Определение параметров водохранилища сезонного и многолетнего регулирования
Характеристика природных условий района проектируемого водохранилища. Расчет испарения с водной поверхности и кривой площади водного зеркала. Определение нормы и оценка изменчивости годового стока. Расчеты максимальных расходов весеннего половодья.
Рубрика | Геология, гидрология и геодезия |
Вид | курсовая работа |
Язык | русский |
Дата добавления | 07.06.2011 |
Размер файла | 363,1 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Министерство Образования и Науки Российской Федерации
Новосибирский Государственный
Архитектурно-Строительный Университет
(Сибстрин)
Кафедра Гидротехнических сооружений и Гидравлики
КУРСОВАЯ РАБОТА
На тему: «Определение параметров водохранилища сезонного и многолетнего регулирования».
КР. ГТСГ. 29-ПЗ
Выполнил: студент гр.371а
Новгородов Т. А.
Проверил: Захарова
Новосибирск 2006г
1.1 Краткая характеристика природных условий района проектируемого водохранилища
Рассматриваемая территория общей площадью 3460км2 располагается в Кемеровской области.
Основные ландшафты в пределах Западно-Сибирской низменности представлены лесной и лесостепной зонами, границы между которыми выражены нечетко из-за плоского рельефа и малых колебаний высот.
Рельеф и Геология
По характеру рельефа большая часть описываемой территории представляет пониженную, слабо дреннированную равнину, на которой чередуются самостоятельные низменности и возвышенности.
Лесная зона: Для лесной зоны характерно преобладание слабодреннированных плоских равнин, занятых обширными труднопроходимыми болотами и бессчисленным множеством озер. Равнинный характер рельефа местами нарушается аккумулятивно-ледниковыми грядами и холмами, а также термокарстовыми котловинами разных размеров. Речные долины имеют, как правило, надпойменные, местами двух- и трехъярусные террасы высотой до 10-15 м., которые чередуются с гривами и замкнутыми котловинами, занятыми озерами.
Западная часть лесной зоны (левобережье реки Оби) представляет собой обширную, слабоприподнятую равнину, подвергшуюся заболачиванию, заторфовыванию и частичному эрозионному расчленению в течение второй половины четвертичного периода.
Группы левобережной территории лесной зоны представлены толщами рыхлых песчано-глинистых пород, мощность которых по долинам рек составляет примерно 50 метров.
Лесостепная зона: по характеру рельефа делится на две части: пониженную западную с абсолютными отметками, не превышающими 170 метров, и приподнятую, хорошо дренированную восточную с высотами 420-470 метров.
Современная лесостепь представляет собой равнину, местами гривистую с многочисленными западинами и блюдцами.
Геология лесостепной зоны представлена в основном палеогеновыми, неогеновыми и четвертичными отложениями. Четвертичные отложения представлены песками с линзами гравия и гальки, они распространены повсеместно, мощность их достигает местами 85 метров. Неогеновые отложения развиты на небольшой площади. Среди них выделяется Испанская и Таганская свиты. Палеогеновые же отложения сплошь покрывают рассматриваемую территорию.
1.2 Климат
Зимой в бассейне реки располагается область повышения давления в виде отрога сибирского антициклона; на северную половину в это время направлена ложбина западных циклонов, проходящих по крайнему северу Западной Сибири.
Летом бассейн находится под воздействием области пониженного давления, связанной с обширной областью континентальной азиатской термической депрессии, которая является результатом циклонической деятельности арктического и полярного фронтов. Морской воздух, поступающий с запада в антициклонах, также преобразуется в континентальный. Над рассматриваемой территорией как летом, так и зимой преобладают континетальные воздушные массы, что ведёт к повышению температуры воздуха летом и понижению ее зимой.
Многолетняя средняя годовая температура воздуха на рассматриваемой территории изменяется от -3,2° на севере до 0,3° на юге, на северо-востоке она составляет -3,1, -3,6°.
Самый холодный месяц - январь; средняя температура его колебания от -18,0 до -22,0°. Абсолютные минимумы приходятся на январь-февраль, составляя -54, -58° на севере и -49, -53° на остальной территории.
Самый теплый месяц - июль, средняя температура его составляет 17-19°. Абсолютный максимум температуры воздуха достигает 36-40°.
Осадки распределяются крайне неравномерно, что связано с разнообразием форм рельефа. При продвижении от северных районов лесной зоны к южным происходит уменьшение годовых осадков от 500 до 400мм. В западных районах выпадает всего 300-350мм. в год. Наименьшее количество осадков (250-350мм).Наибольшая годовая сумма осадков (950-1000мм). 60-70% годовой суммы осадков приходится на полную часть года.
Минимум осадков падает на февраль, максимум - как правило на июль.
Наибольшая относительная влажность (80-85%) наблюдается в зимние месяцы (ноябрь-декабрь), наименьшая (55-65%) - в мае.
На большей части рассматриваемой территории в течение всего года преобладают юго-западные и западные ветры.
Средняя годовая скорость ветра 3-5 м/сек. В зимние месяцы -наибольшая, в марте она достигает 5-6 м/сек. В летний период скорость ветра уменьшается и составляет в июле и августе 2,5-3 м/сек.
1.3 Составление батиграфических характеристик водохранилища
Кривая площади водного зеркала строится по исходным данным, а объемы слоев воды в водохранилище между двумя соседними горизонталями рассчитываются либо по формуле:
(1.1)
либо более точно по зависимости
(1.2)
Где и - площади водной поверхности, соответствующие уровням H1 и Hi+1, км2. вертикальное расстояние между горизонталями, м.
Объем воды под первой горизонталью вычисляется по формуле:
(1.3)
Где км2.
Интегральные суммы объемов, соответствующие всем уровням воды Hi находят по формуле:
(1.4)
Важными характеристиками водохранилища являются средняя глубина воды в водохранилище:
(1.5)
и критерий площади литорали (мелководья)
(1.6)
(1.7)
где - площадь водной поверхности, соответствующая уровню воды Hi-2.0 м.
Результаты расчета приведены в табл.1.1, кривые , , , показаны на рис.1.1.
Таблица 1.1 - Батиграфические характеристики водохранилища
Hi, м |
?i,км2 |
?ср, км2 |
?Vi, млн м3 |
Vi, млн м3 |
hср, м |
?(Hi-2), км2 |
?Li, км2 |
Li |
|
5 |
1,1 |
0,55 |
3,66 |
3,66 |
3,33 |
0,66 |
0,44 |
0,400 |
|
10 |
2,5 |
1,80 |
8,76 |
12,42 |
4,97 |
1,94 |
0,56 |
0,224 |
|
15 |
12,0 |
7,25 |
33,26 |
45,68 |
3,81 |
8,20 |
3,80 |
0,317 |
|
20 |
35,0 |
23,50 |
112,38 |
158,06 |
4,52 |
25,80 |
9,20 |
0,263 |
|
25 |
65,0 |
50,00 |
245,92 |
403,97 |
6,21 |
53,00 |
12,00 |
0,185 |
|
30 |
99,0 |
82,00 |
406,62 |
810,60 |
8,19 |
85,40 |
13,60 |
0,137 |
|
35 |
110,0 |
104,50 |
521,74 |
1332,33 |
12,11 |
105,60 |
4,40 |
0,040 |
|
40 |
140,0 |
125,00 |
622,87 |
1955,20 |
13,97 |
128,00 |
12,00 |
0,086 |
|
45 |
200,0 |
170,00 |
844,71 |
2799,91 |
14,00 |
176,00 |
24,00 |
0,120 |
1.4 Расчет испарения с водной поверхности
Средние многолетние величины испарения с водной поверхности определяются в соответствии с вариантом задания.
Коэффициент вариации испарения с водной поверхности может назначаться в интервале 0,07-0,10. Коэффициент асимметрии можно принять равным нулю . Принимаем .
Испарение с водной поверхности вероятностью превышения (обеспеченностью) P% рассчитывается обычным способом:
EP%=E20(1+ФPCVE)=600(1+0,84·0,1)=650,4мм (1.8)
где E20=600мм - норма испарения за сезон.
- число Фостера обеспеченностью P% при .
Данные по испарению с водной поверхности по месяцам, а также распределение внутри безледоставного периода приведены в табл.1.2.
Таблица 1.2 - Испарение с водной поверхности по месяцам
E20, мм |
Месяцы |
Год |
||||||||
IV |
V |
VI |
VII |
VIII |
IX |
X |
XI |
|||
600 |
3 |
16 |
22 |
21 |
19 |
12 |
6 |
1 |
100 |
|
Ep% , мм |
26,02 |
104,06 |
143,09 |
136,58 |
123,58 |
78,05 |
39,02 |
6,5 |
650,4 |
2. Гидрологические расчеты
2.1 Расчеты годового стока
2.1.1 Определение нормы и оценка изменчивости годового стока
При наличие данных наблюдений, за n лет и расчетах методом моментов, норма рассчитывается как среднее арифметическое.
