выпущенного в 1999 г. и имеет некоторые уточнения и дополнения, в том числе справочного характера.

Авторы выражают искреннюю благодарность учителю Варфоломею Семеновичу Мезенцеву, занимавшемуся вопросами регулирования стока в течение 50 лет и основные идеи которого были заложены в настоящем учебном пособии.

Введение

Важнейшими видами природных ресурсов любой территории являются энергетические ресурсы испарения, обусловленные коротковолновой радиацией, и водные ресурсы, определяемые стоком рек. Эти ресурсы в разрезе столетий и тысячелетий неисчерпаемы, поскольку они ежегодно возобновляются.

Использование энергетических и водных ресурсов в области земледелия позволило древним народам создать цивилизации, науки и искусства. В наши дни экономически развитыми являются страны, где достигнут высокий уровень использования водных ресурсов благодаря развитому гидромелиоративному и гидротехническому строительству.

Больше всего гидроузлов, ГЭС и водохранилищ построено на реках Северной Америки. В Азии, где живет в 6 раз больше людей, гигантских водохранилищ меньше.

Водохранилища создают на реках с помощью плотин, по крайней мере, уже в течение пяти тысяч лет. Сейчас в мире насчитывается не менее 30 000 водохранилищ с объемом более 1 000 000 м³ и сотни тысяч меньшего объема. Ежегодно на планете добавляется 300-500 новых водохранилищ, одни из которых создаются как многоцелевые, другие – для получения электроэнергии, третьи – для орошения земель, водоснабжения городов, промышленных комбинатов, заводов.

Во второй половине ХХ века объем водохранилищ увеличился в Африке в 60 раз, в Азии – в 90 раз. В Сибири в ближайшие столетия предстоит построить сотни тысяч водохранилищ. Не использовать свои возобновляемые природные ресурсы – значит обречь себя на нищету.

Регулированием стока рек называют перераспределение речной воды во времени с помощью водохранилищ.

Водохранилище, образуемое на реке плотиной и бортами долины, представляет собой, по существу, проточное искусственное озеро, в котором воду запасают в те промежутки времени, когда ее протекает по реке много, и расходуют на нужды потребителей (вместе с водой, приходящей в это время по реке) в маловодные периоды. Водохранилища - системы в высшей степени динамичные, так как приток воды по реке меняется в разные годы и в течение одного года. Меняются в течение года запасы и уровни воды, которые зависят не только от притока, но и от изъятия на полезные нужды, сбросов в нижней бьеф.

 

Общие методические советы

1 какие величины и для чего необходимо определить в данном расчете, где они используются в дальнейших расчетах; 2 какие нужны исходные данные и где их получит; 3 каким из расчетных методов удобнее воспользоваться;

ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ О РЕГУЛИРОВАНИИ СТОКА РЕК

 

Виды регулирования стока

В настоящем учебном пособии рассматриваются два вида регулирования стока - сезонное и многолетнее. При сезонном регулировании стока воду накапливают в многоводные сезоны года,… При многолетнем регулировании стока воду накапливают в водохранилищах в многоводные годы, а расходуют в маловодные. В…

Исходные данные

В качестве исходных данных для проекта водохранилища используют план его чаши в горизонталях, поперечный профиль по оси плотины, а также данные о… 1. Данные о реке в створе плотины имеются за много лет или могут быть… 2. Данные есть, но их недостаточно. Например, имеются наблюдения за стоком за n=9 лет, а коэффициент вариации годового…

Основные требования к проекту водохранилища и порядок работы

* наименьшие высота, длина напорного фронта (плотины, дамбы) и стоимость при полной надежности; * наименьшая площадь зеркала и наименьший диапазон колебаний уровня; * наименьшая площадь мелководий и подтопления земель за счет подпора грунтовых потоков;

ГИДРОЛОГИЧЕСКИЕ РАСЧЕТЫ К ПРОЕКТУ РЕГУЛИРОВАНИЯ СТОКА

Прежде всего, необходимо на карте найти местоположение водосбора.

