Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования Республики Беларусь

Полоцкий государственный университет

Инженерно-технологический факультет

Кафедра трубопроводного транспорта, водоснабжения и гидравлики

Курсовой проект

На тему: «Водохранилище сезонного регулирования»

По дисциплине: «Гидрология и регулирование стоков»

Выполнила: Буякова В.А.

Проверила: Моняк Т. М.

Новополоцк 2015 г.



Оглавление

Введение

1. Построение эмпирической кривой обеспеченности (кривой распределения ежегодных вероятностей превышения) годового стока реки и подбор сглаживающей ее аналитической кривой

2. Установление необходимости регулирования стока реки. Построение гидрографа среднемесячных расходов и потребления

2.1 Определение потребностей в воде, построение гидрографа потребления

2.2 Расчёт среднемесячных расходов воды, построение гидрографа притока

3. Определение параметров водохранилища годового регулирования

3.1 Расчет и построение морфометрических (батиграфических) кривых водохранилища

3.2 Расчет полезного объёма водохранилища таблично-цифровым способом без учёта потерь воды

3.3 Расчет заиления и мёртвого объёма водохранилища

4. Расчёт сезонного регулирования стока с учётом потерь воды. Построение графика работы водохранилища

4.1 Расчет потерь воды из водохранилища

4.1.1 Потери на испарение

4.1.2 Потери на фильтрацию

4.1.3 Потери на льдообразование

4.2 Расчет объема водохранилища с учетом потерь воды и построение графика его работы

Литература



Введение

В курсовой работе выполняется расчет двух задач из многих, рассматриваемых в курсе гидрологии. Первая относится к расчету обеспеченности гидрологических величин. Вторая состоит из комплекса водохозяйственных расчетов, которые выполняются для регулирования стока путем создания емкости водохранилища сезонного регулирования и определяются отметки верха при полном водохранилище.



1. Построение эмпирической кривой обеспеченности (кривой распределения ежегодных вероятностей превышения) годового стока реки и подбор сглаживающей ее аналитической кривой

Для построения эмпирической кривой обеспеченности заполняем таблицу 1.1. Для этого в графы 2 и 3 таблицы 1.1 заносим данные о средних значениях расходов воды за каждый год. В графе 4 размещаем значения годовых расходов (графа 3) в убывающем порядке. После заполнения графы, находим её сумму и записываем её внизу в графе 4. Далее определяем первый параметр данного ряда - его среднее значение за многолетний период:

,

где n - общее число членов ряда, т.е. n=30.

Таблица 1.1 - Расчет координат эмпирической кривой обеспеченности годового стока реки и исходных данных для определения статистики l₁₂₃

№	Календарный ряд	Убывающий ряд
	год	, м3/с	, м3/с	p=[m/(n+1)]?100%	Ki=Qгодi/	lgKi	KilgKi
1	2	3	4	5	6	7	8
1	1971	12,35	26,4	3,226	2,507	0,399	1,000
2	1972	6,2	19,2	6,452	1,823	0,261	0,476
3	1973	26,4	18,55	9,677	1,762	0,246	0,433
4	1974	19,2	16,7	12,903	1,586	0,200	0,317
5	1975	16,7	16,35	16,129	1,553	0,191	0,297
6	1976	16,35	14,95	19,355	1,420	0,152	0,216
7	1977	11,15	14,85	22,581	1,410	0,149	0,210
8	1978	4,57	13,6	25,806	1,292	0,111	0,143
9	1979	10,1	12,35	29,032	1,173	0,069	0,081
10	1980	11,65	12,1	32,258	1,149	0,06	0,069
11	1981	7,9	11,75	35,484	1,116	0,048	0,054
12	1982	12,1	11,65	38,710	1,106	0,044	0,049
13	1983	8,85	11,15	41,935	1,059	0,025	0,026
14	1984	4,87	10,35	45,161	0,983	-0,007	-0,007
15	1985	5,3	10,35	48,387	0,983	-0,007	-0,007
16	1986	14,95	10,1	51,613	0,959	-0,018	-0,017
17	1987	7,6	9,5	54,839	0,902	-0,045	-0,041
18	1988	5,75	8,85	58,065	0,840	-0,076	-0,064
19	1989	9,5	7,9	61,290	0,750	-0,125	-0,094
20	1990	4,61	7,6	64,516	0,722	-0,141	-0,102
21	1991	10,35	7,05	67,742	0,670	-0,174	-0,117
22	1992	4,57	6,2	70,968	0,589	-0,23	-0,135
23	1993	11,75	5,75	74,194	0,546	-0,263	-0,144
24	1994	14,85	5,3	77,419	0,503	-0,298	-0,150
25	1995	7,05	5,15	80,645	0,489	-0,311	-0,152
26	1996	18,55	4,87	83,871	0,462	-0,335	-0,155
27	1997	10,35	4,61	87,097	0,438	-0,359	-0,157
28	1998	3,62	4,57	90,323	0,434	-0,363	-0,158
29	1999	5,15	4,57	93,548	0,434	-0,363	-0,158
30	2000	13,6	3,62	96,774	0,344	-0,463	-0,159

Получаем среднее значение расхода за многолетний период:

м³/с

Далее находим модульные коэффициенты для каждого года:

, (2)

Q_годiберём из графы 4 для каждого года.

