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

4. Построить эмпирическую кривую обеспеченности, откладывая по оси ординат среднегодовые расходы воды Q_i (м³/с), а по оси абсцисс соответствующие им обеспеченности р%, как показано на рис (рисунок 1).

Для построения теоретической кривой обеспеченности необходимо определить кроме нормы стока параметры этой кривой – коэффициенты вариации C_v и асимметрии C_s.

Коэффициент вариации (нормированное среднеквадратическое отклонение) характеризует степень отклонения членов ряда от среднего арифметического значения и вычисляется по формуле:

= 0,28 (3)

где K_i – модульный коэффициент i – го члена ряда, вычисляемый по формуле:

, (4)

где п – число членов ряда.
Коэффициент асимметрии выражает асимметричность ряда и определяется по формуле:

. (5)

Расчет сведен в таблицу 1, графы: 4, 5, 6, 7.

величина коэффициента асимметрии C_s может быть с достаточной точностью определена по формуле (5) только при наличии большого ряда наблюдений (превышающего 70 лет). При сравнительно небольшом ряде наблюдений (порядка 20 лет) расчётный коэффициент асимметрии находится путем подбора. Чаще всего принимается равным:

С_s = 2C_v = 2⸱ 0,28 = 0,55, (6)

где C_v – величина коэффициента вариации, вычисляемая по зависимости .
Для оценки репрезентативности выбранного ряда наблюдений необходимо рассчитать ошибки определения каждого параметра распределения:

(допустимая ошибка ); (7)


(допустимая ошибка ). (8)


По вычисленным трем параметрам подбирается теоретическая кривая распределения, которая сглаживает эмпирическую и позволяет ее экстраполировать в низкие и высокие вероятности.

В гидрологических расчета наиболее применима кривая распределения Пирсона III типа и трехпараметрическое гамма-распределение. Нормированные координаты этих распределений можно найти в справочной литературе (приложение 1).

---

По теоретической кривой обеспеченности находятся среднегодовые расходы трех характерных лет: 25, 50 и 75 % обеспеченности.

Мы рассчитываем только для 75 % обеспеченности (см. табл. 2).

Таблица 2 – Теоретическая и кривая распределения среднего годового стока

р. Сим пункт: Миньяр




Рисунок 1 – Кривые обеспеченности среднегодовых расходов воды
При P = 75 %, Q_75% = 18,13 .

Сходимость опытной и теоретической кривых распределения оценивается визуально (рисунок 1).
1.2 Определение максимальных расходов
Максимальным стоком называется сток паводков и половодий. Особенности его формирования влияют на размеры водосбросных сооружений на гидроузле ГЭС.

В практике проектирования гидротехнических сооружений принято рассчитывать пропуск через них максимальных расходов при двух режимах: при нормальных условиях и при чрезвычайных условиях эксплуатации. Расчетная обеспеченность максимальных расходов зависит от класса сооружений. Сооружения небольших гидроузлов в сельской местности имеет капитальность не выше III, а чаще всего считают на IV класс, чему соответствуют расходы 5% и 1% обеспеченности.

В том случае, если есть наблюдения за срочными максимальными расходами, обеспеченные расходы определяются методом моментов аналогично расчетам среднегодового расхода.

В том случае, если нет наблюдений за срочными максимальными расходами, расчетный расход определяется по эмпирическим формулам.

Максимальные расходы талых вод с обеспеченностью 1% и 5% для различных площадей водосбора F определяются по формулам Д.Л. Соколовского:

при F>100 км²

Q_max = kA_F^0,75’, (9)

при 50<F<100 км²

(10)

при F<50 км²

Q_max = kA_F, (11)

В этих формулах Q_max – максимальный расход в м³/с; А_τ – максимальный элементарный сток, определяемый по карте изолиний; k =0,278 – коэффициент перехода от стока, выраженного в мм/ч к максимальному расходу, выраженному в м

---

³/с; δ – коэффициент, уменьшающий максимальный расход за счёт влияния озёрности и заболоченности; δ’ – коэффициент лесистости водосбора.

