Гідрологічні та водогосподарські розрахунки (стр. 3 из 4)

Гістограму будую таким чином. Після всіх розрахунків і заповнення таблиці 5 на міліметровому папері в обраному масштабі по осі ординат відкладаю нижні границі інтервалів ДQ_i, а по осі абсцис – відносні частоти m_i. В результаті одержую сім’ю з’єднаних прямокутників. Це і є ступеневий графік розподілу, або гістограма.

На цьому ж графіку за даними кінцевої графи табл.5 креслю також емпіричну криву забезпеченості середньорічних витрат води. Накопичені відносні частоти Уm_i відповідають нижнім границям інтервалів.

3. Регулювання стоку

Основним завданням регулювання стоку є комплексна акумуляція вод весняного або зливового стоку для потреб водопостачання, зрошення, рибальства та інших галузей народного господарства.

Є різні способи регулювання. Найчастіше застосовується сезонне регулювання, коли надлишкова вода весняної повені або літньо-осінього паводка затримується за допомогою водосховища або ставка (водосховище об’ємом до 1 млн.м^3), а потім витрачається влітній період на різні цілі.

Для визначення об’ємів будівельних робіт і забезпечення потреб користувачів у воді виконуються водогосподарські розрахунки. Починаються вони з розрахунків притоку води до водосховища.

3.1 Визначення місця розташування і притоку воді до водосховища

Водосховище треба розташувати так, щоб при значній його місткості вартість будівництва була мінімальною. Крім того, як можна менше затоплювались орні землі, береги водосховища повинні бути стійкими, вода з населених пунктів, цвинтарів, скотомогильників не потрапляла б в водосховище. Так як водосховище утворюється затриманням води за допомогою греблі, то вона повинна розташовуватися в найбільш звуженої частині русла річки. Крім того важливо мати також більшу водозбірну площу, від якої залежить об’єм притоку. Об’єм притоку можу бути визначений за формулою:

QT

V = --------- м³ (16)

1000

де Q – норма стоку, м³/с; Т – кількість секунд в році.

=315360000м.

Так, як V = f(F) то від розташування греблі по довжині русла річки та від місця розташування водосховища залежить забезпеченість водою всіх потреб користувачів.

3.2 Складові частини водосховища

Кожне водосховище складається з трьох частин. Починаючи з низу вони розташовуються в такому порядку: мертвий, корисний і форсований об’єми.

3.2.1 Мертвий об’єм

Мертвий об’єм (V_МО) це, в основному, місткість для розташування мулу. Він протягом тривалого періоду (50-100 років) замулюється повністю. Тому в водогосподарських розрахунках він не враховується, а всі водозабірні і водоскидні споруди розташовуються вище горизонту МО.

Виходячи з такого положення, мертвий об’єм слід визначати за формулою Є.О.Замаріна, яка дозволяє вирахувати кількість мулу (W_мо), який надійде з водозбірної площі за певний період часу (50 – 100 років)

= = 64248109 (17)

Де J – уклон річки; V – річної об’єм притоку до водосховища, м³; Т – 100-річний період експлуатації водосховища (100 років – це Т = 1); а і в – коефіцієнти, які залежать від площі і еродованості басейну (табл.6, 7); с – коефіцієнт, який залежить від ступеню зарегулювання стоку (табл.8); г – питома вага мулу, що відклався в МО, т/м³ – цей параметр визначається за допомогою формули (18) і таблиці 9.

А

г = ______ + С Т + В (18)

L

г

Де L – відсоток органічних речовин у відкладаннях мулу (5-20%).

Корисний об’єм (КО) представляє собою об’єм всіх витрат, за винятком санітарної витрати. Корисний об’єм розташовується вище мертвого об’єму V_МО. Цей об’єм протягом року змінюється від нуля до V_КО. Тобто, водосховище то наповнюється, то випорожнюється.

Значення коефіцієнта а

Характеристика схилів і прилеглої частини басейну	Суглинок, ліс	Глина	Пісок
Річка з широкою заболоченою заплавою, плоска рівнина	1	0,7	0,5
Схили, зарослі лісом і чагарником, задерновані	3	2	1
Те ж, схили круті	6	5	4
Схили пологі, відкрити, розорані	10	8	6
Схили круті, розорані	15	13	10

Значення коефіцієнта в

Характеристика схилів і прилеглої частини басейну	Суглинок	Глина	Пісок
Відсутність глибинної ерозії	1	1	1
Вибої, канави, вимоїни	2	1,5	1,2
Слабо розгалужені яри з неглибоким заляганням базису ерозії	6	4	2,5