Исходные данные для расчетов выбирают из гидрологических справочников «Основные гидрологические характеристики», «Гидрологические ежегодники», «Ресурсы поверхностных вод СССР», а при отсутствии измерений стока в реке используют обобщения многолетних измерений стока на соседних реках района в виде карт изолиний, эмпирических формул и графиков.

Анализ гидрометрических данных

Сведения о ее стоке у с.Ашлык можно найти в кадастровых материалах: «Основные гидрологические характеристики», т.15, вып.3 и «Гидрологические… Прежде всего нужно подробно изучить массив этих данных, которые подробно… Средняя арифметическая величина из средних годовых расходов за длинный ряд наблюдений - норма стока - важнейшая…

Средние месячные, средние годовые и наибольшие в году расходы воды Q в м3/с

На водосборе реки Ашлык половодье длится 2-3 месяца, межень длится 9-10 месяцев. В средний год за весну проходит около 70% годового стока, а за… Рис.1. Схема внутригодового распределения стока в р.Ашлык

Расчеты притока воды к водохранилищу

Расчеты годового стока выполнены в задании №1 по инженерной гидрологии. В результате статистического анализа многолетнего ряда средних годовых… В дополнение к этому следует выполнить следующие расчеты: выразить…  

Статистический анализ многолетнего ряда

Средних годовых расходов воды в р.Ашлык

Теоретическая кривая, совпадающая наилучшим образом с цепью опытных (эмпирических) точек, особенно в правой нижней части чертежа в области Р… Q80= К80 × Qo Q95= К95 × Qo

Ординаты теоретических кривых обеспеченности средних годовых расходов

при Сv=1,0, Сs=2,0=Сv (вторая строка), Сs=3,0=Сv (третья строка) Р% …   Кривая, характеризующая Сs=2Сv в правой нижней части, в области расчетных значений Р (70-97%) проходит несколько ниже…

Ординаты расчетной кривой обеспеченности средних годовых расходов в р.Ашлык, с.Ашлык. Сv=0,99, Сs=2,5Сv=2,48

Но в очень маловодные годы (а их будет 15-25 лет из 100) воды будет поступать меньше, чем мы приняли в расчет. В эти годы часть земель не удастся… Теперь, когда мы приняли (в соответствии с требованиями СНиП и «Технических… Таблица 5

Внутригодовой ход притока воды в водохранилище в маловодный год

Обеспеченностью 80%.

Мес													Год
Q, куб м/с	0,31	0,28	0,25	4,52	3,12	1,42	0,75	0,50	0,39	0,44	0,39	0,37	1,06
Объем, млн.м3	0,84	0,67	0,67	11,7	8,35	3,68	2,0	1,34	1,0	1,17	1,00	1,00	33,42

 

Расчеты максимального стока и конструирование гидрографа катастрофического паводка

В последней графе табл.1 следует найти самый большой из наблюдавшихся расходов воды («максимум максиморум»), затем из «Гидрологического ежегодника»… Приняв этот фактический гидрограф за модель проектного гидрографа… В р.Ашлык – с. Ашлык Qmср=34,9 м3/с, Сvm=1,42 ,Сsm=3Сvm, Qm1% = 235 м3/с.

Расчеты норм потерь воды из водохранилища

В странах жаркого климата потери воды из водохранилищ на испарение достигают половины полезного объема. Нельзя не учитывать потери на фильтрацию,… В условиях холодных и продолжительных зим часть воды, запасенной для…  

Испарение с поверхности малых водоемов южной половины

Западной Сибири в процентах от годовой суммы

Испарение с водной поверхности в расчетный жаркий год (Р=20%) можно определить, умножая Zв на модульный коэффициент К20=1,06 (Сv =0,07, Cs=0). Для… Расчеты ведут только за месяцы теплого периода. Если слой осадков превышает…  

Таблица 7

Расчет обеспеченных значений испарения с водной поверхности

и общего увлажнения, а также их разности h_исп, мм

Месяц
Мес. норма осадков X, мм
Осадки в жаркий год X80%, мм
Испарение в средний год Zв,мм
Испарение в жаркий год X80%, мм
Слой потерь hисп, мм

 

 

 

Рис.4. испарение с водной поверхности Z_в в мм за безледоставный период года.

