Расчет трансформации паводочного стока водохранилища - Водохранилище сезонно-годичного регулирования на р. Ельша
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:
, (5.1)
Где QP - максимальный мгновенный расход воды расчетной обеспеченности, м3/с;
К0 - коэффициент, характеризующий дружность половодья;
µ - коэффициент, учитывающий различие коэффициентов вариации слоя стока и максимальных расходов воды половодья;
HР - слой суммарного весеннего стока той же обеспеченности, мм;
ДОз - коэффициент, учитывающий снижение максимальных расходов воды на реках, зарегулированных водохранилищами, прудами, и проточными озерами;
ДБ и дЛ - коэффициенты, учитывающие снижение максимальных расходов воды на заболоченных и залесенных водосборах соответственно;
А - площадь водосбора расчетной реки, км2;
А1 - площадь водосбора, начиная с которой наблюдается редукция стока по площади (А1=1,0);
N1 - показатель степени редукции (n1=0,20).
Коэффициент дружности весеннего половодья определяется по рекам-аналогам или по формуле:
(5.2)
Где IВ - уклон водосбора, ‰;
НСр - средняя высота водосбора, м;
С - густота речной сети, км/км2;
АЛес - площадь водосбора, занятая лесом, км2.
Расчетный слой весеннего половодья определяется по формуле:
, (5.3)
Где kР - модульный коэффициент расчетной обеспеченности;
- средний многолетний слой стока весеннего половодья, мм.
Коэффициент дОз, учитывающий влияние озер, определяется по формуле:
, (5.4)
Где с - коэффициент, принимаемы в зависимости от среднего многолетнего слоя весеннего половодья ;
АОз - средневзвешенный коэффициент озерности, %.
Коэффициент дБ, учитывающий влияние болот, определяется по формуле:
, (5.5)
Где в - коэффициент, учитывающий тип болот и преобладающий механический состав;
АБ - относительная площадь болот и заболоченных лесов и лугов в бассейне,%.
Коэффициент дЛ, учитывающий влияние леса, определяется по формуле:
, (5.6)
Где б1 - коэффициент, зависящий от природной зоны и расположения леса на водосборе;
АЛ - залесенность водосбора, %;
N2 - коэффициент, зависящий от почвогрунтов под лесом (n2=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: µ1%=1,0; µ5%=0,90; µ10%=0,84; µ25%=0,75. 2. По Приложению К определяем коэффициент вариации СV=0,4, далее по табл. 4.2 находим соотношение СS/СV=2 и далее по Приложению В вычисляем модульные коэффициенты требуемых обеспеченностей: k1%=2,16; k5%=1,74; k10%=1,54; k25%=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:
H1%=2,16-120=259,2 мм;
H5%=1,74-120=208,8 мм;
H10%=1,54-120=184,8 мм;
H25%=1,23-120=147,6 мм.
3. Определяем коэффициент дОз, учитывающий влияние озер по формуле (5.4), в которой коэффициент с=0,30 находим по табл. 4.3 при =120 мм, коэффициент озерности АОз=1% [1]:
- 4. Определяем коэффициент дБ, учитывающий влияние болот, по формуле (5.5) 5. АБ=21% (суммарная площадь болот, заболоченных земель и заболоченного леса). Коэффициент, учитывающий тип болот и преобладающий механический состав, определяем по табл. 4.4 в=0,7 [1]: 6. Определяем коэффициент дЛ, учитывающий влияние леса, по формуле (5.6) 7. АЛ=37%, коэффициент, зависящий от природной зоны и расположения леса на водосборе, определяем по табл. 4.5 б1=1,0 [1]:
8. Определяем коэффициент дружности весеннего половодья К0 по формуле (5.2):
9. Рассчитываем максимальные расходы воды весеннего половодья заданных обеспеченностей, подставляя полученные значения коэффициентов в формулу:
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:
, (5.7)
Где - максимальный среднесуточный расход воды весеннего половодья, м3/с;
QMax - максимальный мгновенный расход весеннего половодья, м3/с;
KT - коэффициент полноты формы гидрографа.
Расчетный модуль максимального среднего суточного расхода воды весеннего половодья (qP) вычисляем по формуле:
, (5.8)
Где А - площадь водосбора, км2.
Слой стока 5%-ной обеспеченности уже известен h5% = 208,8 мм. Далее по формуле (5.9), подставляя полученные значения, определяем продолжительность подъема весеннего половодья:
, (5.9)
Где - коэффициент учитывающий форму гидрографа, для Беларуси.