Получаем:

К₁=26,4/10,53=2,507

К₂=19,2/10,53=1,823

К₃=18,55/10,53=1,762

К₃₀=3,62/10,53=0,344

Записываем полученные значения в графу 6.При верном расчёте

.

Проверяем, расчёт выполнен, верно.

Обеспеченность рассматриваемого члена со значением K_i вычисляем по следующей формуле:

,

где m_i - номер члена K_i в убывающем ряду;

n - общее число членов ряда.

Рассчитываем:

p₁= [m₁/ (n+1)]*100% = [1/ (30+1)]*100% = 3,226

p₂= [m₂/ (n+1)]*100% = [2/ (30+1)]*100% = 6,452

p₃= [m₃/ (n+1)]*100% = [3/ (30+1)]*100% = 9,677

p₃₀ = [m₃₀/ (n+1)]*100% = [30/ (30+1)]*100% = 96,774

Заносим полученные значения p_i в графу 5.

В графу 7 записываем (логарифмируем значения графы 6). В графу 8 записывается выражение .

Далее строим эмпирическую кривую. Для этого по оси ординат откладываем значения K_i всех членов ряда (графа 6), на оси абсцисс значение обеспеченности р_i (графа 5). Получаем:



Рисунок 1.1 - Эмпирическая кривая обеспеченности

Для построения аналитической кривой обеспеченности два остальных ее параметра определяем методом наибольшего правдоподобия. Для этого вычисляем значения второй и третьей логарифмических статистик.

, (3)

Получаем:

, (4)

Получаем:

По номограмме для вычисления параметров трёхпараметрического гамма-распределения определяем значения параметров С_v и C_s, соответствующих нашим значениям.

Для нашего случая нам подходит номограмма, где C_v=0,40-0,60.

Проведя перпендикуляры, находим точку пересечения. Видим что она ближе всего к значению коэффициента вариации C_v = 0,53 и к прямой соотношения C_s=3C_v .

Рисунок 1.2 -Номограмма для вычисления параметров трёхпараметрического гамма-распределения.



Таблица 1.2 - Координаты аналитической кривой обеспеченности годового стока

Р,%	0.1	0.5	1	10	20	30	40	50	60	70	80	90	95	97	99
Кi	3,74	2,97	2,66	1,65	1,34	1,15	1,01	0,90	0,79	0,70	0,60	0,48	0,40	0,36	0,28

Далее строим аналитическую кривую. Для этого по оси ординат откладываем значения K_i всех членов ряда, на оси абсцисс значение обеспеченности р_i (данные из таблицы 1.2).

Получаем:

Рисунок 1.3 - Аналитическая кривая обеспеченности

Затем размещаем её на одном графике с эмпирической кривой.



Получаем:

Рисунок 1.4 - Кривые обеспеченности годового стока.



2. Установление необходимости регулирования стока реки. Построение гидрографа среднемесячных расходов и потребления

2.1 Определение потребностей в воде, построение гидрографа потребления

Исходные данные для установления потребностей в воде отражают суммарные потребности в воде для различных целей (технического водоснабжения, гидроэнергетики, регулирования водного режима мелиорируемых земель). Кроме того, проверяют достаточны ли утилитарные попуски в нижний бьеф для обеспечения требований охраны природы.

Исходные данные:

Вариант	45
Площадь, F,км2	2630
Межень	Летне-осенняя	M мин. мес.	0,53
		Cv л-о	0,95
		Cs л-о	2,53
	Зимняя	Mмин. мес.	1,18
		Cv л-о	0,87
		Cs л-о	1,74
Забор из верхнего бьефа	IV-X	1,59
	XI-III	и
Пропуск в нижний бьеф	IV-X	0,98
	XI-III	0,51

В условиях РБ необходимо, чтобы расходы воды в реках не опускались ниже минимально допустимых

(5)



где - минимальные среднемесячные расходы в году 95% -обеспеченности отдельно для летне-осеннего и летнего периодов:

(6)

где - модуль минимального месячного стока, л/(с км²).

Для определения модульного коэффициента К₉₅ используем соответствующую таблицу координат аналитических кривых обеспеченности при заданных С_v и С_sдля летне-осенней и зимней межени.