Средний год.

 

Потери на фильтрацию

Точно учесть потери воды из водохранилища на фильтрацию под плотиной, через тело плотины, в берегах, в обход плотины мы не можем, так как еще не… Фильтрационные потери больше там, где грунтовые воды в бортах долины залегают… Фильтрация из прудов и водохранилищ по проектным нормам не должна превышать 15% от емкости водохранилища. При учебном…

Расчет твердого стока

Водохранилище, создаваемое на реке, характеризуется малыми скоростями движения в нем воды и представляет собой отстойник, в котором накапливаются… Задача проектировщика - рассчитать объем заиления водохранилища за один… Если известен объем годового стока воды в реке в средний по водности год W0 (млн.м3 в год) и мутность r (г/м3), то…

Батиграфические характеристики чаши водохранилища

Рис. 6. План чаши водохранилища на р.Ашлык в горизонталях.  

Расчет площадей зеркала и объемов воды в водохранилище на р.Ашлык

С помощью батиграфических кривых можно решать следующие практические задачи: 1. Зная отметку Н уровня воды, определить площадь зеркала F и объем воды V. … 2. Зная объем воды V, можно найти по кривой V(H) соответствующий уровень Н, а затем при этом уровне определить площадь…

РАСЧЕТЫ СЕЗОННОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ СТОКА

 

График потребления воды из водохранилища

Обычно потребителями воды являются оросительная система, ГЭС, водопровод населенного пункта или промышленного предприятия. Чтобы составить график… Рис.8. График потребления воды оросительной системой (пример)

Таблица 9

Объемы потребления воды из водохранилища на р.Ашлык, млн.м³

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

год

5,0

7,0

7,0

6,0

25,0

 

Возможность и необходимость регулирования стока

Необходимость регулировать сток реки водохранилищем проявляется при перебоях в процессе водопотребления. Это обычно случается во время летне-осенней… При проектировании новой оросительной системы. Нового населенного пункта или… Если регулирование стока необходимо и возможно, то задача состоит в том, чтобы определить полезный объем водохранилища…

Назначение мертвого объема водохранилища

Потери воды из водохранилища неизбежны. Поэтому кроме «полезной» воды, которая будет отдана потребителям, полезный объем должен включать воду,… - если водохранилище создается на судоходной реке, УМО выбирается так, чтобы… - если водохранилище создается для ГЭС, стараются отметку УМО выбрать повыше, чтобы при самых низких эксплуатационных…

Табличный расчет полезного объема водохранилища сезонного регулирования стока с учетом потерь

Расчет основан на сравнении за каждый расчетный интервал (месяц) объема притока Q (млн. м³) с объемом потребления q (млн. м³). Исходными данными являются ежемесячныеобъемы притока в расчетный маловодный год (табл. 5), ежемесячные объемы потребления (см. табл.9), нормы потерь на испарение (в мм/мес), значение мертвого объема (в примере - это 12 млн. м³). Потери на фильтрацию приняты в размере 1% в месяц от среднего месячного наполнения (объема воды в водохранилище). Расчет сведен в табл. 10.

Методические указания. Таблицу эту студент должен разметить очень аккуратно на клетчатой бумаге, причем номера месяцев следует записывать через клетку, оставив по свободной клетке перед первым и после последнего месячного интервала. Эти строчки будут называться "начало января" и "конец декабря", то есть фактически будут представлять одну и ту же дату. Заполнять числами столбцы с 1-го по 5-й можно чернилами, а остальные - тонко отточенным карандашом.

