Федеральное агентство по образованию казанский государственный архитектурно-строительный университет Кафедра теплоэнергетики

ГИДРОЛОГИЯ, ГИДРОМЕТРИЯ И ГИДРОТЕХНИЧЕСКИЕ СООРУЖЕНИЯ

Задания и методические указания к курсовой работе для студентов специальности 270205 и 270201

КАЗАНЬ

2014

Составитель: А.П. Давыдов, Галиуллина А.А.

УДК 626.01

Гидрология, гидрометрия и гидротехнические сооружения: Задание и методические указания к курсовой работе для студентов специальности 270205, 270201 /КазГАСУ; Сост. А.П. Давыдов, Галиуллина А.А. Казань, 2014. – 15 с.

В работе приведены задания и методические указания для выполнения курсовой работы по проектированию гидротехнического сооружения водосливной плотины и ее элементов.

Илл. 3, табл. 6, библиогр. 8 наим.

Рецензент: Доцент КГТУ Н.З. Мингалеев

 Казанский государственный архитектурно-строительный университет. 2014.

ВВЕДЕНИЕ

Задания и методические указания к курсовой работе по дисциплине “Гидрология, гидрометрия и гидротехнические сооружения” предназначены для выполнения проекта водохранилищной плотины с расчетом ее элементов.

Вариант задания определяется по последней цифре номера зачетной книжки (приложение 1).

В состав проекта входят расчет и построение интегральной кривой стока и кривых связей водохранилища; определение полного объема водохранилища и нормального подпорного уровня; проектирование водохранилищной плотины; расчет и проектирование водосливной части плотины. В состав графической части проекта входит план гидроузла в масштабе 1:5000 с указанием плотины, водослива, водозабора, водоспуска каналов и т.д.; конструктивные элементы плотины в масштабе 1:200 или 1:400. Графическая часть проекта выполняется на миллиметровой бумаге и приводится в пояснительной записке.

ПОСТРОЕНИЕ ИНТЕГРАЛЬНОЙ КРИВОЙ СТОКА И КРИВЫХ СВЯЗИ ВОДОХРАНИЛИЩА

Интегральная кривая стока (рис.1) выражает зависимость между объемом стока W и временем стока T, в течение которого этот сток протекал через рассматриваемый створ реки. На интегральной кривой стока расход характеризуется тангенсом угла наклона касательной к оси абсцисс. При увеличении угла наклона расход увеличивается.

На графике откладываются значения суммарных стоков соответствующих декад (приложение 2). Полученные точки соединяются плавной кривой. Конечное значение ординаты указывает величину годового стока Wгод (см. рис.1).

Рис.1. Интегральная кривая стока

Концы кривой соединяются прямой, тангенс угла наклона которой есть среднегодовой расход Q_{ср. год}.

На графике (см. рис.1) выписываются значения годового стока W_год и среднегодового расхода Q_{ср. год}.

Вычисляем тангенс угла наклона прямой:

. (1)

Кривые связей водохранилища дают зависимость площади и объема водохранилища от отметок горизонта на нем (рис.2) и строятся по данным приложения 3.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПОЛНОГО ОБЪЕМА И НОРМАЛЬНОГО ПОДПОРНОГО УРОВНЯ ВОДОХРАНИЛИЩА

На интегральной кривой стока (см. рис.1) определяем расход потребляемой воды Q_потр. Для этого необходимо вычислить и отложить на оси ординат графика интегральной кривой часть стока, соответствующую W_потр, заданному в процентах от W_год (прилож.1).

Соединив полученную точку с началом координат, получаем линию, тангенс угла наклона которой равен Q_потр.

. (2)

Для определения требуемого объема сливной призмы W_сл (сливной призмой называется часть объема водохранилища, используемая при водоснабжении в период, когда расход воды в реке меньше потребляемого) в точках излома интегральной кривой проводятся касательные, параллельные линии Q_потр.

Каждой касательной на выпуклой части кривой соответствует касательная на вогнутой части. Пересекая пару касательных прямой, параллельной оси ординат, получаем отрезок прямой, который показывает величину регулирующего объема воды W_рег для данного участка кривой. Регулирующих объемов может быть один, два и более.

Расчетный объем сливной призмы W_сл принимается равным наибольшему из найденных регулирующих объемов, при этом, если имеются регулирующие объемы на верхнем и нижнем концах интегральной кривой, то сливная призма равна сумме этих объемов.

После определения объема сливной призмы вычисляется мертвый объем W_мо, который предназначается для осаждения наносов. Этот объем можно определить по формуле

, (3)

где  — среднемноголетняя мутность (прилож.1);

T— период эксплуатации водохранилища, год (прилож.1);

— объемный вес наносов, равный 1,1 – 1,2 т/м³;

W₀— среднемноголетний объем стока, м³/год:

W_о = 31,5 ∙ 10³ ∙ F ∙ M_о , м³/год;

F— площадь водосбора, км² (прилож.1.);

M_о— среднемноголетний модуль стока с 1 км², (л/с) (прилож.1).

Потери воды на фильтрацию из водохранилища W_ф определяются по заданному проценту (прилож.1) от суммы объемов сливной призмы и мертвого объема (W_сл+W_мо) в зависимости от гидрогеологических условий ложа водохранилища.

Потери воды на испарение из водохранилища W_и вычисляются по формуле

Wи = E Fср, (4)

где E – слой испарения, м;

F_ср – средняя площадь водохранилища за период испарения, м², принимается по кривым связи (рис.2) как площадь, соответствующая объему: Wмо + Wсл +Wф.