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
Добавлен: 06.11.2023
Просмотров: 103
Скачиваний: 8
ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.
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:
Qл = 0,92h, (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 – 0.5mH,
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:
-
Хорошие гидрогеологические условия (водонепроницаемые грунты в ложе водохранилища, наличие близких грунтовых вод на склоне) – от 5 до 10% от объёма в год; -
Плохие гидрогеологические условия (водопроницаемые неводоносные породы) – от 20 до 40% от объёма; -
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,
Wп –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.);
Qi – 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.: