Курсовой проект - Водохранилище сезонно-годичного регулирования на р. Ельша

Подождите немного. Документ загружается.

водохранилища. При этом расчетный объем воды в водохранилище за

определенный интервал времени находят как полусумму начального и

конечного наполнений без учета потерь как:

)(

ОКПРЕД

расч





, (4.1)

где

ПРЕД

ОК

– предварительный и окончательный объемы расчетного

периода, млн.м

, который определяется по формуле:

)(



 qWVV

OKiПРЕДi

, (4.2)

где V

– окончательный объем воды в водохранилище за предыдущий

интервал времени, млн.м

;

W – приток воды в данный интервал времени, млн.м

;

q – водопотребление в данный интервал времени, млн.м

Для соответствующего предварительного объема по топографическим

характеристикам определяется площадь зеркала водохранилища, по которой

рассчитываются потери на испарение по формуле:

1000

ДОП





, (4.3)

где

– объем потерь на испарение, млн.м

;

ДОП

– дополнительные потери на испарение, мм;

F – площадь зеркала, млн.м

Потери на фильтрацию принимаются в зависимости от грунтовых пород,

подстилающих водохранилище.

Предварительное (начальное) наполнение для второго интервала времени

принимают равным наполнению в конце первого интервала плюс разность

стока и отдачи воды за рассматриваемый интервал и т.д. Окончательный объем

на расчетный период вычисляется по формуле:

ППРЕДOK

WVV 

, (4.4)

где

– сумма потерь за расчетный период, млн. м

Расчет ведется в табличной форме построчно. В результате находят

конечные наполнения, а также сбросы излишков воды для каждого интервала

времени и всего расчетного периода по формуле:

ПНПУОК

WVqWVR 



)(

, (4.5)

где R – объем сброса, млн. м

По результатам расчета проводится проверка

  

 RWqW

(4.6)

Все расчеты сводим в таблицу 4.1. Далее по рисунку 2.2 определяем, что

отметка



НПУ = 159,0 м.

Таблица 4.1 Расчет водохранилища сезонно-годичного регулирования стока с

учетом потерь по второму способу

Месяцы

Объем,млн.м

Разность Объем потерь, млн.м

Сброс R,

млн.м

Приток,

Избытки

Недостат

ки

всего W

Потребление, Σq

Предварит. объем, V

пред

, млн.м

Расчетный объем, V

расч

, млн.м

Площадь зеркала, F, млн.м

Доп. Испарение, z

доп

, мм

на испарение W

на фильтрацию W

Окончат. Объем V

ок

, млн.м

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

E E E E E 1,200 1,200 E

III 24,04 16,1 7,94 5,170 0,62 -11,0 -0,007 0,026 0,020

E 9,140 9,120

IV 181,71 16,1 165,61 63,571 3,06 5,5 0,017 0,318 0,335 56,373

E 118,022 118,022

V 21,89 16,1 5,79 118,022 4,62 13,75 0,064 0,590 0,654 5,136

E 117,352 118,022

VI 4,74 16,1 11,36 111,672 4,51 24,75 0,112 0,558 0,670

E 105,344 105,992

VII 5,18 16,1 10,92 99,884 4,18 35,75 0,149 0,499 0,648

E 93,860 94,424

VIII 1,71 16,1 14,39 86,665 3,96 33,00 0,131 0,433 0,564

E 79,025 79,470

IX 2,87 16,1 13,23 72,410 3,78 22,00 0,083 0,362 0,445

E 65,459 65,795

X 4,17 16,1 11,93 59,494 3,56 11,00 0,039 0,297 0,336

E 53,277 53,529

XI 6,84 16,1 9,26 48,647 3,31 2,75 0,009 0,243 0,252

E 43,834 44,017

XII 1,81 16,1 14,29 36,689 2,87 0,00 0,000 0,183 0,183

E 29,432 29,544

I 2,20 16,1 13,90 22,482 2,04 0,00 0,000 0,112 0,112

E 15,490 15,532

II 1,81 16,1 14,29 8,345 0,85 0,00 0,000 0,042 0,042

E 1,200 1,200



258,97 193,2 4,261 61,509

По результатам расчета проводится проверка по формуле (4.6):