Для нашего случая получаем:

1 Летне-осенняя межень:

1) Находим соотношение C_s/C_v :

C_s/ С_v=2,53/0,95=2,66?3 отсюда следует, что С_s=3C_v

Далее находим K₉₅ при обеспеченности данной величины р_i=95% и С_v=0,95?1. Получаем К₉₅=0,129.

2) Находим минимальные среднемесячные расходы:

3) Находим минимальные среднемесячные расходы в году 95% -обеспеченности (используя ранее найденный в пункте 1 модульный коэффициент К₉₅):

4) Находим минимальные допустимые расходы в реке:

2 Зимняя межень:

1) Находим соотношение C_s/C_v:

C_s/ С_v=1,74/0,87=2 отсюда следует, что С_s=2C_v

Далее находим K₉₅ при обеспеченности данной величины р_i=95%и С_v=0,87?0,9. Получаем К₉₅=0,082.

2) Находим минимальные среднемесячные расходы:

3) Находим минимальные среднемесячные расходы в году 95% -обеспеченности (используя ранее найденный в пункте 1 модульный коэффициент К₉₅):

4) Находим минимальные допустимые расходы в реке:

Выполнив расчёты, заполняем таблицу 2.1.

В графу 1 заполняем нумерацию месяцев с I по XII. В графы 2 и 3 записываем значения расходов. В графу 4 записываем полученные значения минимальных допустимых расходов в реке Q_{мин. доп} равные 0,188 (январь-март, ноябрь, декабрь - месяцы зимней межени) и 0,135 (апрель-октябрь- месяцы летне-осенней межени). В графу 5 записываем большее из двух значений графы 3 и 4.Чтобы найти потребности в воде (графа 6) находим сумму расходов воды забираемое из верхнего бьефа и расчётный попуск в нижний бьеф, т.е. в графу 6 записываем суммарное значение графы 2 и графы 5.Чтобы заполнить графу 7 необходимо значение графы 6 умножить на продолжительность месяца в секундах. Продолжительность соответствующих месяцев:

31 день - 2,68 млн. с. (январь, март, май, июль, август, октябрь, декабрь)

30 дней - 2,59 млн. с. (апрель, июнь, сентябрь, ноябрь)

28 дней - 2,42 млн. с. (февраль).



Таблица 2.1-Определение потребностей воды

Месяцы	Утилитарные потребности в воде, Q, м3/с	Пропуск в н.б. для целей охраны природы, Q, м3/с	Расчётный пропуск в н.б., Q, м3/с	Суммарные потребности в воде
	Забор из верхнего бьефа	Пропуск в нижний бьеф.			Потребности, выраженные через расход, Q, м3/с	Потребности, выраженные через объём, U, млн. м3
1	2	3	4	5	6	7
I	0,82	0,51	0,188	0,51	1,33	3,56
II	0,82	0,51	0,188	0,51	1,33	3,22
III	0,82	0,51	0,188	0,51	1,33	3,56
IV	1,59	0,98	0,135	0,98	2,57	6,66
V	1,59	0,98	0,135	0,98	2,57	6,89
VI	1,59	0,98	0,135	0,98	2,57	6,66
VII	1,59	0,98	0,135	0,98	2,57	6,89
VIII	1,59	0,98	0,135	0,98	2,57	6,89
IX	1,59	0,98	0,135	0,98	2,57	6,66
X	1,59	0,98	0,135	0,98	2,57	6,89
XI	0,82	0,51	0,188	0,51	1,33	3,44
XII	0,82	0,51	0,188	0,51	1,33	3,56
	? U=64,88

2.2 Расчёт среднемесячных расходов воды, построение гидрографа притока

Пологая, что среди водопотребителей и водопользователей имеются принадлежащие к I категории надежности, в качестве расчетной принимаем приточность маловодного года 95%ой обеспеченности.

1. Находим средний расход для маловодного года 95% обеспеченности по формуле:

(7)



где К₉₅- модульный коэффициент 95% обеспеченности. Из ранее составленной таблицы 1.2 находим значение K_i для p_i=95,0, получаем K_i=0,40;

- среднее значение расхода за многолетний период (1).

Вычисляем:

2. Объем стока за расчетный маловодный год определяем по выражению

(8)

где 31,54продолжительность года, млн.с.