Q=?Qi/n=102 м3/с (2.1)
(2.2)
- среднее квадратичное отклонение.
- модульный коэффициент.
Коэффициент асимметрии рассчитывается по формуле:
(2.3)
Средние квадратичные ошибки Q, Cs и Cv при их определении методом моментов рассчитываются по зависимостям:
(2.4)
(2.5)
(2.6)
Продолжительность имеющегося ряда наблюдений считается достаточной если и , при не соблюдении этих условий есть два метода расчета:
1.Интерполяция существующего ряда по данным ближайшего гидрологического поста.
2.Метод реки аналога, когда берутся данные по гидропосту реки имеющей сходные геоморфологические характеристики.
Расчет приведен в табл.2.1
Таблица 2.1 - Расчет нормы и коэффициента вариации годового стока методом моментов и методом наибольшего правдоподобия
Год |
Qi, м3/с |
(Qi-Q)2, м3/с |
Ki |
(Ki-1)2 |
(Ki-1)3 |
m |
P, % |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
9 |
11 |
|
1935 |
93 |
5679,13 |
0,912 |
0,00779 |
-0,0007 |
1 |
2,70 |
|
1936 |
80 |
7807,49 |
0,784 |
0,04652 |
0,0000 |
2 |
5,41 |
|
1937 |
139 |
862,01 |
1,363 |
0,13158 |
0,0007 |
3 |
8,11 |
|
1938 |
102 |
4403,65 |
1,000 |
0 |
0 |
4 |
10,81 |
|
1939 |
86,6 |
6684,70 |
0,849 |
0,02280 |
-0,0034 |
5 |
13,51 |
|
1940 |
96 |
5235,97 |
0,941 |
0,00346 |
-0,0002 |
6 |
16,22 |
|
1941 |
55,2 |
12805,19 |
0,541 |
0,01052 |
-0,0006 |
7 |
18,92 |
|
1942 |
134 |
1180,61 |
1,314 |
0,09842 |
0,0009 |
8 |
21,62 |
|
1943 |
96,1 |
5221,51 |
0,942 |
0,00335 |
-0,0002 |
9 |
24,32 |
|
1944 |
102 |
4403,65 |
1,000 |
0 |
0 |
10 |
27,03 |
|
1945 |
116 |
2741,57 |
1,137 |
0,01884 |
0,0006 |
11 |
29,73 |
|
1946 |
94,2 |
5499,71 |
0,924 |
0,00585 |
-0,0004 |
12 |
32,43 |
|
1947 |
73 |
9093,53 |
0,716 |
0,08083 |
-0,000030 |
13 |
35,14 |
|
1948 |
105 |
4014,49 |
1,029 |
0,00087 |
0 |
14 |
37,84 |
|
1949 |
103 |
4271,93 |
1,010 |
0,00010 |
0,0000 |
15 |
40,54 |
|
1950 |
119 |
2436,41 |
1,167 |
0,02778 |
0,0006 |
16 |
43,24 |
|
1951 |
95 |
5381,69 |
0,931 |
0,00471 |
-0,0003 |
17 |
45,95 |
|
1952 |
107 |
3765,05 |
1,049 |
0,00240 |
0,0001 |
18 |
48,65 |
|
1953 |
86,5 |
6701,06 |
0,848 |
0,02309 |
-0,0005 |
19 |
51,35 |
|
1954 |
123 |
2057,53 |
1,206 |
0,04239 |
-0,000557 |
20 |
54,05 |
|
1955 |
137 |
983,45 |
1,343 |
0,11774 |
-0,000463 |
21 |
56,76 |
|
1956 |
102 |
4403,65 |
1,000 |
0 |
-0,001235 |
22 |
59,46 |
|
1957 |
106 |
3888,77 |
1,039 |
0,00154 |
-0,000816 |
23 |
62,16 |
|
1958 |
103 |
4271,93 |
1,010 |
0,00010 |
-0,008509 |
24 |
64,86 |
|
1959 |
128 |
1628,93 |
0,76 |
0,00779 |
-0,000776 |
25 |
67,57 |
|
1960 |
92 |
5830,85 |
0,55 |
0,04652 |
-0,000300 |
26 |
70,27 |
|
1961 |
101 |
4537,37 |
0,60 |
0,0601 |
-0,00004 |
27 |
72,97 |
|
1962 |
121 |
2242,97 |
0,72 |
0,0791 |
-0,000260 |
28 |
75,68 |
|
1963 |
140,4 |
781,76 |
0,83 |
0,0276 |
-0,000580 |
29 |
78,38 |
|
1964 |
112,3 |
3142,72 |
0,67 |
0,0109 |
-0,006918 |
30 |
81,08 |
|
1965 |
87 |
6619,45 |
0,52 |
0,0335 |
-0,000854 |
31 |
83,78 |
|
1966 |
103 |
4271,93 |
0,61 |
0,0507 |
-0,000009 |
32 |
86,49 |
|
1967 |
123,2 |
2039,43 |
0,73 |
0,0719 |
0,0 |
33 |
89,19 |
|
1968 |
117 |
2637,85 |
0,69 |
0,0931 |
-0,000390 |
34 |
91,89 |
|
1969 |
110 |
3405,89 |
0,65 |
0,0202 |
-0,001651 |
35 |
94,59 |
|
1970 |
97 |
5092,25 |
0,58 |
0,1797 |
-0,006146 |
36 |
97,30 |
Cv=v(0,9045/36)=0,1585
Cs=(36·(-0,00396))/(0,15853·35·34)=-0,03008
?Q=(100·0,1585)/v36=2,6416%
?Cv=(100·0,1585·v(1+2·0,15852))/v(2·36)=1,91429%
?Cs=100·v(6·(1+6·0,15852+5·0,15854)/36)=43,85371%
Продолжительность периода наблюдений считается достаточной.
2.1.2 Подбор теоретической кривой обеспеченности и расчеты годового стока расчетной вероятности превышения
Эмпирическая обеспеченность в % каждого члена статистического ряда вычисляются по формуле:
(2.7)
где m - порядковый номер члена ранжированного (убывающего) ряда; n - число членов ряда.
Поскольку при расчетах обеспеченности гидрологических характеристик оперируют с относительно непродолжительными рядами наблюдений, всегда возникает необходимость экстраполяции рассчитываемой величины за пределы наблюдений, осуществляемой с помощью кривой обеспеченности. Параметрами этой кривой являются: среднее арифметическое, коэффициент вариации и коэффициент асимметрии, рассчитанные по рядам наблюдений. По значениям Q, Сv и заданному Сs в таблицах находят либо нормированные отклонения теоретической кривой, либо ординаты теоретической кривой обеспеченности.
Ординаты теоретической кривой, полученные интегрированием биномиальной кривой распределения, определяют по зависимости:
(2.8)
(2.9)
- модульный коэффициент обеспеченностью P,%
- расход обеспеченностью P, %
Значения рассчитывают в диапазоне Р=0,1..99%. Результат расчета сводится в табл.2.2.
По значениям Р и Кр на поле эмпирических точек выносятся точки теоретической кривой обеспеченности и соединяем их плавной кривой (рис.2.1).
Определение параметров кривой обеспеченности графоаналитическим методом Г.А. Алексеевой выполняют в следующей последовательности. На миллиметровой бумаге выносят и осредняют эмпирические точки Qр=f(P) плавной «эмпирической» кривой обеспеченности, снимают значения расходов Q5, Q50 и Q95 и рассчитывают коэффициент скошенности S:
(2.10)
по значению которого в «методических указаниях» находим значения коэффициент асимметрии Сs и числа Фостера Ф5, Ф50 и Ф95.