Вычисляем ординаты расчетного гидрографа стока воды по формулам:
, (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 |
Ti, сут |
Qi, м3/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 =273 м3/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:
, (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
(5.12)
Для решения данного уравнения необходимо построение вспомогательного графика
.
При этом расчетный интервал времени 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:
, (5.13)
Где QMax - максимальный сбросной расход, снятый с кривой сбросных расходов.
Форсированный подпорный уровень определяем по формуле:
(5.14)
Объем форсировки (регулирующий объем водохранилища) определяем как разность объемов при ФПУ и НПУ:
(5.15)
НПУ=159,0 м, Q5%=273 м3/с, m=0,46.
Задаваясь предварительно слоем форсировки
HФ=ФПУ-НПУ=1,5 м,
Определяем ориентировочное значение ширины водосливного фронта:
В связи с тем, что регулирующая емкость водохранилища уменьшает QMax5% расчетное значение В уменьшают на 10...15%, и принимаем равным 65,5 м.
Сбросной расход определяется по формуле :
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 |
HФ, м |
Q, м3/c |
VП, млн. м3 |
V=VП-VНпу, млн. м3 |
0,5-q-?t, млн. м3 |
V+0,5-q-?t, млн. м3 |
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 |
Дt, млн. с |
QН, м3/с |
QК, м3/с |
Ѕ( QН+QК), м3/с |
Q, м3/с |
Q-?t, млн. м3 |
VК, млн. м3 |
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 |
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:
Определяем форсированный подпорный уровень:
ФПУ=159,0+1,59=160,59 м
Объем форсировки вычисляем по формуле:
Похожие статьи
-
Водохозяйственный расчет водохранилища - совокупность расчетов по установлению параметров водохранилища и режимов его работы устанавливают путем...
-
Определение нормы годового стока при наличии и недостаточности данных гидрометрических наблюдений Определим годовой расход воды вероятностью превышения...
-
Характеристиками водохранилища принято называть графическое выражение зависимости объема, площади водной поверхности, средней глубины от отметок уровня...
-
Мертвый объем водохранилища - объем, заключенный между дном и зеркалом воды на отметке уровня мертвого объема (УМО). Мертвый объем должен удовлетворять...
-
Введение - Водохранилище сезонно-годичного регулирования на р. Ельша
Гидрология - это наука, изучающая природные воды, явления и процессы, в них протекающие. Предмет изучения гидрологии -- все виды вод гидросферы в...
-
Установление необходимости и вида регулирования стока реки Неравномерность внутригодового распределения стока рек, ежегодно повторяющиеся периоды...
-
Аккумуляция воды в озере определена по данным трех озерных постов по разности средних уровней на 1 января и 31 декабря. Средний уровень рассчитывается...
-
Расчет нагрузок для выбора трансформаторов, от которых питаются одноковшовые экскаваторы, определяют приближенно по номинальной мощности приводного...
-
Расчет основного оборудования - Джезказганское месторождение
Принятая за эталон руда перерабатывается на действующей фабрике, оборудованной шаровыми мельницами с разгрузкой через решетку, с размером. DL=32003100...
-
Проверка полученной расчетом отметки гребня полузапруды на пропуск весеннего ледохода выполняется по выражению: Z Г < ( Z Нл ? T Л ), Где Z Нл -...
-
Сезонно-годичное регулирование стока - Проектирование грунтовой плотины
При сезонно-годичном регулировании речной сток перераспределяется водохранилищем в течение года. Ежегодно водохранилище наполняется стоком текущего...
-
Гидрологические расчеты, Характеристики речного стока - Проектирование грунтовой плотины
Характеристики речного стока Основным методом гидрологических расчетов при составлении характеристик речного стока является использование материала...
-
Метод водного баланса отражает общий закон сохранения материи и основан на следующем очевидном равенстве: для любого объема пространства, ограниченного...
-
Гидрологические прогнозы являются важной стороной практического приложения гидрологии. Слово "прогноз", в переводе с греческого, означает -...
-
Расчет производительности, депрессии вентилятора и его выбор - Проектирование вентиляции шахт
Подача вентиляторной установки (QB), для случая, когда внешние утечки воздуха определяются по нормам, рассчитывается по формуле Qв=Qш+УQвн. ут (4) УQвн....
-
Насыпи, располагаемые в поймах рек, на мостовых переходах через водотоки называются пойменными. При их проектировании необходимо учитывать ряд...
-
Транзитный расход воды, подходящей к верхнему сечению данного участка: Qтр = трV (2.11) Для круглой трубы: тр=рd2/4, м2(2.12) Определим скорость движения...