Значення коефіцієнта с

Ступень зарегулювання стоку	Значення коефіцієнта с
0	1
0,1	0,85
0,1 –0,2	0,75
0,2 - 0,3	0,50
0,3 – 0,4	0,40
0,5	0,30

Значення параметрів А, В, С

Найменування грунтів	А	В	С
Піщані	2,30	0,25	0,0020
Суглинки і леси	2,00	0,45	0,0070
Глинисті важкі	2,25	0,35	0,0041

Після визначення об’єму припливу мулу треба розташувати його в чаші водосховища. Порядок розміщення слідуючий. Спочатку в ніжній частині водосховища в найбільш звуженої частині перпендикулярно напрямку потоку в річці проводиться ось греблі. Починаючи з самої ніжний горизонталі, розташованої вище осі, виконується розрахунок об’ємів прострів між двома cусідніми горизонталями за формулою

F₁ + F₂

V₀ = Дh, м (19)

2

де F₁ іF₂ – площі оконтурені горизонталями і віссю греблі,м²; Дh – відстань по висоті між двома розрахунковими горизонталями.

Ураховуючи, що між нижньою горизонталлю і ложем водосховища залишається ще невеличкий простір, то Дh в даному випадку можна прийняти 0,5 – 1,5 м і при визначенні об’єму V₀ за формулою (19) F₁ слід прийняти рівною нулю.

Після додавання V₀ i V₁ ця сума повинна дорівнювати або бути більша, ніж W_МО.

У випадку (V₀ + V₁) < Wмо, рахується об’єм між вище розташованими горизонталями і додається до суши V₀ + V₁ + V₂ і так до тих пір, поки не буде рівнятися

V₀ + V₁ + … V_i =W_мо

Ця верхня горизонталь є верхом мертвого об’єму (ДСМП) і низом корисного.

L=15%

F₁ = 37 * 2500 = 92500 м²

V₁ = 46250 м³

F₂ = 96 * 2500 = 240000 м²

V₂ = 92500 + 240000 = 332500 м²

V_{1 +} V_{2 =} 46250 + 332500 = 378750 м³

V₃ = 240000 + 46250 + 702500

V_{1 +} V₂₊ V₃ = 702500 + 378750 = 1081250 м³

= 135 * 2500 = 337500 м²

= (240000 + 337500) / 2 = 577500/2 = 288750 м³

V_{1 +} V₂₊

= 378750 + 288750 м³ = 667500 м³

3.2.2 Корисний об’єм

Корисний об’єм призначається для того, щоб забезпечити усі витрати води з водосховища на господарські цілі. Крім господарських витрат є ще витрати на випаровування з дзеркала води і фільтрацію крізь дно, берега і греблю водосховища.

Найперше – це забезпечення потреб водокористувачів. В нашому випадку це водопостачання тваринницької ферми і подача води на зрошення сільськогосподарських культур. Розрахунок виконується за формулою:

V_г = q^ґN + M F_зр, м³ (20)

Де q' – норма водопостачання, м³/сут; N – поголов’я тварин на фермі, шт; М – зрошувальна норма, м³/га; F_зр – поливна площа, га.

V_г= 0,065 * 2900 * 365 + 850 * 150 = 188,5 * 365 + 127500 = 68802,5 + 127500 = 196302,5

Друга стаття витрат – це випаровування води з поверхні водосховища. Як відомо, в Лісостепній і Поліської зонах України середньорічна величина випаровування з відкритої водної поверхні дорівнює d = (6000-8000) м³/га. Для визначення всього об’єму випаровування слід помножити цю величину на площу дзеркала води водосховища (F_дзер.) тобто

V_в = d F_дзер. (21)

Де V_в - об’єм води, що випаровується з 1 га, м³; F_дзер. – площа дзеркала води у водосховищі (км²), яка визначається шляхом наближення і розподілу еліптичної поверхні дзеркала до простіших геометричних фігур, обчислення їх площ з послідуючим додаванням. За розрахункову горизонталь приймається горизонталь, яка розташована від ∆ РМО на відстані 4-6 м.

V_в = 6000 * 131,5 га = 789000 м³

F_дзер = 526 *2500 = 1315000 м²

Третя стаття – це фільтрація води крізь дно. Об’єм витрат води на фільтрацію (V₃) в декілька разів перевищує втрати води на випаровування. Абсолютна величина втрат води на фільтрацію залежить від гідрологічних умов і середньої місткості самого водосховища. При добрих гідрогеологічних умовах коли ложе і укоси водосховища складаються з глинистих або важкосуглинкових грунтів втрати становлять 5-10% від його місткості; при несприятливих умовах, тобто коли ложе і укоси представлені піщаними грунтами, то втрати сягають 30-40% від місткості водосховища. Місткість чаші водосховища орієнтовано можна визначати за формулою