Среднее квадратичное отклонение , среднее арифметическое Q и коэффициент вариации рассчитывают по зависимостям:
(2.11)
(2.12)
(2.13)
Q5=138,6 м3/с
Q50=101 м3/с
Q95=71,1 м3/с
S=(138,6+71,1-2·101)/(138,6-71,1)=0,114
Таблица 2.2 - Ординаты теоретической кривой обеспеченности
P% |
0,1 |
1 |
3 |
5 |
10 |
20 |
30 |
40 |
50 |
60 |
|
Фр |
3,09 |
2,33 |
1,88 |
1,64 |
1,28 |
0,84 |
0,52 |
0,25 |
0,00 |
-0,25 |
|
Kр |
1,49 |
1,36 |
1,29 |
1,26 |
1,20 |
1,13 |
1,08 |
1,01 |
1,00 |
0,99 |
|
Qр |
173,40 |
153,00 |
141,88 |
138,6 |
127,91 |
118,12 |
111,18 |
102,71 |
101,00 |
95,98 |
P% |
70 |
75 |
80 |
90 |
95 |
99 |
Cs |
S |
|
Фр |
-0,52 |
-0,67 |
-0,67 |
-1,28 |
-1,64 |
-2,33 |
0,2037 |
0,114 |
|
Kр |
0,92 |
0,89 |
0,86 |
0,797 |
0,74 |
0,63 |
0,2037 |
0,114 |
|
Qр |
94,76 |
88,13 |
85,27 |
77,83 |
71,11 |
62,02 |
0,2037 |
0,114 |
Ф5=1,64
Ф50=0,00
Ф95=-1,64
?Q=(138,6-71,1)/(1,64-(-1,64)=20,58 %
Q=Q50- ?Q· Ф50=101-20,58·(-0,000)=101 м3/с
Cv = ?Q /Q=20,58/101=0,2037
2.1.3 Внутригодовое распределение годового стока
В качестве расчетной обеспеченности годового стока принимается: для ГЭС - 90..95%, для орошения - 75-80%, для водного транспорта - 80-90%, для систем водоснабжения - 95-99%.
Выбираем расчетную обеспеченность для ГЭС и водоснабжения - 95%, по рис.2.1 определяем. Qр'=71,1 м3/с По вариационному ряду годового стока находим год, где расход наиболее близок к расчетному, принимаем 1947 г. Qр=73м3/с. Выписываем из Основных гидрологических характеристик месячные значения расходов для нашего года и находим сумму этих расходов, которые принимаются за 100%.
(2.16)
Сток за месяц в году расчетной обеспеченности (в % от годового стока) составит.
(2.17)
Сумма за год должна равняться 100%. Объемы стока за месяц определяются по соотношению
(2.18)
где Wp=Qp·31,536=73·31,536=2302,128 млн.м3 объем стока за год обеспеченностью P%, млн.м3.
Результаты расчетов сводятся в табл.2.3 и представляются графически в виде гистограммы на рис.2.2.
Таблица 2.3 - Внутригодовое распределение стока 95% обеспеченности
Месяцы |
год |
|||||||||||||
І |
ІІ |
ІІІ |
VІ |
V |
VІ |
VІІ |
VІІІ |
ІX |
X |
XІ |
XІІ |
|||
Qpi,м3/с |
8,9 |
5,05 |
5,29 |
105 |
279 |
159 |
89,2 |
80,8 |
71 |
40,3 |
15 |
17,3 |
875,84 |
|
Рi,% |
1,02 |
0,58 |
0,6 |
11,99 |
31,86 |
18,15 |
10,18 |
9,23 |
8,12 |
4,6 |
1,71 |
1,98 |
100,0% |
|
Wpi,млн.м3 |
23,48 |
13,35 |
13,81 |
276,03 |
733,46 |
417,84 |
234,36 |
212,49 |
186,93 |
105,90 |
39,37 |
45,58 |
2302,128 |
Рисунок 2.2 - Гидрограф притока
2.2 Расчеты максимальных расходов весеннего половодья
При наличии данных наблюдений максимальные расходы весеннего половодья различной вероятности превышения определяются по теоретической кривой обеспеченности, построенной по эмпирическим данным.
2.2.1 Определение нормы и оценка изменчивости максимальных расходов
Расчет выполняется на ЭВМ с помощью программы «Гидростатистика 2.1». Полученные результаты, кривые обеспеченности определенная методом моментов, методом наибольшего правдоподобия и графоаналитическим способом представлены в прил.1.
Таблица 2.4 - Расчет нормы и коэффициента вариации для максимальных расходов
Год |
Qi |
(Qi-Q)2 |
Ki |
lgKi |
KilgKi |
(Ki-1)2 |
(Ki-1)3 |
m |
Qp |
P, % |
|
1939 |
454 |
16608,8 |
0,779 |
-0,1085 |
-0,084526 |
0,0488862 |
-0,010809 |
1 |
884 |
4 |
|
1940 |
342 |
58020,8 |
0,587 |
-0,2315 |
-0,135861 |
0,1707783 |
-0,070575 |
2 |
830 |
8 |
|
1941 |
884 |
90676,3 |
1,517 |
0,1809 |
0,274321 |
0,2668964 |
0,137884 |
3 |
754 |
12 |
|
1942 |
590 |
50,8 |
1,012 |
0,0053 |
0,005341 |
0,0001494 |
0,000002 |
4 |
724 |
16 |
|
1943 |
471 |
12516,0 |
0,808 |
-0,0926 |
-0,074790 |
0,0368396 |
-0,007071 |
5 |
710 |
20 |
|
1944 |
502 |
6540,8 |
0,861 |
-0,0649 |
-0,055871 |
0,0192521 |
-0,002671 |
6 |
630 |
24 |
|
1945 |
429 |
23677,5 |
0,736 |
-0,1331 |
-0,097976 |
0,0696924 |
-0,018398 |
7 |
616 |
28 |
|
1946 |
724 |
19916,3 |
1,242 |
0,0942 |
0,116962 |
0,0586215 |
0,014193 |
8 |
600 |
32 |
|
1947 |
630 |
2220,8 |
1,081 |
0,0338 |
0,036495 |
0,0065366 |
0,000528 |
9 |
590 |
36 |
|
1948 |
562 |
435,8 |
0,964 |
-0,0158 |
-0,015272 |
0,0012826 |
-0,000046 |
10 |
585 |
40 |
|
1949 |
511 |
5166,0 |
0,877 |
-0,0572 |
-0,050107 |
0,0152056 |
-0,001875 |
11 |
573 |
44 |
|
1950 |
573 |
97,5 |
0,983 |
-0,0074 |
-0,007295 |
0,0002870 |
-0,000005 |
12 |
562 |
48 |
|
1951 |
505 |
6064,5 |
0,866 |
-0,0623 |
-0,053963 |
0,0178503 |
-0,002385 |
13 |
554 |
52 |
|
1952 |
600 |
293,3 |
1,029 |
0,0126 |
0,012945 |
0,0008632 |
0,000025 |
14 |
554 |
56 |
|
1953 |
585 |
4,5 |
1,004 |
0,0016 |
0,001586 |
0,0000133 |
0,000000 |
15 |
539 |
60 |
|
1954 |
554 |
833,8 |
0,950 |
-0,0221 |
-0,020973 |
0,0024541 |
-0,000122 |
16 |
538 |
64 |
|
1955 |
554 |
833,8 |
0,950 |
-0,0221 |
-0,020973 |
0,0024541 |
-0,000122 |
17 |
532 |
68 |
|
1956 |
616 |
1097,3 |
1,057 |
0,0240 |
0,025370 |
0,0032297 |
0,000184 |
18 |
511 |
72 |
|
1957 |
539 |
1925,0 |
0,925 |
-0,0340 |
-0,031428 |
0,0056661 |
-0,000427 |
19 |
505 |
76 |
|
1958 |
710 |
16160,8 |
1,218 |
0,0857 |
0,104370 |
0,0475676 |
0,010374 |
20 |
502 |
80 |
|
1959 |
830 |
61070,8 |
1,424 |
0,1535 |
0,218584 |
0,1797556 |
0,076212 |
21 |
471 |
84 |
|
1960 |
538 |
2013,8 |
0,923 |
-0,0348 |
-0,032114 |
0,0059273 |
-0,000456 |
22 |
454 |
88 |
|
1961 |
532 |
2588,3 |
0,913 |
-0,0397 |
-0,036202 |
0,0076183 |
-0,000665 |
23 |
429 |
92 |
|
1962 |
754 |
29283,8 |
1,294 |
0,1118 |
0,144618 |
0,0861938 |
0,025305 |
24 |
342 |
96 |
2.2.2 Подбор теоретической кривой обеспеченности и расчет максимальных расходов расчетной вероятности превышения
В качестве теоретической кривой вероятности принимаем кривую полученную методом наибольшего правдоподобия. Т.к. в данной курсовой работе принимается 1 класс капитальности сооружения, то соответственно получаем расходы снятые с графика в прил.1. Q0.1=1074,10м3/с.
2.2.3 Расчет и построение гидрографов максимальных расходов
На территории Западной и Средней Сибири большинство рек характеризуется одновершинной формой гидрографов половодий редкой повторяемости, поэтому с достаточной точностью гидрографы половодий можно схематизировать по геометрическим фигурам и уравнениям с резким подъемом и более слабым спадом половодья.
При схематизации по треугольнику (Д.И. Кочерин) ординаты гидрографа вычисляются по соотношениям:
- для фазы подъема (2.19)
- для фазы спада (2.20)
При схематизации по параболическим кривым (Д.Л. Соколовский).
- для фазы подъема (2.21)
- для фазы спада (2.22)
где для равнинных рек.