258,97 = 193,2 + 4,261 + 61,509

Рассчитывается полезный объем водохранилища:

.8,1162,1022,118 ммлнVVV

МООКПЛЗ



(4.7)

5.0 Расчет трансформации паводочного стока водохранилища

Определение расчетных величин максимальных расходов воды весеннего

половодья при отсутствии данных наблюдений

В общем случае максимальным стоком называют процесс формирования

высокого стока в форме весенних половодий. Максимальным расходом

называется расход, на пропуск которого рассчитывают водопропускные и

водосбросные отверстия гидротехнических сооружений, мостовые отверстия и

т.д. Занижение максимального расчетного расхода приводит к переполнению

водохранилищ и разрушению сооружений, что влечет за собой значительный

материальный ущерб.

В настоящее время в строительном проектировании расчетная схема

определения максимальных расходов воды при отсутствии данных наблюдений

основана на эмпирической редукционной формуле, учитывающей редукцию

коэффициента дружности половодья по площади водосбора.

Расчетный максимальный расход талых вод на равнинных реках

определяется по формуле:

лбозp









)(



, (5.1)

где Q

– максимальный мгновенный расход воды расчетной обеспеченности, м

с;

– коэффициент, характеризующий дружность половодья;

µ – коэффициент, учитывающий различие коэффициентов вариации слоя

стока и максимальных расходов воды половодья;

– слой суммарного весеннего стока той же обеспеченности, мм;

оз

– коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды

на реках, зарегулированных водохранилищами, прудами, и проточными

озерами;

и δ

– коэффициенты, учитывающие снижение максимальных расходов

воды на заболоченных и залесенных водосборах соответственно;

А – площадь водосбора расчетной реки, км

;

– площадь водосбора, начиная с которой наблюдается редукция стока по

площади (А

=1,0);

– показатель степени редукции (n

=0,20).

Коэффициент дружности весеннего половодья определяется по рекам-

аналогам или по формуле:

109,0138,0

521,0211,0817,0

)1(117100 





лесбл

срв

HIh



, (5.2)

где I

– уклон водосбора, ‰;

ср

– средняя высота водосбора, м;

ρ – густота речной сети, км/км

;

лес

– площадь водосбора, занятая лесом, км

Расчетный слой весеннего половодья определяется по формуле:

hkh



, (5.3)

где k

– модульный коэффициент расчетной обеспеченности;

– средний многолетний слой стока весеннего половодья, мм.

Коэффициент δ

оз

, учитывающий влияние озер, определяется по формуле:

оз

Ас 





где с – коэффициент, принимаемы в зависимости от среднего многолетнего слоя

весеннего половодья

;

оз

– средневзвешенный коэффициент озерности, %.

Коэффициент δ

, учитывающий влияние болот, определяется по формуле:

)11,0lg(1 

бб



где β – коэффициент, учитывающий тип болот и преобладающий механический

состав;

– относительная площадь болот и заболоченных лесов и лугов в

бассейне,%.

Коэффициент δ

, учитывающий влияние леса, определяется по формуле:

)1(

А 







где α

– коэффициент, зависящий от природной зоны и расположения леса на

водосборе;

– залесенность водосбора, %;

– коэффициент, зависящий от почвогрунтов под лесом (n

=0,22).

Определение максимальных расходов воды весеннего половодья при

отсутствии данных наблюдений производим в следующей последовательности:

1. На карте находим исходную реку Ельшу, которая является притоком Зап.

Двины, по табл. 4 1 [1] определяем коэффициент µ для заданных

обеспеченностей: µ

=1,0; µ

=0,90; µ

10%

=0,84; µ

25%

=0,75.

2. По Приложению К определяем коэффициент вариации С

=0,4, далее по

табл.E4.2 находим соотношение С

/С

=2 и далее по Приложению В

вычисляем модульные коэффициенты требуемых обеспеченностей: k

=2,16;

=1,74; k

10%

=1,54; k

25%

=1,23. По картам изолиний Приложения И

определяем средний многолетний слой стока весеннего половодья

=120 мм

[1]. Далее по формуле (5.3) рассчитываем слой суммарного весеннего стока

каждой обеспеченности:

=2,16·120=259,2Eмм; h

=1,74·120=208,8Eмм;

10%

=1,54·120=184,8 мм; h

25%

=1,23·120=147,6 мм.