Порядок заполнения граф таблицы 10:

1. По данным граф 2 и 3 вычисляем избытки (+) и недостатки (-) притока за каждый месяц и записываем в графы 4 и 5 соответственно. В самой нижней строке таблицы нужно просуммировать числа в графах 4 и 5 и вычислить затем их разность. Эта разность должна оказаться в точности равной разности между суммами чисел 2-й и 3-й граф.

2. Составим и определим полезный объем без учета потерь, как описано в п. 3.3, чтобы наметить путь расчета в табл. 10. Прежде всего важно установить начало расчета, то есть решить вопрос, к началу какого месяца водохранилище опустеет, то есть полезный объем будет сработан и останется лишь неприкосновенный мертвый объем. В нашем примере – это конец периода недостатковконец августа или начало сентября. Записываем в графы 6, 7 и 14 в клетке между VIII и IX месяцем значение мертвого объема 12,0.

3. Расчет ведем против хода времени. При этом рассуждем так: сколько воды должно быть в водохранилище на начало августа без учета потерь (см. графы 6 и 5), если известно, что в августе надо отдать потребителям 4,66 млн.м³, а к концу августа должно остаться 12,0 млн.м³ воды?

Очевидно, что искомая величина предварительно намеченного объема на начало августа (графа 6, строка между VII и VIII) будет:

V_пред=12+4,66=16,66 млн.м³

4. Определяем средний за август объем или наполнение как полусумму объемов на начало (графа 6) и на конец (графа 7) месяца:

млн. м³ .

Это число записываем в графу 8 за август.

5. Зная V_ср = 14,33 млн. м³ , определяем по батиграфическим характеристикам средний уровень в августе (13.5 м) и соответствующую этому уровню площадь зеркала F_ср = 4.5 км². Записываем среднюю за август площадь в графу 9.

6. Определяем объем потерь на испарение за август, используя данные столбцов 9 и 10:

млн. м³ .

Записываем это число в графу 11.

7. Определяем объем потерь на фильтрацию по формуле V_ф = 0.01V_ср ( выше мы приняли потери на фильтрацию в размере 1% от среднего месячного наполнения). Зная средний объем воды в августе (14.33), получаем V_ф = 0,14 млн. м³. Записываем этот результат в графу 12.

8. В следующей графе складываем объемы воды, ушедшие в воздух (0,04) и в нижний бьеф (0,14), V_пот=V_исп+V_ф=0,04+0,14=0,18 млн. м³. В 13 графе записываем 0,18.

9. Именно на это значение мы должны увеличить предварительно определенный объем на начало августа. Поэтому слегка перечеркиваем карандашом число 16,66 на пересечении строки "Начало августа" и столбца "Предварительный объем", а в графе 7 записываем исправленное значение 16,84 млн. м³. Это же значение переписываем в графу 14 «Окончательно уточненный объем воды на начало расчетного интервала».

10. Проверим правильность расчетов за август. На начало августа в водохранилище 16,84 млн. м³ воды. За август нужно отдать потребителям 4,66 и потеряется 0,18 млн. м³ . Сколько же останется к концу месяца? 16,84 – 4,66-0,18 = 12,00. Расчет за август с учетом потерь сделан верно.

11. Рассуждая аналогично, определим предварительный объем на начало июля: V_пред= 16,84+5,00 = 21,84 млн. м³. Средний объем в июле V_ср= (21,84+16,84)/2 = 19,34. Средняя площадь по батиграфическим кривым (рис.8) равна 5,6 км², объем потерь на испарение получился V_исп = 0,35, а на фильтрацию V_ф = 0,19 млн. м³, следовательно общие потери за июль равны V_пот = 0,54 , а исправленный объем на начало июля будет равен = 21,84+ 0,54 = 22,38 млн. м³.