Значения δ определяются по формуле:

 = 1 - 0,6lg(1 + ₀ + 0,2₀), (12)

где α₀ – площадь озёр, β₀ – площадь болот, % от всей площади водосбора.
Значения δ’ определяются по формуле:

’ = 1 - (f – f₁), (13)

где  – коэффициент, зависящий от характера древесных пород (для лиственных лесов  = 0,3, для таёжных лесов  = 0,6); f – лесистость водосбора (устанавливается по карте) – отношение площади, покрытой лесом, ко всей площади водосбора в долях от единицы (должна быть больше 0,3); f₁ – средняя лесистость района.

Помимо максимальных расходов талых вод необходимо знать максимальные расходы дождевых паводков 1% и 5% обеспеченности. Эти расходы определяются по формуле Б. В. Полякова:

(14)

где Q_max – максимальный расход заданной обеспеченности в м³/с;

A_g – расчётная интенсивность осадков с учётом потерь, определяется по картам изолиний;

k = 0,278 – коэффициент перехода от стока, выраженного в мм/ч к максимальному расходу в м³/с;

 – коэффициент озёрности водосбора;

 – коэффициент заболоченности водосбора; F – площадь водосбора.

Коэффициенты и определяются по формулам:

(15)
(16)

где α₀ – площадь озёр от всей площади водосбора F, км²; β₀ – площадь болот от всей площади водосбора F, км².

В качестве расчётного расхода Q_max в данном курсовом проекте следует принять наибольший по величине Q_max5% (сравнивается Q_max5% талых вод и Q_max5% дождевых паводков).

При наличии ряда многолетних наблюдений Q_max рассчитывается аналогично Q_{ср.годовое}.
1.3 Внутригодовое распределение стока
Для проведения водохозяйственных и водноэнергетических расчётов необходимо знать распределение стока (расхода реки) в течение года. Наиболее удобно выразить указанное распределение графически, построив график изменения расходов по месяцам, называемый гидрографом (рисунок 2).

---

Река Сим располагается в горно-заводской зоне, река имеет характер распределения по типовому классу «Восточный Урал» (таблица 3).
Таблица 3 – Распределение среднего месячного стока на реках с весеннем половодьем (сток в долях от среднего годового)

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
реки Восточного Урала
Доля стока	0,17	0,16	0,17	0,2	4,1	2,6	1,2	0,73	0,56	0,49	0,38	0,23
Qcр.мес	3,10	2,918	3,101	3,64	74,8	47,43	21,89	13,319	10,22	8,97	6,932	4,196

Рисунок 2 – Гидрограф стока
100>

---

2 ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ РАСЧЁТЫ

Водохозяйственные расчёты представляют собой очень важную часть проектирования водохозяйственных мероприятий и потому они должны быть выполнены с возможной тщательностью. Помимо всестороннего изучения режима водотока и учёта влияния на этот режим существующего его использования необходимо также правильно оценить потребности в воде со стороны всех отраслей народного хозяйства, удовлетворить запросы которых призваны проектируемые мероприятия, выявить требования к регулированию низкого и паводочного стока. Помимо гидрографа реки нужно знать характеристики водохранилища, которое будет образовано плотиной или существовало до её постройки.

В некоторых случаях в качестве водохранилища могут быть использованы существующие пруды или озёра, расположенные у створа плотины.
2.1 Характеристика нижнего бьефа
Для выбранного варианта составляется поперечный разрез русла в створе плотины и строится кривая расходов воды Q = f(h). Для определения зависимости Q = f(h) необходимо, пользуясь поперечным разрезом русла, вычислить для различных глубин, взятых с определённым интервалом (например, 0,5 м) гидравлические элементы потока: площадь поперечного сечения  (м²), ширину реки по урезу В (м), среднюю глубину  (м). Вычисления сводятся в таблицу 4.

Для вычисления площадей зеркала водохранилища используется карта с нанесёнными на ней горизонталями (Приложение А).

Для определения расхода воды при равномерном движении используется формула Шези:

(17)

где i – уклон дна потока, определяемый по данным продольного профиля реки;

V – средняя скорость, м/с;
Коэффициент Шези можно определить по формуле Маннинга
. (18)

Если принять, что R  h_cp,, То для определения скорости получим формулу


(19)

где n – коэффициент шероховатости, выбирается по гидравлическим справочникам в зависимости от характеристики шероховатости русла (в курсовом проекте можно принять п = 0,05 – 0,067).

Таблица 5 – Расчет характеристики нижнего бьефа водохранилища на р. Сим п. Миньяр

---