Файл: 2 курс___Курс. пр.ИОТ.doc

1.3. Определение объемов пруда и режима его работы

Полный объем водохранилища (пруда) определяют как сумму полезного объема (W_{полезн.}), мертвого объема (W_умо) и объема потерь воды на испарение и фильтрацию (W_пот.).

Полезный объем складывается из объемов воды на орошение и водоснабжение.

Сумма полезного объема и объемов потерь воды на испарение и фильтрацию определяется как рабочий объем. Полный объем воды в пруду определяется как сумма объемов отдельных горизонтов воды в нем.

Для этого на план водоема в масштабе 1:5000 или 1:2500 с горизонталями через 1 м (Рис. 2 и 3) наносят ось плотины и определяют все площади, заключенные между осью плотины и каждой горизонталью.

Рис. 2. План участка водоема

М 1:5000

Сечение рельефа – 1 метр

Рис. 3. Определение объемов воды в пруду

Объемы по каждому слою равны:

W₁ =

W₂ = и т. д.

Объем последнего слоя, заключенного между последней горизонталью и ложем пруда, получают по формуле:

W_n = 1/3 ·F_n ·h ;

где: F₁, F₂ , F_n – площади водного зеркала ограниченные горизонталями, м²;

h - глубина воды (сечение горизонталей).

Сумма всех послойно определенных объемов дает общий (полный) объем водохранилища (пруда).

---

Все вычисления заносим в таблицу 2.

Таблица 2

Определение объема воды в пруду

Отметка уровня воды у плотины Н, м	Площадь водного зеркала F, м2	Средняя площадь Fср, м2	Высота слоя воды между соседними горизонталями h, м	Объем воды в слое W, м3	Объем воды при соответствующей отметке горизонтали W, тыс. м3
99.4 100.0 101.0 102.0 103.0 104.0 105.0 106.0 107.0 108.0 109.0 110.0	0 1025090 1745833 2764583 4219583 5363750 6450833 8271875 10100000 13728123 15225000 18138500	512545 1385461 3128262 3492083 4791666 5907291 7361354 9185937 11914062 14476562 16681750	0.6 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0	307527 1385461 3128262 3492083 4791666 5907291 7361354 9185937 11914062 14476562 16681750	0 307.5 1692.9 4821.2 8313.3 13104.9 19012.2 26373.6 35559.5 47473.6 61950.20 78631.9

---

На основании данных таблицы 2 вычерчивается график зависи­мости объемов воды от глубины наполнения W = f (H) и график зависи­мости площади водного зеркала от глубины наполнения F = f (H) (Рис. 4).

Рис. 4. График зависимости объемов воды и площадей водного зеркала от глубины наполнения пруда

По оси ординат в масштабе 1:100 откладывают отметки уровней воды Н, по оси абсцисс - площади водного зеркала F и объемы W в произвольном масштабе.

На графике отмечаются три нормативных (характерных) уровня:

УМО - уровень мертвого объема;

НПУ - нормальный подпорный уровень;

ФПУ - форсированный {максимальный) подпорный уровень.

Глубина мертвого объема сельскохозяйственного пруда обычно принимается равной 1....2 метра. В нашем примере примем 1.8 м, тогда:

Н_УМО = 99.4 + 1.8 = 101.2 м

На графике такой отметке соответствует объем 3302 тыс. м³, и площадь водного зеркала F_УМО = 1976 тыс. м².

Отметка нормального подпорного уровня − это отметка, до ко­торой поднимается вода в пруду при его расчетном наполнении. В нашем примере расчетное наполнение – 87120 тыс. м³. Такому наполнению соответствует отметка 109.6 м на графике, по которой площадь водного зеркала составит:

F_НПУ = 16692 тыс. м²

Форсированный подпорный уровень для сельскохозяйственных прудов выбирается на 1 метр выше Н_НПУ. Таким образом, Н_ФПУ = 110.6 м.

Такой отметке на графике соответствует W_ФПУ = 84000 тыс. м³ и площадь водного зеркала F_ФПУ = 19750 тыс. м².

В нашем примере рабочий объем пруда:

W_раб. = W_полн. – W_УМО = W_НПУ – W_УМО = 70725 тыс. м³ – 2475 тыс. м³ = 68250 тыс. м³

Для определения полезного объема первоначально определяют потери воды на испарение и фильтрацию.

Фильтрационные потери принимаются в зависимости от водопрони­цаемости грунтов, слагающих дно и берега пруда, и определяются как произведение слоя фильтрации на среднюю площадь зеркала пруда.

---

В нашем примере, при слабоводопроницаемых грунтах объем потерь воды на фильтрацию составит:

W_ф = м³

Потери на испарение определяются по формуле:

W_исп.= F_исп · h_{исп. ;}

где h_исп - слой потерь на испарение;

h_исп = 0.0018 ·(25 + t)²· (100 – а), мм/месяц;

где t - среднемесячная температура, °С;

а - среднемесячная относительная влажность воздуха, %

В условиях Самарской области слой потерь на испарение составляет приблизительно 0.4 м/год для северных и центральных районов и 0.5 м/год для южных районов.

В нашем примере:

W_исп. = тыс. м³ в год.

Общий объем потерь:

W_потерь = W_ф + W_исп. = 4530,5+ 4084,4 = 8614,9 м³

Полезный объем пруда:

W_{полезн.} = W_раб. – W_потерь = 83818 – 8614,9 =75203,1 м³

Таким образом, из пруда для орошения и прочих хозяйственных нужд можно взять 75203,1 м³ воды в год.

---

1.4. Оросительная способность водохранилищ

Оросительная способность водохранилищ и прудов определяется делением полезной емкости водохрани­лища на средневзвешенную норму орошения брутто.

F_га =

М _{брутто. ср.} =

где: M₁, М₂...М_n - оросительные нормы нетто культур севооборота м³/га;

α₁; α₂…α_n - доли площади занимаемой культурами в севообо­роте (находится делением площади занимаемой культурой на площадь севооборота, а при услови­ях равновеликих полей - делением числа полей занимаемых культурой на общее число полей се­вооборота);

η_сист. - КПД оросительной системы (можно принять = 0.7).

В нашем примере предполагаем (т.к. пример расчета оросительных норм мы не приводим из-за простоты методики), что ороситель­ные нормы культур пятипольного севооборота составляют:

яровая пшеница - М_ор = 2800 м³/га;

люцерна - М_ор = 4300 м³/га;

озимая пшеница – М_ор = 1600 м³/га

кукуруза - М_ор = 2000 м³/га

при этом люцерна занимает два поля в севообороте.

Тогда:

М_бр.ср. = м³/га

F_га = га

Таким образом, из запроектированного пруда можно оросить 73 га.

ЗАДАНИЕ: На плане водоема в масштабе 1:5000 определить полный объем пруда, вычертить график зависимости W = f(Н) и F = f(Н). На графике и плане водохранилища отметить УМО, НПУ и ФПУ.

Рассчитать рабочий, полезный и мертвый объемы пруда, потери воды на испарение и фильтрацию. Определить оросительную способность пруда - водо­хранилища (Оросительные нормы культур севооборота приведены в приложении 7).

---