-
Расчет элементов полузапруды, возведенной из намывного или насыпного грунта, сводится к определению высоты полузапруды и крупности материала крепления ее...
-
Выбор мельниц Расчетная производительность цеха измельчения определяется по заданной суточной производительности фабрики (т): = ;. = 13500 т/сут, = =...
-
В настоящее время в месте пересечения водотока с существующей автодорогой ст. Карьерная-пост Дробильный и жел. дор. путями ст. Карьерная - пост...
-
Объем бурового раствора, необходимого для бурения интервала: Vисх. = Vисх. + Vзап. + Vбур. Где: Vисх. - исходный объем раствора, м Vзап. - запасной объем...
-
Так как систематический учет стока ведется не на всех реках, впадающих в озеро, и остальная часть бассейна остается неизученной, расчет разделен на две...
-
Водосбросной канал рекомендуется проектировать трапецеидальной формы. Входную часть канала принимают в виде расширяющейся воронки с порогом на отметке...
-
Гидравлический расчет циркуляционной системы - Бурение нефтяных и газовых скважин
Целью гидравлических расчетов при промывке скважины в процессе бурения является нахождение оптимального расхода жидкости, обеспечивающего работу забойных...
-
Выбор и расчет оборудования для дробления и грохочения - Джезказганское месторождение
Выбор и расчет оборудования для дробления. Рассчитываем производительность дробилок с учетом поправочных коэффициентов. Определим окончательно число...
-
Под нагрузкой на крепь принимается давление, испытываемой сос тороны горных пород. Находим расчетное смещение: U = U ТП*Кt*Kб*Ки*KS*KB, Где U ТП -...
-
Характеристики водохранилища - Проектирование грунтовой плотины
Водохранилище - искусственный водоем, образованный водоподпорным сооружением на водотоке для хранения воды и регулирования стока. Водоподпорным...
-
Потери воды из водохранилища на испарение и фильтрацию - Проектирование грунтовой плотины
Потери на фильтрацию происходят: а) через тело грунтовой плотины и неплотности затворов водосбросных отверстий; б) через основание плотины и ее...
-
Расчет затрат по элементу "Материальные затраты" - Комбинированная система разработки месторождения
Затраты на запасные части определяем по формуле: (5.34) Где - сумма амортизационных отчислений по участку, р; - процент стоимости запасных частей, %....
-
Быстротоком называют искусственное сооружение (русло) с уклоном больше критического (>). 1 - входная часть 2 - лоток быстротока (водоскат) 3 - выходной...
-
Расчет расхода воздуха для проветривания шахты - Проектирование вентиляции шахт
Расход воздуха для проветривания шахты в целом определяется по формуле Qш=1.1(УQуч + УQт. в+ УQпог. в. + УQпод. в. + УQк + УQут) (1) Где 1.1-...
-
Расчеты при ликвидации аварий с бурильными трубами - Технология проведения ловильных работ
Определение допускаемой нагрузки при расхаживании. Пользуясь таблицами механических свойств метала труб и таблицей размеров труб с приваренными замками...
-
Выбор сечения производится по нагреву, допустимой потере напряжения и экономической плотности тока. Расчетный ток суммарный определяется по формуле: Где...
-
Расчеты на прочность и долговечность - Подбор оптимальных режимов работы насосных агрегатов
Валы многоступенчатых центробежных насосов проверяют на статическую прочность, выносливость и динамическую устойчивость. На статическую устойчивость вал...
-
При проектировании канав необходимо выполнять следующие условия: 1. Канава должна пропускать весь расчетный расход воды без переполнения. Чтобы канава не...
-
Противофильтрационные устройства практикуется из грунтовых и негрунтовых материалов. При проектировании противофильтрационных устройств необходимо...
-
Годовая производительность карьера по сырой руде определена на основании методики института ВНИИпроектасбет по формуле: Где: А - объем выпуска товарного...
-
В данном курсовом проекте произведен расчет водного баланса для Псковско-Чудской водной системы за 1968 год. Объем водной массы озера и его изменение...
-
Показатели, близкие к реальным, получают в ряде случаев при расчете разработки нефтяных месторождений с помощью модели, состоящей из моделей процесса...
-
Используя устройства СИНВ-П с разным временем замедления и соединения их в разной последовательности можно получить различные схемы инициирования. Это...
Расчет трансформации паводочного стока водохранилища - Водохранилище сезонно-годичного регулирования на р. Ельша