Определение водохозяйственных балансов

       =63,86 млн. м³

   Расчёт  рыбохозяйственных и воднотранспортных попусков ведётся по среднегодовому значению расхода 95% обеспеченности. Эти попуски распределяются в течении года неравномерно.

   Объем стока в год 95% обеспеченности рассчитывается по формуле:

    W_cт=Q_cр·t, млн. м³                                        (3.14)

      где Q_ср – средний расход в год 95% обеспеченности;

          t – число секунд в году.

          W_ст = 94*24*365*3600 = 2795,14 млн. м³.

      Для расчёта водохозяйственного баланса  задаются вариантами объёмов попусков:

      1-й  вариант – максимальные значения объемов попусков;

      2-й  вариант – минимальные значения объемов попусков;

      3-й  вариант – попуски на ГЭС;

      4-й  вариант – попуски из таблицы 4.1

   Расчёт  вариантов попусков, с учётом объёмов  санитарных, рыбохозяйственных, воднотранспортных и попусков ГЭС приведён в (Таблица Б 1)

 

4. ВОДОХОЗЯЙСТВЕННЫЕ БАЛАНСЫ (ВХБ)

      Для того, чтобы сопоставить имеющиеся водные ресурсы с запросами различных объектов экономики, составляется водохозяйственный баланс (ВХБ) для каждого экономического района или речного бассейна. При этом необходимо решать следующие вопросы:

1. произвести оценку поверхностных и подземных источников как количественно, так и качественно;
2. выявить требования различных водопользователей и установить величины безвозвратных потерь воды;
3. определить объёмы воды, которые могут быть предоставлены водопользователям в естественных условиях, при проведении дополнительных мероприятий по регулированию стока;
4. установить свободные объёмы стока, остающиеся в реке для использования их за пределами рассматриваемых территорий.

      ВХБ состоит из приходной и расходной  частей. Приходная часть включает в себя воды, поступающие в реку в пределах бассейна или его участка. В расходную часть входят все  воды, забираемые из реки, в пределах бассейна или его участка.

      ВХБ составляется обычно для рек или  их участков, в пределах которых  предполагается осуществление различных  водохозяйственных комплексов. При  этом на всем протяжении реки происходит перераспределение воды между отдельными водопользователями. Каждый из них, расположенный  ниже по течению, использует сток, перераспределенный верхними участками реки, а также  воду из притоков, впадающих ниже рассматриваемых  объектов. 

1. Годовой ВХБ и способы  его увязки

      В данной курсовой работе в приходную  часть входят: естественный сток и  возвратные воды. В расходную часть - водопотребление и воды, необходимые  для разбавления сточных вод.

      Выделим следующие варианты увязки годового ВХБ:

1. без управления, т.е. без изменения.
2. метод ликвидации дефицита ВХБ, а именно перевод промышленности на замкнутую оборотную систему водоснабжения. Этот способ позволяет объёмы потребления в промышленности уменьшить до объёмов воды, уходящих вместе с продукцией или потерями. Остаточный объём для промышленности принят  равным  20% от рассчитанного ранее.
3. увязка при помощи изменения попусков.

      Значения  попусков, полученных в 4-м варианте (Таблица Б 1), занесены в таблицу 4.1. В первый вариант увязки вписываются исходные данные; второй вариант увязки выполняется при помощи метода ликвидации дефицита ВХБ – перевод промышленности на замкнутую (оборотную) систему водоснабжения. Позволяет объемы потребления в промышленности снизить до объемов, потребляемых на восполнение утечки объемов воды, уходящих вместе с промышленностью. Остаточный объем для промышленности может быть равен 0,2·W_расч. 3, 4 и 5  варианты увязки предусматривают увязки попусков.

      Воздействие на водные ресурсы осуществляется регулированием стока или его переброской.

      Если  суммарный баланс больше нуля, а  гидрологический режим водного  источника таков, что в отдельные  периоды воды недостаточно, то необходимо лишь перераспределение стока во времени. Если баланс меньше нуля и неудовлетворительный гидрологический режим, то необходимо перераспределение стока, как во времени, так и в пространстве, т. е. с переброской стока. 

      Таблица  4.1   - Годовой ВХБ (млн. м³)

2. Составление месячного ВХБ

      Месячный ВХБ составляется на основе годового ВХБ по выбранному варианту увязки. Расчёт месячного ВХБ сводится в (Таблицу 2, приложение Б).

