Файл: Курсовая работа по проектному расчету малого водохранилища энергетического назначения на реке Сим, п. Миньяр для комплексного использования водных ресурсов имеет целью научить студента основам проектирования малых водохранилищ..docx

Высота H, м БС	Глубина п, м	Площадь живого сечения , м2	Ширина реки В, м	Средняя глубина hср,м	h0,67	n	i			Q = V
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
335	0	0	0	0	0	0,067	0,0038	0,061644	0	0
335,5	0,5	15,94	46,945	0,340	0,485				7,2	7,1
336	0,5	27,938	64,685	0,432	0,570				8,5	14,65
336,5	0,5	37,339	82,51	0,453	0,588				8,8	20,2
337	0,5	45,24	99,313	0,456	0,590				8,8	24,6
337,5	0,5	53,478	114,759	0,466	0,600				8,95	29,5
338	0,5	61,493	129,168	0,476	0,608				9,1	34,41
338,5	0,5	66,566	137,365	0,485	0,615				9,12	37,7
339	0,5	69,577	144,61	0,481	0,613				9,1	39,2

---

Полученная зависимость Q = f(h) наносится на поперечный профиль русла, при этом расходы воды Q откладываются по оси абсцисс в соответствующем масштабе, та глубины – по оси ординат (рисунок 3).



Рисунок 3 – Поперечный профиль русла реки в створе плотины

и кривая Q = f(h)



Рисунок 4 – Характеристика нижнего бьефа

2.2 Характеристика верхнего бьефа водохранилища
Характеристиками водохранилища являются зависимости объема водохранилища и площади зеркала водохранилища от отметок горизонта воды в нем.

Для выполнения этих расчётов необходимо построить кривую зависимости площадей зеркала водохранилища от отметок уровня воды в верхнем бьефе  = f(H); зависимости объёмов водохранилища от отметок уровней воды в верхнем бьефе W = f₁(H). Вычисления сводятся в таблицу 5.
Таблица 5 – Расчет характеристики верхнего бьефа водохранилища на р. Сим п. Миньяр

Отметка уровня воды в верхнем бьефе Н, м	Высота слоя воды Н, м	Площадь зеркала i , м2	Объём слоя воды м3	Ёмкость водохранилища на данном уровне , м3
340	5	4,821495	8,035825	8,035825
344	4	8,959980	17,91996	25,95579
348	4	11,708592	23,41718	49,41721
352	4	26,411897	52,82379	102,197
356	4	37,514633	75,02927	177,02932

---

Для вычисления площадей зеркала водохранилища используется карта с нанесёнными на ней горизонталями (рисунок 5).
Р
исунок 5 – Схема расчета характеристик верхнего бьефа водохранилища
На основании данных таблицы 5 строится график зависимостей  = f(H) и W = f₁(H), при этом по оси абсцисс откладываются в определённом масштабе площади зеркала и объёмы водохранилища, а по оси ординат – соответствующие им отметки уровня воды (рисунок 6).




Рисунок 6 – Характеристика верхнего бьефа  = f(H) и W = f₁(H)
2.3 Расчет потерь из водохранилища
Основными потерями на водохранилища являются потери на испарение с водной поверхности, льдообразование и на фильтрацию.

Величина потерь на испарение с водной поверхности за год может быть определена по карте изолиний испарения с водной поверхности.

В тех случаях, когда площадь зеркала реки до устройства водохранилища в месте его сооружения, расчётное испарение для всего года может быть принято равным нулю.

Потери на льдообразование могут быть определены приближённо по следующей формуле:
Q_л = 0,92h, (20)

где  – площадь зеркала водохранилища в м²;

h – толщина льда в м (берётся по месяцам);

0,92 – плотность льда.

Фильтрация воды из водохранилища имеет место через тело плотины (земляные плотины), под плотиной и в обход плотины.

Расход воды на фильтрацию через тело плотины может быть приближённо определён по формуле:


(21)

где Н – глубина воды у плотины в м; В – длина плотины в м;

k – коэффициент фильтрации грунта;
L₁ = L₀ – 0.5mH,

где L₀ – ширина основания плотины;

т – коэффициент заложения откосов.
Суммарный фильтрационный расход воды под плотиной и в обход её может быть приближённо определён по формуле:


(22)

где  – площадь зеркала водохранилища в м²;

L – расстояние от центра тяжести зеркала до нижней бровки плотины в м.