12. Расчет ведется против хода времени только до тех пор, пока не закончатся месяцы с недостатками притока. При однотактной работе в нашем примере на начало июня получаем объем 26,32 млн. м³, который и представляет собой полезный объем (вместе с мертвым объемом). Этот объем называют полным объемом водохранилища V_пол=V_по+V_мо=26, 32 млн. м³. Собственно же полезный объем равен V_по = V_пол - V_мо= 26,32 – 12,0 = 14,32 млн. м³. По батиграфическим характеристикам при V_пол = 26,32 млн. м³ получим отметку нормального подпорного уровня НПУ = 15.0 м.

13. Перейдем теперь к расчетам заполнения водохранилища. Условимся начать заполнение полезного объема водохранилища по первому варианту, то есть сразу с начала периода избытков. Такой момент наступит в начале сентября (см. графу 4). В сентябре имеется избыток воды 1,00 млн. м³, который можно задержать в водохранилище. Тогда к концу сентября объем воды станет равным (пока без учета потерь) V_пред=V_испр+V_изб =12,0+1,0 = 13,00 млн. м³. запишем это число в графу 6 на конец сентября.

Таблица 10

Расчет полезного объема водохранилища сезонного регулирования стока с учетом потерь по второму способу

15. Продолжаем аналогично забирать избытки притока в октябре, ноябре, декабре. К концу декабря, то есть к началу января, в водохранилище накоплено… 16. К началу апреля в водохранилище накоплено 17,19 млн.куб.м воды, а избыток… Определяем средний объем воды за апрель (17,19+26,32)/2= 21,76 млн. м3. Объем потерь за апрель (только на фильтрацию)…

График работы водохранилища в расчетный и конкретные годы

Графы 14 и 15 представляют собой график работы водохранилища в табличной форме. Цифры показывают, сколько воды в расчетный маловодный год находится… Следует обратить внимание на тот факт, что при сезонном регулировании стока… В очень многоводные годы уровень воды в водохранилище в течение всего года может быть на отметке НПУ, а полезный объем…

РАСЧЕТ ПРОПУСКА КАТАСТРОФИЧЕСКОГО ПАВОДКА ЧЕРЕЗ ВОДОХРАНИЛИЩЕ и определение отметки ФПУ

При расчетах трансформации приходящего паводка (рис.3, гидрограф 2) принимают следующие наиболее невыгодные условия: 1. Расчетный паводок начинается при заполненном водохранилище. 2. Расходами воды на полезное потребление и потерями (вследствие их незначительности по сравнению с расходами притока…

Уравнение водного баланса водохранилища при пропуске паводка

  Рис.15. Схема пропуска через автоматический глухой водослив с отметкой порога на НПУ

Приближенное интегрирование уравнения водного баланса водохранилища при пропуске паводка (метод конечных разностей)

Расчетный гидрограф паводка разбивают на интервалы времени , достаточно малые для того, чтобы в пределах каждого из них как приток Q, так и сбросной… Объем притока (14) Объем сброса (15)

Расчет пропуска паводка через водохранилище методом Я.Д.Гильденблата

(18) Я.Д.Гильденблат предложил прибавить и отнять в правой части равенства (18)… (19)

Расчет сбросных расходов по интервалам Dt=2 сут=0,1728 млн.с.

(191) Для решения этого уравнения необходимо составить вспомогательный график. q=f

Расчет координат вспомогательного графика

Начнем расчеты сбросных расходов по интервалам. I интервал. Приток за первый интервал Qср×Dt=0,36 (графа 4, табл. 11).… q1=0; q1Dt =0 и = 0. Подставляем эти значения в правую часть уравнения Гильденблата:

Сводка основных характеристик водохранилища сезонного регулирования стока на р.Ашлык с плотиной у с.Ашлык

Расчеты многолетнего регулирования стока

Многолетнее регулирование стока можно осуществить лишь при условии, что имеется достаточно большая чаша, где может поместиться объем стока… В связи с тем, что водохранилище многолетнего регулирования должно… Чем меньше коэффициент изменчивости годового стока СVгод, тем выше естественная зарегулированность стока (болотами,…

Методическое замечание. Здесь и ниже величины Qгод и Qмес представляют собой объемы стока за год и месяц (млн.м3), а не расходные характеристики. Их следовало бы обозначить, как мы это делали раньше, буквами V или W, но этими буквами мы обозначаем объемы воды в водохранилище и ординаты суммарных кривых.