Продолжительность половодья (в сутках) может быть определена по формуле В.В. Лоскутова.
(2.23)
где коэффициент учитывающий вариацию половодья,
принимаем K1=1,5.
h=257мм - средний слой стока весеннего половодья.
F=14700км2-площадь водосбора.
T=1,5·2570,4·147000,2=94сут.
tп=0,35·T=33сут. tсп=0,65·T=61сут. (2.24)
Все расчеты сводятся в таблицу 2.5.
Гидрографы представлены на рисунках 2.3
Таблица 2.5 - К определению Qпод(спад)
t,сут |
схематизация по треугольнику |
схематизация по параболе |
|||
Qпод,м3/с |
Qспад,м3/с |
Qпод,м3/с |
Qспад,м3/с |
||
0 |
0 |
1074,10 |
0 |
1074,10 |
|
1 |
32,55 |
1056,49 |
0,99 |
1039,17 |
|
2 |
65,10 |
1038,88 |
3,95 |
1004,82 |
|
3 |
97,65 |
1021,28 |
8,88 |
971,05 |
|
4 |
130,19 |
1003,67 |
15,78 |
937,85 |
|
5 |
162,74 |
986,06 |
24,66 |
905,23 |
|
6 |
195,29 |
968,45 |
35,51 |
873,19 |
|
7 |
227,84 |
950,84 |
48,33 |
841,73 |
|
8 |
260,39 |
933,23 |
63,12 |
810,84 |
|
9 |
292,94 |
915,63 |
79,89 |
780,53 |
|
10 |
325,48 |
898,02 |
98,63 |
750,80 |
|
11 |
358,03 |
880,41 |
119,34 |
721,65 |
|
12 |
390,58 |
862,80 |
142,03 |
693,07 |
|
13 |
423,13 |
845,19 |
166,69 |
665,07 |
|
14 |
455,68 |
827,59 |
193,32 |
637,65 |
|
15 |
488,23 |
809,98 |
221,92 |
610,80 |
|
16 |
520,78 |
792,37 |
252,50 |
584,53 |
|
17 |
553,32 |
774,76 |
285,05 |
558,84 |
|
18 |
585,87 |
757,15 |
319,57 |
533,73 |
|
19 |
618,42 |
739,54 |
356,06 |
509,19 |
|
20 |
650,97 |
721,94 |
394,53 |
485,24 |
|
21 |
683,52 |
704,33 |
434,97 |
461,85 |
|
22 |
716,07 |
686,72 |
477,38 |
439,05 |
|
23 |
748,62 |
669,11 |
521,76 |
416,82 |
|
24 |
781,16 |
651,50 |
568,12 |
395,17 |
|
25 |
813,71 |
633,90 |
616,45 |
374,10 |
|
26 |
846,26 |
616,29 |
666,75 |
353,61 |
|
27 |
878,81 |
598,68 |
719,03 |
333,69 |
|
28 |
911,36 |
581,07 |
773,27 |
314,35 |
|
29 |
943,91 |
563,46 |
829,49 |
295,59 |
|
30 |
976,45 |
545,85 |
887,69 |
277,40 |
|
31 |
1009,00 |
528,25 |
947,85 |
259,79 |
|
32 |
1041,55 |
510,64 |
1009,99 |
242,76 |
|
33 |
1074,10 |
493,03 |
1074,10 |
226,31 |
|
34 |
475,42 |
210,43 |
|||
35 |
457,81 |
195,13 |
|||
36 |
440,20 |
180,41 |
|||
37 |
422,60 |
166,27 |
|||
38 |
404,99 |
152,70 |
|||
39 |
387,38 |
139,71 |
|||
40 |
369,77 |
127,30 |
|||
41 |
352,16 |
115,46 |
|||
42 |
334,56 |
104,21 |
|||
43 |
316,95 |
93,53 |
|||
44 |
299,34 |
83,42 |
|||
45 |
281,73 |
73,90 |
|||
46 |
264,12 |
64,95 |
|||
47 |
246,51 |
56,58 |
|||
48 |
228,91 |
48,78 |
|||
49 |
211,30 |
41,57 |
|||
50 |
193,69 |
34,93 |
|||
51 |
176,08 |
28,87 |
|||
52 |
158,47 |
23,38 |
|||
53 |
140,87 |
18,47 |
|||
54 |
123,26 |
14,14 |
|||
55 |
105,65 |
10,39 |
|||
56 |
88,04 |
7,22 |
|||
57 |
70,43 |
4,62 |
|||
58 |
52,82 |
2,60 |
|||
59 |
35,22 |
1,15 |
|||
60 |
17,61 |
0,29 |
|||
61 |
0 |
0 |
Рисунок 2.3 - схематизация по треугольнику(по параболе)
2.3 Расчеты твердого стока
2.3.1 Определение расходов и объемов взвешенных и донных наносов
Расход взвешенных наносов R при отсутствии данных наблюдений определяется по формуле:
(2.25)
где ?0=100г/м3 - средняя многолетняя мутность воды.
F=14700км2 - площадь водосбора.
- средний многолетний модуль годового стока в расчетном створе .
M=(1000·Q)/f=(1000·102)/14700=6,94 л/с*км2 (2.26)
R= ?0·Q·10-3=100·102·10-3=10,2 кг/с (2.27)
Средний многолетний объем наносов за год определяется по формуле:
Wн=31,54·R/?=(31,54·10,2)/2760=0,1166 млн.м3 (2.28)
в которой ?=2760кг/м3 - средняя плотность наносов, .
Сток влекомых наносов при отсутствии внешних наблюдений можно оценить в долях от стока взвешенных наносов. В частности для равнинных рек в общем объеме наносов на долю влекомых и взвешенных наносов приходится соответственно, 20 и 80%. Тогда общий объем наносов в проектном створе равен:
Wд=Wн·20/80=0,02915 млн.м3
W = Wн + Wд=0,1166+0,02915=0,14575 млн.м3 (2.29)
3. Водохозяйственные расчеты
3.1 Расчеты водохранилища сезонного регулирования стока
3.1.1 Потребители и график потребления в расчетный год
Расчетная обеспеченность притока и отдачи принимается равной 95%. Если объем притока расчетной обеспеченности , то общий объем потребления (отдачи) принимается равным:
W? =0,8· Wp (3.1)
Wp=2302,128млн.м3
W?=0,8·2302,128=1841,702млн.м3
Полезные попуски из водохранилища назначаются равными 0,2* W? за год в целом. Объем потребления (отдачи) в месяц равен:
(3.2)
Расчет сводится в таблицу 3.1. График потребления (отдачи) в расчетный год представлен на рисунке 3.1.
Рисунок 3.1 - График потребления(отдачи) в расчетный год
Таблица 3.1 - Расчет притока и потребления
Месяцы |
Год |
|||||||||||||
І |
ІІ |
ІІІ |
VІ |
V |
VІ |
VІІ |
VІІІ |
ІX |
X |
XІ |
XІІ |
|||
%( W?-Wпп) |
9% |
9% |
9% |
8% |
8% |
8% |
7% |
8% |
8% |
8% |
9% |
9% |
100% |
|
Wp |
23,48 |
13,35 |
13,81 |
276,03 |
733,46 |
417,84 |
234,36 |
212,49 |
186,93 |
105,9 |
39,37 |
45,58 |
2302,128 |
|
Wпп |
36,834 |
36,834 |
36,834 |
36,834 |
36,834 |
36,834 |
36,834 |
36,834 |
36,834 |
36,834 |
36,834 |
36,834 |
442,008 |
|
W?-Wпп |
125,972 |
125,972 |
125,972 |
111,975 |
111,975 |
111,975 |
97,979 |
111,975 |
111,975 |
111,975 |
125,972 |
125,972 |
1399,694 |
|
W? |
162,806 |
162,806 |
162,806 |
148,810 |
148,810 |
148,810 |
134,813 |
148,810 |
148,810 |
148,810 |
162,806 |
162,806 |
1841,702 |
3.1.2 Определение мертвого объема и расчеты потерь воды из водохранилища
Мертвый объем водохранилища и уровень воды УМО назначаются, исходя из срока службы водохранилища и средней глубины воды в водохранилище при УМО.
Vмо=tсл·W=60·0,14575=8,745млн.м3 (3.3)
По значению с кривой объемов на рис.1.1 находим отметку УМО = 9,9м.Б.С., отвечающую сроку службы водохранилища, а с кривых и (при hср = 2,5м. и L = 0.35) получаем УМО = 3,754 м.Б.С. и УМО = 8,75 м.Б.С. соответственно, отвечающий санитарно-техническим условиям. Из трех значений принимаем наибольшее УМО = 9,9 м.Б.С.