3. Определяем коэффициент δ

оз

, учитывающий влияние озер по формуле (5.4), в

которой коэффициент с=0,30 находим по табл. 4.3 при

=120 мм,

коэффициент озерности А

оз

=1% [1]:

71,0

22,01







оз



4. Определяем коэффициент δ

, учитывающий влияние болот, по формуле (5.5)

=21% (суммарная площадь болот, заболоченных земель и заболоченного

леса). Коэффициент, учитывающий тип болот и преобладающий

механический состав, определяем по табл. 4.4 β=0,7 [1]:

67,0)1211,0lg(7,01 



5. Определяем коэффициент δ

, учитывающий влияние леса, по формуле (5.6)

=37%, коэффициент, зависящий от природной зоны и расположения леса

на водосборе, определяем по табл. 4.5 α

=1,0 [1]:

45,0

)137(

22,0









6. Определяем коэффициент дружности весеннего половодья К

по формуле

(5.2):

022,0

)1387(41,067,045,0117100

21252,02,259

109,0138,0

521,0211,0817,0







К

7. Рассчитываем максимальные расходы воды весеннего половодья заданных

обеспеченностей, подставляя полученные значения коэффициентов в

формулу:

смQ /3761290

)11290(

45,067,071,02,2591022,0

2,0









смQ /2731290

)11290(

45,067,071,08,2089,0022,0

2,0









смQ /2251290

)11290(

45,067,071,08,18484,0022,0

2,0

%10









смQ /1611290

)11290(

45,067,071,06,14775,0022,0

2,0

%25









Построение расчетного гидрографа весеннего половодья

Гидрографы половодий (паводков) формируются под влиянием природных

факторов и характеризуются максимальным расходом, объемом стока,

асимметрией очертания, продолжительностью половодья (паводка).

Форму расчетного гидрографа нормами проектирования рекомендуется

принимать по моделям наблюдавшихся половодий в расчетном створе или на

реке-аналоге. При отсутствии или недостаточности наблюдений применяют

различные способы схематизации расчетных гидрографов половодья (паводка).

Расчетные гидрографы по равнообеспеченным объемам половодья (паводка) и

максимальному расходу.

За модель для построения расчетного гидрографа половодья принимают

гидрограф, характеризующийся относительно высокими максимальными

расходами и слоем стока, близким к расчетной обеспеченности.

Для расчета гидрографов половодий используют среднесуточные расходы

воды. Максимальный среднесуточный расход определяется по формуле:

сут

max



, (5.7)

где

сут

max

– максимальный среднесуточный расход воды весеннего

половодья,Eм

/с;

max

– максимальный мгновенный расход весеннего половодья, м

/с;

– коэффициент полноты формы гидрографа.

смQ

сут

/273

0,1

273

max



Расчетный модуль максимального среднего суточного расхода воды

весеннего половодья (q

) вычисляем по формуле:

сут

max



, (5.8)

где А – площадь водосбора, км

/21,0

1290

273

кмсмq



Слой стока 5%-ной обеспеченности уже известен h

= 208,8 мм. Далее по

формуле (5.9), подставляя полученные значения, определяем

продолжительность подъема весеннего половодья:







0116,0

, (5.9)

где



– коэффициент учитывающий форму гидрографа, для Беларуси

6,0



сутt

21,0

8,2086,00116,0







Вычисляем ординаты расчетного гидрографа стока воды по формулам:

txt

QyQ



, (5.10)

где x, y – относительные ординаты расчетного гидрографа стока воды [1].

Для более удобного расчета составляем таблицу 5.1.