При проектировании водохранилища сезонного регулирования стока составляют твердый график потребления воды на разные периоды (турбины ГЭС, орошение, водоснабжение, ГРЭС). При этом учитывают количество потребителей и нормы водопотребления. Например, центральная усадьба зерносовхоза в Северном Казахстане или на юге Западной Сибири потребляет от 30 до 80 тыс.м³ воды в год, а оросительная система в этих районах на каждый гектар – около 3000 м³ воды за лето.

Проектирование водохранилища многолетнего регулирования стока производится обычно на крупных реках в целях использования воды на ГЭС или на больших проектируемых орошаемых массивах. В этих случаях график потребления не задается, а решается задача максимально полезного использования воды или определяется оптимальное по экономическим соображениям значение коэффициента зарегулирования

a _рас= q_рас / Q_год

Полезный объем водохранилища V_П.О. включает две составляющие: V^сез_П.О - сезонную часть и V^мн_П.О - многолетнюю часть. Если их выразить не в миллионах кубометров, а в долях объема среднего годового притока, получим

b^сез_П.О= V^сез_П.О / Q_год и b^мн_П.О= V^мн_П.О / Q_год .

Эти величины в расчете получаются тем больше, чем выше коэффициент зарегулирования a или, иначе говоря, потребление q.

Общие положения и порядок расчетов

2. Для каждого варианта рассчитывают потери Vпот и полезные отдачи qнет = a×Qгод - Vпот. Все эти расчеты ведутся по годовым интервалам. 3. Выбирается оптимальный вариант регулирования, т.е. окончательное, единственное, расчетное значение aрасч,…

Расчет полезного объема водохранилища по сокращенным суммарным кривым (ССК) притока и потребления

Таблица 13

Расчет ординат ССК стока воды в р. Ашлык у с. Ашлык

Если расходом сокращения является средняя арифметическая величина (для расчетного года – средний годовой расход, для длительной группы лет – средний… В табл. 13 показано преобразование хронологического ряда средних годовых расходов воды в р.Ашлык в аналогичный ряд…

Расчет многолетней составляющей полезного объема водохранилища многолетнего регулирования стока на р.Ашлык

Расчет сезонной составляющей полезной емкости водохранилища многолетнего регулирования стока (по М.В. Потапову)

Пока в водохранилище еще сохраняется (полностью или частично) многолетний запас воды, сезонные нехватки стока могут покрываться из этого запаса,… В конце же маловодного или в самом начале наступающего затем многоводного… Для расчета необходимо, как обычно, сопоставить расчетный график притока с расчетным графиком потребления. Последний…

Расчет потерь и полезных отдач

Определив суммарный полезный объем водохранилища для каждого значения , мы можем на кривой 2 (рис.18) выбрать рабочую точку и установить… В течение расчетной группы лет (несколько десятилетий) водохранилище для…

Расчет обеспеченностей основных водохозяйственных показателей

В табл. 17 выполнены расчеты первым способом. При этом в графе 1 записаны ежегодные значения притока К из табл.13. На начало первого года… В третьем году приток К=0,83 больше потребления на 0,23. Эту «лишнюю»,… По данным табл. 17 строим график (рис.19)эмпирические ступенчатые графики обеспеченностей, откладывая по оси абсцисс…

График работы водохранилища многолетнего регулирования стока на р. Ашлык (к расчету обеспеченностей основных водохозяйственных показателей), =0,60, bПО=137/129=1,06