Получаем:

Сопоставление этой величины с суммарными потребностями в воде (таблица 2.1) показывают возможность обеспечения их водными ресурсами. Если суммарные потребности меньше стока расчетного маловодного года, то регулирование стока обеспечивают созданием водохранилища сезонного регулирования. Для построения гидрографа стока необходимо заполнить таблицу 2.2. Для заполнения гр.2 используем типовое внутригодовое распределение стока. В таблицу 2.2 переносим относительные значения месячного стока, w_i (в %), а затем абсолютные значения вычисляем по выражению:

(9)

Объём стока за месяц (гр.3) находим по формуле 9

Продолжительность соответствующих месяцев (гр.4): 31 день - 2,68 млн. с. (январь, март, май, июль, август, октябрь, декабрь)

30 дней - 2,59 млн. с. (апрель, июнь, сентябрь, ноябрь)

28 дней - 2,42 млн. с. (февраль).

Среднемесячный расход Q_{ср. мес} (гр. 5) определяем по формуле:

(10)

где t- продолжительность соответствующих месяцев, млн.с.

Таблица 2.2 - Средний расчётный расход воды в реке в маловодный год

Месяцы	Месячный сток от годового стока заданной обеспеченности wi,%	Объём стока за месяц, Wмес, млн. м3	Количество секунд в месяце, t, млн.с	Среднемесячный расход Qср. мес., м3/с
1	2	3	4	5
I	3,1	4,12	2,68	1,54
II	2,7	3,59	2,42	1,48
III	17,5	23,25	2,68	8,68
IV	49,0	65,10	2,59	25,14
V	5,0	6,64	2,68	2,48
VI	3,3	4,38	2,59	1,69
VII	2,2	2,92	2,68	1,09
VIII	1,9	2,52	2,68	0,94
IX	2,5	3,32	2,59	1,28
X	2,9	3,85	2,68	1,44
XI	5,7	7,57	2,59	2,92
XII	4,2	5,58	2,68	2,08
	Уwi=100%	УWмес=Wгод.95		УQcp.мес/12=50,75/12=4,23

По найденным данным таблиц 2.1(гр.6) и 2.2 (гр.5) строим гидрограф среднемесячных расходов потребления и притока (рисунок 1.5).

Также наносим линию среднего расхода Q_ср.год=УQ_cp.мес/12=50,75/12=4,23 м³/с.



Рисунок 1.5 - Гидрограф среднемесячных расходов притока и потребления



3. Определение параметров водохранилища годового регулирования

3.1 Расчет и построение морфометрических (батиграфических) кривых водохранилища

К основным морфометрическим характеристикам водохранилища относят батиграфические зависимости площади водной поверхности S и объема воды V в водохранилище от уровня H или глубины h в нем. Кривую=(H) называют кривой площадей водной поверхности водохранилища; кривую V=V(H) - кривой объемов водохранилища, а вместе - батиграфическими кривыми.

Последовательность заполнения таблицы 3.1- координаты кривых объемов и площадей водохранилища:

Для заполнения 1 и 2 граф используем данные варианта задания.

3 графу: вычисляем по формуле:

(11)

Высоту слоя между соседними горизонталями (графа 4) вычисляем по формуле:

(12)

Объем слоя (графа 5) находим по формуле:

(13)

Объем водохранилища (графа 6) для первой горизонтали: , а для последующих:

(14)



Таблица 3.1- Координаты кривых объемов и площадей водохранилища

Отметки уровня водохр. Н, м	Площадь зеркала, Щ·106, м2	Средняя площадь зеркала Щ·106, м2	Высота слоя, ДH, м	Объем слоя, ДV·106, м3	Объем водохранилища, V·106, м3
1	2	3	4	5	6
135,0	0				0
		1,51	2,5	3,78
137,5	4,53				3,78
		7,53	2,5	18,83
140,0	11,0				22,61
		14,4	2,5	36
142,5	18,1				58,61
		26,5	2,5	66,25
145,0	35,9				124,86
		57,56	2,5	143,9
147,5	82,4				268,76

По данным таблицы 3.1 строим кривые объемов и площадей водохранилища, (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 - Кривые объёмов и площадей водохранилища



3.2 Расчет полезного объёма водохранилища таблично-цифровым способом без учёта потерь воды

Балансовые расчеты водохранилищ таблично-цифровым способом широко распространены в практике водохозяйственного проектирования. Формы таблиц могут быть различны и отличаются главным образом последовательностью вычислений и способами учета потерь воды при регулировании стока. Для большей наглядности таблично-цифровые расчеты иллюстрируются графиками, характеризующими основные результаты работы. Основные достоинства таблично-цифровых расчетов - простота, наглядность, возможность проверок и применения ЭВМ.

Расчеты сведём в таблицу 3.2.

В графу 2 заносим значения объёма стока за месяц графа 3 таблицы 2.2. Далее в графу 3 заносим потребности в воде значения графы 7 табл. 2.1

Далее считаем значение избытка воды или дефицита по формуле

W=W_p-U. Если значение получилось положительным, записываем его в графу 4, отрицательным - в графу 5 без знака «-».