Потери воды из водохранилища на испарение с водной поверхности
(3.4)
где - испарение с водной поверхности вероятностью превышения;
P=10-20%,мм/месяц;
- атмосферные осадки вероятностью превышения .
Осадки расчетной обеспеченности определяются по общей зависимости
(3.5)
Где - модульный коэффициент обеспеченностью ;
- среднемноголетний слой осадков.
При вероятности превышения испарения , и . Коэффициент вариации атмосферных осадков Сvx можно принять равным 0,25-0,35, принимаем Сvx=0,25, а коэффициент асимметрии Сsx=0. Значение модульных коэффициентов рассчитывается обычным способом:
К80 = 1+Ф80·Сv = 1-0,84·0,25 = 0,79 (3.6)
Расчет сводится в таблицу 3.2.
Таблица 3.2 - Определение величины испарения
Месяцы |
|||||||||
ІV |
V |
VІ |
VІІ |
VІІІ |
ІX |
X |
XІ |
||
37 |
49 |
64 |
77 |
69 |
54 |
63 |
80 |
||
E20% ,мм |
26,02 |
104,06 |
143,09 |
136,58 |
123,58 |
78,05 |
39,02 |
6,5 |
|
X80% ,мм |
29,23 |
38,71 |
50,56 |
60,83 |
54,51 |
42,66 |
49,77 |
63,2 |
|
hu ,мм/мес |
0 |
65,35 |
92,53 |
75,75 |
69,07 |
35,39 |
0 |
0 |
Рисунок 3.2 - Распределение величины испарения
3.1.3 Определение полезного и полного объемов водохранилища сезонного регулирования стока без учета и с учетом потерь
Необходимость сезонного регулирования устанавливается сравнением притока и отдачи в каждом месяце года, т.е. расчетом избытков (+) и недостатков (-) притока.
(3.7)
Необходимый объем на начало любого месяца без учета потерь определяют по зависимости:
(3.8)
Наполнение водохранилища до можно выполнить либо как можно раньше до наступления недостатков, либо непосредственно к моменту наступления периода недостатков.
При расчете по ходу времени необходимый объем на конец месяца определяют по уравнению:
V2 = V1+?q(3.9)
При этом если окажется V2 > Vпол, то излишки притока следует сбросить. Объем сброса в этом случае находят по уравнению:
(3.10)
Расчет объемов воды в водохранилище с учетом потерь выполняется методом, наиболее приемлемым в расчетах «вручную» (второй способ учета потерь). В графе 11 записывают потери на испарение в мм/мес., нормы потерь на фильтрацию принимаем для средних условий. В графах 7 и 8 записываются предварительные V1 , V2 и окончательные , объемы воды в водохранилище на начало и конец месяца.
При расчетах по ходу времени окончательный объем на конец месяца находят по формуле:
(3.11)
Объем сбросов R в месяцах с избытком стока рассчитывают в предположении, что всегда :
.(3.12)
В целом за год обязательно равенство:
(3.13)
Объем потерь воды Su (млн м3) из водохранилища подсчитывается по зависимости:
,(3.14)
где - площадь водной поверхности, км2, соответствующая среднему уровню воды H за каждый месяц.
Слой потерь на фильтрацию за месяц Sф приближенно принимают для хороших гидрологических условий - 0,5…1,0%, средних - 1,0…1,5% и плохих - 1,5…2,0% от среднего объема воды в водохранилище за месяц. Sф = 1,5%.
Суммарные потери воды на испарение и фильтрацию Sо равны:
.(3.15)
Потери воды на льдообразование на стадии предварительного проектирования можно не учитывать.
Расчет представлен в табл.3.3.
Таблица 3.3 - Расчет полезного и полного объемов водохранилища
Месяц |
Приток Wp |
Отдача W? |
?q |
без потерь |
С учтом потерь |
||||||||||
V1, |
R |
V1, V2 |
V1' , V2' |
Vср |
? |
hu |
Su |
Sф |
So |
R |
|||||
V2 |
|||||||||||||||
1 |
81,697 |
97,214 |
-15,52 |
300,581 |
4,509 |
4,509 |
|||||||||
347,41 |
292,82 |
288,31 |
|||||||||||||
2 |
70,063 |
97,214 |
-27,15 |
274,738 |
4,121 |
4,121 |
|||||||||
320,26 |
261,16 |
257,04 |
|||||||||||||
3 |
64,892 |
97,214 |
-32,32 |
274,10 |
135,439 |
2,032 |
2,032 |
208,85 |
|||||||
13,837 |
13,837 |
13,837 |
|||||||||||||
4 |
315,412 |
88,442 |
226,97 |
127,322 |
10,786 |
0 |
0 |
1,910 |
1,910 |
||||||
240,81 |
240,81 |
238,90 |
|||||||||||||
5 |
173,477 |
88,442 |
85,03 |
281,414 |
23,548 |
64,28 |
1,514 |
4,221 |
5,735 |
||||||
325,84 |
323,93 |
318,20 |
|||||||||||||
6 |
145,555 |
88,442 |
57,11 |
346,753 |
29,195 |
101,84 |
2,973 |
5,201 |
8,175 |
||||||
382,95 |
375,31 |
367,13 |
|||||||||||||
7 |
107,292 |
79,671 |
27,62 |
380,945 |
32,151 |
57,72 |
1,856 |
5,714 |
7,570 |
||||||
410,57 |
394,75 |
387,19 |
|||||||||||||
8 |
83,765 |
88,442 |
-4,68 |
384,846 |
32,488 |
62,024 |
2,015 |
5,773 |
7,788 |
||||||
405,90 |
382,51 |
374,72 |
|||||||||||||
9 |
88,419 |
88,442 |
-0,02 |
374,708 |
31,612 |
44,464 |
1,406 |
5,621 |
7,026 |
||||||
405,87 |
374,70 |
367,67 |
|||||||||||||
10 |
112,204 |
88,442 |
23,76 |
379,551 |
32,030 |
0 |
0 |
5,693 |
5,693 |
||||||
429,63 |
391,43 |
385,74 |
|||||||||||||
11 |
77,302 |
97,214 |
-19,91 |
375,783 |
31,704 |
0 |
0 |
5,637 |
5,637 |
||||||
409,72 |
365,83 |
360,19 |
|||||||||||||
12 |
50,414 |
97,214 |
-46,80 |
336,791 |
5,052 |
5,052 |
|||||||||
362,92 |
313,39 |
308,34 |
|||||||||||||
? |
1370,5 |
1096,39 |
274,10 |
65,246 |
208,85 |
3.2 Расчет водохранилища многолетнего регулирования стока
Для удобства расчетов объемные характеристики водохранилища, а также притока и потребления выражаем в долях среднего многолетнего годового стока. Если средний многолетний объем притока , то в соответствии с этим получим относительные характеристики:
(3.16)
(3.17)
- модульный коэффициент притока;
- относительная отдача (коэффициент зарегулирования);
относительные емкости водохранилища:
водохранилище испарение сток половодье
где - приток в конкретный год;
соответственно многолетняя и сезонная емкости водохранилища; мертвый, полезный и полный объемы водохранилища.
При определении Vмн и водохранилища многолетнего регулирования величина принимается так, что для каждого находят соответствующие ему и и в результате анализа зависимости определяем наиболее целесообразную отдачу и объем водохранилища.
3.2.1 Расчет ординат и составление сокращенной суммарной кривой притока
Ординаты сокращенной суммарной кривой рассчитываем по годовым интервалам для всего периода наблюдений за годовым стоком:
Таблица 3.4 - Расчет ординат ССК притока
Год |
Qi,м3/с |
Ki |
Ki-1 |
W'=?(Ki-1) |
|
0 |
0 |
0 |
0 |
||
1943 |
53,2 |
0,90392 |
-0,096 |
-0,096 |
|
1944 |
62,9 |
1,06873 |
0,069 |
-0,027 |
|
1945 |
50,4 |
0,85634 |
-0,144 |
-0,171 |
|
1946 |
62 |
1,05344 |
0,053 |
-0,118 |
|
1947 |
76 |
1,29131 |
0,291 |
0,174 |
|
1948 |
73,9 |
1,25563 |
0,256 |
0,429 |
|
1949 |
50,7 |
0,86144 |
-0,139 |
0,291 |
|
1950 |
93,5 |
1,58865 |
0,589 |
0,879 |
|
1951 |
44,2 |
0,75100 |
-0,249 |
0,630 |
|
1952 |
50,2 |
0,85294 |
-0,147 |
0,483 |
|
1953 |
48 |
0,81556 |
-0,184 |
0,299 |
|
1954 |
51,6 |
0,87673 |
-0,123 |
0,176 |
|
1955 |
67,2 |
1,14179 |
0,142 |
0,317 |
|
1956 |
56,1 |
0,95319 |
-0,047 |
0,271 |
|
1957 |
53,1 |
0,90222 |
-0,098 |
0,173 |
|
1958 |
56,3 |
0,95659 |
-0,043 |
0,129 |
|
1959 |
58,4 |
0,99227 |
-0,008 |
0,122 |
|
1960 |
48,5 |
0,82406 |
-0,176 |
-0,054 |
|
1961 |
56,4 |
0,95829 |
-0,042 |
-0,096 |
|
1962 |
64,5 |
1,09591 |
0,096 |
0,000 |
|
средний |
58,855 |
Поскольку расходом сокращения является средняя арифметическая величина Q, то ССК на графике (t - время) выходит из начала координат. Значения нарастающих сумм W' при построении ССК относятся к концу соответствующего календарного года. На этом же листе строится лучевой масштаб, полюсное расстояние которого рассчитывают по формуле:
,(3.18)
где , и - соответственно принятые масштабы величин: ординат ССК. Рекомендуемые масштабы: для (объем) - 2,0 в 1 см, для (время) - 2 года в 1 см, для (потребление) - 0,2 в 1 см.
