double arrow

Указания к решению задачи


Потери воды на испарение и фильтрацию из проектируемого водохранилища оцениваются в зависимости от климатических и гидрогеологических условий его территории.

Среднемесячные объемы потерь воды на испарение в теплый (безледоставный) период определяются в виде произведения средней за расчетный период площади водной поверхности водохранилища на слой испарении с воды, который в условиях Северо-Запада и Центра Европейской части РФ изменяется от 10 … 20 мм в позднеосенние месяцы (IХ – ХI) до 50…150 мм – в поздневесенние и летние (IV-VIII).

Данные по внутригодовому распределению слоя испарения с воды приводятся в ТСН или в территориальных Справочниках по ресурсам поверхностных вод. Годовой объем потерь воды на испарение находится путем суммирования среднемесячных объемов воды, испарившейся из водохранилища.

Приближенная оценка годового объем потерь воды на испарение с водной поверхности водохранилища производится по формуле:

Uи = (ωумо + ωпол) * hи / 2,(21)

где - ωумо , ωпол - площади зеркала воды в водохранилище при УМО и НПУ соответственно (м2); устанавливаются по кривой ω = f (H) на рисунке рис.3;

hи - годовой слой испарения с водной поверхности (м); принимается по данным, помещенным в ТСН или в территориальных Справочниках по ресурсам поверхностных вод.

Для условий Северо-Запада и Центра Европейской части РФ величина hи изменяется от 0,30 м в Мурманской области до 0,5 м в Ленинградской и до 0,70 м в Рязанской областях.

Приближенная норма потерь воды на фильтрацию воды в ложе, берега и плотину водохранилища составляет в среднем за год Кф = 5…10, 10…20 и 20…40% и более (по Я.Ф. Плешкову) от среднего объема водохранилища соответственно для слабопроницаемых, средних и хорошо проницаемых пород, слагающих ложе и берега водохранилища:

Uф = (Wумо + Wпол) * Кф /(2 * 100),(22)

где Wумо , Wпол – объемы воды в водохранилище при УМО и НПУ соответственно (м3); определяются расчетом (см. задачу 3);

Кф – относительные потери на фильтрацию, %.

Суммарный объем годовых потерь воды из водохранилища на испарение и фильтрацию будет равен:

Uсум = Uи + Uф(23)

Коэффициент потерь по отношению к водоотдаче (нетто) определяется по формуле:

Кб = 1 + (Uсум / 31,54 * 106 * Uн) (24)

где Uн – полезная водоотдача (нетто), м3.

При сравнении полученного расчетом коэффициента потерь с приближенно принятым ранее (задача 2) в расчетах полного водопотребления (брутто) Кб = 1,07, устанавливают величину их расхождения. Если она значительная (более 10%), то необходимо провести повторный расчет полезного и полного объемов водохранилища.

Для расчета максимальных сбросных расходовводы из водохранилища в периоды пропуска половодья и паводков через водослив в гребне плотины при массовом проектировании сооружений и на предпроектных этапах применяется приближенный метод Д. И. Кочерина. Он применим для одиночного водослива без затворов. Причем отметка гребня водослива должна совпадать с НПУ, а водохранилище к началу половодья (паводка) - заполнено до НПУ. Для более точных расчетов необходимо учесть реальную форму гидрографа стока, конструктивные особенности водосбросных сооружений, потери воды на испарение и фильтрацию в период сброса воды из водохранилища.

В соответствии с методом Д. И. Кочерина максимальные сбросные расходы воды для нормальных и чрезвычайных условий эксплуатации водохранилищного узла определяются по формуле:

Qсбр = βв * Qр% * (1 - Wрег/ Wр%),(25)

где βв – коэффициент, учитывающий форму гидрографа стока; принимается для треугольной формы равным 1, трапецеидальной – 1,2, параболической (по Д. Л. Соколовскому) – 0,85;

Qр% - максимальный расход весеннего половодья или дождевого паводка расчетной обеспеченности, м3/с;

Wр% - объем стока воды в водохранилище за половодье или дождевой паводок расчетной обеспеченности, млн. м3);

Wрег - регулирующий объем водохранилища, млн. м3.