Таблица 5.1 Координаты расчетного гидрографа стока воды весеннего половодья

р. Ельша – с. Козеевщина

x y t

, сут Q

, м

/с

1 2 3 4

0,1 0,00 0,7 0,00

0,2 0,011 1,4 3,00

0,3 0,099 2,1 27,03

0,4 0,28 2,8 76,44

0,5 0,49 3,5 133,77

0,6 0,69 4,2 188,37

0,7 0,83 4,9 226,59

0,8 0,93 5,6 253,89

0,9 0,98 6,3 267,54

1,0 1,00 7,0 273,00

1,1 0,99 7,7 270,27

1,2 0,95 8,4 259,35

1,3 0,91 9,1 248,43

1,4 0,85 9,8 232,05

1,5 0,79 10,5 215,67

1,6 0,73 11,2 199,29

1,7 0,66 11,9 180,18

1,8 0,60 12,6 163,80

1,9 0,55 13,3 150,15

2,0 0,49 14,0 133,77

2,2 0,40 15,4 109,20

2,4 0,32 16,8 87,36

2,6 0,25 18,2 68,25

2,8 0,19 19,6 51,87

3,0 0,15 21,0 40,95

3,5 0,079 24,5 21,57

4,0 0,042 28,0 11,47

5,0 0,011 35,0 3,00

6,0 0,003 42,0 0,82

8,0 0,00 56,0 0,00

По графам 3 и 4 таблицы 5.1 строим расчетный гидрограф стока воды

весеннего половодья р. Ельша – с. Козеевщина, где указываем значение

сут

max

=273Eм

/с , рисунок 5.1.

Определение трансформации паводкового стока водохранилищем

Все методы расчета трансформации паводкового стока основаны на

интегрировании уравнения водного баланса водохранилища. Для этого

необходимо иметь расчетный гидрограф притока и заданный тип сбросных

сооружений.

В качестве сбросного сооружения принимаем водослив с отметкой порога

на НПУ равной 159,0 м.

Расход воды через водослив практического профиля определяем по

формуле:

Bhg2mq

1,5



, (5.11)

где В – ширина водосливного фронта, м;

h – напор над гребнем водослива;

m – коэффициент расхода водослива.

Расчет производим графоаналитическим методом.

Метод заключается в решении уравнения водного баланса водохранилища

и конечных разностях, преобразованного к виду

 

ΔtqΔtq0,5VΔtQΔtq0,5V

11122



(5.12)

Для решения данного уравнения необходимо построение

вспомогательного графика

 

Δtq0,5Vfq 

. При этом расчетный интервал

времени

t

1сут.=0,0864 млн.сек. Для определения координат графика

составляем таблицу 5.2, а для построения кривой сбросных расходов – таблицу

5.3.

Уточненное значение слоя форсировки рассчитываем по формуле:

max

Bg2m

















, (5.13)

где q

max

– максимальный сбросной расход, снятый с кривой сбросных расходов.

Форсированный подпорный уровень определяем по формуле:

hНПУФПУ 

(5.14)

Объем форсировки (регулирующий объем водохранилища) определяем как

разность объемов при ФПУ и НПУ:

(5.15)

НПУ=159,0 м, Q

=273 м

/с, m=0,46.

Задаваясь предварительно слоем форсировки h

=ФПУ–НПУ=1,5 м,

определяем ориентировочное значение ширины водосливного фронта:

м9,72

5,19,8120,46

273

hg2m

5.11,5

5%max











В связи с тем, что регулирующая емкость водохранилища уменьшает

max5%

расчетное значение В уменьшают на 10...15%, и принимаем равным

65,5Eм.

Сбросной расход определяется по формуле :

1,51,51,5

h7,133h6,659,8120,46Bhg2mq 

Для определения координат графика составляем таблицу 5.2.

Таблица 5.2 Расчет координат вспомогательного графика зависимости

сбросных расходов от объема воды в водохранилище

Н, м h

, м q, м

/c V

, млн. м

V=V

-V

нпу

млн. м

0,5·q·∆t,

млн. м

V+0,5·q·∆t,

млн. м

1 2 3 4 5 6 7

НПУ=159,0 0,0 0,0 116,82 0,00 0,00 0,00

159,5 0,5 47,3 118,10 1,28 4,09 5,37

160,0 1,0 133,7 120,19 3,37 11,55 14,92

160,5 1,5 245,6 123,20 6,38 21,22 27,60

По таблице 5.2 (графы 3 и 7) строиться кривая q = f(V+0,5q∆t) (рисунок

5.2). Для построения кривой сбросных расходов составляем таблицу 5.3.