Примем масштабы: (объем) - 0,2 в 1 см, для (время) - 1 год в 1 см, для (потребление) - 0,2 в 1 см.
Расчетным участком ССК для определения мн выбирается участок от максимального до минимального значения W'.
Сама кривая представлена на рис.3.3.
3.2.2 Определение многолетней и сезонной составляющих водохранилища многолетнего регулирования
Определение многолетней составляющей полезной емкости водохранилища многолетнего регулирования выполняем с помощью сокращенной суммарной кривой для наиболее маловодного периода лет. Относительная емкость многолетней составляющей водохранилища равна расстоянию по вертикали между касательными, проведенными в точках верхнего и нижнего касания при том или ином значении :
(3.19)
где - ординаты точек верхнего и нижнего касания;
- расстояние (в годах) между точками касания.
Точкам перелома зависимости всегда соответствует переход любой из касательных (при уменьшении ) на ближайшую вершину сокращенной суммарной кривой. Численное значение , при котором произойдет переход касательной на новую вершину сокращенной суммарной кривой, определяем по зависимости
(3.20)
где - ординаты сокращенной суммарной кривой точек перехода касательных;
- расстояние (в годах) между точками предыдущего и последующего касания.
Значение всегда соответствует слиянию верхней и нижней касательных. В результате расчетов составляется график .
Для определения сезонной составляющей водохранилища многолетнего регулирования устанавливаем доли годового стока в паводок и межень и продолжительность этих фаз и в средний многолетний год. Заметим, что , а .
Сезонная составляющая объема водохранилища многолетнего регулирования определяем по формуле
(3.21)
где ;
Окончательно полезная емкость водохранилища многолетнего регулирования равна
.
Таблица 3.5 - Многолетние и сезонные составляющие водохранилища
1 |
0,981 |
0,961 |
0,877 |
0,834 |
||
мн |
1,050 |
0,769 |
0,549 |
0,211 |
0,083 |
|
сез |
0,213 |
0,209 |
0,205 |
0,187 |
0,178 |
3.2.3 Расчет потерь и полезных отдач
Емкость водохранилища многолетнего регулирования определяется по зависимости
(3.22)
в которой и принимается по результатам расчетов для водохранилища сезонного регулирования, .
Норма потерь устанавливается по результатам расчетов водохранилища сезонного регулирования (таблица 3.3)
(3.23)
где - сумма потерь из водохранилища за год;
- средняя емкость водохранилища сезонного регулирования.
Расчет потерь и полезных отдач выполняем для всех возможных значений (от 1 до минимального значения с шагом 0,05) и соответствующих им . Потери рассчитываем по зависимости
(3.24)
где - средняя емкость водохранилища многолетнего регулирования.
Полная отдача (брутто) равна , отдача-нетто . Расчеты выполняем в табличной форме.
По значениям с помощью батиграфических характеристик устанавливаем возможные значения водохранилища многолетнего регулирования. По данным таблицы 3.6 принимаем наиболее целесообразный вариант водохранилища с параметрами .
Таблица 3.6 - Расчет потерь и полезных отдач
? |
?по |
Vпо |
Vполн |
Vср |
S |
qбр |
qнетто |
НПУ |
|
1 |
1,263 |
1731,468 |
1745,305 |
879,571 |
276,666 |
1370,491 |
1093,825 |
32,794 |
|
0,95 |
0,706 |
967,589 |
981,426 |
497,631 |
156,528 |
1301,967 |
1145,439 |
28,903 |
|
0,9 |
0,495 |
678,980 |
692,817 |
353,327 |
111,138 |
1233,442 |
1122,304 |
26,410 |
|
0,85 |
0,311 |
426,872 |
440,709 |
227,273 |
71,488 |
1164,918 |
1093,430 |
23,316 |
|
0,8 |
0,257 |
352,800 |
366,637 |
190,237 |
59,838 |
1096,393 |
1036,555 |
21,938 |
|
0,75 |
0,252 |
345,959 |
359,796 |
186,816 |
58,762 |
1027,869 |
969,106 |
21,809 |
|
0,7 |
0,247 |
339,120 |
352,957 |
183,397 |
57,687 |
959,344 |
901,657 |
21,552 |
|
0,65 |
0,242 |
332,281 |
346,118 |
179,978 |
56,611 |
890,819 |
834,208 |
21,681 |
|
0,6 |
0,237 |
325,442 |
339,279 |
176,558 |
55,536 |
822,295 |
766,759 |
21,424 |
|
0,55 |
0,232 |
318,604 |
332,441 |
173,139 |
54,460 |
753,770 |
699,310 |
21,295 |
|
0,5 |
0,227 |
311,765 |
325,602 |
169,719 |
53,385 |
685,246 |
631,861 |
21,167 |
|
0,45 |
0,222 |
304,926 |
318,763 |
166,300 |
52,309 |
616,721 |
564,412 |
21,038 |
|
0,4 |
0,218 |
298,087 |
311,924 |
162,881 |
51,234 |
548,197 |
496,963 |
20,910 |
|
0,35 |
0,213 |
291,249 |
305,086 |
159,461 |
50,158 |
479,672 |
429,514 |
20,781 |
|
0,3 |
0,208 |
284,410 |
298,247 |
156,042 |
49,082 |
411,147 |
362,065 |
20,653 |
|
0,25 |
0,203 |
277,571 |
291,408 |
152,623 |
48,007 |
342,623 |
294,616 |
20,524 |
|
0,2 |
0,198 |
270,732 |
284,569 |
149,203 |
46,931 |
274,098 |
227,167 |
20,396 |
|
0,15 |
0,193 |
263,894 |
277,731 |
145,784 |
45,856 |
205,574 |
159,718 |
20,267 |
|
0,1 |
0,188 |
257,055 |
270,892 |
142,364 |
44,780 |
137,049 |
92,269 |
20,139 |
|
0,05 |
0,183 |
250,216 |
264,053 |
138,945 |
43,705 |
68,525 |
24,820 |
20,010 |
Окончательно принимаем при , по = 0,311.
Таблица 3.7 - Расчет обеспеченности основных водохозяйственных показателей
Год |
Приток Ki |
Отдача ? |
Наполнение ?1,2 |
Сброс R |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
|
0,3115 |
|||||
1943 |
0,904 |
0,85 |
0,054 |
||
0,3115 |
|||||
1944 |
1,069 |
0,85 |
0,219 |
||
0,3115 |
|||||
1945 |
0,856 |
0,85 |
0,006 |
||
0,3115 |
|||||
1946 |
1,053 |
0,85 |
0,203 |
||
0,3115 |
|||||
1947 |
1,291 |
0,85 |
0,441 |
||
0,3115 |
|||||
1948 |
1,256 |
0,85 |
0,406 |
||
0,3115 |
|||||
1949 |
0,861 |
0,85 |
0,011 |
||
0,3115 |
|||||
1950 |
1,589 |
0,85 |
0,739 |
||
0,3115 |
|||||
1951 |
0,751 |
0,85 |
|||
0,2125 |
|||||
1952 |
0,853 |
0,85 |
|||
0,2154 |
|||||
1953 |
0,816 |
0,85 |
|||
0,1810 |
|||||
1954 |
0,877 |
0,85 |
|||
0,2077 |
|||||
1955 |
1,142 |
0,85 |
0,188 |
||
0,3115 |
|||||
1956 |
0,953 |
0,85 |
0,103 |
||
0,3115 |
|||||
1957 |
0,902 |
0,85 |
0,052 |
||
0,3115 |
|||||
1958 |
0,957 |
0,85 |
0,107 |
||
0,3115 |
|||||
1959 |
0,992 |
0,85 |
0,142 |
||
0,3115 |
|||||
1960 |
0,824 |
0,85 |
|||
0,2855 |
|||||
1961 |
0,958 |
0,85 |
0,082 |
||
0,3115 |
|||||
1962 |
1,096 |
0,85 |
0,246 |
||
0,3115 |
|||||
? |
20,000 |
17,000 |
6,086 |
3,000 |
4. Расчет трансформации максимальных расходов весеннего половодья
Расчет трансформации расходов половодья выполняем для случая водохранилища многолетнего регулирования, которое к началу половодья принимается наполненным до .