Величина Wрег находится по формуле:

Wрег = Wфпу - Wпол , (26)

где Wфпу, Wпол – объемы воды в водохранилище при отметках ФПУ и НПУ соответственно (млн. м3); определяются по топографической кривой W = f (H).

Пример

Исходные данные:

Результаты расчетов, приведенные в задачах 5 и 6.

Годовой слой испарения воды из водохранилища hи = 0,55 м (определен по данным территориального Справочника «Ресурсы поверхностных вод»).

Дно и берега водохранилища сложены слабопроницаемыми грунтами (средние и тяжелые суглинки).

Форма расчетного гидрографа максимального стока принята треугольной.

1. Приближенную оценку годового объема потерь воды на испарение с водной поверхности водохранилища произведем по формуле (21), в которой ωумо , ωпол - площади зеркала воды в водохранилище при УМО и НПУ соответственно (м2) установим по кривой ω = f (H) на рисунке (прил.5):

ωумо = 0,40 млн. м2, ωпол = 2,75 млн. м2.

hи - годовой слой испарения с водной поверхности (м); принимаем по данным территориального Справочника «Ресурсам поверхностных вод» равным 0,55 м.

Uи = (ωумо + ωпол ) * hи / 2 =

= (0,40 * 106 + 2,75 * 106) * 0,55/ 2 = 0,87 млн.м3.

2. Определим величину потерь воды на фильтрацию в дно, берега и плотину водохранилища по формуле (22), в которой объемы воды в водохранилище при УМО и НПУ составляют: Wумо = 0,80 млн.м3, Wпол = 7,8 млн.м3 (см. задачу 7).

Относительные потери на фильтрацию приняты приближенно по Я.Ф.Плешкову для слабопроницаемых грунтов равными Кф = 10% от среднего объема воды в водохранилище.

Тогда:

Uф = (Wумо + Wпол) * Кф / (2 * 100) =

= (0,80 * 106 + 7,8 * 106) * 10 / (2 * 100) = 0,43 млн.м3.

3. Суммарный объем годовых потерь воды из водохранилище на испарение и фильтрацию равен:

Uсум = Uи + Uф = 0,87 * 106 + 0,43 * 106 = 1,30 млн. м3.

Коэффициент потерь по отношению к водоотдаче (нетто) составит:

Кб = 1 + (Uсум / 31,54 * 106 * Uн) =

= 1 + (1,30 * 106 / 31,54 * 106 * 0,82) = 1,05.

При сравнении полученного коэффициента потерь с приближенно принятым в расчетах полного водопотребления (брутто) Кб = 1,07 отметим их небольшое расхождение (менее 2%). Если бы оно было более значительным, то необходимо было бы провести повторный расчет полезного и полного объемов водохранилища (задача 6).

4. Определим в соответствии с методом Д. И. Кочерина, максимальные сбросные расходы воды для нормальных и чрезвычайных условий эксплуатации водохранилищного узла по формуле (25), в которой коэффициент, учитывающий форму гидрографа стока, принимается для треугольной формы равным βв = 1.

Максимальные расходы и объемы весеннего половодья и дождевого паводка расчетной обеспеченности принимаем по результатам расчетов задачи 5:

а) весеннее половодье:

Q2% = 77.6 м3/с, Q0.5% =87.3 м3/с.

W2% = 81.5 млн.м3, W0.5% = 89.9 млн.м3.

б) дождевой паводок:

Qс2% = 37,9 м3/с, Qс0.5% =55,4 м3/с.

Wл2% = 20,7 млн.м3, Wл0.5% = 30,2 млн.м3.

Величину Wрег находим по формуле (26), в которой

Wфпу, Wпол – объемы воды в водохранилище при отметках ФПУ и НПУ соответственно (млн.м3); определим по топографической кривой W = f (H).

Wфпу = 14,0 млн.м3, Wпол = 7,8 млн.м3.

