Файл: Кузник, И. А. Гидрология и гидрометрия учебник для сельскохозяйственных техникумов по специальности гидромелиорация.pdf

колебания расходов, или график притока; линия 2 соответствует ходу потребления воды из водохранилища. Очевидно, на участ­ ке ад потребление превышает приток. Недостающее потребление возмещается за счет запасов воды, накопленных в водохранилище. На участке дбв приток больше потребления. Водохранилище по­ полняется за счет имеющихся излишков воды и т. д.

Q m 3/ c

Рис. 76. Недельное регулирование.

/ — водопотребленне; 2 — приток; 3 — накопление.

Рис. 77. Сезонно-годичное регули­ рование стока.

1 — приток; 2 — потребление; 3 — на­ копление.

При многолетнем регулировании расчет ведут с учетом еже­ годного стока за многолетний период, в том числе и за наиболее продолжительный период засушливых маловодных лет. В этом случае дополнительные запасы создаются в водохранилище в многоводные годы.

48. Водохозяйственные расчеты при проекти­ ровании водохранилищ (прудов) сезонно-го­ дичного регулирования

Кривые площадей и объемов. Для расчета емкости водохрани­ лища при регулировании стока необходимо определить площади зеркал и объемов при разной глубине наполнения. Для этого строят кривые зависимости между площадями, объемами и уров­ нями воды. На рис. 78 изображен план водохранилища с сечением рельефа через 1 м. По этому плану определяют площади, ограни­ ченные осью плотины и каждой из горизонталей. Результаты планиметрирования заносят в ведомость (табл. 47). Площадь зеркала ы = 0 при отметке дна тальвега 93,7 м.

170

По данным первых двух граф таблицы (по отметкам горизон­ талей Н и соответствующим им площадям со) вычерчивают кри­ вую площадей со—-f (Н) (рис. 79). На оси абсцисс отложены площади в гектарах, на оси ординат — отметки горизонталей. Пользуясь этой кривой, можно установить площадь зеркала во­ дохранилища при любой высоте уровня воды.

Рис. 78. План водохранилища в горизонталях.

Объем водохранилища при наполнении до отметки 94,0 м при­ ближенно вычисляют по формуле

где V\ — объем в тыс. м3; coi — площадь, очерченная горизонталью 94,0 м, в тыс. м2; h\ — разность отметок горизонтали 94,0 и наинизшей отметки дна 93,7.

171

Объем AVi, слоя между горизонталями 94,0 и 94,5 м

Затем определяют приращение объема АКг между горизонта­ лями 94,5 и 95,0 м и т. д.

На основании данных первой и последней граф табл. 47 строят кривую объемов V = f(H) (см. рис. 79).

м

Рис. 79. Кривые площадей и объемов водохранилища на р. Сухая Маячка.

К характерным расчетным уровням водохранилища относятся:

уровень мертвого объема (УМО), нормальный подпорный уро­ вень (НПУ), уровень катастрофического паводка (УКП). Каждый из них назначается из эксплуатационных, технических и эконо­ мических соображений.

У р о в е н ь м е р т в о г о о б ъ е м а (УМО)— это наинизший уровень в водохранилище. Объем воды, заключенный между УМО

иложем водохранилища, называется мертвым объемом. Глубина мертвого объема по санитарным условиям должна быть не меньше 1 — 2 м; при такой глубине исключаются сильное прогревание воды

изарастание водохранилища. Кроме того, мертвый объем должен

превышать объем возможного заиления за проектируемый срок

172

службы водохранилища. В некоторых случаях УМО определяется еще условиями судоходства и необходимым напором на ГЭС.

(НПУ) соответствует уровню наполненного водохранилища. Ем­ кость водохранилища (при отметке НПУ) составляет сумму мерт­ вого и полезного объемов и потерь воды на испарение и фильтра­ цию. Полезный объем воды расходуется на орошение, водоснаб­ жение и т. п.

Отметку порога водослива паводкового водосброса назначают на уровне НПУ, если водосброс действует автоматически, или ниже НПУ, если применяются затворы. Отметка верха затворов совпадает с отметкой НПУ.