Для нашего случая получаем следующее:

W₁=4,12-3,56=0,56 млн. м³

W₂=3,59-3,22=0,37 млн. м³

W₁₂=5,58-3,56=2,02 млн. м³

Далее считаем полезный объём водохранилища. Он равен сумме значений дефицитов воды (сумма графы 5). В данном случае V_плз=17,25 м³.

Затем выбираем месяц, в конце которого можно полностью (до нуля) отдать воду в пределах полезного объёма. Это тот месяц, с которого начинается большой приток воды. В нашем случае им является март.

Графу 6 заполняем следующим образом:

1) Нам необходимо набрать воду в пределах полезного объёма. С марта (месяца с которого наблюдается большой приток воды) начинаем набирать воду, пока не наберём полезный объём равный 17,25 млн. м³.

2) Если полезный объём набран, а вода ещё прибывает, записываем значение излишек воды в графу 7 - холостой сброс.

3) Набрав воду в водохранилище соответствующую полезному объёму, в зависимости от необходимого количества воды потребителю (дефицит) по месяцам отдаём воду, т.е. от отдачи предыдущего месяца отнимаем значение дефицита.

4) В конце перед месяцем, с которого мы начали набирать воду, в графе 6 должен получиться 0.

Контролем правильности расчётов является выражение гр.2=гр.3+гр.7:

132,84=64,88+67,96.

Таблица 3.2 - Расчёт водохранилища без учёта потерь

Месяцы	Расчетный сток Wp,млн.м3	Потребности в воде (отдача), U, млн.м3	Избыток воды, Wизб	Дефицит воды, Wд	Отдача воды в пределах полезного объема в конце месяца, U, млн.м3	Холостой сброс, Vсб, млн.м3
1	2	3	4	5	6	7
1	4,12	3,56	0,56		6,71
2	3,59	3,22	0,37		7,08
3	23,25	3,56	19,69		17,25	9,52
4	65,10	6,66	58,44		17,25	58,44
5	6,64	6,89		0,25	17
6	4,38	6,66		2,28	14,72
7	2,92	6,89		3,97	10,75
8	2,52	6,89		4,37	6,38
9	3,32	6,66		3,34	3,04
10	3,85	6,89		3,04	0
11	7,57	3,44	4,13		4,13
12	5,58	3,56	2,02		6,15
	? = 132,84	? =64,88		? = 17,25		? = 67,96

3.3 Расчет заиления и мёртвого объёма водохранилища

Процесс отложения наносов в водохранилище называется заилением. При расчётах заиления задаются сроком службы водохранилища t_сл - время, в течение которого наносами заполняется мёртвый объём или большая его часть, но при этом обеспечивается необходимая подача воды потребителям из регулирующей ёмкости.

Среднемноголетний объём наносов V_н реки, впадающей в водохранилище, в общем виде можно представить как сумму объёмов взвешенных V_взв и влекомых (донных) V_вл наносов.

Расчёт ведём в следующем порядке:

1. Определяем средний расход взвешенных наносов R_н по формуле:

где =10,53 (см. п. 1.1);

-- среднемноголетняя мутность воды, принимаемая 250 г/м³;

= (250*10,53) /1000=2,633 кг/с.

2. Определяем среднемноголетний объём за год взвешенных наносов по зависимости:

где - плотность отложений из взвешенных наносов, которую мы принимаем равной 1200кг/м³_;

V_{взв. год}=(31,54*2,633)/1200=0,0692 млн.м³

3. Определяем объём взвешенных наносов заполняющих ложе водохранилища за t_сл лет по зависимости:



где t_сл для водохранилищ, сооружаемых для целей водоснабжения принимают 50 лет.

д - транзитная часть взвешенных наносов, выносимых в нижний бьеф, принимается в пределах 0,25-0,35, в данной курсовой работе берём 0,3.

V_взв=0,0692*(1-0,3)*50=2,42 млн. м³

4. Определяем объём влекомых по дну наносов, заполняющих ложе водохранилища за t_сл лет по зависимости:

где в - отношение массы влекомых наносов к массе взвешенных наносов. Принимается в пределах 0,05-0,1, в данной курсовой работе берём 0,07;

с_вл - плотность влекомых наносов. Принимается в пределах 1400-1700 кг/м³, в данной курсовой работе берём 1500кг/м³.

V_вл =31,54*2,633*0,07/1500=0,0039 млн.м³

5. Определяем объём водохранилища, занимаемый взвешенными и влекомыми наносами:

V_н=V_взв.+V_вл=2,42+0,0039 =2,4239 млн. м³

Принимаем из условия заиления водохранилища мёртвый объём V_мо=V_н.