4.1 Расчет трансформации расходов половодья упрощенным методом
Схематизацию гидрографа половодья принимаем по треугольнику. Объем половодья расчетной обеспеченности для нормального режима в этом случае равен
(4.1)
Задаем возможную отметку форсированного подпорного уровня , например, на 1 метр выше и по кривым батиграфических характеристик находим объем при .
млн м3
Объем аккумуляции в этом случае будет равен
(4.2)
где - полный объем водохранилища.
Тогда максимальный сбросной расход автоматического водосброса, отметка входного порога которого равна отметке НПУ, будет равен:
(4.3)
По значению находят необходимую ширину сливного фронта водослива
(4.4)
где - напор на гребне водослива;
- коэффициент расхода.
4.2 Расчет трансформации графо-аналитическим способом
Схематизация гидрографа половодья в этом случае может быть любой. Гидрограф половодья разбиваем на интервалы времени суток. Для любого интервала времени уравнение водного баланса водохранилища имеет вид
(4.5)
в котором - объемы воды в водохранилище на начало и конец интервала;
- расходы воды на начало и конец интервала;
- средний за интервал расход притока ( - соответственно расход в начале и конце интервала).
Решение уравнения выполняем для случая регулируемого водосброса. Размеры водослива, напор на гребне и его отметка определяются по формулам
(4.6)
(4.7)
(4.8)
где - м3/с на 1 п.м - удельный расход;
- ширина сливного фронта водослива;
- коэффициент расхода;
- напор на гребне;
- отметка порога водослива.
Пропускная способность водослива
, (4.9)
где
Решение уравнения (4.5) требует наличия графической или аналитической связи . Расчет координат графика выполняется в табличной форме (таблица 4.1).
Уровни воды в верхнем бьефе задают от отметки порога водослива до . Тогда напор на гребне водослива .
Таблица 4.1 - Расчет координат вспомогательного графика
УВВБ |
Н,м |
q=AH3/2,м3/с |
q?t/2,млн.м3 |
VУВВБ |
V |
V+q?t/2 |
|
22,289 |
0 |
0,000 |
0,000 |
385,328 |
0,000 |
0,000 |
|
22,789 |
0,5 |
162,633 |
7,026 |
411,948 |
26,620 |
33,646 |
|
23,289 |
1 |
459,995 |
19,872 |
438,548 |
53,220 |
73,092 |
|
23,789 |
1,5 |
845,065 |
36,507 |
465,158 |
79,830 |
116,337 |
|
24,289 |
2 |
1301,062 |
56,206 |
491,768 |
106,440 |
162,646 |
|
24,316 |
2,027 |
1327,498 |
57,348 |
493,205 |
107,877 |
165,225 |
Временной интервал принимается равным одним суткам. Регулирующий объем ( - соответственно объемы воды в водохранилище при уровнях воды в нем на и , определяемые по кривым объемов). По данным таблицы 4.1 составляем вспомогательный график, который представлен на рис.4.1.
При q=480,789 м3/c, V+q?t/2 = 75,427
Решение уравнения (4.5) выполняем в табличной форме табл.4.2.
Значения расходов притока в начале и конце интервала снимаем с гидрографа половодья. На начало половодья при полностью открытых затворах и в графу 5 заносим , определяем и с вспомогательного графика снимаем соответствующее значение . Сумма граф 4, 5, 6 и 7 есть правая часть уравнения (4.5), равная , которую заносим в графу 7 на начало следующего интервала. По значению вспомогательного графика снимаем значение , которое заносим в графу 5 на начало следующего интервала, подсчитываем произведение (графа 6). Аналогично выполняем расчеты для всех остальных интервалов. По результатам расчетов находим значения напора на гребне водослива и уровни воды в водохранилище в каждом интервале. По данным граф 1 и 5 на гидрографе половодья строим график сбросных расходов , устанавливаем наибольшее значение и соответствующий этому расходу наивысший уровень воды в водохранилище.
Таблица 4.2 - Расчет трансформации половодья
Интервал |
Q1,2,м3/с |
Qср,м3/с |
Qср?t,млн.м3 |
q1,2,м3/с |
q1?t,млн.м3 |
V+q?t/2 |
H,м |
ФПУ |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
0 |
1,336 |
0,115 |
480,789 |
41,540 |
75,427 |
1,03 |
23,32 |
||
1 |
|||||||||
2,672422 |
6,681 |
0,577 |
165,323 |
14,284 |
34,003 |
0,51 |
22,79 |
||
2 |
|||||||||
10,68969 |
17,371 |
1,501 |
98,104 |
8,476 |
20,296 |
0,36 |
22,65 |
||
3 |
|||||||||
24,0518 |
33,405 |
2,886 |
64,387 |
5,563 |
13,321 |
0,27 |
22,56 |
||
4 |
|||||||||
42,75875 |
54,785 |
4,733 |
51,488 |
4,449 |
10,644 |
0,23 |
22,52 |
||
5 |
|||||||||
66,81055 |
81,509 |
7,042 |
52,825 |
4,564 |
10,929 |
0,24 |
22,53 |
||
6 |
|||||||||
96,20719 |
113,578 |
9,813 |
64,804 |
5,599 |
13,407 |
0,27 |
22,56 |
||
7 |
|||||||||
130,9487 |
150,992 |
13,046 |
85,174 |
7,359 |
17,621 |
0,32 |
22,61 |
||
8 |
|||||||||
171,035 |
193,751 |
16,740 |
112,661 |
9,734 |
23,308 |
0,39 |
22,68 |
||
9 |
|||||||||
216,4662 |
241,854 |
20,896 |
146,527 |
12,660 |
30,314 |
0,47 |
22,76 |
||
10 |
|||||||||
267,2422 |
295,303 |
25,514 |
199,603 |
17,246 |
38,550 |
0,57 |
22,86 |
||
11 |
|||||||||
323,363 |
354,096 |
30,594 |
261,934 |
22,631 |
46,818 |
0,69 |
22,98 |
||
12 |
|||||||||
384,8288 |
418,234 |
36,135 |
321,961 |
27,817 |
54,781 |
0,79 |
23,08 |
||
13 |
|||||||||
451,6393 |
487,717 |
42,139 |
384,665 |
33,235 |
63,099 |
0,89 |
23,18 |
||
14 |
|||||||||
523,7947 |
562,545 |
48,604 |
451,785 |
39,034 |
72,003 |
0,99 |
23,28 |
||
15 |
|||||||||
601,2949 |
642,717 |
55,531 |
535,508 |
46,268 |
81,572 |
1,11 |
23,40 |
||
16 |
|||||||||
684,14 |
660,956 |
57,107 |
617,989 |
53,394 |
90,835 |
1,22 |
23,51 |
||
17 |
|||||||||
637,7714 |
615,401 |
53,171 |
651,044 |
56,250 |
94,548 |
1,26 |
23,55 |
||
18 |
|||||||||
593,0298 |
571,472 |
49,375 |
623,622 |
53,881 |
91,468 |
1,22 |
23,51 |
||
19 |
|||||||||
549,9151 |
529,171 |
45,720 |
583,502 |
50,415 |
86,962 |
1,17 |
23,46 |
||
20 |
|||||||||
508,4275 |
488,497 |
42,206 |
541,703 |
46,803 |
82,268 |
1,12 |
23,40 |
||
21 |
|||||||||
468,5668 |
449,450 |
38,832 |
500,770 |
43,267 |
77,671 |
1,06 |
23,35 |
||
22 |
|||||||||
430,333 |
412,030 |
35,599 |
461,129 |
39,842 |
73,237 |
1,00 |
23,29 |
||
23 |
|||||||||
393,7262 |
376,236 |
32,507 |
429,110 |
37,075 |
68,995 |
0,95 |
23,24 |
||
24 |
|||||||||
358,7464 |
342,070 |
29,555 |
394,672 |
34,100 |
64,427 |
0,90 |
23,19 |
||
25 |
|||||||||
325,3936 |
309,531 |
26,743 |
360,412 |
31,140 |
59,882 |
0,85 |
23,14 |
||
26 |
|||||||||
293,6677 |
327,272 |
28,276 |
55,486 |
0,80 |
23,09 |
||||
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
|
27 |
278,618 |
24,073 |
|||||||
263,5688 |
249,333 |
21,542 |
295,583 |
25,538 |
51,282 |
0,74 |
23,03 |
||
28 |
|||||||||
235,0969 |
221,674 |
19,153 |
265,460 |
22,936 |
47,286 |
0,69 |
22,98 |
||
29 |
|||||||||
208,2519 |
195,643 |
16,904 |
236,941 |
20,472 |
43,503 |
0,64 |
22,93 |
||
30 |
|||||||||
183,0339 |
171,238 |
14,795 |
210,043 |
18,148 |
39,935 |
0,59 |
22,88 |
||
31 |
|||||||||
159,4429 |
148,461 |
12,827 |
184,769 |
15,964 |
36,582 |
0,54 |
22,83 |
||
32 |
|||||||||
137,4788 |
127,310 |
11,000 |
161,663 |
13,968 |
33,445 |
