Графиков по 1-му и 2-му варианту показаны на рисунке №4 и №5 (прилагается).
5. Интегральные (календарные) кривые стока и отдачи.
Разностная интегральная (суммарная) кривая характеризует последовательный ход изменений величин ∑ (Wp-U) во времени, т.е. ∑( Wp-U) =f(T) или ∑Wp-∑U =f(T). Для построения разностной интегральной кривой вычисление производится по таблице №5.
Разностная суммарная кривая имеет следующие свойства:
1) если Wp >U – кривая идет вверх, период избытков;
2) если Wp <U – кривая идет вниз, период недостатков;
3) если Wp =U – кривая имеет перегиб, переход от избытков к недостаткам и наоборот (при многотактной работе водохранилища).
Полезный объем водохранилища по разностной суммарной кривой, исходя из ее свойств, определяется как наибольшее из вертикальных расстояний между предыдущей наивысшей и последующей наинизшей точками (рис. 6).
График работы водохранилища по 1-му варианту строится так: из каждой точки перегиба проводят вниз вертикальные (вспомогательные) линии; от начала координат (от нуля) откладывают ординату, равную Vплз, и от этой точки проводят горизонтальную линию до пересечения с первой вертикальной линией.
Точка пересечения горизонтальной линии с разносной суммарной кривой дает начало первого сброса, а пересеченье с вертикалью – конец его. В период сброса водохранилище стоит наполненным до Ннпу.
С первой точки перегиба проводят горизонтальную линию до второй вертикали. Пересечение этой линии с разностной суммарной кривой дает начало второго сброса.
От первой (а также от второй в зависимости от такта работы водохранилища) точки перегиба откладывают вниз Vплз и находят период заполнения водохранилища.
Начало сработки водохранилища соответствует концу сброса. Объемы сбросов равны их конечным ординатам.
Полная интегральная (суммарная) кривая характеризует последовательный ход изменений объемов стока во времени, строиться по уравнению W=,
а при ступенчатом графике W=.
Любая i-я ордината суммарной кривой представляет собой объем воды, притекающий от начала расчетного периода до момента ti.
На рисунке 7 построена полная суммарная кривая притока Wp=f(T) и полная суммарная кривая отдачи U=f(T) по данным таблицы №5.
Основные свойства полной суммарной кривой:
1. Если Q=const, то суммарная кривая – прямая линия.
2. При ступенчатом гидрографе суммарная кривая – ломаная линия.
3. Тангенс угла наклона к оси абсцисс, касательной, проведенной к суммарной кривой в данной точке параллельно кривой отдачи – расход в данный момент, тангенс угла наклона секущей (или звена ломаной линии) – средний расход за данный период.
Полезный объем водохранилища по способу полной суммарной кривой определяется как наибольшее вертикальное расстояние между предыдущими верхними и последующими нижними касательными Wp=f(T) параллельно кривой потребления U=f(T) при условии, что верхняя касательная не пересекает суммарную кривую до точки нижнего касания. Всегда сначала по ходу времени должно быть верхнее касание, а затем нижнее.
Построение графика работы водохранилища по 2-му варианту регулирования с момента, когда V =0, т.е. от крайней правой точки кривой W проводим влево нижнюю касательную, параллельную кривой U и до пересечения с кривой W. Эта точка будет соответствовать концу сброса и началу наполнения (рисунок 7).
Сокращенная интегральная (суммарная) кривая строится по уравнению
W/=,
где Qо – некоторый постоянный расход (рис. 8).
В работе в качестве постоянного расхода принимаем среднемесячный приток
Wср=Qср*t== 228,02 млн.м3.
Ординаты сокращенной суммарной кривой притока W/=
(графа 10, таблицы №5).
Ординаты сокращенной суммарной кривой потребления:
U/=(графа 11).
