2.4 Водохозяйственный расчет водохранилища сезонного регулирования стока

Под водохозяйственным расчетом водохранилища понимают совокупность расчетов по установлению основных параметров водохранилища, в частности полез­ного V_ПЛЗ и полного V_HПУ объемов и соответствующих им уровней воды.

Полезный объем V_ПЛЗ - основная рабочая часть объема водохранилища, пред­назначенная для регулирования стока. Он зависит от назначения водохранилища, ви­да регулирования стока; определяют его водохозяйственным расчетом.

Полный объем водохранилища соответствует отметке НПУ (см. рис. 2.1 5) — наивысшему проектному уровню верхнего бьефа, который поддерживают в нормаль­ных условиях эксплуатации гидроузла:

V_HПУ ⁼ V_MO ⁺ Vплз (2-14)

Водохозяйственный расчет водохранилища сезонного регулирования стока ба­лансовым методом рассмотрен в п. 2.4.1, а обобщенным методом применительно к многолетнему регулированию стока- п. 2.5.

Сезонное (годичное) регулирование стока обусловлено неравномерностью внутригодового распределения стока и несовпадением режимов естественного стока и водопотребления. Годовой объем водопотребления при сезонном регулировании не должен превышать объем стока расчетного (маловодного) водохозяйственного года.

Если работа водохранилища состоит из двух периодов накопления и после­дующих за каждым из них периодов сработки, то имеет место двухтактный режим. При двухтактной работе накопление воды и опорожнение водохранилища зависят от соотношения между избытками и последующими за ними дефицитами стока.

В нашем случае, имеет место режим работы с независимым циклом, т.к. Δb₁ > Δd₁ ; Δb₂ > Δd₂ Полезный объем V_плз в этом случае равен наибольшему дефициту:

V_плз = Δ d_наиб, (2.15)

а начало водохозяйственного года совпадает с концом периода наибольшего дефицита.

2.4.1 Балансовый таблично-цифровой расчет

Имея заданные месячные расходы притока Q и потребления q определяем рас­четный объем стока за месяц W_р и расчетный объем отдачи U_p, умножая Q и q на

число секунд в принятом интервале.

Для упрощения расчетов длительность каждого месяца в году принимают оди­наковой, равной 30,44 суток, чему соответствует 2,63 млн. секунд.

Для сопоставления расчетного стока и плановой отдачи по месяцам и за год полученные значения сводят в табл. 2.3.

Таблица 2.3. Расчет данных для балансового расчета водохранилища сезонного регу­лирования стока

Анализ данных табл. 2.3, говорит о том, что заданная отдача может быть обес­печена только лишь в результате регулирования стока, потому что с I по III и с VI по VIII, XI, XII месяцы приток меньше плановой отдачи. А сопоставление годового сто­ка с плановой отдачей за год показывает, что достаточно произвести сезонно- годичное регулирование стока, так как

W_{p г} =815 млн. м³ больше U_p.r = 630 млн. м³.

Таблично-цифровые балансовые расчеты водохранилища сезонного регулиро­вания удобно вести в табличной форме (табл. 2.4).

Расчет производят в два этапа: предварительный - без учета потерь воды на ис­парение и фильтрацию и окончательный - с учетом данных потерь.

Полученные в календарной последовательности величины избытков и недос­татков суммируют (получают Δb и Δd). Анализ чередования сумм избытков и недос­татков указывает на случай двухтактной работы водохранилища с независимым цик­лом: 300 млн.м³;

VНПУ = V_M0 + V_ПЛ3 = 300 + 140 = 440 млн. м³.

По найденному полному объему определяют отметку НПУ на батиграфической кривой (рис. 2.2) она соответствует: ΔНПУ= 144.2 м.

Порядок наполнения водохранилища определяется правилами регулирования. Рассматриваются два предельных варианта правил регулирования.

По первому варианту правил водохранилище наполняют до V_нпу за счет пер­вых избытков и только после этого излишки воды сбрасывают через водосбросное сооружение.

В гр. 6 табл. 2.4 произволен расчет конечных наполнений по первому варианту регулирования. Начинается расчет с момента опорожнения водохранилища до V_M0 и

ведется вперед по ходу времени в году путем последовательного прибавления избыт­ков и вычитания недостатков.

В результате расчетов по всем интервалам года будет получен нулевой запас V_M0. Второй критерий правильности выполненных расчетов - равенство суммарной

величины сброса (гр. 7) разности между суммарным годовым притоком (гр. 2) и суммарным потреблением (гр. 3):

= - (2.17)

Этот вариант наиболее надежен и его применение выгодно по условиям под­держания напора, однако при работе по первому варианту водохранилище быстрее заиляется, потери воды из него увеличиваются и производство гидравлических про­мывок и ремонтных работ усложняется.

Сущность второго варианта регулирования заключается в том, что наполне­ние водохранилища оттягивается на возможно более поздний срок и в любой момент времени в водохранилище сохраняется минимально необходимые запасы воды. В этом случае вначале производят холостые сбросы при уровне V_MO, а затем - заполне­ние водохранилища до НПУ.