---

Для ориентировочных подсчётов можно так же пользоваться приближёнными нормами возможных потерь на фильтрацию, оценивающими суммарно все возможные виды потерь в % от соответствующего объёма воды в водохранилище:

1. 
   Хорошие гидрогеологические условия (водонепроницаемые грунты в ложе водохранилища, наличие близких грунтовых вод на склоне) – от 5 до 10% от объёма в год;
   
2. 
   Плохие гидрогеологические условия (водопроницаемые неводоносные породы) – от 20 до 40% от объёма;
   
3. 
   Средние условия – 10–20 % от объёма в год.
   

Потери на фильтрацию в первые годы бывают особенно велики и могут превышать расчётные величины. В засушливых районах суммарные потери на испарение и фильтрацию следует брать не менее 50 % всего объёма водохранилища.

Подсчитав суммарную величину потерь из водохранилища за отдельные периоды, следует их вычесть из объёмов стока за те же периоды, и тогда получим сток нетто за каждый расчётный период.

2.4 Расчет регулирования стока
Целью расчета является зависимость между зарегулированными расходами и полезными объемами водохранилища.

Для определения вида регулирования стока вычисляется коэффициент зарегулированности стока  по формуле:


(23)

где W – суммарный сток воды за средний гидрологический год,

W_п –полезный объем.
По величине коэффициента  можно установить вид регулирования стока воды водохранилищем (табл. 7)
Таблица 7

Вид регулирования стока воды	
Суточное	0,00012 – 0,0004
Недельное	0,001 – 0,0025
Сезонное (годичное)	0,05 – 0,4
Многолетнее	0,35 – 0,7

Суточное регулирование вызывается непостоянством потребления в различные часы суток. Собирая избыток воды в водохранилище, можно за счёт этих избытков перекрыть недостачу в воде.

Недельное регулирование может иметь значение, если гидростанция обслуживает по преимуществу промышленные предприятия, работающие с общими выходными днями (например, гидростанция при заводе или фабрике).

---

Сезонное или годовое регулирование, в основном, сводится к выравниванию неравномерного притока за счёт задержания паводочного расхода воды и пополнения им стока в меженный период.

Многолетнее регулирование имеет своей задачей пополнение стока отдельных маловодных годов и целых маловодных периодов за счёт стока многоводных годов. Многолетнее регулирование требует создания водохранилищ весьма большого объёма.

Водохозяйственные расчёты по регулированию очень наглядно и удобно вести, пользуясь интегральными кривыми стока и потребления.

Интегральная кривая стока строится путём последовательного суммирования объёмов стока от какого либо начального момента времени. За начальный момент обычно принимают первый месяц года, когда начинается заполнение водохранилища.

Р
исунок 7 – Результирующий гидрограф стока реки (а) и интегральная кривая стока (б).
На оси абсцисс откладывается время, а в конце каждого интервала времени по оси ординат откладываются суммарные объёмы воды от начала отсчёта времени до конца рассматриваемого интервала. На рис. 7 представлен годовой график расходов (гидрограф) и соответствующая интегральная (суммарная) кривая стока. При комплексном использовании реки и наличии данных о расходах воды на орошение, водоснабжение и т. п., необходимо ввести поправку в расчетный гидрограф и лишь после этого вести расчеты регулирования.

Интегральная кривая может быть построена при наличии данных за любой период (пятидневка, декада, месяц, год и многолетие).

Для построения интегральной кривой обычно пользуются равенством:


(24)

где t – промежуток времени (день, декада, месяц и т. д.);

Q_i – соответствующий данному времени расход в реке.

Если начало и конец интегральной кривой, построенной для какого либо периода Т, соединить прямой линией ОГ, то такая прямая выражает средний расход за данный период, и величина этого расхода определяется как частное от деления ординаты всего объёма на число секунд во всём периоде, т. е.:

---