Таблица 5.3 Расчет трансформации половодья р. Ельша – с. Козеевщина

Интервал

Δt,

млн. с

, м

/с Q

, м

/сE

½( Q

к),

/сE

q, м

/сEE

q·∆t,

млн.м

1 2 3 4 5 6 7 8

1 0,1728 0,0 16,0 8,0 0,0 0,00 1,38

2 0,1728 16,0 160,0 88,0 12,0 2,07 14,51

3 0,1728 160,0 259,0 209,5 127,5 22,03 28,68

4 0,1728 259,0 270,0 264,5 256,5 44,32 30,06

5 0,1728 270,0 226,8 248,4 268,5 46,40 26,58

6 0,1728 226,8 174,6 200,7 237,7 41,07 20,19

7 0,1728 174,6 133,8 154,2 181,5 31,36 15,47

8 0,1728 133,8 100,2 117,0 138,2 23,88 11,81

9 0,1728 100,2 72,1 86,2 105,1 18,16 8,54

10 0,1728 72,1 47,8 59,9 76,5 13,22 5,67

нпуфпуф

VVV 

11 0,1728 47,8 34,0 40,9 51,3 8,86 3,88

12 0,1728 34,0 24,0 29,0 34,5 5,96 2,93

13 0,1728 24,0 16,8 20,4 27,2 4,70 1,76

14 0,1728 16,8 11,7 14,3 16,5 2,85 1,38

15 0,1728 11,7 6,6 9,2 12,0 2,07 0,90

16 0,1728 6,6 4,2 5,4 7,6 1,31 0,52

17 0,1728 4,2 2,8 3,5 4,2 0,73 0,39

По данным таблицы 5.3 (графа 6) строим кривую расходов (рисунок 5.3).

Рассчитываем уточненное значение слоя форсировки по формуле:

м59,1

6,6581,9246,0

5,268

Bg2m

max



































Определяем форсированный подпорный уровень:



ФПУ=159,0+1,59=160,59 м

Объем форсировки вычисляем по формуле:

нпуфпуф

.78,1168,123VVV ммлн

Заключение

В данной курсовой работе определили норму годового стока при наличии

и недостаточности данных гидрометрических наблюдений на р. Ельша – с.

Козеевщина с рекой-аналогом Зап. Двина – г. Витебск, получили норму

годового стока

= 10,2 м

/с, также рассчитали внутригодовое распределение

стока на р. Ельша – с. Козеевщина (для маловодного года P=90%). Определили

статические параметры с вариационного стокового ряда двумя методами и

величина годового стока с заданной обеспеченностью Р=90% (принято методу

моментов) Q

90%

=6,55 м

/с. Мёртвый объём водохранилища составляет

.2,1 ммлнV

УМО



, отметка



УМО =110,5 м, потери воды на фильтрацию 0,5

% в месяц при хороших условиях и испарение Z

доп

=137,5 мм, полезный объём

водохранилища V

плз

=116,82 млн. м

и отметка



НПУ=159,0 м. Нашли

значение максимального среднесуточного расхода

сут

max

=273 м

/с,

продолжительность подъема весеннего половодья t

=7 сут, а также определили

отметку



ФПУ=160,59 м, объем при ФПУ=123,8 млн. м

и объем форсировки

=7 млн. м

Построили графики связи средних годовых расходов воды и кривые

распределения годового стока, гидрограф весеннего половодья, характеристики

водохранилища и кривую сбросных расходов для р. Ельша – с. Козеевщина.

Список использованной литературы:

1. Инженерная гидрология и регулирование стока: методические указания /

УО БрГТУ; сост. А. А. Волчек и др. – Брест, 2008. – 67 с.

2. Пособие к строительным нормам и правилам. П1-98 к СНиП 2.01.14-83

Определение расчетных гидрологических характеристик. – Минск: РУП

«Минсктиппроект», 2000. – 174 с.

Курсовой проект - Водохранилище сезонно-годичного регулирования на р. Ельша - с. Козеевщина (Вар.1)

Подождите немного. Документ загружается.