- •Е. А. Михайлов, н. А. Мухин,
- •150023. Ярославль, Московский пр., 88.
- •150000. Ярославль, ул. Советская, 14а.
- •Введение
- •1. Химические и физические свойства природных вод
- •1.1 Основные физические свойства воды, снега и льда
- •1.1.1 Плотность и удельный объем
- •1.1.2 Удельная теплота парообразования воды и плавления снега и льда
- •1.1.3 Теплоемкость и теплопроводность
- •1.1.4 Молекулярная вязкость. Поверхностное натяжение
- •1.2. Химические свойства воды
- •1.3. Характеристика природных вод
- •1.4 Классификации состава природных вод
- •2. Гидрология рек
- •2.1 Гидрографическая сеть. Речные системы. Главные реки и их притоки.
- •2.2 Исток и устье реки. Основные виды устьев. Устьевые области
- •2.3 Скорости течения воды и распределение их по живому сечению
- •2.4 Средняя скорость в живом сечении. Формула Шези
- •2.5 Поперечные циркуляции
- •2.6 Вихревые движения
- •2.7 Основные закономерности структуры гидрографической сети. Густота речной сети.
- •2.8 Склоновая эрозия
- •2.9 Речной бассейн. Поверхностный и подземный водосборы. Водоразделы. Деление и смешение вод.
- •2.10 Морфометрические характеристики речного бассейна
- •2.11 Речные долины. Элементы долины и поймы.
- •2.12 Характерные речные образования
- •3. Гидрология озер
- •3.1 Происхождение, типы и морфология озерных котловин
- •3.2 Формирование озерного ложа под влиянием волнения и отложения наносов
- •3.3 Зарастание озер
- •3.4 Географическое положение озера. Морфометрические характеристики
- •3.5 Уровневый режим озер
- •3.6 Динамические явления в озерах
- •3.7 Сейши
- •3.8 Изменение температуры воды в озерах в течение года
- •3.9 Ледовые явления
- •3.10 Формирование химического режима
- •3.11 Биологические процессы
- •3.12 Озерные отложения
- •4. Гидрология водохранилищ
- •4.1 Основные особенности гидрологического режима водохранилищ
- •4.2 Режим уровней
- •4.3 Условия водообмена
- •4.4 Формирование берегов
- •4.5 Ледовый режим
- •5. Гидрология ледников.
- •5.1 Фирн. Ледниковый лед, его свойства.
- •5.2 Движение ледников
- •5.3 Таяние ледников
- •5.4 Особенности режима рек с ледниковым питанием
- •6. Гидрология болот
- •6.1 Образование болот и их типы
- •6.2 Болотная гидрографическая сеть
- •6.3 Гидрологический режим болот
- •6.4 Движение воды в торфяном грунте и на болотных массивах
- •6.5 Колебания уровня грунтовых вод на болотных массивах
- •6.6 Сток с болот
- •6.7 Испарение с болотных массивов
- •7. Гидрология подземных вод
- •7.1 Теории и гипотезы происхождения подземных вод
- •7.2 Классификация подземных вод по условиям их происхождения
- •7.3 Виды воды в порах горных пород и почв
- •7.4 Виды воды в порах
- •7.5 Условия залегания подземных вод в земной коре
- •7.6 Вода в почве
- •7.7 Грунтовые и межпластовые безнапорные воды
- •7.8 Напорные воды
- •7.9 Движение подземных вод
- •7.10 Подземные источники
- •7.11 Режим грунтовых вод. Зависимость колебаний уровня от климата
- •7.12 Взаимосвязь речных и подземных вод
- •7.13 Минеральные воды
- •8. Гидрология океанов и морей
- •8.1 Формы морского шельфа
- •8.2 Формы движение морских вод
- •9. Практические задания к главе 1
- •10. Практические задания к главе 2
- •11. Практические задания к главе 3
- •12. Практические задания к главе 4
- •13. Практические задания к главе 5
- •14. Практические задания к главе 6
- •15. Практические задания к главе 7
- •16. Практические задания к главе 8
- •Заключение
- •Список использованных источников
12. Практические задания к главе 4
Понятия и определения.