V_мо=2,4239 млн. м³

6. Исходя из санитарно-технических требований и с учётом опыта эксплуатации водоёмов в РБ, мёртвый объём должен быть не менее 0,3V_плз.

V_мо0,3V_плзмлн. м.³



Т.к. V_м.о. по условию заиления меньше V_м.о. по санитарно-техническим требованиям, то окончательно принимаем большее значение.

V_м.о. =млн. м³

V_полн.=V_м.о+V_плз=5,2+17,25=22,45 млн. м³

Зная значения полного и мёртвого объёмов, по батиграфическим кривым (см. 3.2) определяем соответствующие полному объёму V_нпу и мёртвому объёму V_мо уровни: НПУ - нормальный подпорный уровень и УМО - уровень мёртвого объёма и площади зеркала водохранилища, соответствующие этим уровням: Щ_нпу и Щ_умо.

Для этого с оси объёмов (V) поднимаем вверх прямую до пересечения с кривой зависимости V, далее опускаем перпендикуляр на ось H и определяем высоту, затем продлеваем этот перпендикуляр в другую сторону до пересечения с кривой зависимости Щ. От получившейся точки опускаем перпендикуляр до оси площадей (Щ). Таким образом:

Н_нпу= 140,1 м.

Н_умо=137,7 м

Щ_нпу=11,8 км²

Щ_умо= 5,5 км²



4. Расчёт сезонного регулирования стока с учётом потерь воды. Построение графика работы водохранилища

4.1 Расчет потерь воды из водохранилища

Учёт потерь воды необходим для правильного определения объёма водохранилища и составления водного баланса водных ресурсов при регулировании стока. Основными видами потерь являются испарение с водной поверхности и фильтрация. Дополнительно учитываются временные потери на льдообразование в период зимней сработки водохранилища.

4.1.1 Потери на испарение

В расчётах учитываем дополнительное испарение как разницу между испарением с поверхности водоёма Е_в и с поверхности суши для создания водохранилища Е_с. Среднегодовой слой испарения заданной обеспеченности с поверхности зеркала водохранилища за безледоставный период определяем по формуле

Е_в=К_100-р Е₂₀ К_н К_з К_w,

где К_100-р - модульный коэффициент, соответствующий заданной обеспеченности (100-р) испарения при обеспеченности осадков р=95%. Для зоны Беларуси принимаем К_100-р=К₅=1,20;

Е₂₀ - слой среднемноголетнего испарения с бассейна-эталона площадью 20м², для Беларуси равный 500-550 мм в год (за безледоставный период);

К_н - поправочный коэффициент на глубину водоёма (таблица 4.1);

К_з - коэффициент защищённости, принимаемый 0,8-0,9;

К_w - поправочный коэффициент на площадь водоёма (таблица 4.2);

водохранилище сезонный гидрограф сток



Таблица 4.1 - Поправочные коэффициенты на глубину водоёма

Глубина водоёма, м	Меньше или равно 5	10	15	20	25
Коэффициент Кн	0,99	0,97	0,95	0,94	0,92

Таблица 4.2 - Поправочные коэффициенты на площадь водоёма

Площадь водоёма, км2	0,00002	0,01	0,05	0,1	0,5	1,0	2,0	5,0	10
Коэффициент Кw	1,0	1,03	1,08	1,11	1,18	1,21	1,23	1,26	1,28

Глубину водохранилища находим по морфометрической кривой объёмов водохранилища при V_плн=V_мо+V_плз/2.

Площадь водохранилища определяем по морфометрической кривой площадей водохранилища при V_плн.

Слой испарения с поверхности водоёма за месяц Е_вi принимаем как часть испарения за год Е_в в соответствии с его внутригодовым распределением, приведённым в таблице 4.3.

Таблица 4.3 - Испарение с поверхности малых водоёмов по месяцам (в процентах от годового слоя Е_в за безледоставный период)

Месяц	I	II	III	IV	V	VI	VII	VIII	IX	X	XI	XII
Евi,%	-	-	-	5	15	20	21	19	12	6	2	-

Расчётный слой испарения с поверхности суши до затопления речной долины водохранилищем за месяц Е_ci находим по формуле

Е_ci = К_р*X(1-б_с)/12, мм,

где К_р - модульный коэффициент слоя осадков в засушливом году расчётной обеспеченностью 95%, который определяем по таблице ординат кривой обеспеченности, полагая C_v=0,15 и C_s =2C_v, принимаем К₉₅=0,7;

X - среднемноголетний слой осадков, для Беларуси X = 600- 750 мм в год; а_с - коэффициент стока со склонов речной долины, для средних условий принимаем равным: 0,5 - для весны; 0,2 - для лета; 0,3 - для осени.

Дополнительное испарение за месяц

Е_дi=Е_вi - Е_сi.