У р о в е н ь к а т а с т р о ф и ч е с к о г о п а в о д к а (УКП) устанавливается в водохранилище только в период пропуска мак­ симального паводка. Объем воды, заключенный между УКП и НПУ, называется о б ъ е м о м ф о р с и р о в к и . Этот объем к кон­ цу паводка сбрасывается до уровня НПУ.

Уровень катастрофического паводка определяется экономиче­ скими расчетами. С повышением УКП увеличивается высота пло­ тины и ее стоимость, а размеры и стоимость паводкового водо­ сброса уменьшаются. После расчетов находят наивыгоднейшее решение. При этом учитывают возможную площадь затопления в период пропуска паводка и затраты, связанные с устройством оградительных сооружений или переселением жителей из зоны за­ топления и т. д

При сезонно-годичном регулировании стока емкость водохра­ нилища может быть определена по формуле

Е — испарение с водной поверхности; f — фильтрация из водохра­ нилища; Ос — осадки.

На небольших прудах (суходолах и небольших реках) испа­ рение рассчитывается обычными методами (см. п. 5). На боль­ ших водохранилищах при наличии значительной водной поверх­ ности до строительства рассчитывается дополнительное испарение (разность величин после и до строительства).

Средний слой испарения до затопления

где а и £ с соответствующими индексами представляют площадь зеркала и высоту слоя испарения с водной поверхности (в), с су­ ши (с) и с поверхности поймы (п).

173

В расчетах принимают в районах недостаточного увлажнения Еи= — Ев> а в районах избыточного увлажнения Е„ = ЕВ. Потери

на фильтрацию зависят от геологического строения ложа водохра­ нилища. При проектировании небольших водохранилищ этот вид потерь принимается по табл. 48.

Гидрогеологические условия считаются хорошими, если ложе водохранилища образовано водонепроницаемыми грунтами; уро­ вень грунтовых вод расположен ниже подпорных уровней.

Гидрогеологические условия относятся к категории средних, если ложе сложено суглинками. Грунтовые воды залегают выше мертвого объема.

При плохих гидрогеологических условиях ложе сложено мощ­ ным слоем водопроницаемых грунтов. Возможен отток и значи­ тельные фильтрационные потери воды из водохранилища.

В опросы д л я сам опроверки

1.В чем заключается хозяйственное значение регулирования стока?

2.Какие известны виды регулирования стока и в каких случаях применяют каждый из них?

3.Для чего служат кривые площадей и объемов водохранилища и как их составить?

4.Каковы элементы водохозяйственного расчета?

5.Какие характерные уровни в водохранилище? Как определяется емкость водохранилища сезонно-годичного регулирования.

6.Как рассчитываются потери на испарение и фильтрацию из водохрани­

лища?

Лабораторно-практические занятия

Упражнение 25. Выполнить водохозяйственный расчет водо­ хранилища, проектируемого на балке Сухая Маячка (бассейн Нижнего Днепра) для орошения и рыбоводства. Водохранилище

174

= 1,4%0; длина L = 23,3 км. Болот, озер и водохранилищ в бас­ сейне балки Сухой Маячки нет. Геологические условия (условия фильтрации) русла — средние. Кривые объемов и'площадей водо­ хранилища даны на рис. 79. Объемы потребления воды для оро­

Для орошения объем воды в водохранилище срабатывают до уровня мертвого объема (УМО). Для вылова рыбы в октябре водо­ хранилище полностью опорожняют (через донный водовыпуск).

1 ) определение расчетного притока воды к водохранилищу за год и распределение его по месяцам;

2 ) определение необходимости и возможности одногодичного регулирования стока;

3)расчет потерь воды из водохранилища на испарение и на фильтрацию;

4)расчет емкости водохранилища;

5)проверка возможности наполнения водохранилища стоком

расчетной обеспеченности; 6 ) расчет трансформированных водохранилищем максималь­

ных расходов снеговых и дождевых вод для определения размеров водосброса.

Расчет выполняем в такой последовательности.

1. Определяем объем годового стока и приток воды в водохр нилище. За расчетный принимаем сток маловодного года 85%-ной обеспеченности (см. § 30). Ввиду отсутствия фактических наблю­

175