Полезный объем и график работы определяется по тому же правилу, что и для полной суммарной кривой.
|
Данные для построения суммарных кривых стока и отдачи (Объем стока и отдачи в млн. м. куб.) |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица №5 |
||
|
Месяцы |
W |
U |
W |
U |
K суммаU |
Сумма W-сумма U |
суммаW-KсуммаU |
суммаWср |
суммаW-суммаWср |
суммаU-суммаWср |
KсуммаU-суммаWср |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7=(4)-(5) |
8=(4)-(6) |
9 |
10=(4)-(9) |
11=(5)-(9) |
12=(6)-(9) |
|
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
0,00 |
|||
|
IX |
128,36 |
40,00 |
128,36 |
40,00 |
118,97 |
88,36 |
9,39 |
228,00 |
-99,64 |
-188,00 |
-109,03 |
|
X |
105,75 |
40,00 |
234,11 |
80,00 |
237,94 |
154,11 |
-3,83 |
456,04 |
-221,93 |
-376,04 |
-218,10 |
|
XI |
115,75 |
40,00 |
349,86 |
120,00 |
356,91 |
229,86 |
-7,05 |
684,06 |
-334,20 |
-564,06 |
-327,16 |
|
XII |
125,99 |
40,00 |
475,85 |
160,00 |
475,87 |
315,85 |
-0,02 |
912,09 |
-436,24 |
-752,09 |
-436,21 |
|
I |
125,99 |
40,00 |
601,84 |
200,00 |
594,84 |
401,84 |
7,00 |
1 140,11 |
-538,27 |
-940,11 |
-545,27 |
|
II |
92,29 |
40,00 |
694,13 |
240,00 |
713,81 |
454,13 |
-19,68 |
1 368,13 |
-674,00 |
-1 128,13 |
-654,32 |
|
III |
125,99 |
40,00 |
820,12 |
280,00 |
832,78 |
540,12 |
-12,66 |
1 596,16 |
-776,04 |
-1 316,16 |
-763,38 |
|
IV |
144,44 |
40,00 |
964,56 |
320,00 |
951,75 |
644,56 |
12,81 |
1 824,18 |
-859,62 |
-1 504,18 |
-872,43 |
|
V |
1 190,78 |
150,00 |
2 155,34 |
470,00 |
1 397,88 |
1 685,34 |
757,46 |
2 052,20 |
103,14 |
-1 582,20 |
-654,32 |
|
VI |
293,81 |
150,00 |
2 449,15 |
620,00 |
1 844,01 |
1 829,15 |
605,14 |
2 280,23 |
168,92 |
-1 660,23 |
-436,21 |
|
VII |
154,31 |
150,00 |
2 603,46 |
770,00 |
2 290,15 |
1 833,46 |
313,31 |
2 508,25 |
95,21 |
-1 738,25 |
-218,10 |
|
VIII |
132,82 |
150,00 |
2 736,28 |
920,00 |
2 736,28 |
1 816,28 |
0,00 |
2 736,27 |
0,01 |
-1 816,27 |
0,01 |
|
ИТОГО: |
2 736,28 |
920,00 |
14 213,06 |
4 220,00 |
12 551,20 |
9 993,06 |
1 661,86 |
17 785,72 |
-3 572,66 |
-13 565,72 |
-5 234,53 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К= |
W/U |
= |
2,97 |
Wср= |
228,02 |
|
|
|
|
|
6. Расчет водохранилища многолетнего регулирования.
Многолетнее регулирование проектируется в случае, когда годовая отдача с учетом потерь превышает расчетный сток за год.
При многолетнем регулировании водохранилище наполняется водой в многоводные годы с целью покрытия недостатков притока в маловодные годы. Отдача выражается коэффициентом зарегулирования.
Объем водохранилища многолетнего регулирования вычисляется:
Vплн=Vнпу=Vмн+Vсез+Vмо,
где Vмн – многолетняя составляющая емкости водохранилища;
Vсез – сезонная составляющая;
Vмо – мертвый объем.
Коэффициент емкости вычисляется:
βплн=βмн+βсез+βмо, где βмн= Vмн/Wо, βсез= Vсез/Wо, βмо= Vмо/Wо.