Приток К	Запас b	Отдача	Сброс r		Приток К	Запас b	Отдача	Сброс r
	1,06				1,06
0,28		0,60		0,17		0,60
	0,74				0,63
0,09		0,60		0,17		0,60
	0,23				0,20
0,83		0,60		0,40		0,60
	0,46
0,81		0,60		4,24		0,60	2,58
	0,67				1,06
0,34		0,60		2,33		0,60	1,73
	0,41				1,06
0,52		0,60		1,41		0,60	0,81
	0,33				1,06
0,84		0,60		1,72		0,60	1,12
	0,57				1,06
1,89		0,60	0,80	1,61		0,60	1,01
	1,06				1,06
0,78		0,60	0,18	0,25		0,60
	1,06				0,71
0,93		0,60	0,33	0,17		0,60
	1,06				0,28
0,59		0,60		0,39		0,60
	1,05				0,07
0,45		0,60		0,75		0,60
	0,90				0,22
0,91		0,60	0,15	3,14		0,60	1,70
	1,06				1,06

Рис. 19. Графики обеспеченностей отдачи α, наполнения b и сбросов из водохранилища r

Одновременно, разделив отрезок оси, соответствующий n=26, на 100 частей, получим обеспеченность каждого показателя в процентах от всей длительности расчетного интервала или группы лет.

Сначала строим ступенчатый график обеспеченности отдачи . В течение всех 26 лет =0,60. График выразится прямоугольником ОАВС с высотой ОА=0,60. Обеспеченность ежегодных отдач в размере 0,60 от объема годового стока в средний год будет:

,

где - сумма годовых фактических отдач за все n лет.

Если бы в одном из годов было =0,50, то =25*0,60+1,0*0,50=15,5 и Р=15,5*10,0/26*0,60=99%, то есть обеспеченность отдач была бы 100%-ной.

Выше линии АВ строим график обеспеченности наполнений b, записав в черновике значения b из графы 2 табл. 17 в порядке убывания. В течение 10 лет из 26 на начало года b=1,06. Прочертив линию DE для 10 лет на 1,06 выше линии АВ, то есть ордината этой прямой равна 1,06+0,60=1,66. Далее наносим на график значения b во все остальные годы (в порядке убывания). Обеспеченность отдач выразится равенством:

Графически это выразится той долей площади, которую занимает фигура ADEB в прямоугольнике ADFB. Этот график может служить для учета потерь из водохранилища, так как показывает, сколько времени (или какой процент времени) в многолетии водохранилище заполнено на ту или иную величину. Кроме того, график обеспеченности наполнений можно использовать для определения среднего напора и его колебаний (при наличии ГЭС при плотине) и для других целей. Аналогично построен и график сбросов r. График обеспеченностей сбросов может использоваться при проектировании нижерасположенных систем водохранилищ, водозаборов и т.д. Если обеспеченность отдач получится недостаточно высокой (например, 60%) и не устраивающей потребителя, то есть вероятность перебоев в снабжении водой будет значительной (например, 40%),то значение _расч придется понизить и вновь выполнить расчет обеспеченностей.

Расчет полезного объема методом Монте-Карло

За 26 лет наблюдений на р. Ашлык при сложившемся за эти годы сочетании объемов избытков (в 1961, 1970-1974, 1979 гг.) и недостатков стока (в… Стремление к уточнению bП.О., т.е. к удлинению ряда, привело к разработке… Аналогичным путем можно получить длинные ряды, иллюстрирующие с большим приближением к природе хронологические…

Сравнение результатов расчета многолетней составляющей полезного объема водохранилища многолетнего регулирования стока на р. Ашлык

Практический интерес представляет диапазон обеспеченностей отдач Рa =75-97 %.  

