Водное хозяйство: понятие и назначение. Характеристики водохранилища. Вычисление и построение топографических характеристик водохранилища

Форсированный объем (V_ф) создается за счет форсирования уровня воды в водохранилище выше НПУ в период высоких паводков или половодья, чтобы предотвратить наводнения в нижнем бьефе. Поэтому его называют иногда противопаводковым. Отметка ФПУ зависит от максимальных расходов воды расчетной обеспеченности, гидрографа половодья, размеров и типа сбросных сооружений.

При регулировании стока изменяется режим водотока не только выше плотины, но и в нижнем бьефе: возрастают расходы в меженный период и уменьшаются в период половодья и паводков, увеличиваются амплитуда и частота колебаний уровней воды. В связи с этим при водохозяйственных расчетах нормируются также расходы и уровни воды в нижнем бьефе водохранилищ.

В период пропуска половодья и паводков в нижнем бьефе лимитируют максимальный уровень, чтобы не допустить наводнения.

Основные параметры водохранилища, определяющие его размеры, должны быть технически и экономически обоснованы. При этом обязательно принимают во внимание вопросы комплексного использования водных ресурсов и их охраны, социологические и экологические аспекты последствий регулирования стока, возможности изменения режима и расширения функций водохранилища в перспективе.

3 Характеристики водохранилища

Параметры водохранилища, характеризующие его размеры, устанавливают на основе водохозяйственного расчета. При этом полный объем воды в водохранилище принято подразделять на мертвый и полезный.

Мертвый объем(V_УМО) - это постоянная часть полного объема водохранилища, которая в нормальных условиях эксплуатации не срабатывается и в регулировании стока не участвует. Уровень поверхности воды, ограничивающий этот объем сверху, называют уровнем мертвого объема (УМО). Это минимальный уровень водохранилища, до которого возможна его сработка в условиях нормальной эксплуатации.

Полезный объем(V_плз) – основной объем водохранилища, предназначенный и используемый для регулирования стока. Он ограничен сверху нормальным подпорным уровнем(НПУ) , то есть наивысшим проектным подпорным уровнем верхнего бьефа, который может поддерживаться в нормальных условиях эксплуатации гидротехнических сооружений, а снизу- УМО.

Полный объем водохранилища соответствует отметке НПУ и равен сумме полезного и мертвого объемов:

V_плн=V_НПУ= V_УМО+ V_плз

Подпорный уровень выше нормального, временно допускаемый в верхнем бьефе в чрезвычайных условиях эксплуатации гидротехнических сооружений, называют форсированным подпорным уровнем (ФПУ). Он ограничивает сверху объем воды, находящейся в водохранилище выше НПУ, который называют форсированным, или резервным объемом(V_ФПУ).

4 Вычисление и построение топографических характеристик водохранилища

При построении топографических характеристик принято считать, что водная поверхность водохранилища горизонтальная. В таком случае отметки горизонталей местности совпадают с отметками горизонта воды в створе плотины.

Пусть требуется вычислить и построить топографические характеристики водохранилища, для этого необходимо знать абсолютные отметки горизонталей и заключенные между ними площади участка, в пределах которого проектируется водохранилище. Такие сведения выбираем из «Задания»,затем выписываем в таблицу 1.1.Частичные объемы, заключенные между смежными горизонталями, вычисляют по формуле объема призмы

V_z=                                                          (1)

а первый от дна частичный объем  V₁-по формуле усеченного параболоида

          V₁=                                                              (2)

где S_i,S_i+1-площади зеркала в водохранилище, соответствующие отметкам Н_i,Н_i+1; Н-разность отметок горизонталей или расстояние по высоте между смежными статистическими горизонталями воды, м.

Суммируя, начиная от дна, частичные объемы(  V_i),получим для каждого горизонта объем воды, который находится в водохранилище ниже этого горизонта.

Средняя глубина водохранилища при различных значениях горизонта воды вычисляется путем деления объема воды(V) в водоеме на площадь его зеркала(S) при одной и той же отметке наполнения, то есть

          h_ср=                                                               (3)

Таблица 1

Вычисление топографических характеристик водохранилища

По данным таблице 1.1 строят кривые площадей S=f(Н),объемовV= f(Н) и средних глубин h_ср= f(Н),то есть зависимость указанных характеристик от гипотетического горизонта воды в водохранилище. Все указанные зависимости строят в системе прямоугольных координат на одном листке миллиметровой бумаги, на котором шкала отметок(ось ординат)общая.

5 Расчет мертвого объема водохранилища

При установлении мертвого объема(МО) или уровня мертвого объема