Объем испарения за каждый месяц V_{исп i} определяем по формуле

V_{исп i} = Е_дi*?_ср.i* 10^-3, млн. м³,

где ?_ср.i - средняя за месяц площадь зеркала водохранилища, которую находим по морфометрической кривой при V_{cp i} (гр. 4 таблицы 4.5) или определяем по формуле

?_ср.i=0,5(?_нi+ ?_кi),

где ?_нi - площадь зеркала в начале i-го месяца, равная площади в конце предшествующего месяца, т.е. ?_нi = ?_кi-1;

?_кi - площадь зеркала водохранилища, соответствующая объему (отдаче) в конце данного месяца V_Ki (гр.7 таблицы 3.2, и соответственно гр. 3 таблицы 4.5) с учетом мертвого объема, находим по морфометрическим кривым. ?_ср.i заносим в гр. 7 таблицы 4.5.

Заполняем таблицу 4.5 (потери на испарение):

Заполняем сначала гр. 3.

Значения гр. 3 получаются путём сложения значений гр. 6 табл. 3.2 и мёртвого объёма (V_м.о, см. пункт 3.3):

V_kI= U_I+V_м.о= 6,71+5,2=11,91 млн. м³

V _{k XII}=U _XII +V _м.о. =6,15+5,2=11,35 млн. м³

Теперь заполняем гр. 2. Значение V_н.i равно V_ki предыдущего месяца.

Гр. 4 заполняем по формуле:

V_cpi=0,5(V_ki+ V_Hi)+V_м.о.

V_cpI =0,5( 11,35+11,91)+5,2=16,83

V_cpXII=0,5(9,33+11,35)+5,2=15,54

Заполняем гр. 5.

Для этого на ранее построенных батиграфических кривых (пункт 3.2) на оси объёмов откладываем соответствующее для месяца значение из гр. 2. Далее поднимаемся вверх, до пересечения с кривой объёмов. От точки пересечения проводим перпендикуляр вправо, до пересечения с кривой площадей. И от этой точки откладываем перпендикуляр вниз до пересечения с осью площадей. Таким образом по оси площадей находим значения гр. 5.

Заполняем гр. 6.

Щ_ki гр. 6 равно Щ_нi гр. 5 для следующего месяца.

Гр. 7 заполняем по формуле:

Щ_cpi=0,5(Щ_ki+ Щ_нi)

Значение гр. 8 вычисляется по формуле:

Щ_нi- Щ_ki

Для того, чтобы заполнить гр. 9, для начала посчитаем E_в по формуле:

К_р - модульный коэффициент, соответствующий заданной обеспеченности (Р) испарения, для Беларуси можно принимать К_р=1,25;

Е₂₀- слой среднемноголетнего испарения с бассейна-эталона площадью 20м³, для Беларуси равный 500-600 мм в год, принимаем равным 500 мм.

К_н- поправочный коэффициент на глубину (см. в табл. 4.1 выше). Берём наиболее приближённое значение.

Глубину водоёма рассчитываем, как

H=H_нпу - Н₀ =140,1 - 135=5,1 м.

Н_о-первое значение в 1 гр. в приложении 4, значение Н_нпу берём из пункта 3.3.

К_з - коэффициент защищённости, для Беларуси принимаем равным 0,8.

К_w - поправочный коэффициент на площадь водоёма, определяется по табл. 4.2 выше.

За площадь водоёма принимается площадь зеркала, соответствующая H_нпу (см. п. 3.3).

Если площадь больше максимального значения в табл., а именно 10, то принимаем коэффициент равный 1,28.

В нашем случае К_w=1,28.

Далее для определения Е_вi для каждого месяца используем таблицу 4.3. Чтобы найти Е_вi, необходимо Е_в умножить на распределение данного месяца:

Е_{в IV}=0,05629,76 = 31,5 мм

Е_{в V}=0,15629,76 = 94,5 мм.

Е_{в XI}=0,02629,76 = 12,6 мм.

Для тех месяцев, для которых в таблице 4.3 стоит прочерк, в гр. 9 будет тоже прочерк.

Значение гр. 10 находим по формуле:



-- модульный коэффициент слоя осадков, обеспеченных на (100 - р) % (р - обеспеченность испарения, принимаемая равной 5%), для условий Беларуси можно принять =0,7;

Х - среднемноголетний слой осадков, для Беларуси принимаем 600 мм в год; - коэффициент стока со склонов речной долины, для средних условий принимают равным: 0,5 - для весны, 0,2 - для лета, 0,4 - для осени.

Значение гр. 11 находим как разность гр. 9 и гр. 10:

Значение V_испi (гр. 12) находим по формуле:

Если значение , то потери на дополнительное испарение в этом месяце не учитываются, т.е. приравниваются нулю.