Wрег = Wфпу - Wпол = 14,0 – 7,8 = 6,2 млн.м3.

Тогда, величины сбросных расходов воды для нормальных (р=2%) и чрезвычайных (р=0,5%) условий эксплуатации водохранилищного узла составят:

а) весеннее половодье

Qсбр = βв * Q2% * (1 - Wрег/ W2%) =

= 1,0 * 77,6 * (1 – 6,2 / 81,5) = 71,7 м3/с (нормальные).

Qсбр = βв * Q0,5% * (1 - Wрег/ W0,5%) =

= 1,0 * 87,3 * (1 – 6,2 / 89,9) = 81,3 м3/с (чрезвычайные).

б) дождевой паводок

Qсбр = βв * Qс2% * (1 - Wрег/ Wл2%) =

= 1,0 * 37,9 * (1 – 6,2 / 20,7) = 26,5 м3/с (нормальные).

Qсбр = βв * Qс0,5% * (1 - Wрег/ Wл0,5%) =

= 1,0 * 55,4 * (1 – 6,2 / 30,2) = 44,3 м3/с (чрезвычайные).

Литература

1. СП 33-101-2003. Определение основных расчетных гидрологических характеристик. Госстрой России. М., 2004.

2. Пособие по определению расчетных гидрологических характеристик». - Л., Гидрометеоиздат, 1984.

3. Ресурсы поверхностных вод СССР. Ч. 1-2. Л., Гидрометеоиздат, 1972-75.

4. Железняков Г.В. и др. Гидрология, гидрометрия и регулирование стока. – М., Колос, 1984.

5. Гидрология и гидротехнические сооружения: Уч. для Вузов / Г.Н. Смирнов и др. М., Высш. шк., 1988.

6. СП 11-103-97. Инженерно-гидрометеорологические изыскания. Госстрой России. М., 1998.

7. СНиП 2.04.03 - 85. Канализация. Наружные сети и сооружения. М., 1986.

8. СНиП 2.04.02-84. Водоснабжение. Наружные сети и сооружения. М., 1986.

9. Андреев О.В. и др. Русловые и гидравлические расчеты при проектировании переходов через водотоки. Уч. пособие. М., 1989.

10. Копыленко В.А., Переселенкова И.Г. Проектирование мостового перехода на пересечении реки трассой железной дороги. Уч. пособие для Вузов ж.-д. трансп./Под ред. В.А. Копыленко.- М.: Маршрут, 2004.


Приложение 1

Варианты заданий к задачам 1…3.

Ряды максимальных расходов Qi , м3

Год Вариант
Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       

Продолжение прил. 1

Год Вариант
Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       

Продолжение прил. 1

Год Вариант
Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       

Продолжение прил. 1

Год Вариант
Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       

Продолжение прил. 1

Год Вариант
Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       

Продолжение прил. 1

Год Вариант
Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       
       

Продолжение прил. 1

Год Вариант
 
Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3 Река А, xi м3 Река В, уi, м3    
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
         
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

Приложение 2

Варианты к задаче 4

Исходные данные для расчетов максимального стока

при отсутствии данных гидрометрических наблюдений

№№ варианта F, км2 Fm, км2 f л, % fб, % L, км I Р, %
      0,5 0,7 1,0 1,2 2,0 2,3 4,0 4,1 9,0 8,7 3,5 6,7 0,9     8,0   1,5 1,5 1,5 2,0 2,0 2,0 2,5 2,5 8,5 6,8 6,8 7,5 4,8 8,2 1,8 5,6 3,1   0,1 0,1 0,1 0,1 0,05 0,05 0,05 0,05 0,01 0,007 0,005 0,001 0,008 0,03 0,03 0,03 0,001 0,001 0,005 0,02 0,005 0,08 0,1 0,07 0,1     0,5 0,5 0,5 0,5 0,5

Приложение 3

Клетчатка вероятности, спрямляющая кривые обеспеченности при Сs = 2 Сv


Приложение 4


Сейчас читают про: