Файл: 2 курс___Курс. пр.ИОТ.doc

ЗАДАНИЕ: Вычислить объем весеннего стока согласно выдан­ных данных, все расчеты свести в таблицу 1 курсово­го проекта.

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

F₁₅₂ = 32 кл. · 625 м² = 200000 м²

F₁₅₃ = 49.6 · 625 м² = 31000 м²

F₁₅₄ = 64 · 625 м² = 40000 м²

F₁₅₅ = 111 · 625 м² = 69500 м² и т.д. (см. таблицу 2)

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 (пример)

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
151.1 152.0 153.0 154.0 155..0 156.0 157.0 158.0 159.0 160.0	0 20000 31000 40000 69500 90500 110500 119500 160700 200300	I = 6667 25550 35550 54750 79500 100500 115000 140000 180500	0.9 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0 1.0	6000 25550 35550 54750 79500 100500 115000 140000 180500 Σ = 737500	0 6.0 31.55 67.10 121.85 201,50 301.85 416.85 556.95 737.50

---

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 1.5...2 метра. В нашем примере примем 2 м, тогда:

Н_УМО = 151.1 + 2 = 153.1 м

На графике такой отметке соответствует объем 40 тыс. м³, и площадь водного зеркала F_УМО = 31.5 тыс. м².

Отметка нормального подпорного уровня − это отметка, до ко­торой поднимается вода в пруду при его расчетном наполнении. В нашем примере расчетное наполнение − 420 тыс. м³. Такому наполнению соответствует отметка 158.1 м на графике, по которой площадь водного зеркала составит:

F_НПУ = 119.5 тыс. м²

Форсированный подпорный уровень для сельскохозяйственных прудов выбирается на 1 метр выше Н_НПУ. Таким образом, Н_ФПУ = 159.1 м.

Такой отметке на графике соответствует W_ФПУ = 560 тыс. м³ и площадь водного зеркала F_ФПУ = 161 тыс. м².

В нашем примере рабочий объем пруда:

W_раб. = W_полн. – W_УМО = W_НПУ – W_УМО = 420 тыс. м³ – 40 тыс. м³ = 380 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. = 37750 + 30200 = 67950 м³

Полезный объем пруда:

W_{полезн.} = W_раб. – W_потерь = 380000 – 67950 =312050 м³

Таким образом, из пруда для орошения и прочих хозяйственных нужд можно взять 312050 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).

---