Таблица

Месяц	Месячный объем воды в водохранилище, млн. м3	Месячная площадь зеркала водохранилища, км2	Потери на испарение	Потери на фильтрацию Vф.i, млн.м3	Суммарные потери Vпот.i, млн.м3
	Vнi	Vкi	Vcpi	?н.i	?к.i	?ср.i	?н.i- ?к.i	Евi, мм	Еci, мм	Едi, мм	Vиcпi, млн.м3
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	16
III	12,28	22,45	22,57	8,8	10,85	9,825	-2,05	--	17,5			0,226	0,226
IV	22,45	22,45	27,65	10,85	10,85	10,85	0	31,5	17,5	14	0,15	0,277	0,427
V	22,45	22,2	27,53	10,85	10,6	10,725	0,25	94,5	17,5	77	0,83	0,275	1,105
VI	22,2	19,92	26,26	10,6	10,1	10,35	0,5	126	28	98	1,01	0,263	1,273
VII	19,92	15,95	23,14	10,1	9	9,55	1,1	132,2	28	104,2	1,00	0,231	1,231
VIII	15,95	11,58	18,97	9	7,9	8,45	1,1	119,7	28	91,7	0,77	0,190	0,96
IX	11,58	8,24	15,11	7,9	6,8	7,35	1,1	75,6	21	54,6	0,40	0,151	0,551
X	8,24	5,2	11,92	6,8	4,95	5,875	1,85	37,8	21	16,8	0,10	0,119	0,219
XI	5,2	9,33	12,47	4,95	7	5,975	-2,05	12,6	21	-8,4	0	0,125	0,125
XII	9,33	11,35	15,54	7	7,85	7,425	-0,85	--				0,155	0,155
I	11,35	11,91	16,83	7,85	7,95	7,9	-0,1	--				0,168	0,168
II	11,91	12,28	17,30	7,95	8,8	8,375	-0,85	--				0,173	0,173
?								?Евi= Ев	?Есi= Ес	?Едi= Ед	?Vиcпi,= Vиcп	? Vф.i,= Vф	?Vпотi= Vпот,

4.1.2 Потери на фильтрацию

Основные утечки происходят через борта и ложе водохранилища и частично - через тело и основание плотины. Приближенно ожидаемые потери на фильтрацию за каждый месяц выражают через некоторый объем воды У_фi, принимаемый как часть среднего за месяц объема водохранилища V_срi, включающего регулирующую емкость и мертвый объем.

Для оценки значения У_ф, руководствуются следующими рекомендациями:

- в хороших гидрогеологических условиях (практически водонепроницаемые грунты в основании ложа водохранилища, УГВ на отметке или выше нормального подпорного уровня (НПУ)) объем потерь на фильтрацию за месяц У_ф, принимают (0,5-1) % от среднего объема в этом месяце V_срi;

- в средних условиях (в основном залегают маловодопроницаемые грунты, УГВ выше уровня мертвого объема (УМО)) V_Фi, = (1-1,5) %V_срi,;

- в плохих условиях (водопроницаемые, преимущественно песчаные грунты, УГВ ниже УМО) V_фi, = (1,5-3,0) % V_ср,.

Средний объем воды за месяц получают как среднее значение из регулирующих объемов на начало и конец месяца с учетом мертвого объема V_мo:

V_срi=0,5(V_нi,₊V_кi,) ₊ V_мо,

где V_н, - объем воды в начале i-го месяца, равный объему в конце предшествующего месяца, т.е. V_нi = V_кi-1;

V_k, - объем воды в конце i-го месяца в пределах полезного объема (гр. 7 таблицы 3.2 и соответственно гр. 3 таблицы 4.5).

Учитывая, что в «средних» и «плохих» условиях расположения водохранилища, как правило, предусматривают противофильтрационные мероприятия, в проекте принимаем V_фi= (0,5 - 1) % V_срi.

Заполняем таблицу 4.5 (потери на фильтрацию):

V_ф.i. (гр.13) принимаем как 1% от V_cpi.

V_ф.I=0,01V_cp.I=0,0116,83=0,168 млн.м³

V_ф.XII=0,01V_cp.XII=0,0115,54=0,155 млн.м³

4.1.3 Потери на льдообразование

Потери такого вида учитывают в те периоды, когда процесс льдообразования протекает одновременно со сработкой водохранилища, при этом уровень падает и часть льда оседает на берегах. В расчетах водохранилища сезонного регулирования эти лагери следует принимать во внимание, поскольку уменьшается запас воды в самый напряженный период зимней межени.

Заполняем таблицу 4.5 (потери на льдообразование):

Таблица 4.6 - Среднемесячные температуры во...