Водохранилище – искусственный водоем, предназначенный для задержания, накопления, хранения и перераспределения речного стока с целью его использования для удовлетворения хозяйственных нужд.
Среди географических типов водохранилищ выделяют горные, предгорные, равнинные и приморские, отличающиеся высотой напора – превышением уровней воды в водохранилище и реке ниже плотины. Для приморских водохранилищ напор составляет несколько метров, для равнинных – не более 30 м, для предгорных – до 100 м, для горных – от 100 до 300 м.
В водохранилищах выделяют несколько характерных уровней. НПУ - нормальный подпорный (проектный) уровень, выше которого подъем воды в водохранилище, как правило, не допускается. ФПУ – форсированный подпорный уровень превышает НПУ на 1-2 м и кратковременно допускается в редких случаях при пропуске вод особенно больших половодий и паводков. УМО – уровень мертвого объема, ниже которого сработка вод невозможна. Между ФПУ и НПУ находится резервный объем водохранилища, между НПУ и УМО – полезный объем, а ниже УМО – мертвый объем.
Заиление – процесс отложения в водохранилище мелких (взвешенных) наносов. Время «жизни» водоема определяется периодом заиления его мертвого объема (τ, годы), который вычисляется по формуле:
τ = VMO/ WR (1 - σ), (15)
где:
VMO – мертвый объем водохранилища (м3), WR – средний годовой сток наносов (м3), σ – доля стока наносов, проходящая через водохранилище транзитом.
Средний годовой сток наносов определяется по формуле:
WR = RT/ρ, (16)
где:
R – средний годовой расход наносов в кг/с, Т – количество секунд в году (31,54·106 с), ρ – плотность донных отложений, кг/м3.
Задание 1. Выделить характерные уровни и объемы в пределах проектируемого водохранилища Светлого (рис. 11) и определить период его заиления.
Методические указания.
Перечертить рисунок 11 на кальку.
Составить продольный разрез водохранилища Светлого по линии «устье реки – отметка 19» с учетом высоты плотины 24 м.
Показать на разрезе мертвый, полезный и резервный объемы и разделяющие их уровни, если известно, что УМО находится на глубине 5 м, а ФПУ может превышать НПУ (нулевая изобата) на 2 м.
Определить тип водохранилища по величине напора.
Вычислить емкость мертвого объема по формуле (14), предварительно рассчитав с помощью палетки площади, оконтуренные изобатами 5, 10 и 15 м.
Используя данные таблицы 15 (колонки 2 и 3) и формулу (16), вычислить годовой сток наносов, попадающих в водохранилище Светлое.
Используя данные пунктов 5 и 6, таблицы 15 (колонка 4) и формулу (15), определить время заиления водохранилища Светлого.
Сделать вывод о целесообразности строительства водохранилища, если минимальный срок его эксплуатации без очистки котловины должен составить 10 лет.
Рис. 11. План водохранилища Светлого
Таблица 15 - Данные для расчета периода заиления водохранилища
Вариант |
Годовой расход наносов (R, кг/с) |
Плотность наносов (ρ, кг/м3) |
Доля транзитных наносов от 1 (σ) |
1 |
400 |
2200 |
0,45 |
2 |
300 |
2000 |
0,40 |
3 |
250 |
1800 |
0,25 |
4 |
400 |
1500 |
0,38 |
5 |
800 |
1900 |
0,30 |
6 |
200 |
1800 |
0,35 |
7 |
100 |
1200 |
0,20 |
8 |
1000 |
1750 |
0,40 |
9 |
750 |
1000 |
0,48 |
10 |
130 |
1600 |
0,45 |