0,50 |
22,79 |
||
33 |
|||||||||
117,1417 |
107,787 |
9,313 |
147,316 |
12,728 |
30,477 |
0,47 |
22,76 |
||
34 |
|||||||||
98,43156 |
89,890 |
7,766 |
130,808 |
11,302 |
27,062 |
0,43 |
22,72 |
||
35 |
|||||||||
81,34839 |
73,620 |
6,361 |
113,719 |
9,825 |
23,526 |
0,39 |
22,68 |
||
36 |
|||||||||
65,8922 |
58,978 |
5,096 |
96,973 |
8,378 |
20,062 |
0,35 |
22,64 |
||
37 |
|||||||||
52,06297 |
45,962 |
3,971 |
81,105 |
7,007 |
16,779 |
0,31 |
22,60 |
||
38 |
|||||||||
39,86071 |
34,573 |
2,987 |
66,428 |
5,739 |
13,743 |
0,28 |
22,56 |
||
39 |
|||||||||
29,28542 |
24,811 |
2,144 |
53,124 |
4,590 |
10,990 |
0,24 |
22,53 |
||
40 |
|||||||||
20,3371 |
16,676 |
1,441 |
41,300 |
3,568 |
8,544 |
0,20 |
22,49 |
||
41 |
|||||||||
13,01574 |
10,169 |
0,879 |
31,016 |
2,680 |
6,417 |
0,17 |
22,45 |
||
42 |
|||||||||
7,321356 |
5,288 |
0,457 |
22,310 |
1,928 |
4,615 |
0,13 |
22,42 |
||
43 |
|||||||||
3,253936 |
2,034 |
0,176 |
15,201 |
1,313 |
3,145 |
0,10 |
22,39 |
||
44 |
|||||||||
0,813484 |
9,702 |
0,838 |
2,007 |
0,08 |
22,37 |
||||
45 |
qmax = 651,044 м3/c,
наивысший уровень воды в водохранилище ФПУ=23,55м
Рисунок 4.2 - Гидрографы половодья и графики сбросных расходов
5. Основные гидрологические и водохозяйственные показатели водохранилищ сезонного и многолетнего регулирования стока
5.1 Гидрологические характеристики
1. Период наблюдения за стоком 20лет
2. Норма годового стока, м3/с; коэффициент вариации и асимметрии годового стока 58,9
0,2001 1,5143
3. Объем притока в средний обеспеченностью 95% (млн.м3/год) 44,37
4. Сток наносов, млн.м3 0,0349
5. Максимальный расход весеннего половодья расчетной обеспеченности, м3/с. 684,14
5.2 Водохранилище сезонного регулирования стока
1. Мертвый, полезный и полный объемы водохранилища млн.м3 13,837 373,353 387,19
2. Потребление воды в расчетный год, млн.м3 1370,49
3. Нормативные уровни воды: УМО, НПУ 7,5
22,324
5.3 Водохранилище многолетнего регулирования стока
1. Полезный и полный объемы водохранилища, млн.м3 426,872
440,709
2. Коэффициент зарегулирования, отдача брутто и нетто 0,85
1164,918
1093,430
3. Обеспеченность отдачи, наполнения и сбросов (%) 100
97,69
20,3
4. Максимальный сбросной расход и форсированный подпорный уровень автоматического и регулируемого водосбросов, м3/с 651,044
23,55
Список используемой литературы
1. Гидрологические и водно-балансовые расчеты / под ред. Н. Г. Галущенко. - Киев : Вища школа, 1987. - 243 с.
2. Горошков Н. Ф. Гидрологические расчеты / Н. Ф. Горошков. -Л. : Гидрометеоиздат, 1979.-431 с.
3. Железняков Г. В. Гидрология и гидрометрия / Г. В. Железняков. - М. : Высшая школа, 1981. - 262 с.
4. Железняков Г. В. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока / Г. В. Железняков, Т. А. Неговская, Е. Е. Овчаров. -М.: Колос, 1984.-432 с.
5. Западная Сибирь. - М. : АН СССР, 1963. - 486 с.
6. Иванов А. Н. Гидрология и регулирование стока / А. Н. Иванов, Т. А. Неговская. - М. : Колос, 1979. - 384 с.
7. Пособие по определению гидрологических характеристик. -Л. : Гидрометеоиздат, 1984. -448 с.
8. Основные гидрологические характеристики. - Л.: Гидрометеоиздат, 1965.-Т. 15, вып. 1--3.
9. Ресурсы поверхностных вод СССР. Гидрологическая изученность. - Т. 15 : Алтай и Западная Сибирь, вып. 1 : Горный Алтай и Верхний Иртыш. - М. : Гидрометеоиздат, 1966. -215с; вып 2 : Средняя Обь. - М. : Гидрометеоиздат, 1965. -348 с.; вып 3 : Нижний Иртыш и Нижняя Обь. - Л. : Гидрометеоиздат, 1964. - 430 с.
10. Руководство по гидрологическим расчетам при проектировании водохранилищ. - Л. : Гидрометеоиздат, 1983. - 283 с.
11. СП 33-101-2003 : Определение основных расчетных гидрологических характеристик. - М. : Госстрой России, 2004. -- 72 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Особенности построения батиграфических и объемных кривых водохранилища. Определение среднего многолетнего годового стока воды (норма стока) в створе плотины. Характеристика мертвого объема водохранилища. Анализ водохранилища сезонного регулирования.
курсовая работа [119,5 K], добавлен 17.06.2011Построение батиграфических кривых водохранилища. Определение минимального уровня воды УМО. Расчет водохранилища сезонно-годичного и многолетнего регулирования стока. Определение режима работы водохранилища балансовым таблично-цифровым расчетом.
курсовая работа [152,5 K], добавлен 23.05.2008Расчет и построение батиграфических характеристик водохранилища, определение мертвого объема. Вычисление водохранилища сезонно-годового регулирования стока балансовым методом. Расчет методом Крицкого – Менкеля, трансформации паводка способом Качерина.
курсовая работа [63,0 K], добавлен 20.02.2011Определение средней многолетней величины (нормы) годового стока.Коэффициент изменчивости (вариации) Сv годового стока. Определение нормы стока при недостатке данных методом гидрологической аналогии. Построение кривой обеспеченности годового стока.
контрольная работа [110,8 K], добавлен 23.05.2008Построение батиграфических кривых водохранилища. Определение минимального уровня воды УМО. Сезонное регулирование стока. Балансовый таблично–цифровой, графический расчет. Построение графиков работы водохранилища по I и II вариантам регулирования.
курсовая работа [5,8 M], добавлен 21.11.2011История и этимология реки Обь. Характеристики водности рек. Определения вида регулирования стока и объема водохранилища. Построение интегральных кривых стока и потребления, определения по этим кривым полезного объема водохранилища. Расчёт годового стока.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 24.05.2012Графический способ определения нормы среднегодового модуля стока реки с коротким рядом наблюдений. Расчет нормы мутности воды и нормы твердого стока взвешенных наносов. Параметры водохранилища и время его заиления, определение минимального стока реки.
курсовая работа [1011,4 K], добавлен 16.12.2011Основные особенности регулирования речного стока. Этапы построения графика наполнения водохранилища. Способы решения задач сезонного регулирования с помощью интегральной кривой. Причины изменения гидрогеологической ситуации в зоне влияния водохранилищ.
контрольная работа [55,9 K], добавлен 07.01.2013Обоснование мероприятий по регулированию стока р. Учебной и привлечению дополнительных водных ресурсов соседнего бассейна р. Донора. Анализ регулирующей емкости водохранилища. Определение параметров водохозяйственной системы. Решение задачи оптимизации.
курсовая работа [504,4 K], добавлен 04.04.2014Географическое положение Березовского водохранилища. Инженерно-геологические и гидрогеологические условия участка реконструкции. Определение объемов земляных работ и организация строительства проектируемых сооружений при реконструкции водохранилища.
курсовая работа [47,4 K], добавлен 25.01.2015