По графику Г.Г. Сванидзе определяется βмн как функция βмн=f(P,a,Cv, Cs, r). При Р=80%, а=0,9, Cv =0,27, Cs =0,54, r =0, βмн=0,20.
Vмн= βмн* Wо=0,20*2736,27=547,25 млн. м3.
Сезонная составляющая емкости водохранилища, если длительность межени в долях от года составляет t=9/12=0,75.
Доля межени в годовом стоке определяется по межсезонному расчету по методу компоновки (рассчетно-графическая работа по гидрологии) m =Wр. меж/Wр год = 378,82/992,347=0,38.
По формуле βсез=а(t-m) =0,9(0,75-0,38)=0,33,
Vсез= βсез* Wо=0,33*2736,27=902,97 млн. м3.
Определение полезного объема и полного объема водохранилища многолетнего регулирования:
Vплз= Vнпу= Vплз+ Vмо=547,25+902,97+175=1625,22 млн. м3.
7. Определение регулирующего влияния водохранилища на максимальный сток.
q сб=Qмакс (1– Vф/ Wп),
где Qмакс – расчетный максимальный расход, равный 151 м3/сек, вычисленный в пункте 2 расчетно-графической работы по гидрологии;
Wп – объем половодья (паводка), определяемый по формуле:
Wп=1/2 Qмакс*Т,
где Т – продолжительность паводка в с, т.е. 86 400 с*tсут (для всех вариантов tсут=24).
В примере Wп=1/2*151*86400*24=156,56 млн. м3.
Схема расчета: 1. задаемся величиной слоя форсировки hф=0,5; 1,0; 1,5; 2,0; 2,5 м.
2. для каждого слоя по кривой V(Н) находим Vф=Vнпу+ hф- Vнпу.
Vф0,5=228,5 м-228м=215-192,18=22,82 млн. м3.
Vф1=229 м-228м=250-192,18=57,82 млн. м3.
Vф1,5=229,5 м-228м=280,5-192,18=88,32 млн. м3.
Vф2=230 м-228м=330-192,18=137,82 млн. м3.
Vф2,5=230,5 м-228м=345-192,18=152,82 млн. м3.
3. По формуле для каждого hф вычисляем q сб.
q 1сб= 151*(1-22,82/156,56)=128,99
q 2сб=151*(1-57,82/156,56)=95,23
q 3сб=151*(1-88,32/156,56)=65,81
q 4сб=151*(1-137,82/156,56)=18,07
q 5сб=151*(1-152,82/156,56)=3,61
4. Строим кривую сбросных расходов q сб= q сб(hф) (рисунок № 9).
5. Определяем расходы, пропускаемые водосливом с широким порогом, задаваясь различной шириной водослива b=100;200; 300; 400 по формуле
Qв=mb 2g*h3/2, где =0,42.
Вычисления сводим в таблице.
Расчет расходов через водослив
Таблица № 6
|
hф, м |
q м3/сек |
|||
|
При b=100 м |
При b=200 м |
При b=300 м |
При b=400 м |
|
|
0,5 |
110,62 |
221 |
331,8 |
442,47 |
|
1,0 |
186 |
372 |
558 |
744 |
|
1,5 |
252 |
504 |
756,46 |
1008,6 |
|
2,0 |
312,8 |
625,7 |
938,6 |
1254,5 |
Строим три кривых зависимости q в= q в(hф) (рисунок № 9).
Пересечение этих кривых с кривой q сб= q сб(hф) соответствует гидравлически наивыгоднейшему режиму.
Для всех полученных точек пересечения производим технико-экономический расчет общей стоимости гидроузла. В работе условно принимаем точку пересечения, наиболее близкую по величине hф=2 м.
В нашем примере hф= 0,6 при b=100 м, q сб= 125 м3/сек.
Форсированный подпорный уровень ФПУ=НПУ+ hф=228 м+0,6=228,6 м. абс., что соответствует максимальному объему водохранилища 195 млн. м3На рисунке № даны гидрограф половодья и емкость форсировки. (Для всех вариантов Qмакс проходит на 8-е сутки).