      1. Приходная часть формируется  на основе внутригодового распределения  стока и возвратных вод.

      2. Расходная часть делится на  следующие группы:

• постоянные водопотребители (городское и сельское коммунально-бытовое хозяйство, животноводство, промышленность, рекреация, ТЭС);
• не постоянные водопотребители (орошение, рыбный завод);
• попуски в нижний бьеф;
• разбавленные воды.

      3. Невязка объёмов, млн.м³, определяемая разностью приходной и расходной частей:

        SW_прих – S W_расх                                          (4.1) 

3. Аппроксимация кривой Q = f (H)

      Кривую  Q = f (H) строим дважды: эмпирическую, точки которой взяты в соответствии с вариантом, и уточненную, точки которой рассчитаны ниже.

      Исходные  данные для построения кривой Q = f (H) приведены в        таблице 4.2.

      Таблица 4.2 – Точки эмпирической кривой Q = f (H)

 

      Для расчета точек уточненной кривой принимаем, что выражение Q = f (H) однозначно и его можно аппроксимировать уравнением:

      Q=а·(Н+Н₀)^m ,                                        (4.2)

         где а и m – параметры;

      Н – уровень воды, взятый из исходных данных при соответствующих расходах, м;

      Н₀ – уровень воды при расходе Q = 0 м³/с , м.

      По  значениям Н₁, Q₁ и H₃, Q₃, соответствующим минимальным и максимальным уровням и расходам (из таблицы 4.2), находим среднее геометрическое значение расхода Q₂, м³/с:

      Q₂=                                           (4.3)

      и, соответствующий Q₂ уровень Н₂, значение которого снимается с эмпирической кривой связи.

      Значение  Н₀ находим по уравнению:

       , м                                               (4.4)

      Параметры а и m вычисляются по формулам:

                                            , (для равнинной реки)                 (4.5)

       ,                                                       (4.6)

      Q₁ = 100 м³/с;  Q₃ = 2700 м³/с;

       = 519,62 м³/с → H₂ = 2,35 м;

      Н₁ = 1 м;  Н₃ = 5,5 м.

      

=0,0125  м;

      

= 1,94;

      

= 0,014.

      В соответствии с полученными значениями a, m, H₀ находим точки уточненной кривой Q = f (H) по уравнению 4.2.  

      Таблица 4.3 – Точки уточнённой кривой Q = f (Н)

 

 

      По  результатам таблиц 4.2 и 4.3 строим график (Рисунок Б 1).

4. Расчет  полезной емкости  водохранилища

      Расчет  полезной емкости водохранилища  выполняется на основе месячного  ВХБ и сводится в таблицу.

      Колонки таблицы (Таблица Б 3) заполняются следующим образом:

      Для 12 месяцев записываем  невязку из таблицы 4.1. Расчет ведется по ходу часовой стрелки:

        – 1-ое приближение – при  переходе с «–» на «+» напротив «–» ставится значение МО водохранилища, которое в первом приближении принимается равным 0, и  последовательно вычитаются невязки. Максимальное значение в этой колонке будет соответствовать полезному объёму, V_плз= 629,25млн. м³;

      – 2-ое приближение – с батиграфических характеристик при НПУ = 30 м снимается значение полного объёма V_полн = 1258,51 млн. м³. Далее из полного значения объёма вычитаем полезное и получаем при этом мёртвый объём V_мо=1258,506 – 629,254 = 629,252 млн. м³. Расчет выполняется по ходу часовой стрелки.

      Средний объём, рассчитываемый по 2-ому приближению, как среднее арифметическое в начале и конце месяца, млн. м³:

      V_ср=(V_i+V_i+1)/2, млн. м³                                     (4.7)

          Отметку верхнего бьефа снимаем с батиграфических характеристик, в зависимости от V_ср, мБС;

     Расход воды Q_i, сбрасываемый в нижний бьеф, считается по формуле:

       , м³/с                                            (4.8)

      где - объём месячных попусков, млн. м³;

      t – количество секунд в месяце, с;

      Отметку нижнего бьефа определяется по кривой связи Q = f (H) , в зависимости от Q_i, мБС. Напор Н_i, рассчитывается по формуле:

      Н_i=ÑВБ – ÑНБ                                          (4.9)

      Далее рассчитываем мощность N_i по следующей формуле:

      N_i=9.81×Q_i×Н_i×h, кВт                                       (4.10)