Сводка основных характеристик водохранилища многолетнего регулирования стока на р. Ашлык у с. Ашлык

Период наблюдений за стоком Норма стока Q0, м3/с Коэффициент изменчивости годового стока СV Коэффициент асимметрии годового стока СS Объем притока в средний год, млн.м3 Максимальный наблюдавшийся расход воды в реке, м3/с Расчетный максимальный расход обеспеченностью 1 %, м3/с Мертвый объем, млн. м3 Полезный объем, млн. м3 Регулирующий объем, млн. м3 УМО, м НПУ, м ФПУ, м ОГП, м Донный водовыпуск - четыре отверстия суммарной площадью, м2 Полезное потребление за год, млн. м3

1954 -1979 гг. 4,08 0,99 2,5СV     16,0 21,50 22,84 -   55,8

Контрольные вопросы

Контрольные вопросы к первой главе

1. Что такое регулирование стока?

2. Какие виды регулирования Вы знаете?

3. Назовите характерные уровни водохранилища

4. Какие Вы знаете объемы водохранилища?

5. Какова конечная цель расчета водохранилища?

 

Контрольные вопросы ко второй главе

1. Что такое норма стока, объем стока, коэффициент вариации и коэффициент асимметрии?

2. Как определить расход Q_1%?

3. Какие бывают потери из водохранилища?

4. От чего зависит срок службы водохранилища?

5. Что такое батиграфическая характеристика?

6. Как определить объем водохранилища?

 

Контрольные вопросы к третьей главе

1. Для чего создается водохранилище?

2. Что такое оросительная норма?

3. Что такое возможность и необходимость регулирования?

4. Что такое полезный объем?

5. Назовите основные принципы назначения УМО.

6. Как определить период заиления водохранилища?

Контрольные вопросы к четвертой главе

1. Для чего выполняют расчет катастрофического паводка?

2. Что такое регулирующий объем?

3. Что такое сбросной расход?

4. Для чего нужен график связи q=f(V)?

5. В чем заключается метод Гильденблата?

 

Контрольные вопросы к пятой главе

1. Что Вы понимаете под многолетним регулированием?

2. Что такое коэффициент зарегулирования?

3. Как получить ССК?

4. Как определить сезонную составляющую полезного объема водохранилища многолетнего регулирования?

5. Как определить полезный объем водохранилища многолетнего регулирования?

6. Что вы знаете о методе Монте-Карло?

 

 

Заключение

 

В учебном пособии изложены основные положения учебной дисциплины «Регулирование речного стока». Приведены основные понятия о регулировании стока и основные требования к проекту водохранилища. В виде примеров излагаются существующие методы расчета полезного и регулирующего объемов водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования речного стока.

Создание условий обеспечения бесперебойной подачи воды потребителям вынуждает человека вмешиваться в природный режим водотока. Строительство водохранилища для искусственного перераспределения стока во времени воздействует на естественный режим речного стока. При этом необходимо оценивать и вероятные отрицательные последствия регулирования стока, связанные с затоплением и подтоплением земель в зоне водохранилища, изменением условий обитания животного мира и природно-климатических условий в районах, прилегающих к водохранилищу и т.д. Иными словами, проектировщику необходимо уделить особое внимание возможным изменениям экологических условий в связи с созданием водохранилища.

 

 

 

ПРЕДМЕТНЫЙ УКАЗАТЕЛЬ

    Приложение 1

ГИДРОГРАФЫ ПОЛОВОДИЙ

На реках Западной Сибири   Средние суточные расходы воды в годы с большими максимальными расходами

Содержание пояснительной записки

Гидрологические и водохозяйственные расчеты

  1. Описание исходных данных о режиме стока воды. 2. Расчеты годового стока и внутригодового хода притока в водохра­нилище, в разные по водности годы

Библиографический список

1. Атлас расчетных гидрологических карт и номограмм.- Л., Гидрометеоиздат, 1986. 2. Железняков Г.В., Овчаров Е.Е. Инженерная гидрология и регулирование стока.… 3. Клибашев К.П., Горошков Н.Ф. Гидрологические расчеты. - Л.: Гидрометеоиздат,1970. - 460 с.

И.в.карнацевич, ж.а.тусупбеков

Гидрологические и ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСЧЕТЫ ВОДОХРАНИЛИЩА

 

 

2-е издание, переработанное и дополненное

 

 

ОМСК 2006