Указания к решению задачи

Гидрографы стока и водоотдачи из проектируемого водохранилища, т.е. хронологические графики изменения расходов воды (водоотдачи) необходимы для визуальной оценки необходимости регулирования речного стока.

Для построения гидрографов стока воды в реке за конкретные годы используются таблицы ежедневных расходов воды, опубликованные в Гидрологических ежегодниках Роскомгидромета. Эти таблицы составлены по данным систематических измерений уровня и расхода воды в реке с использованием кривой связи Q = Q(H). При недостаточности или отсутствии наблюдений используется метод компоновки, типовые расчетные таблицы или картограммы внутригодового распределения стока.

По оси абсцисс откладывается время (час, сутки, декада, месяц), ординат - расходы воды (л/с, м³/с). При водохозяйственных расчетах началу оси абсцисс соответствует начало водохозяйственного, а в иных случаях – календарного года. Точки, нанесенные в поле координат, соединяются плавной кривой, называемой гидрографом стока (рис. 1).

Рис.1 Гидрографы стока и водоотдачи (брутто) в маловодный водохозяйственный год

Аналогичным образом на этом же чертеже строится гидрограф водоотдачи из водохранилища.

В величину полной отдачи U_б (отдачи брутто) из водохранилища необходимо включить:

- полезное водопотребление (нетто) U_н: на коммунально-промышленные нужды, орошение сельскохозяйственных земель (U_в), обязательный санитарно-технический сток из водохранилища для обеспечения судоходства, рыбоводства, водозабора, рекреации и др. на реке ниже водохранилища (U_c);

- потери на испарение и фильтрацию воды в ложе, берега и плотину (U_ф).

Эти составляющие полной водоотдачи устанавливаются специальными расчетами в соответствии с требованиями водопользователей и водопотребителей, а также в зависимости от климатических и гидрогеологических условий территории водохранилища. Так, U_в определяется в соответствии с указаниями СНиП 2.04.02-84 (Водоснабжение. Наружные сети и сооружения), величина U_с принимается, исходя из условия обеспечения пропуска в нижний бьеф среднемесячного за лимитирующий меженный период расхода воды 95% обеспеченности, и т.д.

Для построения гидрографов используются данные табл. 1 (3 и 6 столбцы).

Типовые (расчетные) гидрографы стока, используемые в расчетах параметров ГТС, строятся по осредненным гидрографам реальных лет определенной водности. При этом их построение производится в относительных единицах стока (в долях от максимальных расходов воды) и времени (в долях от продолжительности половодья, паводка).

Для расчетов отверстий водопропускных сооружений допускается применять схематизацию гидрографов стока по геометрическим формам (треугольной, трапецевидной или параболической).

Интегральная кривая стока строится по накопленным на конец расчетных интервалов времени (час, сутки, декада, месяц) величинам объемов стока W_t (м³, тыс. м³, млн. м³). Вычисление суммарных объемов воды ведутся последовательно в таблице (табл. 1, столбец 5). Каждая ордината интегральной кривой стока представляет суммарный объем стока от начала водохозяйственного года до рассматриваемого момента времени (рис. 2).

При расчетах водохранилища графоаналитическим методо м на одном графике наряду с интегральной кривой стока строится интегральная кривая полной отдачи (водоотдачи брутто) из водохранилища.

Расчеты интегральной кривой водоотдачи производятся также как и кривой стока, путем последовательного суммирования величин объемов, приведенных в таблице (табл. 1, столбец 8).

V_п=7,0

Рис.2. Интегральные кривые стока и водоотдачи из водохранилища. 1 – кривая стока, 2 – кривая водоотдачи.

Необходимость устройства водохранилища и вид регулирования речного стока устанавливают визуально по гидрографам и интегральным кривым, а также по данным табл. 1.

Если водоотдача брутто в какой-либо период года превышает расход воды в реке в этот период, то необходимость устройства водохранилища очевидна.

При суммарном объеме стока за маловодный год расчетной обеспеченности W_p_% превышающем годовой объем водоотдачи из водохранилища U_б достаточно применить сезонное регулирование стока

При W_p_% < U_б необходимо устраивать водохранилище с многолетним регулированием стока воды.

Пример

Исходные данные:

Результаты расчетов гидрологических характеристик реки (см. задачу 5).

Типовое внутригодовое распределение стока воды.

Полезное водопотребление из водохранилища (нетто) с учетом санитарно-технических требований, необходимых попусков и водозабора в реке ниже водохранилища принимается для варианта расчета равным 0,84 м³/с;

1. Типовое внутригодовое распределение стока воды по месяцам расчетного маловодного года 95% обеспеченности (в долях от среднего расхода) приведено в табл. 1.

Определим среднемесячные расходы воды в расчетный год 95% обеспеченности в виде произведения «доли годового расхода» на средний расход 95% обеспеченности Q_95% = 1.59 м³/с.

По данным табл. 1 строим гидрограф стока воды в маловодный год 95% обеспеченности (рис. 1).

2. Определим величину полной отдачи (брутто) из водохранилища:

U_б = K_б * U_н = 1,07 * 0,84 = 0,90 м³/с, (15)

где U_н – полезное водопотребление из водохранилища (нетто); принимается для принятого варианта расчета равным 0,84 м³/с;

К_б – коэффициент, учитывающий потери воды из водохранилища на испарение и фильтрацию воды в ложе, берега и плотину; изменяется в пределах от 1,05 до 1,2. Принимаем в первом приближении равным 1,07 (см. задачу 4).

По данным табл. 1 строим гидрограф водоотдачи (рис. 1).

3. Вычислим объемы стока и водоотдачи по месяцам маловодного года 95% обеспеченности по формуле:

W_t = N * 86400 * Q_t * 10^-6, млн. м³ (16)

где N – продолжительность периода (месяц), сут;

Q_t –среднемесячный расход воды, м³/с (столбец 3).

4. Последовательно суммируем объемы стока и водоотдачи по месяцам года (табл. 1).

5. По данным табл. 1 строим на одном графике интегральные кривые стока и водоотдачи из водохранилища (рис. 2). Причем по оси абсцисс откладываем время, по оси ординат – суммарные объемы стока в млн. м³.

6. Из построенных графиков и данных табл. 1 следует, что расходы воды в реке в меженные периоды года меньше полной водоотдачи из водохранилища. Однако суммарный сток за год превышает годовой объем водоотдачи.

Таким образом, устанавливаем, что для рассматриваемого варианта расчетов необходимо устройство водохранилища с сезонным регулированием стока воды.

Таблица 1

Месяц	Доля годового расхода	Расход воды, м³/с	Объем стока, млн. м³	Сумма объемов стока, млн. м³	Водо- отдача (брутто) м³/с	О Объем отдачи, млн.м³	С Сумма О объемов отдачи, млн.м³

	5,0 2,9 0,9 0,5 0,4 0,5 0,6 0,4 0,3 0,2 0,15 0,3 5,0	7,95 4,61 1,43 0,8 0,64 0,8 0,95 0,64 0,48 0,32 0,24 0,48 7,95	20,60 12,35 3,71 2,14 1,71 2,07 2,54 1,66 1,28 1,10 0,58 1,28 20,60	20,60 32,95 36,66 38,80 40,51 42,58 45,12 46,78 48,06 49,16 49,74 51,02 71,62	0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90 0,90	2,33 2,41 2,33 2,41 2,41 2,33 2,41 2,33 2,41 2,41 2,18 2,41 2,33	2,33 4,74 7,07 9,48 11,89 14,22 16,63 18,96 21,37 23,78 25,96 28,37 30,70